CN111586136B - 一种5g核心网中tce资源动态发现的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种5G核心网中TCE资源动态发现的方法及系统，方法包括TCE到业务发现功能NRF进行注册；请求方向业务发现功能NRF发送请求TCE服务的消息，消息中包含请求参数；业务发现功能NRF根据所述请求参数匹配目标TCE；NE向NRF发送通知信息，信息中包含本网元的IP以及分配的目标TCE的IP，NRF储存网元IP与目标TCE的IP之间的映射关系，按照该方法每个在NRF上成功注册的NE都可以通过NRF的发现服务来寻找TCE，而不是依赖于本地配置方式固化通讯对端，该方法能够实现TCE网络的自治，减轻了工作人员的工作负担，结合NRF的负载算法，避免TCE出现过载的情况，提高5GC的稳定性，实现TCE的网络自治，提高用户信令追踪的安全性。

Description

一种5G核心网中TCE资源动态发现的方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种5G核心网中TCE资源动态发现的方法及系统。

背景技术

在5G核心网(以下简称：5GC)中，为了解决一些故障问题，例如检查某一地区的无线电覆盖范围、测试新功能、对算法或程序进行微调和优化，可以激活trace会话来跟踪和记录用户信令的流程，而TCE是trace数据收集的实体，通过分析TCE里面存储的信令，技术人员能够快速、准确地解决用户的问题。

现有技术在5GC中，NE选择TCE的方式是人工手动把可用TCE的信息写进NE的本地配置文件中，通过本地配置文件来选择TCE，这种固化的方式存在很大的缺陷。5G采用的是SBA架构，这种TCE的静态配置方法无法实现网络的自治，无疑会增加人员的工作量。当某一个TCE出现故障的时候，网络不能弹性地处理，TCE所对应的NE找不到其它可以代替的TCE，也就无法上报trace数据，导致了不能快速地解决用户业务异常的严重后果。网络侧不能实时地感知TCE的负荷及状态，当同时对批量用户进行信令追踪时，容易引发TCE过载，NE不能动态地选择发现TCE，每次都对同一个TCE进行trace数据上报，会增加信息泄露的风险。

目前公开的与TCE有关的专利方案有：CN102891875A一种信令的跟踪方法，该专利通过WEB客户端发起用户跟踪，能实现多用户跟踪，在用户界面无延时显示跟踪结果，但该专利没有描述TCE资源的发现。

发明内容

本发明的提供的一种5G核心网中TCE资源动态发现的方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

第一方面，提供了一种5G核心网中TCE资源动态发现的方法，包括：

TCE到业务发现功能NRF进行注册；请求方向业务发现功能NRF发送请求TCE服务的消息，消息中包含请求参数；业务发现功能NRF根据所述请求参数匹配目标TCE资源，NE向NRF发送通知信息，信息中包含本网元的IP以及分配的目标TCE的IP，NRF储存网元IP与目标TCE的IP之间的映射关系。

TCE上电后会携带配置文件发起注册请求，配置文件包括网络功能的类型、服务实例、网络功能的PLMN、网络功能的S-NSSAIS、接入的网络的名称、标识、优先级和容量，NRF处理TCE的注册请求后保存配置文件，并向TCE返回注册应答消息。

进一步地，业务发现功能NRF根据所述请求参数匹配目标TCE资源包括：

NRF匹配请求参数和已注册TCE的配置文件；并过滤掉负载大于50％的TCE得到TCE列表；需要匹配的参数包括网络功能的类型、服务实例、网络功能的PLMN、网络功能的S-NSSAIS、接入的网络的名称。

若TCE列表中TCE的数量为1，则该TCE为目标TCE，所述NRF向请求方返回该TCE的信息；若TCE列表为空，所述NRF向请求方返回没有匹配成功的失败原因；

若TCE列表中TCE的数量大于1，所述NRF从所述TCE列表中选择等级最高的TCE为目标TCE，具体地，根据述TCE的本身优先级和容量进行加和得到等级，对所述等级进行排序，等级最高的TCE为目标TCE，即选择优先使用优先级高、容量大的TCE。

进一步地，所述目标TCE过载时会触发更新目标TCE，包括：

首先NRF确定所述目标TCE过载，包括：

所述NRF收集所述目标TCE的三次负载，当(Load(▲T)+Load(2*▲T)+Load(3*▲T))/3>O(TCE)时，判定所述目标TCE过载，其中，O(TCE)为预设的过载标准值，心跳信号时间间隔为ΔT，所述目标TCE的负载携带于所述目标TCE上报的心跳信号中；

NRF向正在使用目标TCE的网元发送有过载风险的告警信息；

收到告警信息的网元向NRF请求发现新的TCE资源；

NRF再次进入TCE资源发现流程匹配新的目标TCE。

进一步地，目标TCE故障时会触发更新目标TCE，包括：

当所述NRF在阈值时间段T内未收到所述目标TCE的心跳信号，则确定所述目标TCE出现故障；

NRF向正在使用目标TCE的网元发送有故障风险的告警信息；

收到告警信息的网元向NRF请求发现新的TCE资源；

NRF再次进入TCE资源发现流程匹配新的目标TCE。

第二方面，提供了一种5G核心网中TCE资源动态发现的系统，包括业务发现功能NRF以及至少一个TCE资源；TCE资源注册在业务发现功能NRF上；请求方向业务发现功能NRF发送请求TCE服务的消息，消息中包含请求参数；业务发现功能NRF配置为根据所述请求参数匹配目标TCE资源，并在目标TCE资源过载或者故障时更新目标TCE资源。

本发明所提供的5G核心网中TCE资源动态发现的方法及系统，在TCE设备上电时会携带profile相关信息到NRF上进行注册，每个已经在NRF上成功注册的NE都可以通过NRF的发现服务来寻找TCE，而不是依赖于本地配置方式固化通讯对端。该方法能够实现TCE网络的自治，减轻了工作人员的工作负担，实时对TCE的状态进行检测，对故障的TCE进行隔离，大大降低了某个TCE出现故障对用户信令追踪的影响，增加了网络应对TCE故障弹性处理的能力，结合NRF的负载算法，避免TCE出现过载的情况，提高5GC的稳定性，实现TCE的网络自治，提高用户信令追踪的安全性。

附图说明

图1为本发明中通过UDM激活跟踪的机制下TCE的发现流程图；

图2为本发明中直接激活NE跟踪的机制下TCE的发现流程图；

图3为本发明中NRF根据请求参数匹配目标TCE的流程图；

图4为本发明中目标TCE过载时触发更新目标TCE的流程图；

图5为本发明中目标TCE故障时触发更新目标TCE的流程图；

具体实施方式

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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

本实施例提供的方法是一种5G核心网中TCE资源动态发现的方法，包括：

步骤一：TCE到业务发现功能NRF进行注册

具体地，单个TCE注册到NRF的过程，通信流程如下：

1.TCE向NRF发送注册请求消息，携带该TCE相关的NF/NFS Profile。

Profile相关信息如表1所示，包括网络功能的类型、服务实例、网络功能的PLMN、网络功能的S-NSSAIS、接入的网络的名称、标识、优先级和容量等，表中所列属性仅是比较重要的可选属性不代表所有。

属性名称	描述
		nfType	网络功能的类型
nfStatus	NF实例的状态
		nfServices	NF服务实例列表
heartBeatTimer	两条心跳信息的间隔时间
		plmnList	网络功能的plmn
sNssais	网络功能的S-NSSAIS
		dnnList	网络功能的dnn
nfInstanceId	NF实例的唯一标识
		Priority	优先级(数字越小优先级越高)
Capacity	容量(数字越小容量越大)

表1 TCE的Profile信息

由于5GC在部署的过程中，可能存在设备差异，可按设备处理能力等相关属性划分不同的优先级。

2.NRF处理TCE的注册请求，并进行相应的检查，通过后保存NF/NFSProfile记录。

3.NRF向TCE返回注册应答消息。

步骤二：请求方向业务发现功能NRF发送请求TCE服务的消息，消息中包含请求参数，业务发现功能NRF根据所述请求参数匹配目标TCE资源。

关于请求方向业务发现功能NRF发送请求TCE服务的消息有两种方式，一种是管理系统通过UDM激活跟踪过程，另一种是管理系统直接激活NE的跟踪过程。

方式一：管理系统通过UDM激活跟踪过程,图1给出了流程图，具体地包括如下步骤：

1.管理系统激活到UDM的跟踪会话，跟踪激活消息中会包含跟踪控制和配置参数；

2.AMF从UDM处获取跟踪控制和配置参数信息，并将这些信息保存下来；

3.AMF的trace机制被激活，向NRF发送请求TCE服务的消息，消息中携带target-nf-type、requester-nf-type和特定条件属性等；

4.NRF结合已经成功注册的TCE中的aNssais、dnn、plmnList等相关属性对AMF进行NF/NFS访问授权判断鉴权，例如只允许某些切片网络的NF/NFS访问，决定AMF是否允许访问期望的NFS,将匹配成功的TCE存储到列表中，最后再从中筛选出一个目标TCE。

5.NRF向请求方AMF返回请求应答消息，若请求发现TCE服务成功，则返回目标TCE的IP等信息，否则返回相应的错误信息；

6.AMF将跟踪控制、配置参数和AMF刚获得的TCE信息包装进信令里，按信令的流程来激活下一个NE的trace机制，以此类推直到最后一个NE。由于此TCE是由AMF向NRF请求发现得到的，AMF与后面信令流程所经过的所有网元属于同一子网，因此后面的网元可以直接使用该TCE，无需再进行TCE资源的发现；

7.NEs向NRF发送通知信息，信息中包含本网元的IP以及刚获得的TCE的IP，NRF将此信息保存起来，目的是为了当此TCE出现故障等情况，导致不可使用的时候，NRF可以根据信息中NE的IP地址，通知到所有正在使用此TCE的网元，避免出现网元仍然向此故障的TCE上报trace数据。

方式二：管理系统直接激活NE的跟踪过程,图2给出了流程图，具体地包括如下步骤：

1.管理系统激活到某个NE的跟踪会话，跟踪激活消息中会包含一些跟控制和配置参数；

2.NE的trace机制被激活，向NRF发送请求TCE服务的消息，消息中携带target-nf-type、requester-nf-type和特定条件属性等；

3.NRF结合已经成功注册的TCE中的aNssais、dnn、plmnList等相关属性对AMF进行NF/NFS访问授权判断鉴权，例如只允许某些切片网络的NF/NFS访问，决定NE是否允许访问期望的NFS,将匹配成功的TCE存储到列表中，最后再从中筛选出一个目标TCE；

4.NRF向请求方AMF返回请求应答消息，若请求发现TCE服务成功，则返回目标TCE的IP等信息，否则返回相应的错误信息；

基于管理系统激活多个NE的trace机制情况与上面相同，不再进行描述。

具体地，业务发现功能NRF根据请求参数匹配目标TCE资源的过程如图3所示，包括以下步骤：

1.NRF会根据请求方携带的查询参数和TCE的profile进行一一匹配，并过滤掉负载大于50％的TCE，匹配算法如下：

当匹配完成TCE后，TCE列表里面可能有多个TCE，先把它们的信息都保存下来，再进一步筛选；

2.判断TCE列表中TCE的数量，如果为1，向请求方直接返回TCE IP等信息；如果为空，向请求方返回没有匹配成功的失败原因，如果有多个，则进行下一步的筛选；

3.根据TCE的优先级和容量进一步筛选，优先使用优先级高、容量大的TCE，相关算法如下：

Level＝L(Priority)+L(Capacity)

例如：

TCE1的优先级为1、容量为3,TCE2的优先级为2、容量为4

Level(TCE1)＝1+3＝4

Level(TCE2)＝2+4＝6

Level(TCE1)<Level(TCE2)

因此选择TCE1，若最终存在多个Level值相同的TCE，则随机选择其中一个即可。

进一步地，目标TCE过载时会触发更新目标TCE，图4给出了流程图，假定当前目标TCE为TCE1，新的目标TCE为TCE2，具体地包括如下步骤：

1.TCE1通过心跳信息实时向NRF上报负载信息；

2.收集TCE1在三次连续心跳信号中的平均负载，当(Load(▲T)+Load(2*▲T)+Load(3*▲T))/3>O(TCE)时，判定所述目标TCE过载，其中，O(TCE)为预设的过载标准值，心跳信号时间间隔为ΔT；

3.每个正在使用TCE1服务的NE，它们的信息都会被记录在NRF上，NRF根据信息中IP地址，向它们发送TCE1有过载风险的告警信息；

4.NE收到告警信息后，向NRF请求发现TCE资源，流程跟上面的NRF发现TCE资源的详细流程一样不再进行论述；

5.NRF向请求方NE返回请求应答消息，若请求发现TCE服务成功，则返回TCE2的IP信息，否则返回相应的错误信息。

进一步地，目标TCE故障时会触发更新目标TCE，图5给出了流程图，假定当前目标TCE为TCE1，新的目标TCE为TCE2，具体地包括如下步骤：

1.TCE1出现故障，在一定的周期内没有向NRF发送心跳信号；

2.NRF在一定周期内没有收到TCE1的心跳信息，判定TCE1发生了故障；

3.NRF向每个正在使用TCE1的NE发送通知消息，提示正在使用的TCE1发生了故障；

4.NE收到告警信息后，向NRF请求发现TCE资源，流程跟上面的NRF发现TCE资源的详细流程一样不再进行论述。

5.NRF向请求方NE返回请求应答消息，若请求发现TCE服务成功，则返回TCE2的IP信息，否则返回相应的错误信息。

下面结合上述流程方法，描述本申请涉及的网络设备NRF和TCE，以及上述方法所涉及的网络系统，具体的方法流程不再赘述。

本实施例提供的TCE资源动态发现的系统，包括业务发现功能NRF以及至少一个TCE资源；TCE资源注册在业务发现功能NRF上，注册消息中会上报配置信息，用于后需NRF选取目标TCE使用；AMF或者NE向业务发现功能NRF发送请求TCE服务的消息，消息中包含请求参数，基于AMF发起的方式会激活UE信令所经过的网元，而基于NE发起的方式可以激活特定的某些网元，业务发现功能NRF配置为根据请求参数匹配目标TCE资源，并在目标TCE资源过载或者故障时更新目标TCE资源，减低了TCE出现过载的情况，增强了网络的弹性处理，大大提高了5GC的稳定性。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例中描述的各方法步骤和单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各实施例的步骤及组成。这些功能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。本领域普通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。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或步骤可以用硬件、处理器执行的软件程序，或者二者的结合来实施。软件程序可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内。

Claims (9)

1.一种5G核心网中TCE资源动态发现的方法，其特征在于，

TCE到业务发现功能NRF进行注册；

请求方向业务发现功能NRF发送请求TCE服务的消息，消息中包含请求参数；

业务发现功能NRF根据所述请求参数匹配目标TCE；

NE向NRF发送通知信息，信息中包含本网元的IP以及分配的目标TCE的IP，NRF储存网元IP与目标TCE的IP之间的映射关系。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述TCE到业务发现功能NRF进行注册，包括：

TCE携带配置文件发起注册请求；

NRF处理TCE的注册请求后保存配置文件，并向TCE返回注册应答消息。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述配置文件包括网络功能的类型、服务实例、网络功能的PLMN、网络功能的S-NSSAIS、接入的网络的名称、标识、优先级和容量。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述业务发现功能NRF根据所述请求参数匹配目标TCE资源包括：

NRF匹配所述请求参数和已注册TCE的配置文件；

过滤掉负载大于50％的TCE得到TCE列表；

若TCE列表中TCE的数量为1，则该TCE为目标TCE，所述NRF向请求方返回该TCE的信息；

若TCE列表为空，所述NRF向请求方返回没有匹配成功的失败原因；

若TCE列表中TCE的数量大于1，所述NRF从所述TCE列表中选择等级最高的TCE为目标TCE。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述NRF从所述TCE列表中选择等级最高的TCE为目标TCE，包括：

对TCE列表中TCE的优先级和容量进行加和得到等级，对所述等级进行排序，等级最高的TCE为目标TCE。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

匹配的参数包括网络功能的类型、服务实例、网络功能的PLMN、网络功能的S-NSSAIS、接入的网络的名称。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括所述目标TCE过载触发更新目标TCE，包括：

所述NRF确定所述目标TCE过载，包括：

所述NRF收集所述目标TCE的三次负载，当(Load(▲T)+Load(2*▲T)+Load(3*▲T))/3>O(TCE)时，判定所述目标TCE过载，其中，O(TCE)为预设的过载标准值，心跳信号时间间隔为ΔT，所述目标TCE的负载携带于所述目标TCE上报的心跳信号中；

NRF向正在使用目标TCE的网元发送有过载风险的告警信息；

收到告警信息的网元向NRF请求发现新的TCE资源；

NRF再次进入TCE资源发现流程匹配新的目标TCE。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括所述目标TCE故障触发更新目标TCE，包括：

当所述NRF在阈值时间段T内未收到所述目标TCE的心跳信号，则确定所述目标TCE出现故障；

NRF向正在使用目标TCE的网元发送有故障风险的告警信息；

收到告警信息的网元向NRF请求发现新的TCE资源；

NRF再次进入TCE资源发现流程匹配新的目标TCE。

9.一种5G核心网中TCE资源动态发现的系统，其特征在于，

业务发现功能NRF以及至少一个TCE资源；

所述TCE资源注册在业务发现功能NRF上；

请求方向业务发现功能NRF发送请求TCE服务的消息，消息中包含请求参数；

业务发现功能NRF配置为根据所述请求参数匹配目标TCE资源，并在目标TCE资源过载或者故障时更新目标TCE资源。

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