CN109729011B - 流量转发方法、装置和计算机可读存储介质 - Google Patents

流量转发方法、装置和计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种流量转发方法、装置和计算机可读存储介质,涉及移动通信技术领域。该方法包括:通过SDN控制器生成路由标签;根据路由标签以及各路由标签对应的转发路径生成流表并下发给UPF;为到达端点UPF的流量插入路由标签,以便UPF通过路由标签在流表中对应的转发路径转发流量。该方法和装置能够提高传输效率。

Description

流量转发方法、装置和计算机可读存储介质
技术领域
本公开涉及移动通信技术领域,特别涉及一种流量转发方法、装置和计算机可读存储介质。
背景技术
5G针对单会话场景,在用户面选择实现上引入了灵活的选择机制。在5G终端为单IP的情况下,相关技术采用Uplink Classifier方案预先配置好对流量识别的分类器,再根据分类结果执行相关路由策略。在5G终端为多IP的情况下,相关技术采用Branching point方案通过IP路由方式选择用户面路径。
发明内容
本公开的发明人发现上述相关技术中存在如下问题:各个UPF(User PlaneFunction,用户面功能)都执行流量的分类或IP路由,导致传送效率低下;不同类型的分流点需要不同的修改方式,导致修改过程实现起来很复杂。针对上述问题中的至少一个问题,本发明人提出了一种高效率且易于修改的流量转发技术方案。
根据本公开的一些实施例,提供了一种流量转发方法,包括:通过软件定义网络SDN控制器生成路由标签;根据所述路由标签以及各路由标签对应的转发路径生成流表并下发给用户面功能UPF;为到达端点UPF的流量插入所述路由标签,以便UPF通过所述路由标签在所述流表中对应的转发路径转发所述流量。
可选地,根据从控制网元接收到的控制策略生成所述路由标签。
可选地,所述端点UPF为汇聚点UPF或终结点UPF,在汇聚点UPF识别上行流量并为所述上行流量插入路由标签,在终结点UPF识别下行流量并为所述下行流量插入路由标签。
可选地,在汇聚点UPF为下行流量删除路由标签,在终结点UPF为上行流量删除路由标签。
可选地,将端点UPF的首包触发到所述SDN控制器的路由查询功能,为到达所述端点UPF的流量插入路由标签。
可选地,在所述流表中查找上行流量的路由标签对应的转发路径,通过所述转发路径将所述上行流量转发到终结点UPF,在所述流表中查找下行流量的路由标签对应的转发路径,通过所述转发路径将所述下行流量转发到汇聚点UPF。
可选地,所述转发路径由多个流量复用。
根据本公开的另一些实施例,提供一种流量转发装置,包括:软件定义网络SDN控制器,用于生成路由标签,并根据所述路由标签以及各路由标签对应的转发路径生成流表并下发给用户面功能UPF;端点用户面功能UPF,用于为到达所述端点UPF的流量插入所述路由标签,并通过所述路由标签在所述流表中对应的转发路径转发所述流量。可选地,所述SDN控制器根据从控制网元接收到的控制策略生成所述路由标签。
可选地,所述SDN控制器根据从控制网元接收到的控制策略生成所述路由标签。
可选地,所述端点UPF为汇聚点UPF或终结点UPF,所述汇聚点UPF识别上行流量并为所述上行流量插入路由标签,所述终结点UPF识别下行流量并为所述下行流量插入路由标签。
可选地,所述汇聚点UPF为下行流量删除路由标签,所述终结点UPF为上行流量删除路由标签。
可选地,所述端点UPF将首包触发到所述SDN控制器的路由查询功能,为到达所述端点UPF的流量插入路由标签。
可选地,所述端点UPF在所述流表中查找上行流量的路由标签对应的转发路径,通过所述转发路径将所述上行流量转发到终结点UPF。
所述端点UPF在所述流表中查找下行流量的路由标签对应的转发路径,通过所述转发路径将所述下行流量转发到汇聚点UPF。
可选地,所述转发路径由多个流量复用。
根据本公开的又一些实施例,提供一种流量转发装置,包括:存储器以及耦接至所述存储器的处理器,所述处理器被配置为基于存储在所述存储器装置中的指令,执行上述任一些实施例所述的流量转发方法。
据本公开的再一些实施例,提供一种流量转发装置,包括执行上述任一些实施例所述的流量转发方法的模块。
根据本公开的再一些实施例,提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现上述任一些实施例所述的流量转发方法。
在上述实施例中,通过将路由标签及其相应的转发路径作为流表下发给各网元,仅需通过待转发的流量被插入的路由标签即可确定转发路径。无需在各个转发点配置转发策略或路由,从而提高了传输效率。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例,并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图,根据下面的详细描述,可以更加清楚地理解本公开,其中:
图1示出根据本公开一些实施例的流量转发方法的流程图。
图2示出根据本公开一些实施例的流量转发方法的示意图。
图3示出根据本公开另一些实施例的流量转发方法的信令图。
图4示出根据本公开一些实施例的流量转发装置的结构图。
图5示出根据本公开另一些实施例的流量转发装置的结构图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图1示出根据本公开一些实施例的流量转发方法的流程图。
如图1所示,该方法包括:步骤110,生成路由标签;步骤120,生成并下发流表;步骤130,为到达端点UPF的流量插入路由标签;步骤140,根据路由标签转发流量。
在步骤110中,可以通过SDN控制器生成路由标签。
例如,图2示出根据本公开一些实施例的流量转发方法的示意图。图2示出了各个网元之间的交互关系。如图2所示,SDN控制器根据从SMF(Session Management Function,会话管理功能)或其它CPF(Control plane function,控制面功能)接收到的控制策略生成路由标签。其它CPF可以是AMF(Access and Mobility Function,接入与移动性管理功能)、PCRF(Policy and Charging Rules Function,策略与计费规则功能)等控制网元。
在步骤120中,可以根据路由标签以及各路由标签对应的转发路径生成流表并下发。例如,如图2所示,SDN控制器将流表下发至汇聚点UPF、终结点UPF 23和终结点UPF 24等端点UPF,还可以下发至UPF 21和UPF 22等中间UPF,以便各UPF按照路由标签转发流量。可以根据具体的业务和组网情况决定是否设置中间UPF。流表中可以包括路由标签及其对应的转发路径。
在步骤130中,可以为到达端点UPF的流量插入路由标签,以便UPF通过路由标签在流表中对应的转发路径转发流量。
在一些实施例中,将到达入口端点UPF的首包触发到SDN控制器的路由查询功能,为到达入口端点UPF的流量插入路由标签。首包是用户访问特定业务的第一个数据包,此时UPF不知道需要插入什么路由标签。在这种情况下,可以通过SDN控制器的路由查询功能来查询匹配的转发路径,并在流表上记录路由标签及其对应的转发路径。这样可以解决用户第一个数据包的转发问题。针对首包之后的数据包,或者针对UPF已预先配置好流表中匹配的转发路径的情况,UPF不需要再通过SDN控制器进行路由查询,可以直接对符合匹配项的数据包插入相应的路由标签。
在步骤140中,各UPF根据路由标签转发流量。
在一些实施例中,如图2所示,UE(User Equipment,用户设备)通过AN((AccessNetwork,接入网)将上行流量发送到汇聚点UPF。汇聚点UPF识别上行流量并为上行流量插入路由标签,在流表中查找该路由标签对应的转发路径。可以通过该转发路径经由中间UPF21将上行流量转发到终结点UPF 23,终结点UPF 23删除标签并将上行流量发送至DN(DataNetwork,数据网络)25。也可以通过该转发路径经由中间UPF 22将上行流量转发到终结点UPF 24,终结点UPF24删除标签并将上行流量发送至DN 26。DN 25和26可以是因特网或者企业网等。
在另一些实施例中,如图2所示,终结点UPF 23识别下行流量并为该下行流量插入路由标签。在流表中查找下行流量的路由标签对应的转发路径,通过转发路径经由中间UPF21将下行流量转发到汇聚点UPF。聚点UPF删除标签并通过AN将下行流量发送给UE。
在一些实施例中,转发路径可以由多个流量复用,以形成相对稳定的标签组以及对应的转发路径。在用户的用户面改变的情况下,只需要分配新的路由标签即可。在引入新节点的情况下,只需要更新转发路径和流表即可。这样可以使得用户面的选择和重选策略部署更加灵活,路由策略易于修改,从而减少业务时延,提高传输效率。
图3示出根据本公开另一些实施例的流量转发方法的信令图。
在事件301中,UE向AMF发起PDU(Packet Data Unit,分组数据单元)会话建立请求。
在事件302中,AMF选择服务的SMF。
在事件303中,AMF向SMF发起PDU会话建立请求。
在事件304中,核心网实施PDU会话认证鉴权,例如,实施DN对UE的接入认证。
在事件305中,SMF向SDN控制器发起建立Ns会话请求。Ns为SMF与SDN控制器之间的接口。
在事件306中,SDN控制器根据控制策略为转发路径分配路由标签。
在事件307中,如果上行转发路径尚未生效,SDN控制器向终结点UPF、中间UPF以及汇聚点UPF等相关UPF下发路由标签与上行转发路径的对应规则,以便各UPF更新流表。
在事件308中,SDN控制器向SMF回复建立Ns会话请求响应。
在事件309中,SMF向AMF回复PDU会话建立接受消息。
在事件310中,AMF向RAN(Radio Access Network,无线接入网)发起N2 PDU会话请求。N2为AMF与RAN之间的接口。
在事件311中,RAN向UE回复PDU会话建立请求响应。
在事件312中,RAN向AMF回复N2 PDU会话请求响应。
在事件313中,AMF向SMF发起SM(Session Management,会话管理)请求,该SM请求中可以包含N2消息。
在事件314中,SMF向SDN控制器发起修改Ns会话请求消息,该消息中包含N2消息。
在事件315中,如果下行转发路径尚未生效,SDN控制器向终结点UPF、中间UPF以及汇聚点UPF等相关UPF下发路由标签与下行转发路径的对应规则,以便各UPF更新流表。
在事件316中,SDN控制器向SMF回复修改Ns会话请求响应,从而完成用户面的建立。
对于到达端点UPF的上行流量,在事件317中,用户在使用业务的过程中,上行流量在汇聚点UPF插入上行路由标签,并根据该上行路由标签在流表中对应的转发路径将上行流量转发到终结点UPF。
在事件318中,在终结点UPF删除上行路由标签,将上行流量转发至DN。
对于到达端点UPF的下行流量,在事件319中,下行流量在终结点UPF插入下行路由标签,并根据该下行路由标签在流表中对应的转发路径将下行流量转发到汇聚点UPF。
在事件320中,在汇聚点UPF删除下行路由标签,将下行流量转发至UE。
上述实施例中,通过将路由标签及其相应的转发路径作为流表下发给各网元,仅需通过待转发的流量被插入的路由标签即可确定转发路径。无需在各个转发点配置转发策略或路由,从而提高了传输效率。
图4示出根据本公开一些实施例的流量转发装置的结构图。
如图4所示,流量转发装置4包括:SDN控制器41和端点UPF 42。
SDN控制器41生成路由标签,并根据路由标签以及各路由标签对应的转发路径生成流表并下发。例如,SDN控制器41可以在控制层与转发层分离和控制可编程SDN网络架构中实施集中控制功能的网络单元。SDN控制器41还可以维护全局网络视图,负责用户面资源的编排和路由标签的分配。SDN控制器41承接各类控制网元(包括SMF)的策略要求,以实现对路由标签匹配策略和转发路径的灵活定制。
在一些实施例中,SDN控制器41根据从控制网元接收到的控制策略生成路由标签。
端点UPF 42为到达端点UPF的流量插入路由标签,并通过路由标签在流表中对应的转发路径转发流量。例如,5G网络中的端点UPF42可以实现数据报文的路由、转发、检测、策略执行以及用户终端移动锚点等功能。本公开将端点UPF 42的传送功能简化为转发功能,根据SDN控制器生成的流表,按路由标签对应的转发路径进行数据转发,使得路由策略易于修改,提高数据传输效率。
在一些实施例中,端点UPF 42为汇聚点UPF或终结点UPF。汇聚点UPF识别上行流量并为上行流量插入路由标签,各个UPF在流表中查找上行流量的路由标签对应的转发路径,通过转发路径将上行流量转发到终结点UPF。终结点UPF识别下行流量并为下行流量插入路由标签,各个UPF在流表中查找下行流量的路由标签对应的转发路径,通过转发路径将下行流量转发到汇聚点UPF。转发路径可以由多个流量复用。
上述实施例中,通过将路由标签及其相应的转发路径作为流表下发给各网元,仅需通过待转发的流量被插入的路由标签即可确定转发路径。无需在各个转发点配置转发策略或路由,从而提高了传输效率。
图5示出根据本公开另一些实施例的流量转发装置的结构图。
如图5所示,该实施例的装置5包括:存储器51以及耦接至该存储器51的处理器52,处理器52被配置为基于存储在存储器51中的指令,执行本公开中任意一些实施例中的流量转发方法。
其中,存储器51例如可以包括系统存储器、固定非易失性存储介质等。系统存储器例如存储有操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)、数据库以及其他程序等。
本领域内的技术人员应当明白,本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
至此,已经详细描述了根据本公开的流量转发方法、装置和计算机可读存储介质。为了避免遮蔽本公开的构思,没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述,完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
可能以许多方式来实现本公开的方法和系统。例如,可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法和系统。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明,本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序,除非以其它方式特别说明。此外,在一些实施例中,还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序,这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而,本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明,但是本领域的技术人员应该理解,以上示例仅是为了进行说明,而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解,可在不脱离本公开的范围和精神的情况下,对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (13)

1.一种流量转发方法,包括:
通过软件定义网络SDN控制器生成路由标签,所述路由标签用于标识流量在核心网内部的转发路径;
根据所述路由标签以及各路由标签对应的转发路径生成流表并下发给用户面功能UPF;
为到达端点UPF的流量插入所述路由标签,以便UPF通过所述路由标签在所述流表中对应的转发路径转发所述流量;
其中,所述通过软件定义网络SDN控制器生成路由标签包括:
从会话管理功能SMF或其它控制面功能CPF接收到的控制策略,生成路由标签;
所述端点UPF为汇聚点UPF或终结点UPF;
所述为到达端点UPF的流量插入所述路由标签包括:
在汇聚点UPF识别上行流量并为所述上行流量插入路由标签,
在终结点UPF识别下行流量并为所述下行流量插入路由标签。
2.根据权利要求1所述的流量转发方法,还包括:
在汇聚点UPF为下行流量删除路由标签,
在终结点UPF为上行流量删除路由标签。
3.根据权利要求1所述的流量转发方法,其中,
将端点UPF的首包触发到所述SDN控制器的路由查询功能,为到达所述端点UPF的流量插入路由标签。
4.根据权利要求1-3任一项所述的流量转发方法,其中,转发所述流量包括:
在所述流表中查找上行流量的路由标签对应的转发路径,通过所述转发路径将所述上行流量转发到终结点UPF,
在所述流表中查找下行流量的路由标签对应的转发路径,通过所述转发路径将所述下行流量转发到汇聚点UPF。
5.根据权利要求1-3任一项所述的流量转发方法,其中,
所述转发路径由多个流量复用。
6.一种流量转发装置,包括:
软件定义网络SDN控制器,用于生成路由标签,并根据所述路由标签以及各路由标签对应的转发路径生成流表并下发给用户面功能UPF,所述路由标签用于标识流量在核心网内部的转发路径;
端点UPF,用于为到达所述端点UPF的流量插入所述路由标签,并通过所述路由标签在所述流表中对应的转发路径转发所述流量;
所述SDN控制器从会话管理功能SMF或其它控制面功能CPF接收到的控制策略,生成路由标签;
所述端点UPF为汇聚点UPF或终结点UPF,
所述汇聚点UPF识别上行流量并为所述上行流量插入路由标签,
所述终结点UPF识别下行流量并为所述下行流量插入路由标签。
7.根据权利要求6所述的流量转发装置,其中,
所述汇聚点UPF为下行流量删除路由标签,
所述终结点UPF为上行流量删除路由标签。
8.根据权利要求6所述的流量转发装置,其中,
所述端点UPF将首包触发到所述SDN控制器的路由查询功能,为到达所述端点UPF的流量插入路由标签。
9.根据权利要求6-8任一项所述的流量转发装置,其中,
所述端点UPF在所述流表中查找上行流量的路由标签对应的转发路径,通过所述转发路径将所述上行流量转发到终结点UPF,
所述端点UPF在所述流表中查找下行流量的路由标签对应的转发路径,通过所述转发路径将所述下行流量转发到汇聚点UPF。
10.根据权利要求6-8任一项所述的流量转发装置,其中,
所述转发路径由多个流量复用。
11.一种流量转发装置,包括:
存储器;以及耦接至所述存储器的处理器,所述处理器被配置为基于存储在所述存储器装置中的指令,执行如权利要求1-5中任一项所述的流量转发方法。
12.一种流量转发装置,包括执行如权利要求1-5中任一项所述的流量转发方法的模块。
13.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的流量转发方法。
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