CN111213399B - 用于选择分组处理功能的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本实施方式涉及一种用于选择分组处理功能的方法及其装置，该方法通过考虑关于在分组处理装置与控制平面装置之间形成的通信接口的状态信息来选择使数据传输效率最大化的分组处理装置，能够总是提供高质量的网络服务。

Description

用于选择分组处理功能的方法及其装置

技术领域

本公开在一些实施方式中涉及选择分组处理功能的方法及其设备。更具体地，本公开涉及用于基于通信接口的状态信息来选择分组处理装置以最大化数据传输效率的方法及设备。

背景技术

本节中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并不一定构成现有技术。

正在进行5G标准化的第三代合作伙伴计划(3GPP)正在讨论移动核心网络系统和移动接入网络系统，以在2020年实现5G商业化。具体地，系统架构2工作组(SA2WG)以NextGen的名义正在对5G核心网络的结构和功能进行标准化。

图1是例示了5G核心网络的基本结构的图。

如图1所示，5G核心网络具有彼此分开的包括用户平面功能(UPF)的数据平面以及控制平面。5G核心网络提供了使用网络功能虚拟化/软件定义网络(NFV/SDN)技术的环境，并通过消除UPF对物理位置的依赖性为网络设计和操作提供了便利。

最近，根据用户特征和服务特征，UPF需要各种性能。另外，5G核心网络设置有实际上支持差异化的分组处理功能的多个UPF。此外，需要5G核心网络中定义的用户平面功能(UPF)以高速和非常低的延迟处理分组。为此，传统方法考虑区域信息和策略信息来选择适当的UPF。然而，传统的UPF选择方法实际上没有涉及解决在UPF和控制平面之间的信令过程中可能发生的性能延迟以及导致的数据传输效率降低。

通信接口形成在UPF和控制平面之间以用于彼此交互。换句话说，这种通信接口的状态在确定UPF与控制平面之间的信令过程的性能以及进一步确定5G核心网络上的数据传输效率中可以用作重要因素。因此，需要一种用于通过附加地利用关于在UPF和控制平面之间形成的通信接口的状态信息作为用于选择UPF的索引来提供更高质量的网络服务的新技术。

发明内容

技术问题

本公开的至少一个实施方式试图考虑关于在分组处理装置与控制平面装置之间形成的通信接口的状态信息，来由网络实体装置选择使数据传输效率最大化的分组处理装置，从而提供恒定高质量的网络服务。

技术方案

本公开的至少一个方面提供了一种包括收集单元、选择单元和输出单元的网络实体装置。收集单元被配置为收集无线通信网络中的在控制平面装置与一个或更多个分组处理装置中的每一个之间形成的通信接口的状态信息。选择单元被配置为基于状态信息对每个分组处理装置的通信接口的信号质量进行确定，并根据确定结果选择分组处理装置中的任何一个。输出单元被配置为输出对一个分组处理装置的选择的选择信息。

本公开的另一方面提供了一种由网络实体装置执行的用于选择分组处理功能的方法，该方法包括：收集无线通信网络中的在控制平面装置与一个或更多个分组处理装置中的每一个之间形成的通信接口的状态信息；基于状态信息对每个分组处理装置的通信接口的信号质量进行确定，并根据确定结果选择分组处理装置中的任何一个；以及输出对一个分组处理装置的选择的选择信息。

技术效果

如上所述，本公开的至少一个实施方式可以考虑关于在分组处理装置与控制平面装置之间形成的通信接口的状态信息，由网络实体装置选择使数据传输效率最大化的分组处理装置，从而实现恒定高质量的网络服务。

附图说明

图1是例示了5G核心网络的基本结构的图。

图2是例示了根据本公开的至少一个实施方式的网络系统的图。

图3是根据本公开的至少一个实施方式的网络实体装置的示意性框图。

图4是用于解释根据本公开的至少一个实施方式的选择分组处理功能的方法的流程图。

图5是用于解释根据本公开的至少一个实施方式的由网络实体装置执行的用于选择分组处理功能的方法的流程图。

图6是用于例示根据本公开的至少一个实施方式的选择分组处理功能的方法的效果的对照图。

具体实施方式

在下文中，将通过示例性附图详细描述本公开的一些实施方式。

图2是例示了根据本公开的至少一个实施方式的网络系统的图。

如图2所示，根据至少一个实施方式的网络系统以包括多个分组处理装置100、测量装置110、网络实体装置120和控制平面装置130的形式实现。此时，根据本公开的网络系统中所包括的组件不限于此。图2仅例示了在网络系统中所包括的各种组件当中的与执行根据至少一个实施方式的选择分组处理功能的方法有关的主要组件，并且应当理解，该配置与图1所示的5G核心网络的配置相同。

分组处理装置100是指支持与分组处理有关的各种功能的设备。分组处理装置100可以是图1所示的5G核心网络的组件中的用户平面功能(UPF)。

分组处理装置100支持诸如用于RAT内/RAT间移动性的锚点、与数据网络的互连的外部PDU会话点、分组路由和转发、策略规则实施和分组检查的用户平面部分、业务使用情况报告、用于支持将业务流路由至数据网络的上行链路分类、上行链路业务验证、下行链路分组缓冲和下行链路数据通知触发之类的功能。

分组处理装置100可以以在软件中安装有上述功能的单个虚拟化网络装置的形式来实现。它可以被实现为虚拟节点而不是物理节点。

多个分组处理装置100可以布置在网络上，并且它们可以被实现为支持分别应用了不同类型的策略的分组处理功能。

可以在控制平面装置130(例如，会话管理功能(SMF))的控制下确定选择还是不选择分组处理装置100。

在至少一个实施方式中，可以默认基于区域信息和策略信息等来确定是否选择分组处理装置100，同时该决定可以使用新的独特方法。例如，根据关于在分组处理装置100和控制平面装置130之间形成的通信接口的状态信息，可以确定是否选择根据至少一个实施方式的分组处理装置100。

测量装置110是指用于实时测量在分组处理装置100和控制平面装置130之间形成的通信接口的状态的设备。这种测量装置110可以优选地安装在分组处理装置100周围，并且可以为每个分组处理装置100提供测量装置。

测量装置110可以通过与分组处理装置100互通来测量通信接口的状态，但不必限于此。在另一实施方式中，测量装置110可以通过与外部管理平面和其它网络功能(NF)而不是会话管理功能(SMF)进行互通和触发来测量通信接口的状态。另外，至少一个实施方式并不将由测量装置110测量通信接口的状态限制为特定方法。

另一方面，在至少一个实施方式中，除了与控制平面装置130之间形成的通信接口之外，分组处理装置100还可以在其内部设置有与其它装置之间形成的其它多个通信(子通信)接口。因此，测量装置110可以附加地测量并提供这些通信接口的状态。在这种情况下，各个其它多个通信接口可以是图1所示的分组处理装置的接口，即，N3、N6和N9，并且关于这些通信接口的多条信息可以通过要由测量装置110测量的接口N4来提供。

测量装置110可以收集在控制平面装置130和分组处理装置100中的每一个之间形成的通信接口的类型、速度、时延和负载当中的至少一个状态的状态信息。此时，通信接口的类型可以包括物理类型(例如，有线→光缆、铜缆等、以及无线→WiFi)、物理模块(例如，光收发器、RJ45收发器)、物理端口号(例如，端口1、端口2)、组合的物理/逻辑信息(例如，组合的四根10GbE LAN线缆、主动-备用/主动-主动冗余结构)和逻辑标识信息(例如，Eth1、wlan1、br1等)。

另外，通信接口的速度可以包括带宽(例如，带宽1Gb/s、10Gb/s等)、传输速率(例如，吞吐量10Mb/s、1Gb/s等)以及正在处理的业务的总流量(例如，整个PDU会话和会话中的总分组流)、正在处理的会话和流的数量以及正在处理的每个流和每个会话的速率(例如，会话1＝20Mb/s、会话2＝40Mb/s、流1＝1Mb/s、流2＝5Mb/s)、以及正在处理的每个会话和流的使用情况。

另外，通信接口的时延信息可以包括单向时延值和双向时延值、每个会话和流的单向时延值/双向时延值、单向和/或双向数据尺寸的类型(例如64、512、1500字节)以及每个会话和流的业务数据错误的类型和数量。

另外，通信接口的负载信息可以包括与接口处理有关的UPF/SMF中的资源负载(例如，CPU/存储器/储存器)的状态信息、连接至与接口处理有关的UPF的接口负载(例如，接口N3、N6、N9)的状态信息、连接至与接口处理有关的SMF的接口负载(例如，接口Nsmf)的状态信息、针对接口消息类型(例如，与会话生成/修改/删除等有关的PDR、QER、FAR、URR)的事件的事件状态信息。

此外，根据实施方式变型，测量装置110可以以包括为网络实体装置120的组件的形式或以包括为控制平面装置130的组件的形式来实现。

此外，在另一实施方式中，测量装置110可以实现为测量在网络上的某个控制平面装置130与另一控制平面装置130之间形成的通信接口的状态，并提供其上的信息。

网络实体装置120是指选择分组处理功能使得能够提供适合用户需求的网络服务的设备。具体地，网络实体装置120执行在多个分组处理装置100当中选择任何一个分组处理装置100的功能。网络实体装置120可以实现为如图2所示的单独装置，但是它也可以以包括为控制平面装置130的组件的形式来实现。在这种情况下，网络实体装置120可以是SMF。

根据本示例性实施方式的网络实体装置120利用关于在分组处理装置100和控制平面装置130之间形成的通信接口的状态信息作为用于选择分组处理装置100的索引。为此，网络实体装置120可以以与测量装置110互通的形式来实现。在这种情况下，网络实体装置120可以附加使用针对网络实体装置120的其它通信接口收集的状态信息作为用于选择分组处理装置100的索引。

网络实体装置120基于从测量装置110接收的、关于每个分组处理装置100的通信接口的状态信息，选择用于使与控制平面装置130的传输效率最大化的最佳分组处理装置。

网络实体装置120可以基于预定义的服务策略和用户要求来执行对分组处理装置100的过滤过程。

在另一实施方式中，网络实体装置120可以基于从测量装置110接收的、关于与各个不同的控制平面装置130之间形成的通信接口的状态信息，针对每个不同的控制平面装置130执行分组处理功能的选择操作。

图3将依次呈现根据至少一个实施方式的由网络实体装置120执行的用于基于通信接口的状态信息来选择最佳分组处理装置的详细方法。

控制平面装置130是指执行用于控制网络和用户设备(UE)的各种功能的设备。这样的控制平面装置130可以是设置在图1所示的5G核心网络中的控制平面区域上的某个装置。例如，控制平面装置130可以是负责移动性管理的接入和移动性功能(AMF)、负责会话管理的会话管理功能(SMF)、以及负责与外部管理平面共享网络相关信息的网络功能(NF)中的任何一种装置。

在下文中，控制平面装置130将被例示为由负责会话管理功能的SMF实现。在这种情况下，被定义为N4 I/F的可以是连接控制平面装置130和分组处理装置100的参考点。另外，网络实体装置120基于相应通信接口的状态来选择分组处理装置100。

根据至少一个实施方式的控制平面装置130从网络实体装置120接收关于最佳分组处理装置100的选择的信息，并且基于此，它控制使用最佳分组处理装置100执行网络服务。为此，控制平面装置130可以向与选择信息相对应的分组处理装置100发送与会话连接有关的控制信号。

图3是根据本公开的至少一个实施方式的网络实体装置的示意性框图。

根据至少一个实施方式的网络实体装置120包括收集单元300、选择单元310和输出单元320。此时，根据至少一个实施方式的网络实体装置120中包括的组件并非必须限于这些特定的组件。例如，根据至少一个实施方式的网络实体装置120可以以进一步包括图2所示的测量装置110作为组件的形式来实现。

收集单元300收集无线通信网络中的关于在控制平面装置130与一个或更多个分组处理装置100中的每一个之间形成的通信接口的状态信息。

收集单元300可以与为每个分组处理装置100提供的测量装置110通信，从而从每个测量装置110接收针对每个分组处理装置100测量的通信接口的状态信息。

此外，收集单元300还可以通过与测量装置110的通信来接收分组处理装置100的其它通信接口的状态信息。

收集单元300可以收集关于在控制平面装置130和每个分组处理装置100之间形成的通信接口的类型、速度、时延和负载中的至少一个状态的状态信息。

收集单元300可以在来自外部管理平面的对通信接口状态信息的测量的请求下与测量装置110进行通信以收集该通信接口的状态信息。

在另一实施方式中，收集单元300可以在识别到在无线通信网络中用户设备正在接入基站时，执行与测量装置110的通信以收集通信接口的状态信息。例如，收集单元300可以通过基于根据订户的切片类型、IP地址和终端设备标识地址、与标识匹配的服务产品策略、订户的特定本地进入/退出策略、订户的无线电条件状态(例如，H/O相关消息)等的识别执行与测量装置110的通信，来收集通信接口的状态信息。

至少一个实施方式并不将收集单元300通过执行与测量装置110的通信来收集通信接口状态信息的条件限制为特定条件。

选择单元310是指用于选择分组处理功能使得能够提供适合用户需求的网络服务的设备。

根据至少一个实施方式的选择单元310基于从测量装置110接收到的、每个分组处理装置100的通信接口的状态信息，确定每个分组处理装置100的通信接口的信号质量。

选择单元310根据每个分组处理装置100的通信接口的信号质量确定结果，选择多个分组处理装置100当中的任何一个分组处理装置作为最佳分组处理装置。

根据至少一个实施方式，选择单元310可以根据信号质量确定结果选择与控制平面装置130之间具有最大数据传输效率的分组处理装置作为最佳分组处理装置。例如，选择单元310可以选择产生诸如包括满足预设阈值的参数中的一些或全部的状态信息的分组处理装置作为最佳分组处理装置。

选择单元310可以基于预定义的服务策略和用户要求对分组处理装置100执行过滤过程。例如，选择单元310可以在满足预设阈值的候选分组处理装置当中选择针对特定服务优化的或者具有预先配置的速率或更高速率的传输速度的最终分组处理装置。

另一方面，在选择分组处理装置的过程中，选择单元310可以进一步利用针对分组处理装置100的其它通信接口而收集的状态信息。

输出单元320向控制平面装置130(例如，负责会话管理的SMF)输出关于由选择单元310选择的最佳分组处理装置的选择信息。

输出单元320可以将选择单元310选择的最佳分组处理装置的状态信息与分组处理装置的预设状态信息进行比较，并根据比较结果确定是否输出选择信息。

图4是用于解释根据本公开的至少一个实施方式的选择分组处理功能的方法的流程图。作为备注，图4例示了分组处理装置100和控制平面装置130分别由UPF和SMF实现。

如图4所示，根据至少一个实施方式的选择分组处理功能的方法包括步骤①至⑨。

①、②网络实体装置120接收从外部管理平面通过NF发送的对通信接口的状态信息的请求信号，并且作为响应，网络实体装置120向测量装置110发送关于通信接口状态信息的测量信号。在步骤①中，外部管理平面可以周期性地向网络实体装置120发送对通信接口状态信息的请求信号。另一实施方式中的外部管理平面一旦确认更新了分组处理装置100的状态，可以向网络实体装置120发送对通信接口状态信息的请求信号。

③、④测量装置110实时测量在分组处理装置100和控制平面装置130之间形成的通信接口的状态，并向网络实体装置120发送其上的信息。

⑤网络实体装置120分析在步骤④中接收到的每个分组处理装置100的通信接口的状态信息，并确定每个分组处理装置100的通信接口的信号质量。

⑥网络实体装置120通过NF接收预定义的服务策略和用户需求。

⑦网络实体装置120基于步骤⑤的分析结果和步骤⑥中接收到的信息，选择多个分组处理装置100当中的任意一个分组处理装置作为最佳分组处理装置。然后，网络实体装置120向控制平面装置130输出关于选择的信息。在步骤⑦中，控制平面装置130基于接收到的选择信息向相应分组处理装置100发送与会话连接有关的控制信号。在这种情况下，当存在预设的分组处理装置时，控制平面装置130可以向预设的分组处理装置发送与会话释放有关的控制信号。

⑧控制平面装置130根据在步骤⑦中接收到的控制信号执行与用户设备的会话连接或会话释放过程。

图5是用于解释根据本公开的至少一个实施方式的由网络实体装置执行的用于选择分组处理功能的方法的流程图。

网络实体装置120收集无线通信网络中的关于在控制平面装置130与一个或更多个分组处理装置100中的每一个之间形成的通信接口的状态信息(S502)。

网络实体装置120基于在步骤S502中收集的每个分组处理装置100的通信接口状态信息，确定每个分组处理装置100的通信接口的信号质量(S504)。

网络实体装置120根据步骤S504的确定，针对每个分组处理装置100检查通信接口的状态是否良好(S506和S508)。

网络实体装置120对根据步骤S506中的检查结果选择的分组处理装置执行过滤过程(S510)。在步骤S510中，网络实体装置120可以基于预定义的服务策略和用户需求对分组处理装置100执行过滤过程。

网络实体装置120根据执行步骤S506至S510的结果，选择用于使与控制平面装置130的传输效率最大化的最佳分组处理装置(S512)。

网络实体装置120输出在步骤S512中选择的最佳分组处理装置的选择信息(S514)。在步骤S514中，网络实体装置120可以向控制平面装置130(例如，负责会话管理功能的SMF)输出选择信息。

这里，步骤S502至S512对应于上述网络实体装置120的各个组件的操作，并且将省略其进一步描述。

尽管图5中的步骤被描述为被依次执行，但是它们仅示例了本公开的一些实施方式的技术思想。因此，相关领域的普通技术人员可以理解，通过改变图5中的顺序或通过并行执行两个或更多个步骤，可以进行各种修改、增加和替换，因此图5中的步骤不限于所示的时间顺序。

如上所述，图5中例示出的选择分组处理功能的方法可以实现为程序，并记录在诸如CD-ROM、RAM、ROM、存储卡、硬盘、磁光盘以及存储设备之类的其上可记录计算机软件能够读取的数据的计算机可读记录介质上。

图6是用于例示根据本公开的至少一个实施方式的选择分组处理功能的方法的效果的比较图。图6的(a)例示了选择分组处理装置的常规方法，而图6的(b)例示了根据至少一个实施方式的选择分组处理装置的当前方法。

在常规的分组处理装置选择方法中，考虑到区域信息和策略信息来选择适当的分组处理装置。然而，常规的分组处理装置选择方法实际上不涉及解决在分组处理装置和控制平面之间的信令过程中可能发生的性能延迟以及由此导致的数据传输效率降低的问题。

另一方面，凭借根据至少一个实施方式的分组处理装置选择方法，在分组处理装置100和控制平面装置130之间形成的通信接口的状态信息用作用于选择分组处理装置100的索引，从而在考虑信令路径和数据路径二者的情况下选择分组处理装置100。

这能够使各种用户的QoS分布和资源效率最大化，并且同时，分组处理装置100的超快速选择使得用户更容易接收高质量的网络服务。

尽管已经出于示例性目的描述了本公开的示例性实施方式，但是本领域技术人员将理解，在不脱离所要求保护的发明的思想和范围的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。所呈现的实施方式是出于示例性目的，而不应被视为对本公开的限制。本实施方式的技术思想的范围不受示例的限制。因此，本领域的普通技术人员将理解，所要求保护的发明的范围不受上述明确描述的实施方式的限制，而是由权利要求及其等同物限制。

附图标记

100：分组处理装置 110：测量装置

120：网络实体装置 130：控制平面装置

300：收集单元 310：选择单元

320：输出单元

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年10月18日在韩国提交的专利申请No.10-2017-0135219的35U.S.C§119(a)的优先权，该专利申请的全部内容通过引用合并于此。另外，基于韩国专利申请，出于相同的原因，该非临时申请要求在美国以外的国家中的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

Claims (10)

1.一种网络实体装置，该网络实体装置包括：

收集单元，该收集单元被配置为收集无线通信网络中的在控制平面装置与一个或更多个分组处理装置中的每一个之间形成的通信接口的状态信息；

选择单元，该选择单元被配置为基于所述状态信息对所述分组处理装置中的每一个的通信接口的信号质量进行确定，并根据确定结果选择所述分组处理装置中的任何一个分组处理装置；以及

输出单元，该输出单元被配置为输出对所述一个分组处理装置的选择的选择信息，

其中，所述选择单元被配置为基于所述信号质量的确定结果，选择与所述控制平面装置呈现出最大数据传输效率的所述一个分组处理装置。

2.根据权利要求1所述的网络实体装置，其中，所述收集单元被配置为收集所述分组处理装置中的每一个的所述通信接口的包括类型、速度、时延和负载在内的状态中的至少一个的状态信息。

3.根据权利要求1所述的网络实体装置，其中，所述收集单元被配置为进一步收集连接到所述分组处理装置的其它通信网络的状态信息，并且

其中，所述选择单元被配置为通过进一步利用所述其它通信网络的所述状态信息来选择一个分组处理装置。

4.根据权利要求1所述的网络实体装置，其中，所述收集单元被配置为当连接到所述收集单元的控制平面请求对所述通信接口的状态信息进行测量时或者当识别出在所述无线通信网络中用户设备正在接入基站时，收集所述状态信息。

5.根据权利要求1所述的网络实体装置，其中，所述选择单元被配置为基于来自预定义的服务和用户策略的要求，对所述分组处理装置执行过滤过程。

6.根据权利要求1所述的网络实体装置，其中，所述输出单元被配置为将所述一个分组处理装置的所述状态信息与预设的分组处理装置的状态信息进行比较，并根据比较的结果确定是否输出所述选择信息。

7.根据权利要求1所述的网络实体装置，该网络实体装置还包括：

测量单元，该测量单元被配置为测量所述分组处理装置中的每一个的所述通信接口的所述状态信息。

8.一种由网络实体装置执行的用于选择分组处理功能的方法，该方法包括以下步骤：

收集无线通信网络中的在控制平面装置与一个或更多个分组处理装置中的每一个之间形成的通信接口的状态信息；

基于所述状态信息对所述分组处理装置中的每一个的通信接口的信号质量进行确定，并根据确定结果选择所述分组处理装置中的任何一个分组处理装置；以及

输出对所述一个分组处理装置的选择的选择信息，

其中，根据确定结果选择所述分组处理装置中的任何一个分组处理装置的步骤包括以下步骤：

基于所述信号质量的确定结果，选择所述分组处理装置内的与所述控制平面装置之间呈现出最大数据传输效率的所述一个分组处理装置。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，根据确定结果选择所述分组处理装置中的任何一个分组处理装置的步骤包括以下步骤：

基于来自预定义的服务和用户策略的要求，对所述分组处理装置执行过滤过程。

10.根据权利要求8所述的方法，该方法还包括以下步骤：

测量所述分组处理装置中的每一个的所述通信接口的所述状态信息。