CN111405615B - 一种通信数据的传输方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通信数据的传输方法、装置及计算机可读存储介质，该方法包括：接收待入网对象的数据通信请求；响应于所述数据通信请求，建立公网协议数据单元PDU会话；确定所述公网PDU会话的网络切片是否支持私网访问；在所述网络切片支持私网访问时，建立私网PDU会话，以将所述数据通信请求分流至所述私网；以及通过所述公网PDU会话的数据通道发送饱和报文，以保证所述公网PDU会话始终处于连接状态。本发明实施例在网络切片支持私网访问时，建立私网PDU会话，并及时通过公网PDU会话的数据通道发送饱和报文，保证公网PDU会话始终处于连接状态，从根本上解决了3GPP 5G标准定义中，主备PDU方案的某一PDU会话在一段时间后没有流量后断开链路的问题。

Description

一种通信数据的传输方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及通信网络技术，尤其涉及一种通信数据的传输方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术

在5G边缘计算中，为了降低用户访问时延，提升用户体验，通过冗余PDU(ProtocolData Unit，协议数据单元)会话的方式，针对同一DN建立两条PDU会话，通过基站将通信数据从公网Public Network分流到私网Non-Public network，并传输至DN(Date Network，数据网络)。较多行业和企业对于这项技术的实施需求迫在眉睫。

但是根据3GPP 5G标准定义，如果其中某一PDU会话在一段时间后没有流量的话，网络侧会发起会话释放该PDU链路。针对该问题，目前利用核心网控制面控制策略的支持，同时使两条PDU会话都参与数据转发，最终在接收方的网元进行数据包去重处理，也即两条PDU都有数据，从而实现网络侧不会因为其中一条PDU没有通信数据而拆除该PDU会话。但是，如此会造成对影响网络的灵活性，并且造成网络带宽和部署成本的浪费。

发明内容

本发明实施例为了解决现有CLI界面使用中存在的上述问题，创造性地提供一种通信数据的传输方法、装置及计算机可读存储介质。

根据本发明第一方面，提供了一种通信数据的传输方法，该方法包括：接收待入网对象的数据通信请求；响应于所述数据通信请求，建立公网协议数据单元PDU会话；确定所述公网PDU会话的网络切片是否支持私网访问；在所述网络切片支持私网访问时，建立私网PDU会话，以将所述数据通信请求分流至所述私网；以及通过所述公网PDU会话的数据通道发送饱和报文，以保证所述公网PDU会话始终处于连接状态。

根据本发明一实施方式，所述确定所述公网PDU会话的网络切片是否支持私网访问，包括：判断所述公网PDU对话中的网络切片与所述私网中所配置的网络切片是否一致；若一致，则判定所述网络切片支持私网访问。

根据本发明一实施方式，所述将所述数据通信请求分流至所述私网，包括：在所述私网PDU会话建立成功时，将所述私网PDU会话的数据通道标记为主数据通道，所述公网PDU会话的数据通道标记为从数据通道；通过所述主数据通道发送所述数据通信请求。

根据本发明一实施方式，所述通过所述公网PDU会话的数据通道发送饱和报文，包括：在所述私网PDU会话建立成功时，启动定时器；根据所述定时器的预设时间间隔，每间隔所述预定时间间隔，通过所述从数据通道发送饱和报文。

根据本发明一实施方式，所述通过所述从数据通道发送饱和报文采用以下方法实现：采用公网通用分组无线服务隧道协议GTP，对地址解析协议ARP报文进行隧道封装，并发送到公网用户面功能UPF。

根据本发明第二方面，又提供了一种通信数据的传输装置，所述装置包括：接收模块，用于接收待入网对象的数据通信请求；第一会话模块，用于响应于所述数据通信请求，建立公网协议数据单元PDU会话；确定模块，用于确定所述公网PDU会话的网络切片是否支持私网访问；分流模块，用于在所述网络切片支持私网访问时，建立私网PDU会话，以将所述数据通信请求分流至所述私网；以及饱和报文发送模块，用于通过所述公网PDU会话的数据通道发送饱和报文，以保证所述公网PDU会话始终处于连接状态。

根据本发明一实施方式，所述确定模块包括：判断子模块，用于判断所述公网PDU对话中的网络切片与所述私网中所配置的网络切片是否一致；支持确定子模块，用于在所述公网PDU对话中的网络切片与所述私网中所配置的网络切片一致时，确定所述网络切片支持私网访问。

根据本发明一实施方式，所述分流模块包括：标记子模块，用于在所述私网PDU会话建立成功时，将所述私网PDU会话的数据通道标记为主数据通道，所述公网PDU会话的数据通道标记为从数据通道；分流子模块，用于通过所述主数据通道发送所述数据通信请求。

根据本发明一实施方式，所述饱和报文发送模块包括：定时子模块，用于在所述私网PDU会话建立成功时，启动定时器；报文发送子模块，用于根据所述定时器的预设时间间隔，每间隔所述预定时间间隔，通过所述从数据通道发送饱和报文。

根据本发明第三方面，又提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质包括一组计算机可执行指令，当所述指令被执行时用于执行上述任意所述通信数据的传输方法。

本发明实施例通信数据的传输方法、装置及计算机可读存储介质，在网络切片支持私网访问时，建立私网PDU会话，并及时通过公网PDU会话的数据通道发送饱和报文，保证公网PDU会话始终处于连接状态，从根本上解决了3GPP 5G标准定义中，主备PDU方案的某一PDU会话在一段时间后没有流量后断开链路的问题。

需要理解的是，本发明的教导并不需要实现上面所述的全部有益效果，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通信的分流方法的一种应用场景示意图；

图2示出了本发明实施例通信数据的传输方法中数据流向示意图；

图3示出了本发明实施例通信数据的传输方法的实现流程示意图；

图4示出了本发明实施例通信数据的传输方法中所发送的饱和报文的组合示意图；

图5示出了本发明实施例通信数据的发送设备的组成结构示意图。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为使本发明更加透彻和完整，并能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

图1示出了本发明实施例通信数据的传输方法的一种应用场景。如图1所示，这是个应用于边缘计算场景下的5GS，包括公网10和私网20。公网10包括公网5G核心网102、公网签约数据库101、公网用户面功能(UPF)103和公有云104。私网20包括私网侧的基站206、私网5G核心网202、私网签约数据库201、私网用户面功能(UPF)203、私网数据网络204和私网路由设备205。私网数据网络204可选地通过私网路由设备205和承载网接入到公有云104中。

在本发明实施例中，用户终端30不知道私网20的存在，所以用户终端30发起的数据通信请求都是向公网10发起的，但这些向公网10发起的数据通信请求会先经由私网侧的基站206接入。

图2示出了本发明实施例通信数据的传输方法中数据流向示意图。参考图2，上述过程中私网基站206对于用户终端30访问的DN(Date network，数据网络)会建立两条PDU(Protocol Data Unit，协议数据单元)会话。其中一条PDU会话，通过私网侧基站206与公网用户面功能(UPF，User Plant Function)103之间的N3通道以及公网用户面功能(UPF)103与私网路由设备205之间的N6通道，构建用户终端30访问私网数据网络204的PDU会话。另一条PDU会话，通过私网侧基站206与私网用户面功能(UPF)203之间的N3通道以及私网用户面功能(UPF)203与私网路由设备205之间的N6通道，构建用户终端30访问私网数据网络204的PDU会话。但是最终通信数据请求仅在其中一条PDU会话上发送。根据5G网络的标准定义，任一PDU会话如果一段时间没有流量会触发网络侧发起会话释放，为了保持两个PDU会话均不会被终断，保留一个PDU会话作为备份通道。本发明实施例通过在备份数据通道上发送饱和报文的方式，保证公网PDU会话始终处于连接状态。

需要说明的是，上述本发明实施例数据通信的分流方法的一种应用场景仅为适用的场景举例，并不限定本发明实施例的适用范围。

图3示出了本发明实施例通信数据的传输方法的实现流程示意图，参考图3，本发明实施例通信数据的传输方法，至少包括如下操作流程：操作301，接收待入网对象的数据通信请求；操作302，响应于数据通信请求，建立公网协议数据单元PDU会话；操作303，确定公网PDU会话的网络切片是否支持私网访问；操作304，在网络切片支持私网访问时，建立私网PDU会话，以将数据通信请求分流至私网；以及操作305，通过公网PDU会话的数据通道发送饱和报文，以保证公网PDU会话始终处于连接状态。

在操作301～302，私网侧基站206接收并响应于用户终端30所发送的数据通信请求，与公网用户面功能UPF103建立PDU对话。

在操作303～304，确定公网PDU会话的网络切片是否支持私网访问；操作304，在网络切片支持私网访问时，建立私网PDU会话，以将数据通信请求分流至私网。

在本发明一实施方式中，采用如下方式确定公网PDU会话的网络切片是否支持私网访问：判断公网PDU对话中的网络切片与私网中所配置的网络切片是否一致；若一致，则判定网络切片支持私网访问。

具体来讲，在私网侧的基站206将从用户终端30所接收到的数据通信请求接入到公网的过程中，会先获取用户终端30要访问的网络切片，并根据私网20侧的私网5G核心网202的配置信息检测私网20是否支持用户终端30要访问的网络切片。若私网20支持用户终端30要访问的网络切片，则私网侧的基站206会在执行标准流程中的某些步骤时进行特殊处理，将用户的数据通信请求分流到私网20。

返回参考图2，在本发明一实施方式中，采用如下方式将数据通信请求分流至私网：在私网PDU会话建立成功时，将私网PDU会话的数据通道标记为主数据通道(主N3通道)，公网PDU会话的数据通道标记为从数据通道(从N3通道)；通过主数据通道发送数据通信请求。

在操作305中，基于上述描述，如果从N3通道长时间无通信数据，则会断开链接，因此，为了保证从N3通道能够始终处于链接状态，在本发明实施例中，采用在私网侧基站206与公网用户面功能UPF103之间的从N3通道上发送饱和报文的方式，以保证从N3通道始终保持连接状态。

具体来讲，由于免费ARP的报文(查找自己的IP地址，例如：需要10.1.1.1的MAC地址，而10.1.1.1就是自己的IP)发出去若未收到回应，则能够起到宣告作用，表示当前IP已经被占用。如果收到回应，则证明所发出去的IP地址被给出回应的用户所占用。因此，在所有网络设备(包括计算机网卡)建立网络连接的时候，都会发送相应的免费ARP报文进行广播，以宣告当前IP已被占用，并确认当前IP与网络连接中的其他用户之间是否存在冲突。

本发明一实施方式中，充分利用免费ARP报文的优势，通过以下方法实现从数据通道的饱和报文发送：采用公网通用分组无线服务隧道协议GTP(GPRS Tunneling Protocol，GPRS隧道协议，一组基于IP的高层协议，主要用于在GSM和UMTS和LTE网络中支持通用分组无线服务GPRS的通讯协议)，对地址解析协议ARP报文进行隧道封装，并发送到公网用户面功能UPF。

图4示出了本发明实施例通信数据的传输方法中所发送的饱和报文的组合示意图，如图4所示，在基站gNB与公网用户面功能UPF建立的PDU会话，采用公网通用分组无线服务隧道协议GTP，对地址解析协议ARP(Address Resolution Protocol，地址解析协议)报文进行隧道封装，GTP内部封装的免费ARP包(Arp Packet)举例如下(GTP头略)：

0000 ff ff ff ff ff ff 0000 5e 00 01 ea 08 06 00 01

0010 08 00 06 04 00 01 00 00 5e 00 01 ea 86 4a ea 01

0020 00 00 5e 00 01 ea 86 4a ea 01 0000 00 00 00 00

0030 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

0040 00 00 00 00

其中，报文中前48位是报文发送的目的MAC地址。ff ff ff ff ff ff说明前48位都为1，表示这是一个局域网广播地址；00 00 5e 00 01ea是数据包发送的源MAC地址；0806表示为数据包类型为arp数据包；00 01表示这是一个以太网数据包；08 00表示为IP协议，6是硬件地址长度，4为协议地址长度；00 01表示是ARP请求报文；00 00 5e 00 01ea发送者MAC地址；86 4a ea 01(转换成十进制是134.74.234.1)是发送者的协议地址(由于协议是IP，所以这是IP地址)；86 4a ea 01是被请求的协议地址(可以看到请求的地址就是自身的IP地址)；00 00 5e 00 01ea是被请求的MAC地址。正常情况下，如果不是免费ARP，这里应该为全0，在响应的时候，由目的主机来填写，但是对于免费ARP的请求报文，将自动填写上自身的MAC地址。

在本发明一实施方式中，在私网PDU会话建立成功时，启动定时器；根据定时器的预设时间间隔，每间隔预定时间间隔，通过从数据通道发送饱和报文。

具体来讲，饱和报文的目的是为了保持从PDU会话的数据通道不被删除，所以饱和报文仅通过从PDU会话的数据通道进行发送。用户通信数据请求的报文仅通过主PDU会话的数据通道进行发送。因此，在私网侧基站206建立PDU会话在私网PDU会话建立成功后，私网侧基站206需要同时维护两条PDU会话。此时，私网侧基站206除了将私网PDU会话的数据通道标记为主数据通道(主N3通道)、公网PDU会话的数据通道标记为从数据通道(从N3通道)外，同时在私网PDU会话中启动定时器，以不断地通过从N3通道发送报文，保持从N3通道的链路不被释放。定时器的时长可通过配置修改，如果没有配置则采用默认的时长，例如：将定时时长设定为100s。

这样，本发明实施例通信数据的传输方法、装置及计算机可读存储介质，在网络切片支持私网访问时，建立私网PDU会话，并及时通过公网PDU会话的数据通道发送饱和报文，保证公网PDU会话始终处于连接状态，从根本上解决了3GPP 5G标准定义中，主备PDU方案的某一PDU会话在一段时间后没有流量后断开链路的问题。

同理，基于上文通信数据的传输方法，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有程序，当程序被处理器执行时，使得处理器至少执行如下的操作步骤：操作301，接收待入网对象的数据通信请求；操作302，响应于数据通信请求，建立公网协议数据单元PDU会话；操作303，确定公网PDU会话的网络切片是否支持私网访问；操作304，在网络切片支持私网访问时，建立私网PDU会话，以将数据通信请求分流至私网；以及操作305，通过公网PDU会话的数据通道发送饱和报文，以保证公网PDU会话始终处于连接状态。。

进一步，基于如上文通信数据的传输方法，本发明实施例还提供一种通信数据的传输装置，如图5所示，该装置50包括：接收模块501，用于接收待入网对象的数据通信请求；第一会话模块502，用于响应于数据通信请求，建立公网协议数据单元PDU会话；确定模块503，用于确定公网PDU会话的网络切片是否支持私网访问；分流模块504，用于在网络切片支持私网访问时，建立私网PDU会话，以将数据通信请求分流至私网；以及饱和报文发送模块505，用于通过公网PDU会话的数据通道发送饱和报文，以保证公网PDU会话始终处于连接状态。

根据本发明一实施方式，确定模块503包括：判断子模块，用于判断公网PDU对话中的网络切片与私网中所配置的网络切片是否一致；支持确定子模块，用于在公网PDU对话中的网络切片与私网中所配置的网络切片一致时，确定网络切片支持私网访问。

根据本发明一实施方式，分流模块504包括：标记子模块，用于在私网PDU会话建立成功时，将私网PDU会话的数据通道标记为主数据通道，公网PDU会话的数据通道标记为从数据通道；分流子模块，用于通过主数据通道发送数据通信请求。

根据本发明一实施方式，饱和报文发送模块505包括：定时子模块，用于在私网PDU会话建立成功时，启动定时器；报文发送子模块，用于根据定时器的预设时间间隔，每间隔预定时间间隔，通过从数据通道发送饱和报文。

这里需要指出的是：以上对针对通信数据的传输装置实施例的描述，与前述图1至4所示的方法实施例的描述是类似的，具有同前述图1至4所示的方法实施例相似的有益效果，因此不做赘述。对于本发明通信数据的传输装置实施例中未披露的技术细节，请参照本发明前述图1至4所示的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，所述单元的划分，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系统，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采用硬件的形式实现，也可以采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：移动存储设备、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所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，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所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种通信数据的传输方法，其特征在于，所述方法包括：

接收待入网对象的数据通信请求；

响应于所述数据通信请求，建立公网协议数据单元PDU会话；

确定所述公网PDU会话的网络切片是否支持私网访问；

在所述网络切片支持私网访问时，建立私网PDU会话，以将所述数据通信请求分流至所述私网；以及

通过所述公网PDU会话的数据通道发送饱和报文，以保证所述公网PDU会话始终处于连接状态；

其中，所述将所述数据通信请求分流至所述私网，包括：

在所述私网PDU会话建立成功时，将所述私网PDU会话的数据通道标记为主数据通道，所述公网PDU会话的数据通道标记为从数据通道；

通过所述主数据通道发送所述数据通信请求；

其中，所述通过所述公网PDU会话的数据通道发送饱和报文，包括：

在所述私网PDU会话建立成功时，启动定时器；

根据所述定时器的预设时间间隔，每间隔所述预设时间间隔，通过所述从数据通道发送饱和报文。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述公网PDU会话的网络切片是否支持私网访问，包括：

判断所述公网PDU对话中的网络切片与所述私网中所配置的网络切片是否一致；

若一致，则判定所述网络切片支持私网访问。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述从数据通道发送饱和报文采用以下方法实现：

采用公网通用分组无线服务隧道协议GTP，对地址解析协议ARP报文进行隧道封装，并发送到公网用户面功能UPF。

4.一种通信数据的传输装置，其特征在于，所述装置包括：

接收模块，用于接收待入网对象的数据通信请求；

第一会话模块，用于响应于所述数据通信请求，建立公网协议数据单元PDU会话；

确定模块，用于确定所述公网PDU会话的网络切片是否支持私网访问；

分流模块，用于在所述网络切片支持私网访问时，建立私网PDU会话，以将所述数据通信请求分流至所述私网；以及

饱和报文发送模块，用于通过所述公网PDU会话的数据通道发送饱和报文，以保证所述公网PDU会话始终处于连接状态；

其中，所述分流模块包括：

标记子模块，用于在所述私网PDU会话建立成功时，将所述私网PDU会话的数据通道标记为主数据通道，所述公网PDU会话的数据通道标记为从数据通道；

分流子模块，用于通过所述主数据通道发送所述数据通信请求；

其中，所述饱和报文发送模块包括：

定时子模块，用于在所述私网PDU会话建立成功时，启动定时器；

报文发送子模块，用于根据所述定时器的预设时间间隔，每间隔所述预设时间间隔，通过所述从数据通道发送饱和报文。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述确定模块包括：

判断子模块，用于判断所述公网PDU对话中的网络切片与所述私网中所配置的网络切片是否一致；

支持确定子模块，用于在所述公网PDU对话中的网络切片与所述私网中所配置的网络切片一致时，确定所述网络切片支持私网访问。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质包括一组计算机可执行指令，当所述指令被执行时用于执行权利要求1-3任一项所述通信数据的传输方法。

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