CN111224901A - 一种数据关联方法、装置和分布式系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一数据关联方法、装置和分布式系统，包括：所述交换矩阵根据信令数据中所包含的目的IP地址和处理芯片拓扑信息，将信令数据发送到与目的IP地址匹配的处理芯片；与目的IP地址匹配的处理芯片对接收到的信令数据进行解析获得用户隧道端点标识TEID，并根据处理拓扑信息将信令数据发送到与TEID匹配的处理芯片；与TEID匹配的处理芯片创建S11信令数据和S1‑MME信令数据的关联表。通过交换矩阵将信令数据转发到IP地址匹配的处理芯片以实现第一次均衡转发，每一个处理芯片进一步将信令数据转发到隧道端点标识匹配的处理芯片以实现第二次均衡转发，并通过创建S11信令数据和S1‑MME信令数据的关联表实现大量数据的关联，以提高用户的体验效果。

Description

一种数据关联方法、装置和分布式系统

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种数据关联方法、装置和分布式系统。

背景技术

在4G核心网S11接口采用GTPv2-C协议传输数据，S1-MME接口采用S1AP协议传输数据，在S11接口上的创建会话的信令报文中包含用户的身份信息，而这些信息在S1-MME接口很难拿到，但位置信息更新比较及时，所以可以采用一个处理单元对两个接口信令数据进行关联，能让它们互相交换信息。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术存在如下缺陷：现有的4G核心网信令流量越来越大，仅仅依靠一个处理单元往往并不能实现S11接口和S1-MME接口会话过程中大量数据的关联，从而影响用户的体验效果。

发明内容

本发明提供一种数据关联方法、装置及分布式系统，以实现对S11信令数据和S1-MME信令数据的关联。

第一方面，本发明实施例提供了一种数据关联方法，应用于分布式系统，分布式系统包括：交换矩阵和与交换矩阵连接的多个处理芯片，交换矩阵和每一个处理芯片包含处理芯片拓扑信息；

交换矩阵根据信令数据中所包含的目的IP地址和处理芯片拓扑信息，将信令数据发送到与目的IP地址匹配的处理芯片，其中，信令数据包括S11信令数据和S1-MME信令数据；

与目的IP地址匹配的处理芯片对接收到的信令数据进行解析获得用户隧道端点标识TEID，并根据处理拓扑信息将信令数据发送到与TEID匹配的处理芯片；

与TEID匹配的处理芯片创建S11信令数据和S1-MME信令数据的关联表。

第二方面，本发明实施例还提供了一种数据关联装置，包括：第一转发模块，用于交换矩阵根据信令数据中所包含的目的IP地址和处理芯片拓扑信息，将信令数据发送到与目的IP地址匹配的处理芯片，其中，信令数据包括S11信令数据和S1-MME信令数据；

第二转发模块，用于与目的IP地址匹配的处理芯片对接收到的信令数据进行解析获得用户隧道端点标识TEID，并根据处理拓扑信息将信令数据发送到与TEID匹配的处理芯片；

数据关联表创建模块，用于与TEID匹配的处理芯片创建S11信令数据和S1-MME信令数据的关联表。

第三方面，本发明实施例提供了一种分布式系统，包括：控制面、与控制面连接的交换矩阵和与交换矩阵连接的多个处理芯片；

控制面，用于通过交换矩阵采集每一个处理芯片的属性信息，其中，属性信息包括机架号、槽口和端口号，根据每一个处理芯片的属性信息进行汇总获得处理芯片拓扑信息，将处理芯片拓扑信息下发给交换矩阵和每一个处理芯片；

交换矩阵，用于根据信令数据中所包含的目的IP地址和处理芯片拓扑信息，将信令数据发送到与目的IP地址匹配的处理芯片，其中，信令数据包括S11信令数据和S1-MME信令数据；

与目的IP地址匹配的处理芯片，用于对接收到的信令数据进行解析获得用户隧道端点标识TEID，并根据处理拓扑信息将信令数据发送到与TEID匹配的处理芯片；

与TEID匹配的处理芯片，用于创建S11信令数据和S1-MME信令数据的关联表。

本发明实施例提供了一种查询数据库的方法、设备及存储介质，本发明实施方式中分布式系统在获取到信令数据后通过交换矩阵将信令数据转发到IP地址匹配的处理芯片以实现第一次均衡转发，每一个处理芯片根据所获取的信令数据中所包含的隧道端点标识进一步将信令数据转发到隧道端点标识匹配的处理芯片以实现第二次均衡转发，并通过创建S11信令数据和S1-MME信令数据的关联表实现大量数据的关联，以提高用户的体验效果。

附图说明

结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，原件和元素不一定按照比例绘制。

图1(a)是本发明实施例一提供的数据关联方法的应用场景示意图；

图1(b)是本发明实施例一提供的数据关联方法的流程图；

图1(c)是本发明实施例一提供的分布式系统中的处理芯片拓扑信息分发示意图；

图2是本发明实施例二提供的数据关联方法的流程图；

图3是本发明实施例三提供的数据关联装置的结构示意图；

图4是本发明实施例四提供的分布式系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。

实施例一

本实施方式主要应用于移动核心网中S1-MME接口和S11接口中信令数据的关联，如图1(a)所示为本申请实施例的应用场景示意图，其中，在移动核心网中主要包括基站、网关和移动性管理实体，并且基站和移动性管理实体通过S1-MME接口传输S1-MME信令数据以实现连接，移动性管理实体和网关通过S11接口传输S11信令数据以实现连接。申请中主要是从信令分光点采集S1-MME信令数据和S11信令数据，在保证移动核心网正常工作的前提下可以实现S1-MME接口和S11接口中信令数据的关联。

图1(b)是本发明实施例提供的数据关联方法的流程图，本实施例可适用于对S11接口的信令数据和S1-MME接口的信令数据进行关联的情况，该方法可以由本发明实施例提供的数据关联装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，并一般可集成在计算机设备中。本发明实施例的方法具体包括：

步骤101，交换矩阵根据信令数据中所包含的目的IP地址和处理芯片拓扑信息，将信令数据发送到与目的IP地址匹配的处理芯片。

可选的，分布式系统还包括：控制面，并且从S11接口获取S11信令数据之前，还可以包括：控制面通过交换矩阵采集每一个处理芯片的属性信息，其中，属性信息包括机架号、槽口和端口号；根据每一个处理芯片的属性信息进行汇总获得处理芯片拓扑信息；将处理芯片拓扑信息下发给交换矩阵和每一个处理芯片。

具体的说，如图1(c)所示为本申请实施例中的处理芯片拓扑信息分发示意图，并以分布式系统中包含10个处理芯片为例进行说明，每一个处理芯片是在先进电信计算架构(Advanced Telecom Computing Architecture，ATCA)或者正交箱这种机架式平台上通过交换芯片连接，交换芯片的数量可以为多个，而本申请的交换矩阵则指的是多个交换芯片的集合。每一个处理芯片会向交换矩阵上报自身的属性信息，并且属性信息可以包含每个处理芯片所位于的机架号、所连接的槽口号和端口号，而控制面会收集交换矩阵中所获取的所有处理芯片的属性信息，并通过对每一个处理芯片的属性信息进行汇总获得所有处理芯片的拓扑信息，由此可以得出本申请实施方式中的处理芯片的拓扑信息指的是分布式系统中所有处理芯片的具体状态。控制面将通过汇总所获得的处理芯片拓扑信息下发给交换矩阵，并通过交换矩阵转发给每一个处理芯片，从而实现了交换矩阵和每一个处理芯片可以得知当前分布式系统中所有处理芯片的具体状态，例如，处理芯片1可以获知当前分布式系统所有处理芯片的数量，并且还可以获知当前分布式系统中每一个处理芯片的属性信息，从而使得每一个处理芯片和交换矩阵都保存有相同的处理芯片拓扑信息。

可选的，本实施方式的信令数据包括S11信令数据和S1-MME信令数据。

可选的，交换矩阵根据信令数据中所包含的目的IP地址和处理芯片拓扑信息，将信令数据发送到与目的IP地址匹配的处理芯片之前，还可以包括：从S11接口获取S11信令数据；从S1-MME接口获取S1-MME信令数据。

具体的说，在本实施方式中，S11接口和S1-MME接口采用不同的协议进行数据的传输，具体传输方式为S1-MME接口采用S1AP协议进行传输，S11信令接口采用GTPv2-C协议进行传输，并且在S11信令数据中通常包含用户的身份信息，而在S1-MME信令数据中通常包含用户的位置信息。

可选的，交换矩阵根据信令数据中所包含的目的IP地址和处理芯片拓扑信息，将信令数据发送到与目的IP地址匹配的处理芯片，可以包括：交换矩阵根据信令数据中所包含的目的IP地址进行计算获得哈希值；根据处理芯片拓扑信息将信令数据转发到与哈希值匹配的处理芯片。

具体的说，在本实施方式中，由于交换矩阵所获取的S11信令数据和S1-MME信令数据的流量非常庞大，因此交换矩阵会将按照每个信令数据中所包含的目的IP地址所对应的哈希值，以及之前所获取到的处理芯片拓扑信息，将所获得的信令数据进行一级均衡转发，即根据目的IP地址所对应的哈希值以及处理芯片拓扑信息将信令数据分发到哈希值所对应的处理芯片。因此将信令数据经过分发之后每一个处理芯片中所保存的都是哈希值相同的信令数据，并且哈希值相同的信令数据可以包括S11信令数据或者S1-MME信令数据。

步骤102，与目的IP地址匹配的处理芯片对接收到的信令数据进行解析获得用户隧道端点标识TEID，并根据处理拓扑信息将信令数据发送到与TEID匹配的处理芯片。

可选的，根据处理芯片拓扑信息将信令数据发送到与用户隧道端点标识(TunnelEndpoint Identifier，TEID)匹配的处理芯片，可以包括：根据处理拓扑信息将信令数据转发到交换矩阵；通过交互矩阵将信令数据间接发送到与TEID匹配的处理芯片。

具体的说，在本实施方式中，与目的IP地址匹配的处理芯片即表示与目的IP地址的哈希值匹配的处理芯片，因此经过交换矩阵的一级转发后每一个处理芯片中保存的都是哈希值相同的信令数据。处理芯片会进一步对获取的信令数据进行解析获得信令数据中所包含的用户TEID，并根据用户TEID将所保存的信令数据进行二级转发，即根据用户TEID和处理芯片拓扑信息将信令数据分发到与TEID所匹配的处理芯片，与TEID所匹配的处理芯片即表示目标处理芯片。由于处理芯片和处理芯片之间无法之间进行数据的传输，所以需要通过交换矩阵进行转发，与目的IP地址匹配的处理芯片根据处理芯片拓扑信息确定出与TEID匹配的处理芯片即目标处理芯片后，将信令数据转发到交换矩阵，并通过交换矩阵将信令数据间接发送到目标处理芯片。

例如，处理芯片1中保存的是哈希值都为abc的信令数据，而处理芯片2中保存的是哈希值都为efg的信令数据，此时处理芯片1对哈希值都为abc的信令数据进行解析，获得包括用户TEID为A的S11信令数据，并且处理芯片1根据之前所预存的处理芯片拓扑信息确定用户TEID为A的信令数据所对应的目标处理芯片为处理芯片3，则处理芯片1会将用户TEID为A的S11信令数据通过交换矩阵间接转发到处理芯片3中。同理，处理芯片2对哈希值都为efg的信令数据进行解析，获得包括用户TEID为A的S1-MME信令数据，因为处理芯片2和处理芯片1中保存的是相同的处理芯片拓扑信息，所以处理芯片2根据之前所预存的处理芯片拓扑信息确定用户TEID为A的信令数据所对应的目标处理芯片也为处理芯片3，则处理芯片2会将用户TEID为A的S1-MME信令数据通过交换矩阵转发到处理芯片3中。从而实现了处理芯片3中保存的用户TEID都为A的信令数据。当然，本实施方式中仅是以处理芯片1、处理芯片2和处理芯片3为例进行的举例说明，本实施方式中并不限定每一个处理芯片所对应的哈希值的具体类型，以及目标处理芯片所对应的用户TEID的具体类型，只有能够实现信令数据的合理均分都是在本申请的保护范围内的，本申请实施方式并不对其进行具体限定。

步骤103，与TEID匹配的处理芯片创建S11信令数据和S1-MME信令数据的关联表。

可选的，与TEID匹配的处理芯片创建S11信令数据和S1-MME信令数据的关联表，可以包括：与TEID匹配的处理芯片根据TEID创建S11信令数据和S1-MME信令数据的会话，其中，会话包含S11信令数据中的用户身份信息，以及S1-MME信令数据中的用户位置信息；根据会话获得关联表。

在一个具体实现中，处理芯片3中保存的是用户TEID为A的S11信令数据和S1-MME信令数据，因为在一次会话过程中用户TEID是唯一确定的，从而根据用户TEID可以确定一次会话过程中所对应的S11信令数据和S1-MME信令数据。因为在S11信令数据中包含用户的身份信息x，在S1-MME信令数据中包含用户的位置信息y，因此可以根据相同的用户TEID创建本次会话过程中的关联表，具体如下表1所示：

表1

目标处理芯片	TEID	S11信令数据	S1-MME信令数据
				处理芯片3	A	用户身份信息x	用户的位置信息y

其中，本实施方式中仅是以处理芯片3为例进行的举例说明，而在实际应用中每一个处理芯片都可以作为其它类型的用户TEID的目标处理芯片，本实施方式中不再进行赘述。并且通过创建关联表可以将数据进行关联，实现了S11接口和S1-MME接口数据的互换，并且用户还可以根据所获取的关联表进行后续核心网的开发，由于关联表的具体应用并不是本申请的重点，因此本实施方式中不再进行赘述。

本发明实施例提供了一种数据关联方法，通过交换矩阵将信令数据转发到IP地址匹配的处理芯片以实现第一次均衡转发，每一个处理芯片进一步将信令数据转发到隧道端点标识匹配的处理芯片以实现第二次均衡转发，并通过创建S11信令数据和S1-MME信令数据的关联表实现大量数据的关联，以提高用户的体验效果。

实施例二

图2是本发明实施例提供的数据关联方法的流程图，本实施方式在上述实施例创建关联表之后进一步增加了，在确定关联表异常的情况下，在预设时间内进行重新创建。

步骤201，交换矩阵根据信令数据中所包含的目的IP地址和处理芯片拓扑信息，将信令数据发送到与目的IP地址匹配的处理芯片。

步骤202，与目的IP地址匹配的处理芯片对接收到的信令数据进行解析获得用户隧道端点标识TEID，并根据处理拓扑信息将信令数据发送到与TEID匹配的处理芯片。

步骤203，与TEID匹配的处理芯片创建S11信令数据和S1-MME信令数据的关联表。

步骤204，在确定关联表异常的情况下，在预设时间内进行重新创建。

具体的说，本实施方式中在交换矩阵进行转发的过程中，可能会由于网络故障而造成数据的传输错误，所以为了保证所创建的关联表的准确性，可以对所获得的关联表进行检测，确定关联表是否异常，例如，当关联表中出现乱码等情况时则可以确定关联表异常，并在确定关联表异常的情况下，在预设时间内进行重新创建，关于重新创建的具体操作与步骤203大致相同，本实施方式中不再进行赘述。其中，预设时间具体可以是1秒或5秒，本申请实施方式中并不限定预设时间的具体范围，只要能够保证信令数据的有效性都是在本申请的保护范围内的，本申请实施方式中并不进行限定。

本发明实施例提供了一种数据关联方法，通过交换矩阵将信令数据转发到IP地址匹配的处理芯片以实现第一次均衡转发，每一个处理芯片进一步将信令数据转发到隧道端点标识匹配的处理芯片以实现第二次均衡转发，并通过创建S11信令数据和S1-MME信令数据的关联表实现大量数据的关联，以提高用户的体验效果。并且在确定关联表异常的情况下，通过在预设时间内进行重新创建可以进一步保证关联表的准确性。

实施例三

图3是本发明实施例提供的数据关联装置的结构示意图。如图3所示，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，并一般可集成在计算机设备中。如图3所示，所述装置包括：第一转发模块301、第二转发模块302和数据关联表创建模块303。

其中，第一转发模块301，用于交换矩阵根据信令数据中所包含的目的IP地址和处理芯片拓扑信息，将信令数据发送到与目的IP地址匹配的处理芯片，其中，信令数据包括S11信令数据和S1-MME信令数据；第二转发模块302，用于与目的IP地址匹配的处理芯片对接收到的信令数据进行解析获得用户隧道端点标识TEID，并根据处理拓扑信息将信令数据发送到与TEID匹配的处理芯片；数据关联表创建模块303，用于与TEID匹配的处理芯片创建S11信令数据和S1-MME信令数据的关联表。

本发明实施例提供的数据关联装置，与上述各实施例提供的数据关联方法属于同一发明构思，未在本发明实施例中详尽描述的技术细节可参见上述各实施例，并且本发明实施例与上述各实施例具有相同的有益效果。

实施例四

图4是本发明实施例提供的一种分布式系统的结构示意图。本实施方式提供的分布式系统包括：控制面41、与控制面41连接的交换矩阵42和与交换矩阵42连接的多个处理器43。

具体的说，本实施方式中的控制面41，用于通过交换矩阵采集每一个处理芯片的属性信息，其中，属性信息包括机架号、槽口和端口号，根据每一个处理芯片的属性信息进行汇总获得处理芯片拓扑信息，将处理芯片拓扑信息下发给交换矩阵和每一个处理芯片。

交换矩阵42，用于根据信令数据中所包含的目的IP地址和处理芯片拓扑信息，将信令数据发送到与目的IP地址匹配的处理芯片，其中，信令数据包括S11信令数据和S1-MME信令数据；

与目的IP地址匹配的处理芯片，用于对接收到的信令数据进行解析获得用户隧道端点标识TEID，并根据处理拓扑信息将信令数据发送到与TEID匹配的处理芯片；

与TEID匹配的处理芯片，用于创建S11信令数据和S1-MME信令数据的关联表。

其中，交换矩阵包括多个交换芯片，本申请方式中并不限定构成交换矩阵的交换芯片的具体数目。

需要说明的是，分布式系统中各结构的具体功能可以参见第一或第二实施例中的详细说明，本实施方式中不再进行赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种数据关联方法，应用于分布式系统，其特征在于，所述分布式系统包括：交换矩阵和与所述交换矩阵连接的多个处理芯片，所述交换矩阵和每一个所述处理芯片包含处理芯片拓扑信息；

所述交换矩阵根据信令数据中所包含的目的IP地址和所述处理芯片拓扑信息，将所述信令数据发送到与所述目的IP地址匹配的处理芯片，其中，所述信令数据包括S11信令数据和S1-MME信令数据；

所述与目的IP地址匹配的处理芯片对接收到的信令数据进行解析获得用户隧道端点标识TEID，并根据所述处理芯片拓扑信息将所述信令数据发送到与所述TEID匹配的处理芯片；

所述与TEID匹配的处理芯片创建所述S11信令数据和所述S1-MME信令数据的关联表。

2.根据权利要求1所述的方法，所述交换矩阵根据信令数据中所包含的目的IP地址和所述处理芯片拓扑信息，将所述信令数据发送到与所述目的IP地址匹配的处理芯片，包括：

所述交换矩阵根据信令数据中所包含的目的IP地址进行计算获得哈希值；

根据所述处理芯片拓扑信息将所述信令数据转发到与所述哈希值匹配的处理芯片。

3.根据权利要求1所述的方法，所述根据所述处理芯片拓扑信息将所述信令数据发送到与所述TEID匹配的处理芯片，包括：

根据所述处理拓扑信息将所述信令数据转发到所述交换矩阵；

通过所述交互矩阵将所述信令数据间接发送到与所述TEID匹配的处理芯片。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述交换矩阵根据信令数据中所包含的目的IP地址和所述处理芯片拓扑信息，将所述信令数据发送到与所述目的IP地址匹配的处理芯片之前，还包括：

从S11接口获取所述S11信令数据；

从所述S1-MME接口获取所述S1-MME信令数据。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述分布式系统还包括：控制面；

所述从S11接口获取所述S11信令数据之前，还包括：

所述控制面通过所述交换矩阵采集每一个所述处理芯片的属性信息，其中，所述属性信息包括机架号、槽口和端口号；

根据每一个所述处理芯片的属性信息进行汇总获得所述处理芯片拓扑信息；

将所述处理芯片拓扑信息下发给所述交换矩阵和每一个所述处理芯片。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述与TEID匹配的处理芯片创建所述S11信令数据和所述S1-MME信令数据的关联表，包括：

所述与TEID匹配的处理芯片根据所述TEID创建所述S11信令数据和S1-MME信令数据的会话，其中，所述会话包含S11信令数据中的用户身份信息，以及所述S1-MME信令数据中的用户位置信息；

根据所述会话获得所述关联表。

7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述S1-MME信令数据采用S1AP协议进行传输，所述S11信令数据采用GTPv2-C协议进行传输。

8.一种数据关联装置，其特征在于，包括：

第一转发模块，用于所述交换矩阵根据信令数据中所包含的目的IP地址和所述处理芯片拓扑信息，将所述信令数据发送到与所述目的IP地址匹配的处理芯片，其中，所述信令数据包括S11信令数据和S1-MME信令数据；

第二转发模块，用于所述与目的IP地址匹配的处理芯片对接收到的信令数据进行解析获得用户隧道端点标识TEID，并根据所述处理拓扑信息将所述信令数据发送到与所述TEID匹配的处理芯片；

数据关联表创建模块，用于所述与TEID匹配的处理芯片创建所述S11信令数据和S1-MME信令数据的关联表。

9.一种分布式系统，其特征在于，包括：

控制面、与所述控制面连接的交换矩阵和与所述交换矩阵连接的多个处理芯片；

所述控制面，用于通过所述交换矩阵采集每一个所述处理芯片的属性信息，其中，所述属性信息包括机架号、槽口和端口号，根据每一个所述处理芯片的属性信息进行汇总获得所述处理芯片拓扑信息，将所述处理芯片拓扑信息下发给所述交换矩阵和每一个所述处理芯片；

所述交换矩阵，用于根据信令数据中所包含的目的IP地址和所述处理芯片拓扑信息，将所述信令数据发送到与所述目的IP地址匹配的处理芯片，其中，所述信令数据包括S11信令数据和S1-MME信令数据；

所述与目的IP地址匹配的处理芯片，用于对接收到的信令数据进行解析获得用户隧道端点标识TEID，并根据所述处理拓扑信息将所述信令数据发送到与所述TEID匹配的处理芯片；

所述与TEID匹配的处理芯片，用于创建所述S11信令数据和S1-MME信令数据的关联表。

10.根据权利要求9所述的分布式系统，其特征在于，所述交换矩阵包括多个交换芯片。

Images