CN111698707B - 基于mec的5g小基站通信管理方法 - Google Patents
基于mec的5g小基站通信管理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种基于MEC的5G小基站通信管理方法，所述方法包括：从5G核心网接收消息并判断该消息是否与小基站相关，若是，则将该消息转发至对应的小基站，若否，则由MEC系统处理该消息；从小基站接收消息并判断该消息是否与需要转发至5G核心网，若是，则将该消息转发至所述5G核心网，若否，则由MEC系统处理该消息。本发明提供了一种小基站与5G核心网的通信方法，通过MEC系统来管理并代理一组小基站，不仅可以对小基站进行有效管理，还通过于MEC系统中引入小基站组代理功能减少了小基站与5G核心网的信令开销。
Description
技术领域
本发明通信技术领域，特别是涉及5G通信技术领域，具体为一种基于MEC的5G小基站通信管理方法。
背景技术
移动互联网和物联网的快速发展推动了5G网络技术的诞生，5G技术以“大容量、大带宽、大联结、低延迟、低功耗”为诉求。3GPP定义了5G应用的三大场景：eMBB(增强移动宽带)、URLLC(超高可靠低时延通信)和mMTC(海量机器类通信)。其中，eMBB场景提供大流量移动宽带业务，如高速下载、高清视频等，这对无线回传网络造成巨大的压力，这需要将业务尽可能下沉至网络边缘，以实现业务的本地分流；而URLLC场景提供超高可靠超低时延通信，如无人驾驶、工业控制等，这也需要将业务下沉至网络边缘，已减少网络传输带来的网络时延。
面对5G应用的特点，边缘计算(Multi-Access Edge Computing，MEC)应运而生。MEC技术将云计算能力和IT服务环境下沉至网络边缘，提高边缘网络的计算和存储能力，减少网络操作和服务交付时延，提升了用户服务质量体验。MEC已经作为关键技术被纳入3GPP5G标准。
根据图1所示，5G核心网通过控制面(CP)与用户面(UP)分离，用户面网元UPF(UserPlane Function)可以灵活的下沉部署到网络边缘，而策略控制PCF(Policy ControlFunction)以及会话管理SMF(Session Management Function)等控制面功能可以集中部署。ETSI GS MEC规范定义的MEC系统由MEC主机级和MEC系统级两部分组成。MEC主机级包含UPF、MEC平台、以及MEC应用等。MEC系统级包含运营支撑系统和MEC编排器等。MEC编排器是MEC系统级管理中的核心功能，主要负责维护MEC系统的总体视图，包括部署的MEC主机、可用资源、可用MEC服务以及网络拓扑。
由于5G的工作频段较高，其单站覆盖范围与现有的4G相比变小，穿透能力变弱，这导致室外无线部署不能很好解决室内覆盖的问题，因此采用小基站(独立的射频和基带功能)成为改善5G室内覆盖状况的突破口。
小基站体积小、发射功率低、组网灵活，可提升单位空间内的频段密度，补充解决宏基站信号弱、覆盖区域小、覆盖盲点等问题。小基站覆盖范围通常在10米到数百米之间。在超密集组网场景下，小基站间隔缩小到只有10-20米，进而整个小基站数量规模会有大幅提升。
小基站数量的提升带来了小基站的管理问题，同时，基站与核心网的交互(即AMF与gNB之间)开销也将大大增加。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于MEC的5G小基站通信管理方法，用于有效管理5G小基站并减少小基站与5G核心网之间信息交互的开销。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的实施例提供一种5G小基站的通信管理方法，应用与MEC系统中，包括：从5G核心网接收消息并判断该消息是否与小基站相关，若是，则将该消息转发至对应的小基站，若否，则由MEC系统处理该消息；从小基站接收消息并判断该消息是否与需要转发至5G核心网，若是，则将该消息转发至所述5G核心网，若否，则由MEC系统处理该消息。
于本申请的一实施例中，所述5G小基站的通信管理方法还包括：在将从5G核心网接收消息转发至对应的小基站之前，对从5G核心网接收消息进行转换，将转换后的消息转发至对应的小基站；在将从小基站接收消息转发至所述5G核心网之前，对从小基站接收消息进行转换，将转换后的消息转发至所述5G核心网。
于本申请的一实施例中，所述5G小基站的通信管理方法还包括：接收小基站的注册信息；根据接收的所述小基站的注册信息对小基站进行注册。
于本申请的一实施例中，所述5G小基站的通信管理方法还包括：对注册的各小基站进行管理分析。
于本申请的一实施例中，所述MEC系统通过N2接口与各所述小基站通信；所述MEC系统通过N2接口与所述5G核心网通信。
于本申请的一实施例中，所述消息为PDU会话消息或切换请求消息。
本发明的实施例还提供一种MEC系统，包括：代理模块，用于从5G核心网接收消息并判断该消息是否与小基站相关，若是，则将该消息转发至对应的小基站，若否，则由MEC系统处理该消息，所述代理模块还用于从小基站接收消息并判断该消息是否与需要转发至5G核心网，若是，则将该消息转发至所述5G核心网，若否，则由MEC系统处理该消息。
于本申请的一实施例中，所述MEC系统还包括：管理模块，用于接收小基站的注册信息，根据接收的所述小基站的注册信息对小基站进行注册，并对注册的各小基站进行管理分析。
本发明的实施例还提供一种5G网络通信系统，包括：5G核心网，至少一个小基站以及分别与所述5G核心网和所述小基站相连的如上所述的MEC系统。
于本申请的一实施例中，所述MEC系统通过N2接口与各所述小基站通信；所述MEC系统通过N2接口与所述5G核心网通信。
如上所述，本发明的基于MEC的5G小基站通信管理方法，具有以下有益效果：
本发明提供了一种小基站与5G核心网的通信方法，通过MEC系统来管理并代理一组小基站，不仅可以对小基站进行有效管理，还通过于MEC系统中引入小基站组代理功能减少了小基站与5G核心网的信令开销。
附图说明
图1显示为现有技术中的5G小基站的通信管理方法的通信架构图。
图2显示为本发明的5G小基站的通信管理方法的整体流程示意图。
图3显示为本发明的5G小基站的通信管理方法的通信架构图。
图4显示为本发明的5G小基站的通信管理方法中小基站的注册和管理过程示意图。
图5显示为本发明的5G小基站的通信管理方法中小基站与5G核心网的建立PDF会话资源的过程示意图。
图6显示为本发明的5G小基站的通信管理方法中小基站与5G核心网进行切换请求的过程示意图。
图7显示为本发明的MEC系统的原理结构框图。
图8显示为本发明的5G网络通信系统的原理结构框图。
元件标号说明
100 5G网络通信系统
110 MEC系统
111 代理模块
112 管理模块
120 5G核心网
130 小基站
S10～S200 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本实施例的目的在于提供一种基于MEC的5G小基站通信管理方法100，用于有效管理5G小基站并减少小基站与5G核心网之间信息交互的开销。
以下将详细阐述本实施例的基于MEC的5G小基站通信管理方法100的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本发明的基于MEC的5G小基站通信管理方法100。
实施例1
如图2所示，本实施例提供一种5G小基站的通信管理方法，应用与MEC系统中，所述5G小基站的通信管理方法包括以下步骤：
步骤S100，从5G核心网接收消息并判断该消息是否与小基站相关，若是，则将该消息转发至对应的小基站，若否，则由MEC系统处理该消息；
步骤S200，从小基站接收消息并判断该消息是否与需要转发至5G核心网，若是，则将该消息转发至所述5G核心网，若否，则由MEC系统处理该消息。
以下对本实施例5G小基站的通信管理方法中的步骤S100至步骤S200进行详细说明。
本实施例的5G小基站的通信管理方法应用与MEC系统中，通过MEC系统实现各小基站与5G核心网的通信。
于本实施例中，如图3所示，MEC系统即边缘计算(Multi-Access Edge Computing，MEC)系统，MEC系统由MEC主机级(MEC Host Level)和MEC系统级(MEC System Level)两部分组成。MEC主机级包含UPF(用户面网元，User Plane Function)、MEC平台(MECPlatform)、以及MEC应用(APP)等。MEC系统级包含运营支撑系统(Operations SupportSystem)和MEC编排器(MEC Orchestrator)等。
步骤S100，从5G核心网接收消息并判断该消息是否与小基站相关，若是，则将该消息转发至对应的小基站，若否，则由MEC系统处理该消息。
其中，MEC系统在将从5G核心网(AMF)接收消息转发至对应的小基站之前，对从5G核心网接收消息进行转换，将转换后的消息转发至对应的小基站。
即本实施例中，小基站与5G核心网的交互通过MEC系统代理进行，MEC系统收到来自5G核心网的消息后，经过本地决策，判断此会话是否涉及到的小基站；如是，则将消息发送给所述小基站，如否，则直接回复5G核心网。
步骤S200，从小基站接收消息并判断该消息是否与需要转发至5G核心网，若是，则将该消息转发至所述5G核心网，若否，则由MEC系统处理该消息。
其中，MEC系统在将从小基站接收消息转发至所述5G核心网之前，对从小基站接收消息进行转换，将转换后的消息转发至所述5G核心网。
即本实施例中，小基站与5G核心网的交互通过MEC系统代理进行，MEC系统收到来自小基站的消息后，经过本地决策，判断此会话是否需要发向5G核心网；如是，则将消息发送给所述核心网，如否，则直接回复小基站。
需要说明的是，上述步骤S100和步骤S200之间的执行顺序可以调整，根据消息的发起者是小基站还是5G核心网确定先执行步骤S100还是先执行步骤S200。
于本实施例中，所述MEC系统通过N2接口与各所述小基站通信；所述MEC系统通过N2接口与所述5G核心网通信。
即于本实施例中，所述MEC系统与5G核心网(AMF)通过N2交互，所述MEC系统将从5G核心网(AMF)收到的消息经过本地决策和转换后下发给需要涉及到的小基站，并将对应小基站发出的消息，经过转换后发送给5G核心网(AMF)。
由上可见，为了管理一组小基站，MEC系统中引入小基站组代理功能，小基站组代理功能与接入网中的一组小基站进行通信，小基站可以通过与小基站组代理功能之间的接口(如N2x)将本地的基站信息(如无线资源信息)上报给小基站组代理功能。小基站组代理功能可以向小基站下发资源请求、策略规则等消息。
于本实施例中，所述5G小基站的通信管理方法还包括：接收小基站的注册信息；根据接收的所述小基站的注册信息对小基站进行注册。所述5G小基站的通信管理方法还包括：对注册的各小基站进行管理分析，其中，所述管理分析包括但不限于小基站的设备配置、资源统计等。
图4为MEC系统对小基站的注册和管理过程示意图，请参阅图4，本实施例根据图4来说明本实施例的5G小基站的通信管理方法中MEC系统与小基站的通信方法，如图4所示：
1：小基站节点向小基站组代理注册自身信息，包括位置、容量等等，通常在设备刚启用时向小基站组代理功能进行注册；
2：小基站组代理功能向小基站组管理功能注册对应的信息，通常小基站组代理功能根据小基站组管理功能的要求反馈信息，比如周期性反馈或者实时反馈等。
所以本实施例中，MEC系统中还引入小基站组管理功能，该功能负责管理各小基站组代理下的所有小基站，包括设备配置、资源统计等。
所以本实施例的5G小基站的通信管理方法通过MEC系统来管理并代理一组小基站，不仅可以对小基站进行有效管理，还通过引入小基站组代理功能减少了与5G核心网的信令开销。
于本实施例中，所述消息为但不限于PDU会话消息或切换请求消息。
图5为根据本实施例的5G小基站的通信管理方法中由5G核心网(AMF)发起消息的流程图，本实施例将根据图5来说明小基站与5G核心网的建立PDF会话资源的通信过程，如图5所示：
1：AMF通过N2接口向小基站代理功能发起PDU会话资源建立请求；
2：小基站组代理功能收到该消息后，经过本地决策，判断此会话涉及到的小基站；
3：小基站组代理功能将PDU会话资源建立请求消息发送给对应的小基站节点；
4：小基站节点回复PDU会话资源建立响应消息；
5：小基站组代理功能向AMF回复PDU会话资源建立响应消息。
图6为根据本实施例的5G小基站的通信管理方法中由小基站发起的流程图，本实施例将根据图6来说明小基站与5G核心网进行切换请求的过程，如图6所示：
1：小基站通过N2x接口向小基站代理功能发起切换请求；
2：小基站组代理功能收到该消息后，经过本地决策，判断此消息是否需要发到AMF进行处理，如果不需要，则直接回复小基站切换响应，即执行步骤5，如果需要上升到AMF，则转到步骤3；
3：小基站组代理功能将切换请求发送给AMF；
4：AMF向小基站组代理功能回复切换响应消息；
5：小基站组代理功能向小基站节点回复切换响应消息。
由上可见，本实施例的5G小基站的通信管理方法针对小基站数量提升带来的管理问题以及与5G核心网之间信息交互的开销问题，提供了一种小基站与MEC的通信方法，通过MEC系统来管理并代理一组小基站，不仅可以对小基站进行有效管理，还通过引入小基站组代理功能减少了与5G核心网的信令开销。
实施例2
如图7所示，本实施例提供一种MEC系统110，所述MEC系统110，至少包括代理模块111，还可以包括管理模块。
于本实施例中，所述代理模块111用于从5G核心网接收消息并判断该消息是否与小基站相关，若是，则将该消息转发至对应的小基站，若否，则由MEC系统110处理该消息，所述代理模块111还用于从小基站接收消息并判断该消息是否与需要转发至5G核心网，若是，则将该消息转发至所述5G核心网，若否，则由MEC系统110处理该消息。
即本实施例中，小基站与5G核心网的交互通过MEC系统110代理进行，MEC系统110收到来自5G核心网的消息后，经过本地决策，判断此会话是否涉及到的小基站；如是，则将消息发送给所述小基站，如否，则直接回复5G核心网。MEC系统110收到来自小基站的消息后，经过本地决策，判断此会话是否需要发向5G核心网；如是，则将消息发送给所述核心网，如否，则直接回复小基站。
于本实施例中，所述管理模块112，用于接收小基站的注册信息，根据接收的所述小基站的注册信息对小基站进行注册，并对注册的各小基站进行管理分析。其中，所述管理分析包括但不限于小基站的设备配置、资源统计等。
本实施例中，所述MEC系统110的具体实现的技术特征与前述实施例中的5G小基站的通信管理方法基本相同，实施例间可以通用的技术内容不作重复赘述。
需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如，部分模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以部分模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(digital singnal processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
实施例3
如图8所示，本实施例提供一种5G网络通信系统100，5G网络通信系统100包括：5G核心网120，至少一个小基站130(小基站1至小基站N，N为大于1的自然数)以及分别与所述5G核心网120和所述小基站130相连的如实施例2所述的MEC系统110。
于本实施例中，所述MEC系统110通过N2接口与各所述小基站130通信；所述MEC系统110通过N2接口与所述5G核心网120通信。
实施例2已经对MEC系统110进行了具体说明，本实施例不再赘述。
综上所述，本发明提供了一种小基站与5G核心网的通信方法，通过MEC系统来管理并代理一组小基站，不仅可以对小基站进行有效管理，还通过于MEC系统中引入小基站组代理功能减少了小基站与5G核心网的信令开销。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.一种5G小基站的通信管理方法，应用与MEC系统中，其特征在于：包括：
从5G核心网接收消息并判断该消息是否与小基站相关，若是，则将该消息转发至对应的小基站，若否，则由MEC系统处理该消息；
从小基站接收消息并判断该消息是否与需要转发至5G核心网，若是，则将该消息转发至所述5G核心网，若否，则由MEC系统处理该消息；
接收小基站的注册信息；根据接收的所述小基站的注册信息对小基站进行注册；
对注册的各小基站进行管理分析，包括：
MEC系统中还引入小基站组管理功能，该功能负责管理各小基站组代理下的所有小基站，包括：小基站节点向小基站组代理注册自身信息，包括位置、容量，在设备刚启用时向小基站组代理功能进行注册；小基站组代理功能向小基站组管理功能注册对应的信息，小基站组代理功能根据小基站组管理功能的要求反馈信息。
2.根据权利要求1所述的5G小基站的通信管理方法，其特征在于：所述5G小基站的通信管理方法还包括：
在将从5G核心网接收消息转发至对应的小基站之前，对从5G核心网接收消息进行转换，将转换后的消息转发至对应的小基站；
在将从小基站接收消息转发至所述5G核心网之前，对从小基站接收消息进行转换，将转换后的消息转发至所述5G核心网。
3.根据权利要求1或2所述的5G小基站的通信管理方法，其特征在于：所述MEC系统通过N2接口与各所述小基站通信；所述MEC系统通过N2接口与所述5G核心网通信。
4.根据权利要求1所述的5G小基站的通信管理方法，其特征在于：所述消息为PDU会话消息或切换请求消息。
5.一种MEC系统，其特征在于：包括：
代理模块，用于从5G核心网接收消息并判断该消息是否与小基站相关，若是，则将该消息转发至对应的小基站，若否，则由MEC系统处理该消息，所述代理模块还用于从小基站接收消息并判断该消息是否与需要转发至5G核心网，若是，则将该消息转发至所述5G核心网，若否，则由MEC系统处理该消息；
管理模块，用于接收小基站的注册信息，根据接收的所述小基站的注册信息对小基站进行注册，并对注册的各小基站进行管理分析；
所述MEC系统中还引入小基站组管理功能，该功能负责管理各小基站组代理下的所有小基站，包括：小基站节点向小基站组代理注册自身信息，包括位置、容量，在设备刚启用时向小基站组代理功能进行注册；小基站组代理功能向小基站组管理功能注册对应的信息，小基站组代理功能根据小基站组管理功能的要求反馈信息。
6.一种5G网络通信系统，其特征在于：包括：5G核心网，至少一个小基站以及分别与所述5G核心网和所述小基站相连的如权利要求5所述的MEC系统。
7.根据权利要求6所述的5G网络通信系统，其特征在于：所述MEC系统通过N2接口与各所述小基站通信；所述MEC系统通过N2接口与所述5G核心网通信。
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