CN111726889A - 上下文获取方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种上下文获取方法和装置，方法在接收到GTP‑U消息之后无法匹配转发表时，如果发现UE已经附着在线，则说明MEGW错过了对UE与MME之间发起附着流程的侦听，此时可以触发基站发起无线接入承载的资源的释放，触发MME与UE重新建立无线接入承载，MEGW可以通过重新建立无线承载的流程再次侦听到的承载上下文信息。

Description

上下文获取方法和装置
技术领域
本公开涉及网络通信技术，特别涉及一种上下文获取方法和装置。
背景技术
随着移动通信技术发展，移动通信网络承载的业务越来越丰富，视频监控、智能制造、智慧园区等等新业务涌现出来，对移动通信网络容量、带宽、实时性提出了新的挑战。MEC(Multi-access Edge Computing，多接入边缘计算)的概念是业内目前移动通信研究的重点领域，探讨如何将用户业务数据留在本地计算，降低传输网和核心网压力，满足实时性业务需求、提升用户体验。
图1为现有技术中网络架构图，网络中包括UE设备、基站、以及布置于基站和核心网之间的MEGW(Mobile Edge GateWay，移动边缘网关)，MEGW通过监听基站和核心网之间的交互报文，实现在不改造现有移动网络的情况下，为企业、热点客户提供边缘数据分流、边缘安全网关功能。
在技术实现上，由于引入MEGW有源设备会增加故障点，一旦MEGW设备故障会对移动运营商公网业务造成影响，因此考虑bypass旁路方案，原理是通过bypass设备(光旁路交换机或光旁路网卡)，当bypass设备检测到MEGW工作状态异常时，会将经过MEGW的主用链路切换到备用光路，即使是在MEGW断电状态，bypass设备也可工作在备用光路连通状态，保证了公网业务的持续运行。
但是这种bypass方法，当MEGW故障时，会丢失所有已在线用户的上下文信息。此时如果MEGW恢复工作，MEGW无法处理已在线UE的相关业务。
发明内容
本公开提供了一种上下文获取方法和装置，用于解决现有技术中MEGW在故障之后，丢失已在线用户的上下文信息的问题。
本公开的第一方面提供一种上下文获取方法，应用于移动边缘网关MEGW，包括：
接收基站发送的通用分组无线系统GPRS隧道协议用户面GTP-U消息；
若根据所述GTP-U消息无法匹配转发表并且无法构建转发表，则根据所述GTP-U消息判断GTP-U消息的内层数据报文的源IP地址所对应的用户设备UE是否未被MEGW监听情况下已经附着在线；
若已经在未被MEGW监听情况下附着在线，判断所述UE是否为本地分流的业务终端，若所述UE为本地分流的业务终端，则触发基站向移动性管理实体MME发起无线接入承载的资源的释放；
监听MME与所述基站交互的重新建立无线接入承载的报文，以获取承载的上下文信息
本公开的第二方面还提供一种上下文获取装置，该装置包括：接收模块、判断模块、触发模块、监听模块；
接收模块，用于接收基站发送的通用分组无线系统GPRS隧道协议用户面GTP-U消息；
判断模块，用于在确定所述GTP-U消息无法匹配转发表并且无法构建转发表的情况下，根据所述GTP-U消息判断GTP-U消息的内层数据报文的源IP地址所对应的用户设备UE是否未被MEGW监听情况下已经附着在线；
若已经在未被MEGW监听情况下附着在线，判断所述UE是否为本地分流的业务终端，若所述UE为本地分流的业务终端，则触发模块用于触发基站向移动性管理实体MME发起无线接入承载的资源的释放；
监听模块用于监听MME与所述基站交互的重新建立无线接入承载的报文，以获取承载的上下文信息。
本公开提供的上下文获取方法和装置，在接收到GTP-U消息之后无法匹配转发表时，如果发现UE已经附着在线，则说明MEGW错过了对UE与MME之间发起附着流程的侦听，此时可以触发基站发起无线接入承载的资源的释放，触发MME与UE重新建立无线接入承载，MEGW可以通过重新建立无线承载的流程再次侦听到的承载上下文信息。
附图说明
图1为本公开提供的组网示意图；
图2为本公开实施例一提供的方法流程图；
图3为本公开实施例二所提供的方法的信令交互图；
图4为本公开实施例二所提供的另一方法的信令交互图；
图5为本公开实施例提供的装置的结构示意图；
图6为本公开实施例提供的控制器的结构示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
为了解决现有技术中移动边缘网关MEGW采用旁路方案时，当MEGW从故障恢复正常时，MEGW由于丢失了已在线用户的上下文信息而导致的业务异常的问题，本公开中在接收到GTP-U消息之后无法匹配转发表时，如果发现UE已经附着在线，则说明MEGW错过了对UE与MME之间发起附着流程的侦听，此时可以触发基站发起无线接入承载的资源的释放，触发MME与UE重新建立无线接入承载，MEGW可以通过重新建立无线承载的流程再次侦听到的承载上下文信息。
为了更好的描述本公开所提供的报文处理方法，本公开对本公开涉及到的技术术语以及可能涉及到的流程加以介绍。
MME(Mobility Management Entity，移动性管理实体):UE在进行实际业务之前必须完成在网络中的注册过程，该过程称为附着。MME可以对长时间没有与网络交互的UE发起附着。
GTP-U为基于GTP(GPRS Tunnel Protocol，GPRS隧道协议)用于传输基站与SGW(Serving Gateway，服务网关)之间用户面数据的协议，使得基站与SGW建立起数据的连接。
TEID(Tunnel Endpoint Identifier,隧道端点标识):UE发送和接收的数据报文在网络内通过承载进行传输。UE到核心网可以具有多个承载，不同的承载能够满足不同业务的服务质量(Quality of Service，简称QoS)需求。基站与SGW会存储每个承载的信息，即承载上下文。承载又包括默认承载与专用承载，一般来说，默认承载是接入过程中自动建立的承载，主要承载一些小数据量的、对Qos要求不高的业务，而专用承载一般是在默认承载无法满足传输需求而建立的提供某种特定Qos传输需求而建立的承载。
在建立默认承载的过程中，通过上下文建立请求和应答为基站与SGW分配默认承载的上行隧道ID和下行隧道ID以在基站与SGW之间建立GTP隧道，建立的GTP隧道用于传输与默认承载相对应的业务报文。
后续若建立专用承载，还会为基站与SGW分配专用承载的上行隧道ID和下行隧道ID，建立的GTP隧道用于传输专用承载相对应的业务报文。
在本公开中的上行TEID指的是核心网中的网络设备被分配的TEID，本公开中以SGW(Serving Gateway，服务网关)与基站建立隧道为例进行说明。但应当理解的是，以SGW为例并不应当被理解为是基站只能与SGW建立隧道。当UE向核心网发送上行数据报文时，基站在上行数据报文的外层封装有GTP报文头，GTP报文头中包括SGW的TEID，其中SGW的TEID用于使得封装有GTP报文头的上行数据报文被发送至SGW，因此本公开中SGW被分配的TEID称为上行TEID(与上行数据报文相对应)，基站在GTP报文头中携带基站的TEID用于在SGW接收到发往UE的下行数据报文时，SGW可以将下行数据报文封装GTP报文头，封装的GTP报文头中包括基站的TEID，从而可以使得封装有GTP报文头的下行数据报文被发送至基站，进而由基站解封装出内层的下行数据报文后，转发给UE，因此本公开中基站被分配的TEID被称为下行TEID(与下行数据报文相对应)。
实施例一
图2为本公开提供的上下文获取方法的流程示意图，本公开所提供的方法可以在图1所示的组网中应用，如图1和图2所示，本公开提供的方法可以应用于MEGW，包括：
步骤202，MEGW接收基站发送的通用分组无线系统GPRS隧道协议用户面GTP-U消息。
为了建立数据连接，UE会向基站发送业务数据报文，基站在接收到业务数据报文之后，会为该报文添加GTP-U隧道报文头，添加了GTP-U隧道报文头业务数据报文即为本公开中的GTP-U消息(GTP-U Message)。GTP-U报文在后续流程中会被转发至SGW。
步骤204，若根据所述GTP-U消息无法匹配转发表并且无法构造转发表，则根据所述GTP-U消息判断GTP-U消息的内层数据报文的源IP地址所对应的UE是否已经在未被MEGW监听情况下附着在线。
MEGW在收到基站的GTP-U消息之后，可以匹配转发表进行转发，或者是进行本地分流，或者直接透传。MEGW可以将本地分流的数据报文发送至边缘服务器进行相应计算，例如可以对UE发送的业务流进行处理，具体的，对视频业务流进行解码处理、语音业务流进行解码处理等等，对于边缘服务器可以进行哪些业务处理本公开并不加以限定。
如果GTP-U消息没有匹配到转发表，MEGW可以构造转发表，一般来说，MEGW可以通过UE发起附着流程监听到的信息构造转发表。如果无法构造转发表，说明MEGW可能由于故障错过了对UE与MME之间发起附着流程的侦听。尤其针对MEGW由故障恢复为正常的情况下，MEGW可以通过确定UE是否在MEGW故障期间附着在线，若UE已经附着在线，则说明MEGW在故障期间错过了对附着流程的侦听。
其中，根据所述GTP-U消息判断GTP-U消息的内层数据报文的源IP地址所对应的UE是否已经在未被MEGW监听情况下附着在线可以通过如下方式实现：
根据所述GTP-U消息判断是否存在初始隧道关联表，若不存在初始隧道关联表，则确定所述UE在所述MEGW已经在未被MEGW监听情况下附着在线，其中，所述初始隧道关联信息表是根据承载的上下文信息生成的。
其中，初始隧道关联表中包括：基站的IP地址、SGW的IP地址、与默认承载相对应的上行TEID以及下行TEID、与专用承载对应的等上行TEID以及下行TEID等。初始隧道关联表中的信息可以根据承载的上下文信息生成，承载的上下文信息可以包括与建立默认承载相关的上下文信息，也可包括与建立专用承载相关的上下文信息。
实际上，当MEGW收到基站发送的GTP-U消息之后，会匹配转发表进行转发，如果没有匹配到转发表，则可以根据GTP-U消息查询是否存在用于生成转发表的信息。
用于生成转发表的信息例如可以是：根据承载的上下文信息生成的初始隧道关联表。MEGW可以根据初始隧道关联表构建下行隧道封装表和转发表。其中，查询是否存在初始隧道关联表可以根据GTP-U消息携带的TEID和/或内层数据报文的五元组信息查询是否存在初始隧道关联表。
步骤206，若已经附着在线，判断所述UE是否为本地分流的业务终端，若所述UE为本地分流的业务终端，则触发基站向移动性管理实体MME。
判断UE是否为本地分流的业务终端的一种方式为：根据预存的本地分流签约信息表确定UE是否为本地分流的业务终端；其中，本地分流签约信息表中至少包括签约UE的IP地址。
MEGW可以通过GTP-U消息的内层数据报文的终端IP地址查询本地分流签约信息表，从而确定发送内层数据报文的终端是否为本地分流终端。
可选的，本地分流签约信息表中还可以包括IMSI(International MobileSubscriber Identity,国际移动用户识别码)、ISDN(Integrated Services DigitalNetwork,综合业务数字网)标识等。
在判断出UE附着在线之后，MEGW判断UE是否为本地分流的业务终端，如果不是需要本地分流的UE，则根据内层报文的目的IP地址转发至外网进行正常处理。
如果是本地分流的业务终端，则触发基站向MME起释放E-RAB(Evolved RadioAccess Bearer，演进的无线接入承载)的过程，例如基站会向MME发送释放E-RAB ID请求，MME根据E-RAB ID判断对应的承载类型为专用承载还是默认承载，若判断是专有承载，则MME发起专有承载的释放，若判断是默认承载，则MME对UE发起去附着。
步骤208，监听MME与所述基站交互的重新建立无线接入承载的报文，以获取承载的上下文信息。
在专有承载被释放或者UE已经去附着之后，当UE再次发起业务请求，UE、基站、MME之间可以重新建立无线接入承载，在此过程中，MEGW可以侦听到完整的信令交互过程，获取到重新建立的无线接入承载的上下文信息。这里的无线接入承载可以为默认承载也可以为专有承载。
重新建立无线接入承载的过程也可以由MME触发，UE、基站、MME之间重新建立无线接入承载的过程与现有技术相同，本公开在此不再赘述。
本公开中在接收到GTP-U消息之后无法匹配转发表时，如果发现UE已经附着在线，则说明MEGW错过了对UE与MME之间发起附着流程的侦听，此时可以触发基站发起无线接入承载的资源的释放，触发MME与UE重新建立无线接入承载，MEGW可以通过发起附着的流程再次侦听到的承载上下文信息。
实施例二
在本实施例中与实施例一相同的内容将不再详细叙述。
本公开将针对如何触发基站向移动性管理实体MME发起无线接入承载的资源的释放进行详细叙述。
图3为本公开实施例二提供的流程示意图，如图3所示，一种实现方式为：
步骤20621，模拟生成由业务网关发送的差错指示消息；
步骤20622，将所述差错指示消息发送至基站。
对于上行的GTP-U消息，MEGW可以模拟生成由SGW生成的差错指示消息GTP ErrorIndication，GTP Error Indication用于告知基站，步骤202中的GTP-U消息携带的TEID在SGW侧资源不存在。从而基站在接收到GTP Error Indicaiton之后，发起E-RAB资源的释放流程。
可以替换的，如图4所示，另一种实现方式为：
步骤20631，修改GTP-U消息中携带的TEID为非法值；
步骤20632，将修改后的GTP-U消息发送至服务网关SGW；
步骤20633，接收SGW发送的差错指示消息；
步骤20634，将所述差错指示消息携带的TEID修改为所述GTP-U消息中携带的TEID；
步骤20635，将修改后的差错指示消息发送至基站。
具体的，对上行GTP-U消息，MEGW修改从基站收到的GTP-U消息的TEID为非法值TEID’，并记录原TEID和该非法TEID’的映射关系，重新计算GTP-U消息的校验和后，将修改后的GTP-U消息发送给SGW。SGW用该修改后的GTP-U报文中的TEID’无法匹配到承载上下文，向基站发送GTP Error Indication。GTP Error Indication到达MEGW后，MEGW根据TEID映射表将GTP Error Indication中携带的TEID’替换为基站侧原TEID，重新计算报文校验和后发给基站，触发基站发起E-RAB资源释放流程。
本公开中提供了两种方式可以触发基站发起E-RAB资源释放流程，UE或者MME后续会重新建立无线接入承载，从而MEGW可以监听MME与基站之间交互的建立无线接入承载的报文，从而可以获取到承载的上下文信息。
在获取到承载的上下文信息之后，则可以根据上下文信息建立初始隧道关联表，进一步的可以根据初始隧道关联表建立转发表，以指导GTP-U报文的转发，进行本地业务的分流。
本公开的上述实施例中，均是以上行报文为例进行说明。对于下行的GTP-U消息，MEGW也可以模拟UE向SGW发送GTP Error Indication。或者，MEGW也可以修改SGW发送的下行GTP-U消息中携带的TEID为非法值，最终也可以触发UE发起重新建立无线接入承载的流程。本实施例中对下行报文的处理流程不再赘述。
实施例三
本公开还提供上下文获取装置，该装置用于执行上述实施所提供的方法，图5为本公开实施例三提供的段标识发布装置的结构示意图，如图5所示，该装置包括：接收模块501、判断模块502、触发模块503、监听模块504；
接收模块501，用于接收基站发送的通用分组无线系统GPRS隧道协议用户面GTP-U消息；
判断模块502，用于在确定所述GTP-U消息无法匹配转发表并且无法构建转发表的情况下，根据所述GTP-U消息判断GTP-U消息的内层数据报文的源IP地址所对应的用户设备UE是否未被MEGW监听情况下已经附着在线；若已经附着在线，判断所述UE是否为本地分流的业务终端，若所述UE为本地分流的业务终端，则触发模块503用于触发基站向移动性管理实体MME发起无线接入承载的资源的释放；
监听模块504用于监听MME与所述基站交互的重新建立无线接入承载的报文，以获取承载的上下文信息。
可选的，所述装置还包括发送模块505；
所述触发模块503具体用于模拟生成由业务网关发送的差错指示消息，使得所述发送模块将所述差错指示消息发送至基站。
可选的，所述装置还包括发送模块；
所述触发模块503具体用于修改GTP-U消息中携带的TEID为非法值；使得发送模块505将修改后的GTP-U消息发送至服务网关；所述接收模块501还用于接收所述服务网关发送的差错指示消息，所述触发模块503还用于将所述差错指示消息携带的TEID修改为所述GTP-U消息中携带的TEID；所述发送模块506将修改后的差错指示消息发送至基站。
可选的，所述判断模块502还用于根据所述GTP-U消息判断是否存在初始隧道关联表，在判断不存在初始隧道关联表的情况下，则执行判断所述UE是否为本地分流的业务终端的步骤，其中，所述初始隧道关联信息表是根据承载的上下文信息生成的。
可选的，所述判断模块502具体用于根据预存的本地分流签约信息表确定所述UE是否为本地分流的业务终端；其中，所述本地分流签约信息表中至少包括签约UE的IP地址。
本公开的报文处理装置具体的执行过程可以参照方法实施例，本实施例中不再赘述。
本公开还提供一种MEGW60，图6为本公开另一实施例提供的控制器的结构示意图，如图6所示，该MEGW60包括处理器601和存储器602，
所述存储器602用于存储程序指令，所述处理器601用于调用所述存储器中的存储的程序指令，当所述处理器601执行所述存储器602存储的程序指令时，用于执行上述实施例一或实施例二的方法。另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
在本公开所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本公开的实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本公开各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能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，可以存储在一个可读存储介质中。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案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可读存储介质中，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)执行本公开各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的可读存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种上下文获取方法，应用于移动边缘网关MEGW，其特征在于，包括：
接收基站发送的通用分组无线系统GPRS隧道协议用户面GTP-U消息；
若根据所述GTP-U消息无法匹配转发表并且无法构建转发表，则根据所述GTP-U消息判断GTP-U消息的内层数据报文的源IP地址所对应的用户设备UE是否未被MEGW监听情况下附着在线；
若未被MEGW监听情况下附着在线，判断所述UE是否为本地分流的业务终端，若所述UE为本地分流的业务终端，则触发基站向移动性管理实体MME发起无线接入承载的资源的释放；
监听MME与所述基站交互的重新建立无线接入承载的报文，以获取承载的上下文信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，触发基站向MME发起无线接入承载的资源的释放，包括：
模拟生成由业务网关SGW发送的差错指示消息；
将所述差错指示消息发送至基站。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，触发基站向MME发起无线接入承载的资源的释放，包括：
修改GTP-U消息中携带的TEID为非法值；
将修改后的GTP-U消息发送至服务网关SGW；
接收所述服务网关SGW发送的差错指示消息，将所述差错指示消息携带的TEID修改为所述GTP-U消息中携带的TEID；
将修改后的差错指示消息发送至基站。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述GTP-U消息判断GTP-U消息的内层数据报文的源IP地址所对应的UE是否未被MEGW监听情况下已经附着在线，包括：
若根据所述GTP-U消息判断不存在初始隧道关联表，则执行判断所述UE是否为本地分流的业务终端的步骤，其中，所述初始隧道关联信息表是根据承载的上下文信息生成的。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，判断所述UE是否为本地分流的业务终端，包括:
根据预存的本地分流签约信息表确定所述UE是否为本地分流的业务终端；其中，所述本地分流签约信息表中至少包括签约UE的IP地址。
6.一种上下文获取装置，其特征在于，包括：接收模块、判断模块、触发模块、监听模块；
接收模块，用于接收基站发送的通用分组无线系统GPRS隧道协议用户面GTP-U消息；
判断模块，用于在确定所述GTP-U消息无法匹配转发表并且无法构建转发表的情况下，根据所述GTP-U消息判断GTP-U消息的内层数据报文的源IP地址所对应的用户设备UE是否未被MEGW监听情况下已经附着在线；
若已经附着在线，判断所述UE是否为本地分流的业务终端，若所述UE为本地分流的业务终端，则触发模块用于触发基站向移动性管理实体MME发起无线接入承载的资源的释放；
监听模块用于监听MME与所述基站交互的重新建立无线接入承载的报文，以获取承载的上下文信息。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括发送模块；
所述触发模块具体用于模拟生成由业务网关发送的差错指示消息，使得所述发送模块将所述差错指示消息发送至基站。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括发送模块；
所述触发模块具体用于修改GTP-U消息中携带的TEID为非法值；使得发送模块将修改后的GTP-U消息发送至服务网关；所述接收模块还用于接收所述服务网关发送的差错指示消息，所述触发模块还用于将所述差错指示消息携带的TEID修改为所述GTP-U消息中携带的TEID；所述发送模块将修改后的差错指示消息发送至基站。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述判断模块还用于根据所述GTP-U消息判断是否存在初始隧道关联表，在判断不存在初始隧道关联表的情况下，则执行判断所述UE是否为本地分流的业务终端的步骤，其中，所述初始隧道关联信息表是根据承载的上下文信息生成的。
10.根据权利要求6-9任一项所述的装置，其特征在于，所述判断模块具体用于根据预存的本地分流签约信息表确定所述UE是否为本地分流的业务终端；其中，所述本地分流签约信息表中至少包括签约UE的IP地址。
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