CN110661894A

CN110661894A - 用户ip地址的分配方法、网络设备和存储介质

Info

Publication number: CN110661894A
Application number: CN201810699052.0A
Authority: CN
Inventors: 周晟
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2020-01-07

Abstract

本发明实施例公开了一种用户地址分配方法、网络设备和存储介质，属于通信技术领域。该方法包括：当UPF与SMF建立偶联时，从当前可用的用户IP地址集中划分出第一用户IP地址子集给SMF；并向SMF发送第一用户IP地址子集的信息；其中，UPF上保存了本UPF的所有的用户IP地址的信息。本发明实施例提供的用户IP地址的分配方法、网络设备和存储介质中，通过UPF统一管理地址，为每个SMF动态划分可用的用户地址，能避免SMF分配用户IP地址冲突,并简化SMF上用户IP地址相关的配置。

Description

用户IP地址的分配方法、网络设备和存储介质

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种用户IP地址的分配方法、网络设备和存储介质。

背景技术

移动通信已经发展到5G阶段。5G的网络架构和前几代相比，主要特点是基于服务化的架构。

其中，UPF(User plane function，用户面功能)与SMF(Session Managementfunction，会话管理功能)对接，逻辑接口是N4口，当前标准中确定SMF需要具备为用户分配地址的功能。从已有的使用经验看，更多的场景是一个SMF对接多个UPF，而随着5G标准的演进，已经明确提出UPF需要支持对接多个SMF。

目前，UPF和SMF通常是各自独立配置用户IP(Internet Protocol，网络之间互连的协议)地址，SMF需要知道UPF上的用户IP资源。当5G部署中需要多个SMF同时连接一个UPF时，多个SMF获知的UPF资源是相同的，当SMF分配用户IP地址的时候，很容易造成冲突。如果在SMF配置不同的用户IP地址，可以解决冲突的问题，但是配置工作量大，使用起来不灵活，例如某SMF固定地占有着某一段资源，可能会导致某一段用户IP地址一直未被使用中。

因此，当UPF支持对接多个SMF后，如何有效地实现用户IP地址的管理亟待解决。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种用户地址的分配方法、网络设备和存储介质，以解决UPF支持对接多个SMF时，SMF分配用户IP地址冲突的技术问题。

本发明实施例解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明实施例的一个方面，提供一种用户IP地址的分配方法包括：

当UPF与SMF建立偶联时，UPF从当前可用的用户IP地址集中划分出第一用户IP地址子集给SMF；

向SMF发送第一用户IP地址子集的信息；

其中，UPF上保存了本UPF的所有的用户IP地址的信息。

根据本发明实施例的另一个方面，提供一种用户IP地址的分配方法包括：

当SMF与UPF建立偶联时，接收并保存UPF发送的第一用户IP地址子集的信息；

SMF在处理用户终端接入时，根据第一用户IP地址子集信息为接入的用户终端分配可用的IP地址。

根据本发明实施例的再一个方面，提供一种网络设备，该设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现上述用户IP地址的分配方法步骤。

根据本发明实施例的又一个方面，提供一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述用户IP地址的分配方法的步骤。

本发明实施例提供的用户IP地址的分配方法、网络设备和存储介质，通过UPF统一管理地址，为每个SMF动态划分可用的用户地址，能避免SMF分配用户IP地址冲突,并简化SMF上用户IP地址相关的配置。

附图说明

图1为本发明实施实施例的一种5G网络系统结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种应用于UPF的用户IP地址的分配方法的流程图；

图3为本发明实施例二提供的一种应用于UPF的用户IP地址的分配方法的流程图；

图4为本发明实施例三提供的一种应用于UPF的用户IP地址的分配方法的流程图；

图5为本发明实施例四提供的一种应用于SMF的用户IP地址的分配方法的流程图；

图6为本发明实施例五提供的一种应用于SMF的用UPF的用户IP地址的分配方法的流程图；

图7为本发明实施例六提供的一种用户IP地址的分配方法的时序图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是一种5G网络架构，5G网络架构中核心网的网元的功能如下。

AMF(Access and Mobility Management function，接入和移动管理功能)：核心网控制面实体，主要负责用户移动性管理，包括注册和临时标识分配；维护空闲状态和连接状态以及状态迁移；在连接状态下的切换；用户空闲状态下触发寻呼等功能。

AUSF(Authentication Server Function，鉴权服务器功能)：核心网控制面实体，主要负责对用户的鉴权、授权，以保证用户是合法用户。

UDM(Unified Data Management，统一数据管理功能):核心网控制面实体，归属用户服务器，永久存储用户签约数据。

SMF(Session Management function，会话管理功能)：核心网控制面实体，主要负责维护PDU Session，负责分配用户IP地址，具有服务质量控制和计费功能；用户空闲状态下收到下行数据包进行缓存并通知AMF寻呼用户等功能。

UPF(User plane function，用户面功能)：核心网用户面功能实体，负责用户数据报文的转发，也对用户数据报文进行统计用于计费等功能。

PCF(Policy Control Functionality，策略控制功能)：核心网控制面实体，负责策略和计费规则功能实体，该功能实体主要根据业务信息和用户签约信息以及运营商的配置信息产生控制用户数据传递的服务质量规则、计费规则以及移动和接入控制规则。

NEF(Network Exposure Function，能力开放功能)：核心网控制面实体，负责移动网络能力的对外开放。

NRF(NF Repository Function，网络功能库功能)：核心网控制面实体，负责网络功能的服务能力的动态注册以及网络功能发现。

NSSF(Network Slice Selection Function，网络切片选择功能)：核心网控制面实体，负责目标NSI(Network Slice Instance，网络切片实例)的选择。

从网络架构图中看出，UPF与SMF对接，逻辑接口是N4口。当前标准中确定SMF需要具备为用户分配地址的功能。从已有的使用经验看，更多的场景是一个SMF对接多个UPF，而随着5G标准的演进，已经明确提出UPF需要支持对接多个SMF。

基于上述网络架构，提出本发明的以下实施例。

实施例一

如图2所示，本发明实施例一提供一种用户IP地址的分配方法，应用于UPF,该方法包括：

S201、当UPF与SMF建立偶联时，从当前可用的用户IP地址集中划分出第一用户IP地址子集给SMF。

具体的，如图1所示，当前标准中确定SMF需要具备为用户分配地址的功能，从已有的使用经验看，更多的场景是一个SMF对接多个UPF，而随着5G标准的演进，已经明确提出UPF需要支持对接多个SMF。当前技术下，UPF和SMF通常是各自独立配置用户IP，SMF需要知道UPF上的用户IP资源。当5G部署中需要多个SMF同时连接一个UPF时，多个SMF获知的UPF资源是相同的，当SMF分配用户IP地址的时候，很容易造成冲突。

基于上述原因，本发明实施例提出一种以UPF为主导，在UPF上保存本UPF的所有的用户IP地址的信息(即用户IP地址集)，保存的方式包括但不限于在UPF上通过系统配置的方式实现，初始的时候，所有地址都没有被任何SMF使用。当UPF与SMF建立偶联时，UPF分配一些当前可用的地址信息给该SMF，即从用户IP地址集中划分一个子集给SMF。分配地址时可以是分配一个地址池，或分配一个地址段，即将至少一个地址池或至少一个地址段分配给SMF，从而为每个SMF灵活动态分配划分可用的用户地址，以简化SMF上用户地址相关的配置。

S202、向SMF发送第一用户IP地址子集的信息。

具体的，UPF将划分给SMF的用户IP地址的信息(即第一用户IP地址子集的信息)发送给SMF，可以是发送地址池标识，也可以发送地址段标识，以供SMF在划分的范围内选择地址接入用户。

本发明实施例提供的用户IP地址的分配方法，通过UPF统一管理地址，为每个SMF动态划分可用的用户地址，能避免SMF分配用户IP地址冲突,并简化SMF上用户IP地址相关的配置。

实施例二

如图3所示，本发明实施例二提供的一种用户IP地址的分配方法，应用于UPF，该方法包括：

S301、接收并保存所有的用户IP地址的信息。

具体的，用户可以事先在UPF上配置本UPF所有的用户IP地址的信息，也可以通过其它方式设置UPF所有的用户IP地址，UPF接收后保存所有本UPF可以使用的用户IP地址信息。

S302、将所有的用户IP地址划分为若干地址段，每个地址段拥有一个地址段标识。

具体的，为了简化地址分配，提高分配效率，可以将所有的用户IP地址进行分段管理，将用户IP地址划分为若干地址段，每个段用一个新定义的字段标识。

S303、当UPF与SMF建立偶联时，将至少一个当前可用的地址段分配给SMF。

S304、向SMF发送所有用户IP地址信息及分段信息、以及分配给SMF的地址段的标识。

S305、当接收到SMF发送的地址请求消息后，根据地址请求消息将至少一个当前可用的段地址追加给SMF。具体的，SMF在与UPF建立偶联时，UPF向SMF分配一部分可用的地址段资源，SMF将IP地址分配给接入的用户，随着用户终端接入数量的增加，剩余可分配的地址数量越来越少，当剩余可分配的地址数量低于预设的阈值时，SMF向UPF发送地址请求消息，申请再划分可用的地址信息，其中，地址请求消息中包括：地址的数量、地址的种类、和/或地址的范围。UPF接收到SMF发送的地址请求消息后，根据地址请求信息从当前可用的段地址中追加至少一个地址段分配给SMF，从而为每个SMF灵活动态补充可用的用户地址。

S306、将追加给的地址段的标识发送给SMF。

具体的，UPF将追加给SMF的段地址的标识(即第二用户IP地址子集的信息)发送给SMF，以供SMF在对应的地址段中选择IP地址接入用户。

本发明实施例提供的用户IP地址的分配方法，在上述实施例一的基础上，当分配给的SMF的用户IP地址数量不够用时，可以接受SMF增加分配用户IP地址的请求，根据请求信息再次给SMF增加用户地址，从而弹性地为SMF划分用户地址，此外，还在第一次创建偶联时将所有用户IP地址信息以及分段信息发送给SMF存储在本网元，后继分配时是以地址段为单位进行，从而提高了分配效率。

实施例三

如图4所示，本发明实施例提供另一种用户IP地址的分配方法，应用于UPF，该方法包括：

S401、当UPF与所SMF建立偶联时，从当前可用的用户IP地址集中划分出第一用户IP地址子集给SMF。

S402、向SMF发送第一用户IP地址子集的信息。

S403、当接收到SMF发送的地址请求消息后，从当前可用的用户IP地址集中划分出第二用户IP地址子集给SMF。

S405、将第二用户IP地址子集的信息发送给SMF。

S406、检测到与SMF中断偶联后，回收SMF的用户IP地址。

S407、将回收的SMF的用户IP地址划分给其他SMF。

本发明实施例提供的用户IP地址的分配方法，在上述实施例二的基础上，当检测到SMF故障时，回收故障SMF的用户IP地址，重新分配给其他正常的SMF，从而提高IP使用效率。

实施例四

如图5所示，本发明实施例提供的一种用户IP地址的分配方法，应用于SMF,该方法包括：

S501、SMF与UPF建立偶联时，接收并保存划分到的第一用户IP地址子集的信息。

具体的，SMF与UPF创建偶联时，UPF分配一些可用的用户IP地址给SMF，可以是一个地址池，或一个地址段。SMF接收到划分的用户IP地址的信息后，记录在本网元。

S502、SMF在处理用户终端接入时，根据划分到的第一用户IP地址子集信息为接入的用户分配可用的IP地址。

具体的，SMF在处理用户终端接入时，从划分的第一用户地址子集内选择用户IP地址分配给接入的用户，即从地址池或者地址段中选择用户IP接入用户。

本发明实施例提供的用户IP地址的分配方法，通过UPF统一管理地址，SMF从UPF获取并记录划分到的用户IP地址，在后继处理用户终端接入时，从划分到的用户IP地址范围内选择可用的用户IP地址分配接入的用户，能避免SMF分配用户IP地址冲突,并简化SMF上用户IP地址相关的配置。

实施例五

如图6所示，本发明实施例提供的一种用户IP地址的分配方法，应用于SMF,该方法包括：

S601、当SMF与UPF建立偶联时，接收并保存划分到的第一用户IP地址子集的信息。

具体的，第一用户IP地址子集可以是地址池的集合，也可以是地址段的集合。当UPF采用地址段分配时，SMF还接收并保存所有的用户IP地址信息及分段信息。S602、SMF在处理用户终端接入时，根据划分到的第一用户IP地址子集信息为接入的用户分配可用的IP地址。

S603、当SMF检测到分配的IP地址剩余的剩余数量低于预设的阈值时，向UPF发送增加地址请求。

具体的，SMF在与UPF建立偶联时，UPF向SMF发送一部分可用的地址信息，SMF将IP地址分配给接入的用户，随着用户终端接入数量的增加，剩余可用地址数目越来越少，当剩余可用地址数目低于预设的阈值时，SMF向UPF发送地址请求消息，申请再划分可用的地址信息，其中，地址请求消息中包括：地址的数量、地址的种类、和/或地址的范围。

S604、接收并保存UPF发送的第二用户IP地址子集的信息。

具体的，UPF接收到SMF发送的地址请求消息后，根据地址请求信息从当前可用的用户IP地址集中信息再划分一部分给SMF。比如将一个地址池或一个地址段分配给SMF，并将址池标识或者地址段标识发送给SMF，SMF接收UPF发送的地址池标识或地址段标识后，保存到本网元。

S605、SMF在处理用户终端接入时，根据划分到的第一用户IP地址子集信息/第二用户地址子集信息为接入的用户分配可用的IP地址。

具体的，SMF在处理用户终端接入时，从地址池或者地址段中选择可用的用户IP地址分配给接入的用户终端。

本发明实施例提供的用户IP地址的分配方法，在上述实施例四的基础上，当分配给的SMF的用户IP地址数量不够用时，通过发送增加地址请求获取新的地址，从而弹性地为用户分配IP地址。

实施例六

如图7所示，本发明实施例提供一种用户IP地址的分配方法，该方法包括：

S701、UPF与SMF建立偶联时，UPF从当前可用的用户IP地址集中划分第一用户IP地址子集给SMF。

具体的，第一用户IP地址子集可以是地址池的集合，也可以是地址段的集合。

S702、UPF向SMF发送第一用户IP地址子集的信息。

具体的，UPF可以发送地址池的标识或者地址段的标识。

S703、SMF接收并保存划分到的第一用户IP地址子集的信息。

S704、SMF在处理用户终端接入时，根据第一用户IP地址子集信息为接入的用户终端分配可用的IP地址。

S705、SMF检测到可分配的IP地址的剩余数量小于预设的阈值时，向UPF发送增加地址请求。

S706、UPF从当前可用的用户IP地址集中划分出第二用户IP地址子集发送给SMF。

具体的，第二用户IP地址子集可以是地址池的集合，也可以是地址段的集合。

S707、SMF接收并保存第二用户IP地址子集的信息。

S708、SMF在处理用户终端接入时，从第一用户地址子集/第二用户地址子集中选择IP地址分配给用户终端。

S709、UPF检测到与SMF偶联中断时，回收分配给SMF的用户IP地址。

S710、UPF将回收的用户IP地址划分给其他SMF。

本发明实施例提供的用户IP地址的分配方法，通过UPF统一管理地址，为每个SMF动态划分可用的用户地址，能避免SMF分配用户IP地址冲突,并简化SMF上用户IP地址相关的配置。此外，当分配给的SMF的用户IP地址数量不够用时，通过发送增加地址请求获取新的地址，从而弹性地为用户分配IP地址；另外，当SMF故障的时候，还可以把划分给故障SMF的地址，收回并重分给状态正常的SMF，提高IP地址的利用率。

此外，本发明实施例还提供了一种网络设备，该网络设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现上述用户IP地址的分配方法的步骤。

另外，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述用户IP地址的分配方法的步骤。

需要说明的是，上述网络设备和计算机可读存储介质，与用户IP地址的分配方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详细见方法实施例，且方法实施例中的技术特征在网络设备和计算机可读存储介质均对应适用，这里不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。

在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。

Claims

1.一种用户IP地址的分配方法，该方法包括：

当用户面功能UPF与会话管理功能SMF建立偶联时，从当前可用的用户IP地址集中划分出第一用户IP地址子集给所述SMF；

向所述SMF发送所述第一用户IP地址子集的信息；

其中，所述UPF上保存了本UPF的所有的用户IP地址的信息。

2.根据权利要求1所述的用户IP地址的分配方法，其特征在于，所述方法之前还包括：将所有用户IP地址划分为至少两个地址段，每个地址段拥有一个地址段标识；或者将所有用户IP地址划分为至少两个地址池，每个地址池拥有一个地址池标识。

3.根据权利要求2所述的用户IP地址的分配方法，其特征在于，所述从当前可用的用户IP地址集中划分出第一用户IP地址子集给所述SMF具体包括：

将至少一个当前可用的地址段或者至少一个当前可用的地址池划分给所述SMF。

4.根据权利要求1所述的用户IP地址的分配方法，其特征在于，所述方法之后还包括：

当接收到SMF发送的地址请求消息后，根据所述地址请求消息从当前可用的用户IP地址集中划分出第二用户IP地址子集给所述SMF，并将所述第二用户IP地址子集的信息发送给所述SMF。

5.根据权利要求4所述的用户IP地址的分配方法，其特征在于，所述从当前可用的用户IP地址集中划分出第二用户IP地址子集给所述SMF具体包括：

将至少一个当前可用的地址池或至少一个当前可用的地址段划分给所述SMF。

6.根据权利要求1-5所述的用户IP地址的分配方法，其特征在于，所述方法之后还包括：

所述UPF检测到与所述SMF中断偶联后，回收划分给所述SMF的用户IP地址。

7.一种用户IP地址的分配方法，该方法包括：

所述SMF在处理用户终端接入时，根据所述第一用户IP地址子集信息为接入的用户终端分配可用的IP地址。

8.根据权利要求6所述的用户IP地址的分配方法，其特征在于，所述方法之后还包括：

当SMF检测到可分配的IP地址剩余数量低于预设的阈值时，向UPF发送地址请求消息；

当接收到UPF发送的第二用户IP地址子集后，根据所述第二用户IP地址子集信息为接入的用户终端分配可用的IP地址。

9.根据权利要求8所述的用户IP地址的分配方法，其特征在于，所述地址请求消息包括：地址的数量、地址的种类、和/或地址的范围。

10.一种网络设备，该网络设备包括存储器、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，该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6中任一项所述的用户IP地址的分配的步骤，或者实现如权利要求7至9中任一项所述的用户IP地址的分配的步骤。

11.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至5中任一项所述的用户IP地址的分配的步骤，或者实现如权利要求6至8中任一项所述的用户IP地址的分配的步骤。