CN110535676A - Smf动态容灾的实现方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Smf动态容灾的实现方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种SMF动态容灾的实现方法、装置、设备及存储介质，所述方法应用于用户面功能UPF，所述方法包括：在第一SMF满足设定的用户会话迁移条件时，在与所述UPF具有注册关系的在线SMF中选取备用SMF；向所述备用SMF发送针对所述第一SMF激活的会话的迁移指令或者发送所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知；其中，所述迁移指令中携带有需要迁移的会话的指示信息。本发明所述方案与现有技术相比，可以减少运维成本，大幅降低系统配置难度，并提升系统资源的综合利用率，也提高了系统的可靠性。

Description

SMF动态容灾的实现方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种SMF(Session Management Function，会话管理功能)动态容灾的实现方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
图1是第五代通信系统(5G)的总体架构示意图，如图1所示，该5G架构包括：AMF(Access Management Function，接入管理功能)、SMF(Session Management Function，会话管理功能)，UPF(User Plane Function，用户面功能)，UDM(Unified Data Management，统一数据管理)，PCF(Policy Control Function，策略控制功能)，UDSF(UnstructuredData Storage Function,非结构化数据存储功能)，其中用户面的连接为UE(UserEquipment，用户设备)到UPF，控制面的连接为UE(用户设备)到AMF到SMF。
图2是UE发起的请求PDU(Protocol Data Unit，协议数据单元)会话建立的流程示意图，在PDU会话建立过程中，AMF选择SMF，然后向选中的SMF发起会话建立，SMF选择UDM，向选中的UDM获取用户签约信息，SMF选择PCF，向选中的PCF发起请求获取用户策略控制信息。SMF选择UPF，向UPF发起会话建立请求，建立用户面通道。
在5G架构中，还引入了弹性、自愈等虚拟化特性，来提高系统可靠性，应对话务突发或其它异常状况。具体的做法：各NF(Network Function，网络功能实体)会根据集群节点工作状态及KPI(Key Performance Indicator，关键绩效指标)，判定决策执行弹性伸缩(在NF容量license限制之内)，增加处理节点，缓解或解除高话务对系统的冲击影响。但如果NF整系统瘫痪，仍然会有单点故障的发生。
传统4G核心网通过把多个NF按N+M的方式配置成主备用关系来增强系统的可靠性，不过这种方式的缺点也很明显：
1.采用冗余热备方式，资源消耗比较严重；
2.采用静态配置方式配置主备关系，无法及时适应话务的变化；
3.所有与主NF相关NF均需预先配置该主备关系，导致运维困难。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种解决上述问题的SMF动态容灾的实现方法、装置、设备及存储介质。
依据本发明的一个方面，提供一种SMF动态容灾的实现方法，应用于用户面功能UPF，所述方法包括：
在第一SMF满足设定的用户会话迁移条件时，在与所述UPF具有注册关系的在线SMF中选取备用SMF；
向所述备用SMF发送针对所述第一SMF激活的会话的迁移指令或者发送所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知；其中，所述迁移指令中携带有需要迁移的会话的指示信息。
可选地，所述迁移会话的指示信息包括如下信息中的一个或多个：
迁移至所述备用SMF的会话的会话信息；
所述第一SMF的标识信息；
迁移至所述备用SMF的会话对应的用户分组信息，如：IGI(Internal-GroupIdentifier，内部分组标识)、FQ-CSID(A fully qualified PDN Connection SetIdentifier，全量分组数据网连接集合标识)。
可选地，所述迁移会话的指示信息还包括：第一SMF的全局资源信息。
可选地，所述全局资源信息包括：第一SMF管理的IP POOL(地址池)和/或TEID(Tunnel End point Identifier，隧道终点标识)等信息。
可选地，所述在与所述UPF具有注册关系的在线SMF中选取出备用SMF，包括：
向与所述UPF具有注册关系的在线SMF发起可用容量查询请求；
根据所述SMF反馈的可用容量，选取备用的SMF。
可选地，所述向所述备用SMF发送针对所述第一SMF激活的会话的迁移指令，还包括：
根据所述SMF的可用容量，确定向所述备用SMF迁移会话的迁移比例，根据确定的迁移比例，向所述备用SMF发送针对所述第一SMF激活的会话的迁移指令。
可选地，在向所述备用SMF发送所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知后，还包括：
接收所述备用SMF发送的会话组更新请求消息；
根据所述会话组更新请求消息，更新相关会话的SMF地址。
依据本发明的另一个方面，提供一种SMF动态容灾的实现方法，应用于SMF，所述方法包括：
当接收到UPF发送的针对第一SMF激活的会话的迁移指令时，根据所述迁移指令中携带的需要迁移的会话的指示信息，向第一网络功能实体获取所述会话的上下文信息，并通知第二网络功能实体对其存储的所述会话的SMF地址进行更新；
当接收到UPF发送的所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知时，确定允许迁移的会话，向第一网络功能实体获取所述允许迁移的会话的上下文信息，并通知第二网络功能实体对其存储的所述允许迁移的会话的SMF地址进行更新。
可选地，在向第一网络功能实体获取所述允许迁移的会话的上下文信息后，还包括：
向所述UPF发送会话组更新请求消息，所述更新请求消息中携带有迁移至本SMF的会话的指示信息。
可选地，本实施例所述方法还包括：根据所述迁移指令中携带的第一SMF的全局资源信息，接管所述第一SMF的资源。
可选地，所述通知第二网络功能实体对其存储的所述会话的SMF地址进行更新，包括：
针对每个迁移的会话，通知第二网络功能实体对其存储的该会话的SMF地址进行更新；
或者，基于所述第二网络功能实体对SMF网元状态变化的订阅请求，向所述第二网络功能实体发送状态变化通知，以指示第二网络功能实体对其存储的由第一SMF激活的部分或全部会话的SMF地址进行批量更新。
可选地，所述向第一网络功能实体获取所述会话的上下文信息，包括：
根据所述SMF的可用容量，通知所述第一网络功能实体所述SMF可接受迁移的会话类型，向所述第一网络功能实体获取所述会话类型对应的会话的上下文信息。
可选地，所述确定允许迁移的会话，包括：确定允许迁移的会话的类型，和/或，确定允许迁移的会话的总容量。
可选地，所述第一网络功能实体包括：非结构化数据存储实体；所述第二网络功能实体包括：策略控制功能实体、统一数据管理功能实体、NEF(Network Exposure Function，网络开放功能实体)、和接入管理功能实体。
依据本发明的第三个方面，提供一种SMF动态容灾的实现装置，应用于用户面功能UPF，所述装置包括：
动态配置单元，用于在第一SMF满足设定的用户会话迁移条件时，在与所述UDF具有注册关系的在线SMF中选取备用SMF；
迁移触发单元，用于向所述备用SMF发送针对所述第一SMF激活的会话的迁移指令或者发送所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知；其中，所述迁移指令中携带有需要迁移的会话的指示信息。
依据本发明的第四个方面，提供一种SMF动态容灾的实现装置，应用于SMF，所述装置包括：第一迁移处理单元和/或第二迁移处理单元；
所述第一迁移处理单元，用于当接收到UPF发送的针对第一SMF激活的会话的迁移指令时，根据所述迁移指令中携带的需要迁移的会话的指示信息，向第一网络功能实体获取所述会话的上下文信息，并通知第二网络功能实体对其存储的所述会话的SMF地址进行更新；
所述第二迁移处理单元，用于当接收到UPF发送的所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知时，确定允许迁移的会话，向第一网络功能实体获取所述允许迁移的会话的上下文信息，并通知第二网络功能实体对其存储的所述允许迁移的会话的SMF地址进行更新。
依据本发明的第五个方面，提供一种用户面功能UPF，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的SMF动态容灾的实现方法的步骤。
依据本发明的第六个方面，提供一种会话管理功能SMF，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求8至14中任一项所述的SMF动态容灾的实现方法的步骤。
依据本发明的第七个方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有SMF动态容灾的实现程序，所述程序被处理器执行时实现如下方法步骤：
在第一SMF满足设定的用户会话迁移条件时，在与所述UDF具有注册关系的在线SMF中选取备用SMF；
向所述备用SMF发送针对所述第一SMF激活的会话的迁移指令或者发送所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知；其中，所述迁移指令中携带有需要迁移的会话的指示信息。
或者，所述程序被处理器执行时实现如下方法步骤：
当接收到UPF发送的针对第一SMF激活的会话的迁移指令时，根据所述迁移指令中携带的需要迁移的会话的指示信息，向第一网络功能实体获取所述会话的上下文信息，并通知第二网络功能实体对其存储的所述会话的SMF地址进行更新；
当接收到UPF发送的所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知时，确定允许迁移的会话，向第一网络功能实体获取所述允许迁移的会话的上下文信息，并通知第二网络功能实体对其存储的所述允许迁移的会话的SMF地址进行更新。
本发明实施例的方法、装置、设备及存储介质，在确定出一个SMF故障时，在与UPF具有注册关系的在线SMF中选取备用SMF，实现了备用SMF的动态选取，无需预先配置，进而能够及时的适应话务的变化；另外，各备用SMF是在线的处于服务状态的SMF，而非冗余热备中的备用SMF，避免了资源消耗；再者，本发明实施例中备用SMF并非在先静态配置的，针对备用SMF会在会话迁移时通知到相关的网络功能实体，所以，也避免了要将主备关系配置到相关的网络功能实体而导致的运维困难的问题。总之，本发明实施例所述方案与现有技术相比，可以减少运维成本，大幅降低系统配置难度，并提升系统资源的综合利用率，也提高了系统的可靠性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为5G网络架构图；
图2为UE发起请求PDU会话建立流程示意图；
图3为本发明第一实施例提供的一种SMF动态容灾的实现方法的流程图；
图4为本发明第二实施例提供的一种SMF动态容灾的实现方法的流程图；
图5为本发明第三实施例提供的一种SMF动态容灾的实现方法的流程图；
图6为本发明第四实施例提供的一种SMF动态容灾的实现方法的流程图；
图7为本发明第五实施例提供的一种SMF动态容灾的实现方法的流程图；
图8为本发明第六实施例提供的一种SMF动态容灾的实现方法的流程图；
图9为本发明第七实施例提供的一种SMF动态容灾的实现方法的流程图；
图10为本发明第八实施例提供的一种SMF动态容灾的实现方法的流程图；
图11为本发明第九实施例提供的一种SMF动态容灾的实现方法的流程图；
图12为本发明第十实施例提供的一种SMF动态容灾的实现装置的结构框图；
图13为本发明第十二实施例提供的一种SMF动态容灾的实现装置的结构框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为了克服传统核心网NF主备关系采用冗余热备的方式导致不必要的资源消耗、无法及时适应话务的变化、以及运维困难等问题，本发明实施例提供一种SMF动态容灾的实现方法，本实施例所述方法基于5G消息总线架构，通过扩展SMF与UPF之间的N4接口，实现故障时用户会话迁移的作用。具体的，本实施例所述方法通过UPF进行SMF保活检测，如果发现SMF需要进行会话迁移(如故障)，则自动进行会话迁移，从而实现SMF容灾的动态指定方法。下面通过几个具体实施例，对本发明实施例的具体实施过程进行更详尽的阐述。
在本发明第一实施例中，提供一种SMF动态容灾的实现方法，应用于用户面功能UPF，本发明实施的前提是UPF支持向多个SMF注册。
如图3所示，本实施例所述方法包括如下步骤：
步骤S301A，在第一SMF满足设定的用户会话迁移条件时，在与UPF具有注册关系的在线SMF中选取备用SMF；
本发明实施例所述方法应用的场景包括但不限于：SMF故障、异地容灾、缩扩容或者升级运维等等触发的针对任何一个SMF的用户会话迁移。所以，本实施例中用户会话迁移条件可以根据具体需要进行灵活设定。本实施例不对其做唯一限定。
本发明实施例中，UPF会根据需要注册到相应的SMF上，并定时向注册的SMF发起心跳消息，以使UPF能够根据是否接收到心跳信息的响应消息，来实现SMF的保活检测。
本发明实施例中UPF通过在与其有注册关系且在线的SMF中选取备用SMF，实现备用SMF的动态配置。
在一个示例性的实施例中，在与其有注册关系且在线的SMF中选取备用SMF的方式包括：
向与所述UPF具有注册关系的在线SMF发起可用容量查询请求；
根据所述SMF反馈的可用容量，选取备用的SMF。
当然，本领域技术人员可以根据实际需求灵活配置备用SMF选取策略，本实施例不对选取策略做唯一限定。
在本发明的一个可选实施例中，UPF在根据所述SMF反馈的可用容量，选取备用的SMF后，还可以根据所述SMF的可用容量，确定向所述备用SMF迁移会话的迁移比例。该实施例，结合了SMF的可用容量进行会话迁移，能够更均衡的进行迁移控制，进而提高了迁移效率。
步骤S302A，向备用SMF发送针对第一SMF激活的会话的迁移指令；所述迁移指令中携带有需要迁移的会话的指示信息。
在本发明的一个具体实施例中，迁移指令中携带的迁移会话的指示信息包括如下信息中的一个或多个：
(1)迁移至所述备用SMF的会话的会话信息；即，本实施例中，将需要迁移的会话的会话信息打包发送到备用SMF。本实施例示例性的应用在会话较少的情况。在一个示例性实施例中，所述会话信息包括：SUPI(Subscription Permanent Identifier，用户永久标识)、PDU Session ID。
(2)第一SMF的标识信息；本实施例示例性的应用在备用SMF为一个的情况。本实施例，通过将第一SMF的标识信息发送至备用SMF，使得备用SMF可以去第一网络功能实体拉取针对该第一SMF所有的会话上下文信息。
(3)迁移至所述备用SMF的会话对应的用户分组信息。即，UPF可以把用户分组，仅把分组信息发送给备用SMF。使得备用SMF可以去UDSF拉取针对该该用户组的会话上下文信息。本实施例示例性的应用在如下情况：情况1，备用SMF有多个的情况；情况2，针对需要对部分会话进行迁移的情况，例如，并不是对所有会话进行迁移，而是选择性的将部分高优先级的会话进行迁移，则可以携带这部分高优先级会话的用户分组信息。
进一步地，在本发明的一个可选实施例中，所述迁移会话的指示信息中还包括：第一SMF的全局资源信息。本实施例，将第一SMF的全局资源信息发送给备用SMF，便于备用SMF全面接管资源，实现最大化的利用资源。
其中，全局资源信息包括但不限于为：第一SMF管理的IP POOL(地址池)和TEID信息。
另外，需要说明的是，本实施例中，由于UPF来决定迁往备用SMF的会话，所以，对于迁移的会话UPF会自动将这些迁移会话的SMF地址更新为对应的备用SMF的地址。
综上可知，本发明实施例所述方法，在确定出一个SMF故障时，在与UPF具有注册关系的在线SMF中选取备用SMF，实现了备用SMF的动态选取，无需在先配置，进而能够及时的适应话务的变化；另外，各备用SMF是在线的处于服务状态的SMF，而非冗余热备中的备用SMF，避免了资源消耗；再者，本发明实施例中备用SMF并非在先静态配置的，针对备用SMF会在会话迁移时通知到相关的网络功能实体，所以，也避免了要将主备关系配置到相关的网络功能实体而导致的运维困难的问题。总之，本发明实施例所述方案与现有技术相比，可以减少运维成本，大幅降低系统配置难度，并提升系统资源的综合利用率，也提高了系统的可靠性。
在本发明第二实施例中，提供一种SMF动态容灾的实现方法，应用于用户面功能UPF，本发明实施的前提是UPF支持向多个SMF注册。
如图4所示，本实施例所述方法包括如下步骤：
步骤S301B，在第一SMF满足设定的用户会话迁移条件时，在与UPF具有注册关系的在线SMF中选取备用SMF；
本步骤的具体实施例过程可参见第一实施例，本实施例不再赘述。
步骤S302B，向备用SMF发送所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知；
示例性地，当第一SMF为宕机触发的会话迁移，则UPF向备用SMF发送宕机通知。
本实施例中，与第一实施例的区别在于，具体迁移哪些会话由备用SMF来决定，UPF仅将第一SMF处于宕机状态告知备用SMF，由备用SMF确定其所能接受的迁移会话。
进一步地，本发明实施例中，在向所述备用SMF发送所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知后，还包括：
接收所述备用SMF发送的会话组更新请求消息；
根据所述会话组更新请求消息，更新相关会话的SMF地址。
即，本实施例中，在备用SMF将迁移会话的信息告知UPF，以使UPF对会话的SMF地址进行更新。
在本发明第三实施例中，提供一种SMF动态容灾的实现方法，应用于SMF，更确切的，应用在与第一实施例中UPF具有注册关系的备用SMF中，如图5所示，本实施例所述方法包括如下步骤：
步骤S401A，接收UPF发送的针对第一SMF激活的会话的迁移指令；
步骤S402A，根据所述迁移指令中携带的需要迁移的会话的指示信息，向第一网络功能实体UDSF获取所述会话的上下文信息，并通知第二网络功能实体对其存储的所述会话的SMF地址进行更新。
本发明实施例中，迁移指令中携带的需要迁移的会话的指示信息包括如下信息至少之一：迁移至本SMF的会话的会话信息、第一SMF的标识信息、迁移至本SMF的会话对应的用户分组信息。
更为具体的，当指示信息为迁移至本备用SMF的会话的会话信息时，如SUPI、PDUSession ID，根据该会话信息，本备用SMF向第一网络功能实体获取对应会话的上下文信息。
当指示信息为第一SMF的标识信息时，本备用SMF向第一网络功能获取针对标识信息对应的第一SMF所激活的所有会话的上下文信息。
当指示信息为迁移至本SMF的会话对应的用户分组信息时，本备用SMF向第一网络功能实体获取所述用户分组信息对应的所有会话的会话上下文信息。
在本发明的一个可选实施例中，迁移指令中还携带有第一SMF的全局资源信息。
本备用SMF提取迁移指令中携带的第一SMF的全局资源信息，如：IPPOOL或TEID，然后从UDSF拉取地址及TEID使用情况，并在本地重建IP地址资源的忙闲队列和TEID资源的忙闲队列，以接管所述第一SMF的资源，这样可以解决容灾场景下，备用SMF资源不足的问题。
在本发明的一个具体实施例中，通知第二网络功能实体对其存储的所述会话的SMF地址进行更新的通知方式，包括：
方式1，针对每个迁移的会话，通知第二网络功能实体对其存储的该会话的SMF地址进行更新，即，逐个会话的进行通知；
方式2，通过节点级通知的方式，实现第二网络功能实体对其存储的该会话的SMF地址进行批量更新；
具体的，第二网络功能实体通过SMFStatusChangeSubscribe向SMF订阅SMF网元状态变化。本实施例中，在需要将第一SMF的会话迁移至备用SMF时，备用SMF向相关订阅方发送状态变化通知，指示第二网络功能实体备用SMF接替第一SMF工作，第二网络功能实体对其存储的该节点下各迁移会话的SMF地址进行批量更新。
可选的，如果网络中部署了NRF(Network Repository Function，NF储存库功能实体)，相关NF(如：UDM、PCF、AMF)可以向NRF集中订阅SMF的网元状态变化通知。并由NRF向各NF发送相应的SMF状态变化通知，指示各NF对迁移会话的SMF地址进行批量更新。
进一步地，在本发明的一个可选实施例中，备用SMF可以按会话的优先级分批次地从第一网络功能实体获取会话的上下文信息。具体的：
SMF向第一网络功能实体获取所述会话的上下文信息时，包括：备用SMF根据本SMF的可用容量，通知所述第一网络功能实体所述SMF可接受迁移的会话类型，向所述第一网络功能实体获取所述会话类型对应的会话的上下文信息。其中会话类型包括但不限于为：高优先级用户的会话或者紧急会话。
本实施例中，备用SMF根据自身的可用容量以及会话类型分批次的进行会话迁移，不仅可以将重要会话进行优先迁移，而且还可以最大程度的确保本SMF的会话服务质量。
本发明实施例中，第一网络功能实体为非结构化数据存储实体UDSF；第二网络功能实体为策略控制功能实体PCF和接入管理功能实体AMF。
综上，应用本发明实施例所述方法的备用SMF，在接收到UPF发送迁移指令后，拉取对应会话的上下文信息，并对相关的网络功能实体存储的会话SMF进行更新，可见，通过与UPF配合，实现了无需冗余热备的SMF迁移，与现有技术相比，可以减少运维成本，大幅降低系统配置难度，并提升系统资源的综合利用率，也提高了系统的可靠性。
在本发明第四实施例中，提供一种SMF动态容灾的实现方法，应用于SMF，更确切的，应用在与第二实施例中UPF具有注册关系的备用SMF中，如图6所示，本实施例所述方法包括如下步骤：
步骤S401B，接收UPF发送的所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知；
步骤S402B，确定允许迁移的会话，向第一网络功能实体获取所述允许迁移的会话的上下文信息，并通知第二网络功能实体对其存储的所述允许迁移的会话的SMF地址进行更新。
本发明实施例中，确定允许迁移的会话包括：确定允许迁移的会话的类型，和/或，确定允许迁移的会话的总容量。
具体的，本实施例中，备用SMF根据自身的可用容量，确定允许迁移的会话类型或者会话的总容量。其中，会话类型包括但不限于为：高优先级用户的会话或者紧急会话。
更进一步地，本发明实施例中，向第一网络功能实体获取所述允许迁移的会话的上下文信息后，还包括：
向UPF发送会话组更新请求消息，所述更新请求消息中携带有迁移至本SMF的会话的指示信息，以通知UPF对会话的SMF地址进行更新。
在本发明第五实施例中，提供一种SMF动态容灾的实现方法，本实施例以UPF检测到SMF1宕机后，把话务切换到SMF2为例(即仅有一个备用SMF的情况)，对SMF动态容灾的实现过程进行阐述，如图7所示，本实施例所述方法包括如下步骤：
步骤501：UPF向SMF1发起心跳消息1，超时未响应。
步骤502：UPF向SMF1发起心跳消息2，超时未响应，直到心跳超时达到最大次数，UPF认为SMF1宕机。
步骤503：UPF向SMF2发送SMF1会话迁移指令，该迁移指令携带SMF1激活的会话信息，比如SUPI、PDU Session ID。
可选的，迁移指令中可以一次打包多个会话的信息；
可选的，本实施例中，UPF还需要上报SMF1管理的地址池以及TEID等全局资源信息，便于SMF2全面接管资源，最大利用资源。
步骤504：SMF2向UDSF获取SMF1激活的会话的上下文信息。
步骤505：SMF2逐个会话的通知对端PCF，更新SMF的地址。
步骤506：SMF2逐个会话的通知对端AMF，更新SMF的地址。
可选的，本发明实施例中，关于PCF、AMF还可以采用如第三实施例所述的节点级通知方式进行批量更新。
在本发明第六实施例中，提供一种SMF动态容灾的实现方法，本实施例以UPF检测到SMF1宕机后，把话务切换到SMF2为例，对SMF动态容灾的实现过程进行阐述，如图8所示，本实施例所述方法包括如下步骤：
步骤601：UPF向SMF1发起心跳消息1，超时未响应。
步骤602：UPF向SMF1发起心跳消息2，超时未响应，直到心跳超时达到最大次数，UPF认为SMF1宕机。
步骤603：UPF向SMF2发送SMF1会话迁移指令，该迁移指令中携带SMF1的NFID(网络功能标识)；
可选的，本实施例中，UPF还需要上报SMF1管理的地址池以及TEID等全局资源信息，便于SMF2全面接管资源，最大利用资源。
步骤604：SMF2通过NFID向UDSF获取该NFID对应的SMF的会话上下文信息。具体的，SMF2根据自己的负荷情况，决策需要迁移哪些会话，比如仅迁移高优先级用户或紧急会话等等。
步骤605：SMF2逐个会话的通知对端PCF，更新SMF的地址。
步骤606：SMF2逐个会话的通知对端AMF，更新SMF的地址。
可选的，本发明实施例中，关于PCF、AMF还可以采用如第三实施例所述的节点级通知方式进行批量更新。
在本发明第七实施例中，提供一种SMF动态容灾的实现方法，本实施例以SMF1有多个备用SMF为例，对SMF动态容灾的实现过程进行阐述，如图9所示，本实施例所述方法包括如下步骤：
步骤701：UPF向SMF1发起心跳消息，超时未响应。
步骤702：UPF向SMF1发起心跳消息2，超时未响应，直到心跳超时达到最大次数，UPF认为SMF1宕机。
步骤703：UPF发现有与其具有注册关系的SMF2….SMFn等多个SMF在线，确定SMF2….SMFn为备用SMF。
步骤704：UPF确定迁往各备用SMF的会话。
步骤705：UPF向SMF2发起迁移指令，该指令中携带会话迁移指示信息。
其中，会话迁移指示信息包括迁移至SMF2的会话的会话信息，或者用户分组信息，如：IGI(Internal-Group Identifier,内部分组标识)、FQ-CSID(A fully qualified PDNConnection Set Identifier,全量分组数据网连接集合标识)，指示一组用户会话的迁移。
步骤706：SMF2通过迁移指令中携带的会话信息或者用户分组信息，向UDSF获取会话的上下文信息。
步骤707：SMF2逐个会话通知对端PCF，更新SMF的地址。
步骤708：SMF2逐个会话通知对端AMF，更新SMF的地址。
重复执行步骤705～708，直到SMFn完成会话迁移。
可选的，本发明实施例中，关于PCF、AMF还可以采用如第三实施例所述的节点级通知方式进行批量更新。
在本发明第八实施例中，提供一种SMF动态容灾的实现方法，本实施例以SMF1有多个备用SMF，并由UPF决策迁移关系为例，对SMF动态容灾的实现过程进行阐述，如图10所示，本实施例所述方法包括如下步骤：
步骤801：UPF向SMF1发起心跳消息，超时未响应。
步骤802：UPF向SMF1发起心跳消息2，超时未响应，直到心跳超时达到最大次数，UPF认为SMF1宕机。
步骤803：UPF发现有与其具有注册关系的SMF2….SMFn等多个SMF在线。
步骤804：UPF向SMF2至SMFn发起查询可用容量指示。
步骤805：SMF2至SMFn向UPF返回当前可接入容量数据。
步骤806：UPF根据SMF2至SMFn返回的可接入容量数据，在SMF2至SMFn中确定出备用的SMF。本实施例，令SMF2至SMFn均为备用SMF。
步骤807，UPF根据SMF2至SMFn返回的可接入容量数据，决策出迁移比例。
步骤808：根据迁移比例，UPF确定迁往各备用SMF的会话。
步骤809：UPF向SMF2发起迁移指令，该指令中携带会话迁移指示信息。
其中，会话迁移指示信息包括迁移至SMF2的会话的会话信息，或者用户分组信息，如：IGI(Internal-Group Identifier,内部分组标识)、FQ-CSID(A fully qualified PDNConnection Set Identifier,全量分组数据网连接集合标识)，指示一组用户会话的迁移。
步骤810：SMF2通过迁移指令中携带的会话信息或者用户分组信息，向UDSF获取会话的上下文信息。
步骤810：SMF2逐个会话通知对端PCF，更新SMF的地址。
步骤811：SMF2逐个会话通知对端AMF，更新SMF的地址。
重复执行步骤809～811，直到SMFn完成会话迁移。
可选的，本发明实施例中，关于PCF、AMF还可以采用如第三实施例所述的节点级通知方式进行批量更新。
在本发明第九实施例中，提供一种SMF动态容灾的实现方法，本实施例以UPF上报SMF保活结果，然后由SMF决策迁移动作，实现SMF动态容灾的过程进行阐述，如图11所示，本实施例所述方法包括如下步骤：
步骤901：UPF向SMF1发起心跳消息，超时未响应。
步骤902：UPF向SMF1发起心跳消息2，超时未响应，直到心跳超时达到最大次数，UPF认为SMF1宕机。
步骤903：UPF向SMF2发送SMF1宕机通知。
步骤904：SMF2根据自己的负荷情况(即可用容量)，决策出需要接纳的迁移群组。
步骤905：SMF2向UDSF获取迁移的会话的上下文信息；
可选地，SMF2还接管的SMF1管理的IP地址池和TEID信息。
步骤906：SMF2通过N4接口“PFCP Session Set Modification Request”(分组转发控制协议会话组更新请求)消息，通知UPF更新相关会话的SMF地址。
步骤907：SMF2逐个会话通知对端PCF，更新SMF的地址。
步骤908：SMF2逐个会话通知对端AMF，更新SMF的地址。
可选的，本发明实施例中，关于PCF、AMF还可以采用如第三实施例所述的节点级通知方式进行批量更新。
与本发明第一实施例所述方法相对应，在本发明第十实施例中，提供一种SMF动态容灾的实现装置，应用于UPF，本发明实施的前提是UPF支持向多个SMF注册。
如图12所示，所述装置包括：
动态配置单元1001，用于在第一SMF满足设定的用户会话迁移条件时，在与所述UDF具有注册关系的在线SMF中选取备用SMF；
迁移触发单元1002，用于向所述备用SMF发送针对所述第一SMF激活的会话的迁移指令；其中，所述迁移指令中携带有需要迁移的会话的指示信息。
在一个示例性的实施例中，动态配置单元1001，选取备用SMF的方式包括：
向与所述UPF具有注册关系的在线SMF发起可用容量查询请求；
根据所述SMF反馈的可用容量，选取备用的SMF。
当然，本领域技术人员可以根据实际需求灵活配置备用SMF选取策略，本实施例不对选取策略做唯一限定。
可选地，本发明实施例中，所述的迁移会话的指示信息包括如下信息中的一个或多个：
(1)迁移至所述备用SMF的会话的会话信息；即，本实施例中，将需要迁移的会话的会话信息打包发送到备用SMF。本实施例示例性的应用在会话较少的情况。在一个示例性实施例中，所述会话信息包括：SUPI(Subscription Permanent Identifier，用户永久标识)、PDU Session ID。
(2)第一SMF的标识信息；本实施例示例性的应用在备用SMF为一个的情况。本实施例，通过将第一SMF的标识信息发送至备用SMF，使得备用SMF可以去第一网络功能实体拉取针对该第一SMF所有的会话上下文信息。
(3)迁移至所述备用SMF的会话对应的用户分组信息。即，UPF可以把用户分组，仅把分组信息发送给备用SMF。使得备用SMF可以去UDSF拉取针对该该用户组的会话上下文信息。本实施例示例性的应用在如下情况：情况1，备用SMF有多个的情况；情况2，针对需要对部分会话进行迁移的情况，例如，并不是对所有会话进行迁移，而是选择性的将部分高优先级的会话进行迁移，则可以携带这部分高优先级会话的用户分组信息。
进一步地，在本发明的一个可选实施例中，所述迁移会话的指示信息中还包括：第一SMF的全局资源信息。本实施例，将第一SMF的全局资源信息发送给备用SMF，便于备用SMF全面接管资源，实现最大化的利用资源。
其中，全局资源信息包括但不限于为：第一SMF管理的IP POOL(地址池)和TEID信息。
另外，需要说明的是，本实施例中，由于UPF来决定迁往备用SMF的会话，所以，对于迁移的会话UPF会自动将这些迁移会话的SMF地址更新为对应的备用SMF的地址。
在本发明的一个可选的实施例中，迁移触发单元1002向所述备用SMF发送针对所述第一SMF激活的会话的迁移指令，具体包括：根据备用SMF的可用容量，确定向所述备用SMF迁移会话的迁移比例，根据确定的迁移比例，向所述备用SMF发送针对所述第一SMF激活的会话的迁移指令。
与本发明第二实施例所述方法相对应，在本发明第十一实施例中，提供一种SMF动态容灾的实现装置，应用于UPF，本发明实施的前提是UPF支持向多个SMF注册。
继续如图12所示，所述装置包括：
动态配置单元1001，用于在第一SMF满足设定的用户会话迁移条件时，在与所述UDF具有注册关系的在线SMF中选取备用SMF；
迁移触发单元1002，用于向所述备用SMF发送所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知。
本实施例中，与第十实施例的区别在于，具体迁移哪些会话由备用SMF来决定，UPF仅将第一SMF处于满足迁移条件(如宕机状态)告知备用SMF，由备用SMF确定其所能接受的迁移会话。
进一步地，本发明实施例中，迁移触发单元1002，还用于在向所述备用SMF发送所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知后，接收所述备用SMF发送的会话组更新请求消息；根据所述会话组更新请求消息，更新相关会话的SMF地址。
即，本实施例中，在备用SMF将迁移会话的信息告知UPF，以使UPF对会话的SMF地址进行更新。
与本发明第三、第四实施例所述方法相对应，在本发明第十二实施例中，提供一种SMF动态容灾的实现装置，应用于SMF，更确切的，应用在与第十、十一实施例中UPF具有注册关系的备用SMF中。
如图13所示，所述装置包括：第一迁移处理单元1101和/或第二迁移处理单元1102；
第一迁移处理单元1101，用于当接收到UPF发送的针对第一SMF激活的会话的迁移指令时，根据所述迁移指令中携带的需要迁移的会话的指示信息，向第一网络功能实体获取所述会话的上下文信息，并通知第二网络功能实体对其存储的所述会话的SMF地址进行更新；
本发明实施例中，迁移指令中携带的需要迁移的会话的指示信息包括如下信息至少之一：迁移至本SMF的会话的会话信息、第一SMF的标识信息、迁移至本SMF的会话对应的用户分组信息。
更为具体的，当指示信息为迁移至本备用SMF的会话的会话信息时，如SUPI、PDUSession ID，根据该会话信息，本备用SMF向第一网络功能实体获取对应会话的上下文信息。
当指示信息为第一SMF的标识信息时，本备用SMF向第一网络功能获取针对标识信息对应的第一SMF所激活的所有会话的上下文信息。
当指示信息为迁移至本SMF的会话对应的用户分组信息时，本备用SMF向第一网络功能实体获取所述用户分组信息对应的所有会话的会话上下文信息。
在本发明的一个可选实施例中，迁移指令中还携带有第一SMF的全局资源信息。
第一迁移处理单元1101提取迁移指令中携带的第一SMF的全局资源信息，如：IPPOOL或TEID，然后从UDSF拉取地址及TEID使用情况，并在本地重建IP地址资源的忙闲队列和TEID资源的忙闲队列，以接管所述第一SMF的资源，这样可以解决容灾场景下，备用SMF资源不足的问题。
在本发明的一个具体实施例中，通知第二网络功能实体对其存储的所述会话的SMF地址进行更新的通知方式，包括：
方式1，针对每个迁移的会话，通知第二网络功能实体对其存储的该会话的SMF地址进行更新，即，逐个会话的进行通知；
方式2，通过节点级通知的方式，实现第二网络功能实体对其存储的该会话的SMF地址进行批量更新；
具体的，第二网络功能实体通过SMFStatusChangeSubscribe向本实施例所述的SMF订阅SMF网元状态变化。本实施例中，在需要将第一SMF的会话迁移至备用SMF时，本实施例所述SMF向相关订阅方发送状态变化通知，指示第二网络功能实体备用SMF接替第一SMF工作，第二网络功能实体对其存储的该节点下各迁移会话的SMF地址进行批量更新。
进一步地，在本发明的一个可选实施例中，备用SMF可以按会话的优先级分批次地从第一网络功能实体获取会话的上下文信息。具体的：
第一迁移处理单元1101向第一网络功能实体获取所述会话的上下文信息时，包括：第一迁移处理单元1101根据本SMF的可用容量，通知所述第一网络功能实体所述SMF可接受迁移的会话类型，向所述第一网络功能实体获取所述会话类型对应的会话的上下文信息。其中会话类型包括但不限于为：高优先级用户的会话或者紧急会话。
本实施例中，所述装置根据SMF的可用容量以及会话类型分批次的进行会话迁移，不仅可以将重要会话进行优先迁移，而且还可以最大程度的确保本SMF的会话服务质量。
本发明实施例中，第一网络功能实体为非结构化数据存储实体UDSF；第二网络功能实体为策略控制功能实体PCF和接入管理功能实体AMF。
进一步地，本发明实施例中，第二迁移处理单元1102，用于当接收到UPF发送的所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知时，确定允许迁移的会话，向第一网络功能实体获取所述允许迁移的会话的上下文信息，并通知第二网络功能实体对其存储的所述允许迁移的会话的SMF地址进行更新。
本发明实施例中，确定允许迁移的会话包括：确定允许迁移的会话的类型，和/或，确定允许迁移的会话的总容量。
具体的，本实施例中，第二迁移处理单元1102根据SMF的可用容量，确定允许迁移的会话类型或者会话的总容量。其中，会话类型包括但不限于为：高优先级用户的会话或者紧急会话。
更进一步地，本发明实施例中，第二迁移处理单元1102向第一网络功能实体获取所述允许迁移的会话的上下文信息后，还用于向UPF发送会话组更新请求消息，所述更新请求消息中携带有迁移至本SMF的会话的指示信息，以通知UPF对会话的SMF地址进行更新。
在本发明的第十三实施例中，提供一种用户面功能UPF，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如下方法步骤：
步骤1，在第一SMF满足设定的用户会话迁移条件时，在与所述UDF具有注册关系的在线SMF中选取备用SMF；
步骤2，向所述备用SMF发送针对所述第一SMF激活的会话的迁移指令或者发送所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知；其中，所述迁移指令中携带有需要迁移的会话的指示信息。
上述步骤的具体实施例过程可参见第一、二实施例，本实施例不再赘述。
在本发明的第十四实施例中，提供一种会话管理功能SMF，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如下方法步骤：
当接收到UPF发送的针对第一SMF激活的会话的迁移指令时，根据所述迁移指令中携带的需要迁移的会话的指示信息，向第一网络功能实体获取所述会话的上下文信息，并通知第二网络功能实体对其存储的所述会话的SMF地址进行更新；
当接收到UPF发送的所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知时，确定允许迁移的会话，向第一网络功能实体获取所述允许迁移的会话的上下文信息，并通知第二网络功能实体对其存储的所述允许迁移的会话的SMF地址进行更新。
上述步骤的具体实施例过程可参见第三、四实施例，本实施例不再赘述。
在本发明的第十五实施例中，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有SMF动态容灾的实现程序，所述程序被处理器执行时实现如下方法步骤：
步骤1，在第一SMF满足设定的用户会话迁移条件时，在与所述UDF具有注册关系的在线SMF中选取备用SMF；
步骤2，向所述备用SMF发送针对所述第一SMF激活的会话的迁移指令或者发送所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知；其中，所述迁移指令中携带有需要迁移的会话的指示信息。
上述步骤的具体实施例过程可参见第一、二实施例，本实施例不再赘述。
或者，所述程序被处理器执行时实现如下方法步骤：
当接收到UPF发送的针对第一SMF激活的会话的迁移指令时，根据所述迁移指令中携带的需要迁移的会话的指示信息，向第一网络功能实体获取所述会话的上下文信息，并通知第二网络功能实体对其存储的所述会话的SMF地址进行更新；
当接收到UPF发送的所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知时，确定允许迁移的会话，向第一网络功能实体获取所述允许迁移的会话的上下文信息，并通知第二网络功能实体对其存储的所述允许迁移的会话的SMF地址进行更新。
上述步骤的具体实施例过程可参见第三、四实施例，本实施例不再赘述。
本实施例所述计算机可读存储介质包括但不限于为：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种会话管理功能SMF动态容灾的实现方法，其特征在于，应用于用户面功能UPF，所述方法包括：
在第一SMF满足设定的用户会话迁移条件时，在与所述UDF具有注册关系的在线SMF中选取备用SMF；
向所述备用SMF发送针对所述第一SMF激活的会话的迁移指令或者发送所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知；其中，所述迁移指令中携带有需要迁移的会话的指示信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述需要迁移的会话的指示信息包括如下信息中的一个或多个：
迁移至所述备用SMF的会话的会话信息；
所述第一SMF的标识信息；
迁移至所述备用SMF的会话对应的用户分组信息。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述迁移会话的指示信息还包括：第一SMF的全局资源信息。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述全局资源信息包括：第一SMF管理的IP地址池和/或隧道终点标识TEID信息。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在与所述UDF具有注册关系的在线SMF中选取出备用SMF，包括：
向与所述UPF具有注册关系的在线SMF发起可用容量查询请求；
根据所述SMF反馈的可用容量，选取备用的SMF。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述向所述备用SMF发送针对所述第一SMF激活的会话的迁移指令，还包括：
根据所述SMF的可用容量，确定向所述备用SMF迁移会话的迁移比例，根据确定的迁移比例，向所述备用SMF发送针对所述第一SMF激活的会话的迁移指令。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在向所述备用SMF发送所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知后，还包括：
接收所述备用SMF发送的会话组更新请求消息；
根据所述会话组更新请求消息，更新相关会话的SMF地址。
8.一种SMF动态容灾的实现方法，其特征在于，应用于SMF，所述方法包括：
当接收到UPF发送的针对第一SMF激活的会话的迁移指令时，根据所述迁移指令中携带的需要迁移的会话的指示信息，向第一网络功能实体获取所述会话的上下文信息，并通知第二网络功能实体对其存储的所述会话的SMF地址进行更新；
当接收到UPF发送的所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知时，确定允许迁移的会话，向第一网络功能实体获取所述允许迁移的会话的上下文信息，并通知第二网络功能实体对其存储的所述允许迁移的会话的SMF地址进行更新。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在向第一网络功能实体获取所述允许迁移的会话的上下文信息后，还包括：
向所述UPF发送会话组更新请求消息，所述更新请求消息中携带有迁移至本SMF的会话的指示信息。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述迁移指令中携带的第一SMF的全局资源信息，接管所述第一SMF的资源。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述通知第二网络功能实体对其存储的会话的SMF地址进行更新，包括：
针对每个迁移的会话，通知第二网络功能实体对其存储的该会话的SMF地址进行更新；
或者，基于所述第二网络功能实体对SMF网元状态变化的订阅请求，向所述第二网络功能实体发送状态变化通知，以指示第二网络功能实体对其存储的由第一SMF激活的部分或全部会话的SMF地址进行批量更新。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述向第一网络功能实体获取所述会话的上下文信息，包括：
根据所述SMF的可用容量，通知所述第一网络功能实体所述SMF可接受迁移的会话类型，向所述第一网络功能实体获取所述会话类型对应的会话的上下文信息。
13.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述确定允许迁移的会话，包括：确定允许迁移的会话的类型，和/或，确定允许迁移的会话的总容量。
14.如权利要求8至13任意一项所述的方法，其特征在于，
所述第一网络功能实体包括：非结构化数据存储实体；
所述第二网络功能实体包括：策略控制功能实体和接入管理功能实体。
15.一种SMF动态容灾的实现装置，其特征在于，应用于用户面功能UPF，所述装置包括：
动态配置单元，用于在第一SMF满足设定的用户会话迁移条件时，在与所述UDF具有注册关系的在线SMF中选取备用SMF；
迁移触发单元，用于向所述备用SMF发送针对所述第一SMF激活的会话的迁移指令或者发送所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知；其中，所述迁移指令中携带有需要迁移的会话的指示信息。
16.一种SMF动态容灾的实现装置，其特征在于，应用于SMF，所述装置包括：第一迁移处理单元和/或第二迁移处理单元；
所述第一迁移处理单元，用于当接收到UPF发送的针对第一SMF激活的会话的迁移指令时，根据所述迁移指令中携带的需要迁移的会话的指示信息，向第一网络功能实体获取所述会话的上下文信息，并通知第二网络功能实体对其存储的所述会话的SMF地址进行更新；
所述第二迁移处理单元，用于当接收到UPF发送的所述第一SMF满足用户会话迁移条件的通知时，确定允许迁移的会话，向第一网络功能实体获取所述允许迁移的会话的上下文信息，并通知第二网络功能实体对其存储的所述允许迁移的会话的SMF地址进行更新。
17.一种用户面功能UPF，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的SMF动态容灾的实现方法的步骤。
18.一种会话管理功能SMF，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求8至14中任一项所述的SMF动态容灾的实现方法的步骤。
19.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有SMF动态容灾的实现程序，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至7，或者，如权利要求8至14所述的SMF动态容灾的实现方法的步骤。
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