CN111093225B - 一种数据路径服务质量的监视及报告方法、装置及介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了数据路径服务质量的监视及报告方法，包括，AF向PCF发送请求，所述请求包含UE相关信息、边缘计算/应用服务器的地址，以及数据路径服务质量监视请求；PCF为服务数据流生成服务质量监视策略，所述策略包括监视内容、报告频率和报告目标；应用层根据收到的服务质量信息进行路径切换或者应用服务器的重新定位。本发明还公开了一种信息处理装置和计算机存储介质。本发明解耦了网络拓扑和应用部署，利用事件触发式或者周期式的数据路径服务质量监视数据来辅助应用层的部署，减少对应用层部署的要求或约束。

Description

一种数据路径服务质量的监视及报告方法、装置及介质
技术领域
本发明涉及辅助应用层边缘计算服务器部署技术，尤其涉及一种数据路径服务质量的监视及报告方法装置及介质。
背景技术
移动边缘计算(MEC：Mobile Edging Computing)技术针对传统云计算能力不足，在移动用户附近的无线接入网络边缘提供云计算功能，通过将计算存储能力与业务服务能力向网络边缘迁移，尽可能不用将数据回传到云端，减少数据往返云端的等待时间和网络成本以满足快速交互响应的需求，提供普遍且灵活的计算服务。基于5GC(5G CoreNetwork，5G核心网)的分布式云基础设施，在边缘构建用户面和MEC节点，MEC节点提供MEC应用平台，实现对第三方应用的部署和管理能力，用户可通过MEC应用获得服务。MEC解决了网络资源占用、高时延和额外网络负载等问题。
如图1为边缘计算网络架构，其中，接入与移动性管理功能实体(AMF：Access andMobility Management Function)用于进行用户设备(UE)注册和连接管理等；应用功能实体(AF：Application Function)用于与核心网络交互以提供服务；用户面功能实体(UPF：User Plan Function)为与数据网络互连的外部PDU会话节点，用于报文路由和转发；会话管理功能实体(SMF：Session Management Function)用于会话建立、删除，用户面选择与控制，UE IP分配等；策略控制功能实体(PCF：Policy Control Function)用于提供策略规则；网络存储功能实体(NRF：Network Repository Function)用于支持服务发现功能；统一数据管理实体(UDM：Unified Data Management)用于存储UE的信息，例如签约信息，已建立PDU会话的信息；MEC用于实现对第三方应用的部署和管理。
然而，在支持EC(边缘计算)的5G网络中，用户业务具有多样性的特点，同时对网络延迟和抖动越来越敏感。边缘计算虽然减少数据往返云端的等待时间和网络成本，但是用户需求的多变以及用户的移动性仍然限制了用户体验。
在5G系统的超高可靠低时延通信(URLLC：Ultra Reliable&Low LatencyCommunication)服务的QoS监视机制中，监视事件功能旨在监视3GPP系统中的特定事件，并通过网络暴露功能实体(NEF，Network Exposure Function)报告此类监视事件信息。该功能由5G系统中用来配置特定事件，事件检测以及将事件报告给被请求方的网络功能实体(NF，Network Function)装置完成。5G框架协议TS23.502版本中表4.15.3.1-1给出了监视事件列表以及相应的NF。
支持URLLC的QoS监视是指UE和UPF之间针对与URLLC服务相对应的QoS流的实时数据包延迟测量。如果AF发来QoS监视请求，PCF会基于QoS监视请求为服务数据流生成授权的QoS监视策略。QoS监视策略包括以下内容：
-要测量的QoS参数；
-报告频率；
-有关QoS监控报告目标的信息。
PCF在策略及计费控制(PCC，Policy and Charging Control)规则中包括授权的QoS监视策略，并将其提供给会话管理功能实体SMF。
现有的QoS监视机制提供了可选择的监视事件种类以及QoS监视策略内容，但是所涉及的5G系统中的NF之间如何协调、何时进行监视与报告以及如何处理监视到的信息均未提出，同时在NF中即时配置特定事件会增大信息传输时延，由此影响用户体验。
因此，如何改善QoS监视机制从而改善用户体验，这是一个有待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种数据路径QoS信息的监视及报告方法、装置及介质，使得5GC与MEC的信息交互更加高效，并且能够灵活的辅助应用层边缘计算服务器部署，以进一步改善用户体验。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种数据路径服务质量的监视及报告方法，所述方法包括，
应用层部署边缘应用，并将边缘启动服务器作为应用功能实体(AF)；
AF向策略控制功能实体(PCF)发送请求；
PCF为服务数据流生成QoS监视策略；
应用层根据收到的QoS信息进行路径切换或者应用服务器的重新定位。
进一步的，所述AF向PCF发送的请求包含UE相关信息、边缘计算/应用服务器的地址，以及数据路径QoS监视请求。
进一步的，AF执行如下动作：
通过请求消息(如AF request)向PCF提供UE相关信息：单个UE通过GPSI、IP地址/前缀或MAC地址标识，一组UE由外部或内部组标识符标识，或者由DNN、S-NSSAI和DNAI的组合标识任一UE；
通过请求消息(如AF request)向PCF提供其边缘计算/应用服务器的地址列表与用于识别流量的信息；
通过请求消息(如AF request)向PCF发送数据路径QoS监视请求。
进一步的，PCF按照TS23.501第5.6.7节描述的方法，根据UE的信息识别UE所对应的PDU会话。
进一步的，PCF生成PDU会话相关的策略信息和PCC规则；流量信息包括：DNN，S-NSSAI，Application ID或AF-Service-Identifier。
进一步的，所述PCF为服务数据流生成的QoS监视策略包括监视内容、报告频率和报告目标。
进一步的，AMF从NRF获取有关SMF服务区域的信息，由于用户的移动性，如果SMF的服务区域不包括新的UE，AMF选择一个可以为UE和S-NSSAI服务的I-SMF，从而确定监视路径上的SMF或I-SMF，若选择了I-SMF，则SMF与I-SMF通过N16a直接交换信息；
满足QoS报告条件时，SMF应联系PCF，I-SMF则通过SMF与PCF联系，并提供检测到的QoS信息，PCF将信息报告给AF，同时PCF可以随时向SMF提供更新的策略信息；
AF根据收到的QoS信息决定是否需要路径切换、是否需要应用服务器的重新定位。
进一步的，所述QoS报告条件为QoS参数阈值或周期。
本发明还提供了一种信息处理装置，所述装置包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器；其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行权利要求上述方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其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上述方法的步骤。
本发明解耦了网络拓扑和应用部署，利用事件触发式或者周期式的数据路径QoS监视数据来辅助应用层的部署，减少对应用层部署的要求或约束。另外通过事件触发式的数据路径QoS信息报告减少了应用层接受信息的等待时间，提高了QoS信息的收发效率。
本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
附图说明
图1为现有技术中边缘计算网络架构；
图2为本发明实施例提供的AF通过NEF与5GC交互示意图；
图3为本发明实施例提供的AF直接与PCF交互示意图；
图4为本发明实施例提供的5GC向AF报告QoS信息的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的应用程序重新定位/分配的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
应该强调，术语“包括/包含/具有”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
本发明提供了一种数据路径服务质量的监视及报告方法，该方法包括以下步骤：
应用层部署边缘应用，并将边缘启动服务器作为AF。AF可执行如下动作：
AF向PCF发送请求，该请求可包含以下信息中的至少之一：(1)UE相关信息、(2)边缘计算/应用服务器的地址与用于识别流量的信息，以及(3)数据路径QoS监视请求；
例如：
(1)AF通过AF request向PCF提供UE相关信息，该UE相关信息例如可包括用以标识UE的信息：单个UE可通过通用串行接口(GPSI)、IP地址/前缀或MAC地址标识，一组UE可由外部或内部组标识符标识，或者由数据网络名称(DNN)、单个网络切片选择信息(S-NSSAI：Single Network Slice Selection Assistance Information)和DN接入标识符(DNAI)的组合标识任一UE；
此时，PCF可按照TS23.501第5.6.7节描述的方法，根据UE的信息识别UE所对应的PDU会话。
(2)AF通过AF request向PCF提供其边缘计算/应用服务器的地址列表(DNAIs)与用于识别流量的信息(DNN，S-NSSAI，应用ID(Application ID)或AF服务标识符(AF-Service-Identifier))；
此时，PCF可生成PDU会话相关的策略信息和PCC规则。
(3)AF通过AF request向PCF发送数据路径QoS监视请求。
此时，PCF为服务数据流生成QoS监视策略，该QoS监视策略包括监视内容、报告频率和报告目标等。
应用层根据收到的QoS信息进行路径切换或者应用服务器的重新定位。
接入与移动性管理功能实体AMF从网络存储功能实体NRF获取有关会话管理功能实体SMF服务区域的信息，由于用户的移动性，如果SMF的服务区域不包括新的UE，则AMF选择一个可以为UE和S-NSSAI服务的中级会话管理功能实体I-SMF，从而确定监视路径上的SMF或I-SMF，若选择了I-SMF，则SMF与I-SMF通过N16a接口直接交换信息；
满足QoS报告条件(QoS参数阈值/周期)时，SMF应联系PCF，I-SMF则通过SMF与PCF联系，并提供检测到的QoS信息，PCF将信息报告给AF，同时PCF可以随时向SMF提供更新的策略信息；
AF根据收到的QoS信息决定是否需要路径切换、是否需要应用服务器的重新定位。
实施例1：AF通过NEF与5GC交互
如图2，4，5所示，该交互流程包括：
1、应用层部署应用服务器(Application Server)之后，AF调用Nnef_TrafficInfluence服务，向3GPP网络通知应用层信息。Nnef_TrafficInfluence服务的具体功能描述可参见TS23502 5.2.6.7，主要操作包括创建、更新、删除请求。
AF向3GPP网络通知的应用层信息可以包括以下信息：
A：UE相关信息：单个UE可通过GPSI、IP地址/前缀或MAC地址标识，一组UE可由外部或内部组标识符标识，或者由DNN、S-NSSAI和DNAI的组合标识任一UE；
B：边缘计算/应用服务器的地址列表(DNAIs)与用于识别流量的信息(DNN，S-NSSAI，Application ID或AF-Service-Identifier)；
C：数据路径QoS监视请求。
2、网络暴露功能实体NEF向统一数据库(UDR)更新应用层信息，UDR将这些信息保存到应用数据(application data)中。
3、NEF向AF返回响应消息。
4、UDR向PCF通知应用数据的更新。
5、PCF根据应用层信息和请求确定业务相关的PDU会话制定以及相应策略：
针对应用层信息中的A信息(UE相关信息)，PCF按照TS23.501第5.6.7节描述的方法，根据有关UE的信息识别UE所对应的PDU会话；
针对应用层信息中的B信息(边缘计算/应用服务器的地址列表与用于识别流量的信息)，PCF生成PDU会话相关的策略信息、PCC规则；
针对应用层信息中的C信息(数据路径QoS监视请求)，PCF为服务数据流生成QoS监视策略，可包括以下内容：
1)要测量的QoS参数，例如DL、UL或往返包延迟；
2)报告频率，例如事件触发、定期或PDU会话释放时报告，如果是事件触发的，应设置每个QoS参数的报告阈值以及两次报告之间的最短等待时间；
3)有关QoS监视报告目标的信息，该信息例如可发送至PCF或AF。
6、相关策略生成后，PCF调用Npcf_SMPolicyControl_UpdateNotify服务，将策略更新发送给SMF/I-SMF。
SMF/I-SMF利用QoS监视策略监视数据路径，报告QoS信息：
本发明实施例中，AMF负责为PDU会话选择管理该会话的SMF或者I-SMF。
如图3所示，AMF从NRF获取有关SMF服务区域的信息。由于用户的移动性，如果SMF的服务区域不包括新的UE位置或SMF不能为该S-NSSAI服务，AMF选择一个可以为UE位置和S-NSSAI服务的I-SMF，从而确定监视路径上的SMF或I-SMF。若选择了I-SMF，则SMF与I-SMF通过N16a接口直接交换会话管理策略和QoS监视策略。
当满足QoS报告条件时，SMF应联系PCF(I-SMF通过SMF与PCF联系)，并提供检测到的QoS信息。PCF向UDR存储QoS信息，NEF从UDR获取QoS信息并报告给AF。
通过事件触发式的数据路径QoS信息报告减少了应用层接受信息的等待时间，提高了QoS信息的收发效率。
AF收到QoS信息后，根据QoS信息决定是否需要路径切换、是否需要应用服务器的重新定位。
实施例2，AF直接与PCF交互
如图3-5所示，该交互流程包括：
1、应用层部署应用服务器(Application Server)之后，AF调用Naf_EventExposure服务，向5GC网络通知应用层信息，应用层信息可以包括以下信息：
A：UE相关信息：单个UE可通过GPSI、IP地址/前缀或MAC地址标识，一组UE可由外部或内部组标识符标识，或者由DNN、S-NSSAI和DNAI的组合标识任一UE；
B：边缘计算/应用服务器的地址列表(DNAIs)与用于识别流量的信息(DNN，S-NSSAI，Application ID或AF-Service-Identifier)；
C：数据路径QoS监视请求。
2、PCF向AF返回响应消息。
3、PCF根据应用层信息和请求确定业务相关的PDU会话制定以及相应策略：
针对应用层信息中的A信息(UE相关信息)，PCF按照TS23.501第5.6.7节描述的方法，根据有关UE的信息识别UE所对应的PDU会话；
针对应用层信息中的B信息(边缘计算/应用服务器的地址列表与用于识别流量的信息)，PCF生成PDU会话相关的策略信息、PCC规则；
针对应用层信息中的C信息(数据路径QoS监视请求)，PCF为服务数据流生成QoS监视策略，可包括以下内容：
要测量的QoS参数，例如DL、UL或往返包延迟；
报告频率，例如事件触发、定期或PDU会话释放时报告，如果是事件触发的，应设置每个QoS参数的报告阈值以及两次报告之间的最短等待时间；
有关QoS监视报告目标的信息，例如发送至PCF或AF。
4、相关策略生成后，PCF调用Npcf_SMPolicyControl_UpdateNotify服务，将策略更新发送给SMF/I-SMF。
SMF/I-SMF利用QoS监视策略监视数据路径，报告QoS信息：
本发明实施例中，AMF负责为PDU会话选择管理该会话的SMF或者I-SMF。
AMF从NRF获取有关SMF服务区域的信息。由于用户的移动性，如果SMF的服务区域不包括新的UE位置或SMF不能为该S-NSSAI服务，AMF选择一个可以为UE位置和S-NSSAI服务的I-SMF，从而确定监视路径上的SMF或I-SMF。若选择了I-SMF，则SMF与I-SMF通过N16a接口直接交换会话管理策略和QoS监视策略。
当满足QoS报告条件时，SMF应联系PCF(I-SMF通过SMF与PCF联系)，并提供检测到的QoS信息。PCF将信息报告给AF，同时PCF可以随时向SMF提供更新的策略信息。
通过事件触发式的数据路径QoS信息报告减少了应用层接受信息的等待时间，提高了QoS信息的收发效率。
AF收到QoS信息后，根据QoS信息决定是否需要路径切换、是否需要应用服务器的重新定位。
本发明还提供了一种信息处理装置，所述装置包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器；其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行权利要求上述方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其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上述方法的步骤。
本发明实施例将5GC与应用层分离，各自存储并处理信息，利用事件触发式的数据路径QoS监视数据来辅助应用层的部署，减少了对应用层部署的要求或约束。触发式的发送方式提高了路径信息获取效率，有针对性的QoS监视数据，避免无用信息转发，减少应用部署的多余限制。
本领域普通技术人员应该可以明白，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例性的组成部分、系统和方法，能够以硬件、软件或者二者的结合来实现。具体究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。
还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种数据路径服务质量的监视及报告方法，其特征在于，所述方法包括，应用层部署边缘应用，并将边缘启动服务器作为应用功能实体AF；
AF向策略控制功能实体PCF发送请求消息，所述AF向PCF发送的请求消息包含：UE相关信息、边缘计算/应用服务器的地址与用于识别流量的信息，以及数据路径服务质量监视请求；所述AF通过请求消息向PCF提供UE相关信息：单个UE通过GPSI、IP地址/前缀或MAC地址标识，一组UE由外部或内部组标识符标识，或者由DNN、S-NSSAI和DNAI的组合标识任一UE；所述AF通过请求消息向PCF提供其边缘计算/应用服务器的地址列表与用于识别流量的信息；所述AF通过请求消息向PCF发送数据路径服务质量监视请求；
PCF为服务数据流生成服务质量监视策略；
应用层根据收到的服务质量信息进行路径切换或者应用服务器的重新定位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，PCF根据UE的信息识别UE所对应的PDU会话。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，PCF生成PDU会话相关的策略信息和PCC规则；流量信息包括：DNN，S-NSSAI，Application ID或AF-Service-Identifier。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PCF为服务数据流生成的服务质量监视策略包括监视内容、报告频率和报告目标。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，AMF从NRF获取有关SMF服务区域的信息，由于用户的移动性，如果SMF的服务区域不包括新的UE，AMF选择一个可以为UE和S-NSSAI服务的I-SMF，从而确定监视路径上的SMF或I-SMF，若选择了I-SMF，则SMF与I-SMF通过N16a直接交换信息；
满足服务质量报告条件时，SMF应联系PCF，I-SMF则通过SMF与PCF联系，并提供检测到的服务质量信息，PCF将信息报告给AF，同时PCF可以随时向SMF提供更新的策略信息；
AF根据收到的服务质量信息决定是否需要路径切换、是否需要应用服务器的重新定位。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述服务质量报告条件为服务质量参数阈值或周期。
7.一种信息处理装置，其特征在于，所述装置包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器；其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行权利要求1至6任一所述方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一所述方法的步骤。
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