CN111314225A

CN111314225A - 一种数据转发方法、装置、系统及存储介质

Info

Publication number: CN111314225A
Application number: CN202010102437.1A
Authority: CN
Inventors: 许重球
Original assignee: Lenovo Beijing Ltd
Current assignee: Lenovo Beijing Ltd
Priority date: 2020-02-19
Filing date: 2020-02-19
Publication date: 2020-06-19
Anticipated expiration: 2040-02-19
Also published as: CN111314225B

Abstract

本发明公开了一种数据转发方法、装置、系统及存储介质。该方法在进行数据转发时无须生成GPRS通道协议‑用户面(GTPU)报文，而是通过与无线接入网(RAN)建立协议数据单元(PDU)会话的过程中获取到的分组数据汇聚协议实例(PDCP)直接建立分组数据汇聚协议实例到数据网络(DN)，以及用户终端(UE)到分组数据汇聚协议实例的转发表项并发送给转发面，而无线接入网侧则在与5G核心网协议数据单元会话的过程中将数据汇聚协议实例发送给5G核心网，并省略了生成GTPU报文并使用N3接口向数据转发面发送GTPU报文的操作。如此，数据转发面也无需进行GTPU报文的相关处理，而是通过上述转发表项进行转发，使转发处理性能得到大幅提升。

Description

一种数据转发方法、装置、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及数据通信领域，尤其涉及一种数据转发方法、装置、系统及存储介质。

背景技术

按照3GPP规范标准，无线接入网(RAN)从空口把用户终端(UE)的数据收上来，把分组数据汇聚协议(PDCP)报文转换N3接口的GPRS通道协议-用户面(GTPU)报文，通过N3接口发送到用户面功能(UPF)，用户面功能根据数据包检测(PDR)规则对GTPU报文进行处理，剥掉GTPU报文头，再进行路由转发。

在5GS集中部署的情况下，即无线接入网和核心网部署一台服务器上时，可以不用考虑网元之间的兼容性。此时，依然按照3GPP规范对GTPU报文进行相应的处理的话，意义不大，也不利于提升报文的处理效率和转发效率。

发明内容

针对以上问题，本发明人创造性地提供一种数据转发方法、装置、系统及存储介质。

根据本发明实施例第一方面，一种数据转发方法，该方法在进行数据转发时无须生成GTPU报文，该方法包括：与无线接入网建立协议数据单元会话；利用建立协议数据单元会话过程中获取的分组数据汇聚协议实例和数据接收端IP地址生成转发表项；将转发表项发送给数据转发面，以便数据转发面使用转发表项进行数据转发。

根据本发明一实施方式，其中，在与无线接入网建立协议数据单元会话之前，该方法还包括：接收用户终端发起的协议数据单元会话建立请求，其中，通过协议数据单元会话建立过程获取数据网络的IP地址；按照规范流程对协议数据单元会话建立请求进行处理，包括分配用户终端IP地址。

根据本发明一实施方式，其中，与无线接入网建立协议数据单元会话，包括：向无线接入网侧发起协议数据单元会话的建立请求；接收无线接入网侧对请求返回的响应消息，其中响应消息携带有分组数据汇聚协议实例。

根据本发明一实施方式，其中，利用建立协议数据单元会话过程中获取的分组数据汇聚协议实例和数据接收端IP地址生成转发表项，包括：利用建立协议数据单元会话过程中获取的分组数据汇聚协议实例和数据网络的IP地址生成上行数据的转发表项。

根据本发明一实施方式，其中，利用建立协议数据单元会话过程中获取的分组数据汇聚协议实例和数据接收端IP地址生成转发表项，包括：利用建立协议数据单元会话过程中获取的分组数据汇聚协议实例和用户终端的IP地址生成下行数据的转发表项。

根据本发明实施例第二方面，一种数据转发装置，该装置包括：会话建立模块，用于与无线接入网建立协议数据单元会话；转发表项生成模块，用于利用建立协议数据单元会话过程中获取的分组数据汇聚协议实例和数据接收端IP地址生成转发表项；转发表项发送模块，用于将转发表项发送给数据转发面，以便数据转发面使用转发表项进行数据转发。

根据本发明一实施方式，其中，装置还包括：会话请求接收模块，用于接收用户终端发起的协议数据单元会话建立请求，其中，通过协议数据单元会话建立过程获取数据网络的IP地址；会话请求处理模块，用于按照规范流程对协议数据单元会话建立请求进行处理，包括分配用户终端IP地址。

根据本发明一实施方式，其中，会话建立模块包括：请求发送单元，用于向无线接入网侧发起协议数据单元会话的建立请求；响应接收单元，用于接收无线接入网侧对请求返回的响应消息，其中响应消息携带有分组数据汇聚协议实例。

根据本发明一实施方式，其中，转发表项生成模块具体用于利用建立协议数据单元会话过程中获取的分组数据汇聚协议实例和数据网络的IP地址生成上行数据的转发表项。

根据本发明一实施方式，其中，转发表项生成模块具体用于利用建立协议数据单元会话过程中获取的分组数据汇聚协议实例和用户终端的IP地址生成下行数据的转发表项。

根据本发明实施例第三方面，提供一种数据转发系统，该系统包括：与无线接入网集中部署的5G核心网，用于执行上述任一项数据转发方法；与5G核心网集中部署的无线接入网，用于生成分组数据汇聚协议实例，并通过协议数据单元会话的建立响应消息，将分组数据汇聚协议实例发送给5G核心网；数据转发面，用于使用转发表项进行数据转发。

根据本发明实施例第四方面，提供一种计算机存储介质，存储介质包括一组计算机可执行指令，当指令被执行时用于执行上述任一项的数据转发方法。

本发明实施例提供一种数据转发方法、装置、系统及存储介质，该方法在进行数据转发时无须生成GTPU报文，而是通过与无线接入网建立协议数据单元会话的过程中获取到的分组数据汇聚协议实例直接建立分组数据汇聚协议实例到数据网络，以及用户终端到分组数据汇聚协议实例的转发表项，并发送给转发面，而无线接入网侧则在与5G核心网协议数据单元会话的过程中将数据汇聚协议实例发送给5G核心网，并省略了生成GTPU报文并使用N3接口向数据转发面发送GTPU报文的操作。如此，数据转发面也无需进行GTPU报文的相关处理，而是通过5G核心网生成的上述转发表项进行转发，使转发处理性能得到大幅提升。

需要理解的是，本发明的教导并不需要实现上面的全部有益效果，而是特定的技术方案可以实现特定的技术效果，并且本发明的其他实施方式还能够实现上面未提到的有益效果。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

图1为本发明实施例数据转发方法的实现流程示意图；

图2为本发明实施例数据转发装置的组成结构示意图；

图3为本发明实施例数据转发系统的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

图1示出了本发明实施例数据转发方法的实现流程。参考图1，该方法在进行数据转发时无须生成GTPU报文，该方法包括：操作110，与无线接入网建立协议数据单元PDU会话；操作120，利用建立协议数据单元会话过程中获取的分组数据汇聚协议实例PDCP和数据接收端IP地址生成转发表项；操作130，将转发表项发送给数据转发面，以便所述数据转发面使用转发表项进行数据转发。

本发明实施例数据转发方法主要适用于无线接入网与核心网络集中部署的场景，在这一场景下无线接入网与核心网络部署在同一局域网内，无需通过建立隧道就可以进行相互通信。而在进行数据转发时无须生成GTPU报文，主要指因为可以直接进行相互通信，无需建立隧道，相应地就可以省略如下的数据转发步骤：无线接入网把分组数据汇聚协议报文转换N3接口的GTPU报文，通过N3接口发送到用户面功能，用户面功能根据数据包检测规则对GTPU报文进行处理，剥掉GTPU报文头，再进行路由转发。

在操作110中，与无线接入网建立协议数据单元PDU会话是通常是在接收到用户终端的协议数据单元会话的请求后，由5G核心网侧的接入管理功能(AMF)和会话管理功能(SMF)按照规范流程进行签约数据查询/更新、协议数据单元会话鉴权、会话管理策略相关处理、分配了TEID和用户终端IP地址之后，使用N2接口向无线接入网的发起的。这里，为了不生成GTPU报文并发送给数据转发面的步骤，在实施时，可以在建立协议数据单元会话的过程中，可以对标准流程进行一些修改和调整。例如，在无线接入网侧删除生成GTPU报文并发送给数据转发面的步骤，相应地，在发送协议数据单元会话建立响应时，在响应的消息中加入分配的分组数据汇聚协议实例等。

在操作120中，这里的分组数据汇聚协议实例主要是通过协议数据单元会话响应消息由无线接入网分配并发送给5G核心网的，而数据接收端IP地址在上行数据的转发中，主要指数据网络IP；在下行数据的专访中主要指用户终端的IP。其中，数据网络的IP地址则通常包含在用户的数据请求中，也可以通过与用户终端建立协议数据单元会话的过程中获取。而用户终端的IP主要在接收到用户终端的协议数据单元会话的请求后由会话管理功能为用户终端分配的。这里的转发表项，通常是分组数据汇聚协议实例与数据接收端IP地址的一种对应关系。根据分组数据汇聚协议实例就可以查找到相应要转发到的、目的IP地址。

在操作130中，在生成汇聚协议实例到数据接收端IP的转发表项之后，5G核心网可以将该转发表项连同根据会话管理策略生成的PDR规则通过N4会话建立请求消息发送到数据转发面，而数据转发面收到N4会话建立请求消息后，提取到转发表项并保存在本地，之后返回N4会话建立请求响应消息。然后数据转发面就可以根据该转发表项进行后续的数据转发了。

根据本发明一实施方式，其中，在与无线接入网建立协议数据单元会话之前，该方法还包括：接收用户终端(UE)发起的协议数据单元会话建立请求，其中，通过协议数据单元会话建立过程获取数据网络的IP地址；按照规范流程对协议数据单元会话建立请求进行处理，包括分配用户终端IP地址。

众所周知，5G核心支持协议数据单元连接业务，协议数据单元连接业务就是用户终端和数据网络之间交换协议数据单元数据包的业务；协议数据单元连接业务通过用户终端发起协议数据单元会话的建立来实现。一个协议数据单元会话建立后，也就是建立了一条用户终端和数据网络之间的数据传输通道。当用户终端发起协议数据单元会话建立请求时携带有数据网络名称(DNN)；如果用户终端发起协议数据单元会话建立请求时并没有携带有数据网络名称，则5G核心网侧的接入管理功能就会为其用户终端订阅信息中指定的默认数据网络名称；如果用户终端的订阅信息灭有指定默认的数据网络名称时，那么接入管理功能则可能会选择本地配置的数据网络名称。5G核心网可以根据该数据网络名称获得数据网络的五元组，包括该数据网络的IP地址。

之后，而5G核心网的接入管理功能会与会话管理功能协同完成协议数据单元会话建立的操作，包括签约数据查询/更新；进行协议数据单元会话授权流程；进行会话管理策略的相关处理以及用户终端IP的分配等等。

5G核心网与无线接入网建立协议数据单元PDU会话的大体过程如下：首先，5G核心网向无线接入网侧发起协议数据单元会话建立请求消息；然后，无线接入网侧接收到该请求后，进行协议数据单元会话建立处理，例如如准入许可、分组数据汇聚协议实例的分配等等；之后，无线接入网将分配好的分组数据汇聚协议实例加入到协议数据单元会话响应消息中，并通过N2接口发送给5G核心网。至此，5G核心网就与无线接入网建立了协议数据单元会话。通过这一实施方式，5G核心网就可以通过协议数据单元会话响应消息获取分组数据汇聚协议实例。

进一步地，本发明实施例还提供一种数据转发装置。如图2所示，该装置20包括：会话建立模块201，用于与无线接入网建立协议数据单元会话；转发表项生成模块202，用于利用建立协议数据单元会话过程中获取的分组数据汇聚协议实例和数据接收端IP地址生成转发表项；转发表项发送模块203，用于将转发表项发送给数据转发面，以便数据转发面使用转发表项进行数据转发。

根据本发明一实施方式，其中，该装置20还包括：会话请求接收模块，用于接收用户终端发起的协议数据单元会话建立请求，其中，通过协议数据单元会话建立过程获取数据网络的IP地址；会话请求处理模块，用于按照规范流程对协议数据单元会话建立请求进行处理，包括分配用户终端IP地址。

根据本发明一实施方式，其中，会话建立模块201包括：请求发送单元，用于向无线接入网侧发起协议数据单元会话的建立请求；响应接收单元，用于接收无线接入网侧对请求返回的响应消息，其中响应消息携带有分组数据汇聚协议实例。

根据本发明一实施方式，其中，转发表项生成模块202具体用于利用建立协议数据单元会话过程中获取的分组数据汇聚协议实例和数据网络的IP地址生成上行数据的转发表项。

根据本发明一实施方式，其中，转发表项生成模块202具体用于利用建立协议数据单元会话过程中获取的分组数据汇聚协议实例和用户终端的IP地址生成下行数据的转发表项。

根据本发明实施例第三方面，提供一种数据转发系统。如图3所示，无线接入网310与5G核心网320实施集中部署，与数据转发面一起形成数据转发系统30。该数据转发系统30包括：与无线接入网集中部署的5G核心网320，用于执行上述任一项应用于5G核心网的数据转发方法；与5G核心网集中部署的无线接入网310，用于生成分组数据汇聚协议实例，并通过协议数据单元会话的建立响应消息，将分组数据汇聚协议实例发送给5G核心网；数据转发面330，用于使用转发表项进行数据转发。如此，通过上述数据转发系统30实现用户终端340和数据网络350之间的数据转发和交换。

这里需要指出的是：以上针对数据转发实施例的描述、以上针对数据转发系统实施例的描述和以上针对计算机存储介质实施例的描述，与前述方法实施例的描述是类似的，具有同前述方法实施例相似的有益效果，因此不做赘述。对于本发明对数据转发装置实施例的描述、对数据转发系统实施例的描述和对计算机存储介质实施例的描述尚未披露的技术细节，请参照本发明前述方法实施例的描述而理解，为节约篇幅，因此不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以利用硬件的形式实现，也可以利用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储介质、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储介质、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种数据转发方法，其特征在于，所述方法在进行数据转发时无须生成GTPU报文，所述方法包括：

与无线接入网建立协议数据单元会话；

利用建立所述协议数据单元会话过程中获取的分组数据汇聚协议实例和数据接收端IP地址生成转发表项；

将所述转发表项发送给数据转发面，以便所述数据转发面使用所述转发表项进行数据转发。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述与所述无线接入网建立协议数据单元会话之前，所述方法还包括：

接收用户终端发起的协议数据单元会话建立请求，其中，通过所述协议数据单元会话建立过程获取数据网络的IP地址；

按照规范流程对所述协议数据单元会话建立请求进行处理，包括分配用户终端IP地址。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述与无线接入网建立协议数据单元会话，包括：

向无线接入网侧发起协议数据单元会话的建立请求；

接收无线接入网侧对所述请求返回的响应消息，其中所述响应消息携带有分组数据汇聚协议实例。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用建立所述协议数据单元会话过程中获取的分组数据汇聚协议实例和数据接收端IP地址生成转发表项，包括：

利用建立所述协议数据单元会话过程中获取的分组数据汇聚协议实例和数据网络的IP地址生成上行数据的转发表项。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用建立所述协议数据单元会话过程中获取的分组数据汇聚协议实例和数据接收端IP地址生成转发表项，包括：

利用建立所述协议数据单元会话过程中获取的分组数据汇聚协议实例和用户终端的IP地址生成下行数据的转发表项。

6.一种数据转发装置，其特征在于，所述装置包括：

会话建立模块，用于与无线接入网建立协议数据单元会话；

转发表项生成模块，用于利用建立所述协议数据单元会话过程中获取的分组数据汇聚协议实例和数据接收端IP地址生成转发表项；

转发表项发送模块，用于将所述转发表项发送给数据转发面，以便所述数据转发面使用所述转发表项进行数据转发。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

会话请求接收模块，用于接收用户终端发起的协议数据单元会话建立请求，其中，通过所述协议数据单元会话建立过程获取数据网络的IP地址；

会话请求处理模块，用于按照规范流程对所述协议数据单元会话建立请求进行处理，包括分配用户终端IP地址。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述会话建立模块包括：

请求发送单元，用于向无线接入网侧发起协议数据单元会话的建立请求；

响应接收单元，用于接收无线接入网侧对所述请求返回的响应消息，其中所述响应消息携带有分组数据汇聚协议实例。

9.一种数据转发系统，其特征在于，所述系统包括：

与无线接入网集中部署的5G核心网，用于执行权利要求1至5任一项所述的数据转发方法；

与所述5G核心网集中部署的无线接入网，用于生成分组数据汇聚协议实例，并通过协议数据单元会话的建立响应消息，将所述分组数据汇聚协议实例发送给所述5G核心网；

数据转发面，用于使用所述转发表项进行数据转发。

10.一种存储介质，在所述存储介质上存储了程序指令，其中，所述程序指令在运行时用于执行如权利要求1至5任一项所述的数据转发方法。