CN111757353A - 5g核心网中的网络数据处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了5G核心网中的网络数据处理方法及装置，其中网络数据处理装置包括NWDAF控制端和若干个数据分析单元。NWDAF控制端用于与5G核心网中其他网元交互，并发送消息给数据分析单元。数据分析单元根据NWDAF控制端发送的消息携带的分析事件编号，采用对应的数据分析模型对消息中的收集数据进行保存和计算，或者根据消息中携带的分析事件编号返回对应的分析报告给NWDAF控制端。本发明通过将NWDAF中与5G业务相关的控制部分和与5G业务无关的数据分析部分解耦，降低了网络通信的复杂度。转发给数据分析单元的消息中去掉了与业务相关的订阅编号和数据来源，减少了因数据分析单元的数据泄露而导致的网络安全问题。

Description

5G核心网中的网络数据处理方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信网络技术领域，特别涉及5G核心网中的网络数据处理方法及装置。

背景技术

在5G时代，随着物联网设备大量接入5G核心网，产生了海量的物联网设备数据。为了能够使用这些海量的数据帮助运营商和企业做出合适的决策，根据TS 3GPP标准协议，在5G核心网中新加了一个网络数据分析功能NWDAF(Network Data Analytics Function)，专门对5G网络中的海量数据进行自动计算和分析，得出分析报告，以便于5G网络实现自动化管理和企业决策。

在5G核心网中，单个或者几个NWDAF满足不了5G网络中大量数据计算和存储的需求，所以往往会部署很多个NWDAF。根据TS 3GPP 23288-g20和29520-g10协议和描述，每个NWDAF可以和5G网络中每个网络功能实体NF(Network Function)、管理部分OAM(OperationAdministration and Maintenance)和5G核心网外部的企业应用功能AF(ApplicationFunction)通信，进行数据的采集和处理分析请求。图1为现有NWDAF网络通信拓扑图。NWDAF在采集数据的过程中和请求分析报告消息流程中，会经常访问网络存储功能NRF(NFRepository Function)，增加了网络通信复杂度，不便于5G网络的管理。由于一个NWDAF拥有TS 3GPP 23288协议中定义的一个或多个分析服务以及未定义的分析服务，那么单个NWDAF需要长期存储和计算大量数据时候效率很低。所以往往在5G核心网中需要大量的NWDAF分别支持不同的数据分析服务，这样也会由于要管理不同功能的NWDAF，增加5G网络的复杂度。

发明内容

本发明的目的是提供一种5G核心网中的网络数据处理方法及装置，能够解决现有技术中的网络通信复杂度问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供一种5G核心网中的网络数据处理方法，包括以下步骤：

步骤S1、NWDAF控制端接收消息并判断该消息的类型，如果是数据收集消息，则转至步骤S2；如果是请求分析报告消息，则转至步骤S3；

步骤S2、NWDAF控制端判断数据收集消息中的订阅编号，识别当前的订阅编号对应的分析事件编号以及对应的数据分析单元，然后将分析事件编号和数据收集消息中的采集数据转发到对应的数据分析单元，转至步骤S4；

步骤S3、NWDAF控制端先识别分析服务类型，根据分析服务类型找到对应的分析事件编号和对应的数据分析单元，然后向对应的数据分析单元转发请求分析报告消息，转至步骤S5；

步骤S4、数据分析单元根据NWDAF控制端发送的分析事件编号，采用对应的数据分析模型对采集数据进行保存和计算；

步骤S5、数据分析单元根据请求分析报告消息中携带的分析事件编号，找到对应的数据分析模型和计算与存储资源，得出分析报告，并把分析报告返回给NWDAF控制端，再由NWDAF控制端转发到对应的网元。

进一步地，所述的5G核心网中的网络数据处理方法还包括数据分析单元注册流程和去注册流程。

进一步地，所述的数据分析单元注册流程为：数据分析单元向NWDAF控制端发出注册请求消息，注册请求消息中携带该数据分析单元支持的数据分析模型字段；NWDAF控制端把数据分析单元的地址和支持的数据分析模型字段进行保存，返回注册完成消息给数据分析单元。

进一步地，所述的数据分析单元去注册流程为：数据分析单元向NWDAF控制端发出去注册请求消息；NWDAF控制端把分配给该数据分析单元的分析事件重新分配给其他数据分析单元，然后删除已保存的与该数据分析单元相关的数据，返回去注册完成消息给该数据分析单元。

进一步地，所述的步骤S2包括：

步骤S201、NWDAF控制端判断数据收集消息中的订阅编号，并判断该订阅编号是否存在，如果不存在则抛弃该数据收集消息，否则转至步骤S202；

步骤S202、NWDAF控制端查找该订阅编号对应的分析事件编号，然后对数据收集消息中收集数据的安全性进行检查，如果是非法数据则抛弃，否则把该收集数据和分析事件编号一起转发给对应的数据分析单元。

进一步地，所述的步骤S3包括：

步骤S301、NWDAF控制端判断该请求分析报告消息中请求的数据分析服务是否存在，如果存在，转至步骤S302；如果不存在，转至步骤S303；

步骤S302、找到对应的分析事件编号和数据分析单元的地址，并向对应的数据分析单元转发该请求分析报告消息，转至步骤S5；

步骤S303、根据请求分析报告消息的内容，创建一个分析事件编号和选择一个数据分析模型与数据分析单元，并向该被选择的数据分析单元发送新建分析事件消息；

步骤S304、数据分析单元收到NWDAF控制端的新建分析事件消息后，为该事件分配计算和存储资源，然后回应NWDAF控制端事件创建完成；

步骤S305、NWDAF控制端转发请求分析报告消息至该数据分析单元，转至步骤S5。

进一步地，所述的步骤S303中，新建分析事件消息中携带分析事件编号和采用的数据分析模型。

进一步地，还包括删除分析事件的过程；所述的删除分析事件的过程为：NWDAF控制端向数据分析单元发送删除分析事件消息，并携带该分析事件编号；数据分析单元收到删除分析事件消息后，把该分析事件占用的计算和存储资源进行释放，然后回应NWDAF控制端事件删除成功。

进一步地，在数据分析单元去注册过程中，NWDAF控制端对该去注册的数据分析单元的数据和分析结果进行备份，或者把该去注册的数据分析单元的当前数据分析事件移交给其他数据分析单元。

第二方面，本发明提供一种5G核心网中的网络数据处理装置，包括NWDAF控制端和若干个数据分析单元；NWDAF控制端用于与5G核心网中其他网元交互，并发送消息给数据分析单元；数据分析单元根据NWDAF控制端发送的消息，根据消息中携带的分析事件编号，采用对应的数据分析模型对消息中的收集数据进行保存和计算，或者根据消息中携带的分析事件编号返回对应的分析报告给NWDAF控制端。

本发明的5G核心网中的网络数据处理方法，通过将NWDAF中与5G业务相关、对物理机性能要求低的5G消息控制部分和与5G业务无关、对物理机性能要求高的数据分析部分进行解耦，优化网络通信流程。优化后的NWDAF的消息控制部分能够作为一个控制中心和安全网关，对NWDAF数据分析部分抽象出来的数据分析单元进行管理和对消息中的数据进行安全性和正确性进行分析，抛弃错误和非法的数据，防止其对计算单元和计算结果造成破坏。本发明的5G核心网中的网络数据处理装置，降低了网络通信的复杂度。

附图说明

图1为现有技术中NWDAF网络通信拓扑示意图；

图2为现有技术中NWDAF网络管理拓扑示意图；

图3为本发明的NWDAF控制端和数据端分离的网络拓扑示意图；

图4为本发明的NWDAF数据分析单元网络拓扑示意图；

图5为本发明的5G核心网中的网络数据处理方法中数据采集通信流程图；

图6为本发明的5G核心网中的网络数据处理方法中数据报告请求流程图；

图7为本发明的5G核心网中的网络数据处理方法中数据分析单元注册和去注册流程；

图8为本发明的5G核心网中的网络数据处理方法中新建分析事件和取消分析事件通信流程图；

图9为本发明的5G核心网中的网络数据处理方法中NWDAF控制端处理进来消息流程图；

图10为本发明的5G核心网中的网络数据处理方法中NWDAF控制端处理出去消息流程图；

图11为本发明的5G核心网中的网络数据处理方法中数据分析单元处理数据采集消息流程图；

图12为本发明的5G核心网中的网络数据处理方法中数据分析单元处理请求分析报告消息流程图；

图13为本发明的5G核心网中的网络数据处理方法中事件ID绑定和隐藏业务数据的结构图。

具体实施例

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，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公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开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，在没有背离本公开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。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

实施例一

本发明为了解决5G核心网中加入了NWDAF而导致的网络复杂度问题，优化了网络结构，把NWDAF与业务相关的控制端和与业务无关的数据分析端分离。其中图3为NWDAF控制端和数据端分离的网络拓扑图。由于每个NWDAF的控制端只负责消息处理和转发，对物理的存储和计算资源要求低，所以可以把NWDAF的控制端合并，统一调度数据的转发和分析任务。利用本发明的5G核心网中的网络数据处理方法和装置，一个5G核心网中只需要一个NWDAF控制端，网络管理平台只需和NWDAF控制端一对一通信，对网络进行管理。这样降低了网络通信复杂度，便于网络的管理。由于有NWDAF控制端的统一管理，所以对NWDAF的数据分析端资源和算法进行修改也不会对5G核心网造成影响。

对NWDAF的数据分析端进一步抽象成一个个计算单元，如图4所示。由于数据分析单元处理数据时候不需要知道具体的5G业务，所以能够把数据计算单元单独承包给专门的大数据处理算法公司进行开发，以及减少了数据分析单元的数据泄露导致的网络安全问题。

本发明的5G核心网中的网络数据处理方法，基于上述网络通信架构，包括以下步骤：

步骤S1、NWDAF控制端接收消息并判断该消息的类型，如果是数据收集消息，则转至步骤S2；如果是请求分析报告消息，则转至步骤S3。

NWDAF控制端接收数据收集消息的过程为：NWDAF控制端向NRF请求发现需要采集数据的NF/OAM/AF。NRF返回发现结果给NWDAF控制端。NWDAF控制端根据发现结果向对应的NF/OAM/AF订阅相关的数据。NF/OAM/AF会定时发送数据收集消息通知NWDAF控制端被订阅数据的改变情况。该数据收集过程和数据收集消息的格式在TS 3GPP的23288协议和29520协议中定义，属于现有技术，在此不详细展开描述。

NWDAF控制端接收请求分析报告消息的过程为：NF/OAM/AF向NRF请求发现能获得对应分析报告的NWDAF，NRF应答对应NWDAF信息。NF/OAM/AF根据应答的信息向NWDAF控制端发送请求分析报告消息，请求对应的分析报告。上述流程是由TS 3GPP的23288和29520协议定义，属于现有技术，在此不详细展开描述。

步骤S2、NWDAF控制端判断数据收集消息中的订阅编号，识别当前的订阅编号对应的分析事件编号以及处理该事件的数据分析单元，然后将分析事件编号和数据收集消息中的采集数据转发到对应的数据分析单元，转至步骤S4。

具体包括：

步骤S201、NWDAF控制端判断数据收集消息中的订阅编号，并判断该订阅编号是否存在，如果不存在则抛弃该数据收集消息，否则转至步骤S202；

步骤S202、NWDAF控制端查找该订阅编号对应的分析事件编号(或称分析事件ID)，然后对数据收集消息中收集数据的安全性进行检查(主要检查数据收集消息中数据类型和数据大小，是否混有未定义数据，或者错误数据)，防止非法数据对数据分析单元和数据分析单元计算结果造成破坏。如果是非法数据则抛弃，否则把该收集数据和分析事件编号一起转发给对应的数据分析单元。

图13为分析事件ID绑定和隐藏业务数据的结构图。在图中每一个分析事件ID绑定唯一一个数据分析事件描述上下文和分析单元描述上下文。在分析单元描述上下文中包含着该事件对应的一个或多个分析单元地址、对应的数据分析模型和分析模型对应的消息传输结构。在数据分析事件描述上下文中包含请求的源NF/OAM/AF和目标采集数据的NF/OAM/AF，以及分析数据对应的事件段、精度等详细事件描述参数。为了快速查找某个具体分析事件是否存在，对事件描述的上下文进行了进一步的划分，划分为不同的分析类型(Analytics Type)，如切片负载级别(Slice Load level information)、NF负载信息(NFLoad information)、移动事件信息(mobility Information)等。因为一个分析事件可以使用多个订阅ID来收集其他NF/OAM/AF的数据，所以一个事件ID分别对应着多个订阅ID。由于事件ID唯一绑定了事件描述上下文和订阅ID等和业务相关数据，只有事件ID唯一暴露给数据分析单元。所以把数据分析单元从业务中抽离了出来，这样减少了因为数据业务单元改变对其他5G核心网中的网元造成的影响，以及因为数据分析单元获取到的数据和业务的无关性，也减少了因为数据分析单元数据泄露造成的安全性问题，并且因为所有业务相关内容都集中存放在NWDAF的控制端，方便了网络管理员通过直接操作NWDAF控制端对5G核心网中的数据分析业务进行统一管理。

数据收集消息中包含订阅编号、通过JSON和XML等格式转发的通知数据、数据的来源等信息。本发明中，在转发给数据分析单元的消息中只携带一个由NWDAF控制端生成的事件ID和通过JSON和XML等格式转发的通知数据(这里对具体数据格式不做限定)，去掉了与业务相关的订阅编号和数据来自具体的某个NF/OAM/AF等信息，减少了因数据分析单元的数据泄露而导致的网络安全问题。

步骤S3、当NWDAF控制端收到请求分析报告消息，先识别分析服务类型，根据分析服务类型找到对应的分析事件ID和处理分析事件ID的数据分析单元，然后向数据分析单元转发请求分析报告消息，转至步骤S5。在NWDAF控制端转发到数据分析单元的消息中只携带了控制端分配的事件ID，和具体业务无关。

步骤S3具体包括：

步骤S301、NWDAF控制端判断该请求分析报告消息中请求的数据分析服务是否存在，如果存在，转至步骤S302；如果不存在，转至步骤S303。

步骤S302、找到对应的分析事件编号和数据分析单元地址，并向对应的数据分析单元转发该请求分析报告消息，转至步骤S5。

步骤S303、根据请求分析报告消息的内容，如请求分析服务类型、分析时间、分析精确度等，创建一个分析事件ID和选择一个合适的数据分析模型与数据分析单元，并向数据分析单元发送新建分析事件消息。消息中携带分析事件ID和该事件采用的数据分析模型。

步骤S304、数据分析单元收到NWDAF控制端的新建分析事件消息后，会为该事件分配计算和存储资源，然后回应NWDAF控制端事件创建完成。

同理，当NWDAF控制端需要删除一个分析事件时候，会向数据分析单元发送删除分析事件消息，并携带该分析事件ID。数据分析单元收到删除分析事件消息后，会把该分析事件占用的计算和存储资源进行释放，然后回应NWDAF控制端事件删除成功。

步骤S305、NWDAF控制端转发请求分析报告消息至该数据分析单元，转至步骤S5。

步骤S4、数据分析单元根据NWDAF控制端发送的分析事件编号，采用对应的数据分析模型对采集数据进行保存和计算。

图11为数据分析单元处理数据收集消息的流程图，具体包括：

数据分析单元收到NWDAF控制端发送过来的数据后，识别数据中携带的事件ID，并找到该事件ID对应的数据分析模型和计算与存储资源，把采集数据放进对应是数据分析模型进行数据分析。据根据事件分析需要，采集数据的源数可以暂时或永久性保存。可以选择性保存数据中间分析结果。

本发明侧重的是网络通信架构，具体的数据保存和计算算法可以采用现有技术完成，在此不作论述。

步骤S5、当数据分析单元收到请求分析报告消息后，根据消息中携带的分析事件ID返回对应的分析报告到NWDAF控制端，再由NWDAF控制端转发到对应的NF/OAM/AF。

图12为数据分析单元处理请求分析报告消息流程图。在图中当数据分析单元收到NWDAF控制端请求分析报告消息时，会根据消息中的分析事件ID找到对应的数据分析模型和计算与存储资源。然后根据请求消息中携带的精确度和分析数据的时间段等信息(具体请求消息中包含的信息可以参照3GPP协议标准)，找到数据分析模型之前运行保存的中间结果或者用已有数据重新运行，得出分析报告，并把分析报告返回给NWDAF控制端。

图10为NWDAF控制端处理出去消息流程图。当NWDAF控制端收到数据分析单元返回的分析报告消息时，根据消息中携带的事件ID找到请求该事件一个或多个NF/OAM/AF，然后向该一个或多个NF/OAM/AF返回数据分析报告。数据分析报告可以是一段描述性字符，也可以是数据或数据拟合公式，具体形式参照3GPP协议规范。

优选的，本发明的5G核心网中的网络数据处理方法，还包括数据分析单元注册和去注册流程。如图7所示，数据分析单元向NWDAF控制端请求注册，发出注册请求消息给NWDAF控制端，注册请求消息中应该携带有该数据分析单元支持的数据分析模型字段。NWDAF控制端会把数据分析单元的地址和支持的数据分析单元模型字段保存起来，然后返回注册完成消息给数据分析单元。

当数据分析单元需要去注册时，会向NWDAF控制端发出去注册请求消息。NWDAF控制端可以把之前分配给该数据分析单元的分析事件重新分配给其他数据分析单元，然后删除该数据分析单元的相关数据，返回去注册完成消息。在去注册过程中，可以对数据分析单元的数据和分析结果进行备份，或者把该去注册的数据分析单元的当前数据分析事件移交给其他数据分析单元。

本发明的5G核心网中的网络数据处理装置，包括NWDAF控制端和若干个数据分析单元。NWDAF控制端用于与5G核心网中其他网元交互，并发送消息给数据分析单元。数据分析单元根据NWDAF控制端发送的消息，采用对应的数据分析模型对消息中的数据进行保存和计算，或者根据消息中携带的分析事件ID返回对应的分析报告给NWDAF控制端。

NWDAF控制端与5G核心网中其他网元交互，包括接收NRF/NF/OAM/AF的数据收集消息或请求分析报告消息。或者将分析报告转发给发送请求分析报告消息的网元。

当NWDAF控制端接收的是数据收集消息时，判断数据收集消息中的订阅编号，识别当前的订阅编号所属的事件以及处理该事件的数据分析单元，然后将分析事件编号和数据收集消息中的采集数据转发到对应的数据分析单元。当NWDAF控制端接收的是请求分析报告消息时，识别分析服务类型，根据分析服务类型找到对应的分析事件ID和处理分析事件ID的数据分析单元，然后向数据分析单元转发请求分析报告消息。

当数据分析单元接收到的是分析事件编号和采集数据时，根据分析事件编号，采用对应的数据分析模型对采集数据进行保存和计算。当数据分析单元接收到的是请求分析报告消息时，根据消息中携带的分析事件ID返回对应的分析报告到NWDAF控制端。

每个数据分析单元采用不同的算法，实现不同的功能。

以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.5G核心网中的网络数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、NWDAF控制端接收消息并判断该消息的类型，如果是数据收集消息，则转至步骤S2；如果是请求分析报告消息，则转至步骤S3；

步骤S2、NWDAF控制端判断数据收集消息中的订阅编号，识别当前的订阅编号对应的分析事件编号以及对应的数据分析单元，然后将分析事件编号和数据收集消息中的采集数据转发到对应的数据分析单元，转至步骤S4；

步骤S3、NWDAF控制端先识别分析服务类型，根据分析服务类型找到对应的分析事件编号和对应的数据分析单元，然后向对应的数据分析单元转发请求分析报告消息，转至步骤S5；

步骤S4、数据分析单元根据NWDAF控制端发送的分析事件编号，采用对应的数据分析模型对采集数据进行保存和计算；

步骤S5、数据分析单元根据请求分析报告消息中携带的分析事件编号，找到对应的数据分析模型和计算与存储资源，得出分析报告，并把分析报告返回给NWDAF控制端，再由NWDAF控制端转发到对应的网元。

2.根据权利要求1所述的5G核心网中的网络数据处理方法，其特征在于，还包括数据分析单元注册流程和去注册流程。

3.根据权利要求2所述的5G核心网中的网络数据处理方法，其特征在于，所述的数据分析单元注册流程为：数据分析单元向NWDAF控制端发出注册请求消息，注册请求消息中携带该数据分析单元支持的数据分析模型字段；

NWDAF控制端把数据分析单元的地址和支持的数据分析模型字段进行保存，返回注册完成消息给数据分析单元。

4.根据权利要求2所述的5G核心网中的网络数据处理方法，其特征在于，所述的数据分析单元去注册流程为：数据分析单元向NWDAF控制端发出去注册请求消息；NWDAF控制端把分配给该数据分析单元的分析事件重新分配给其他数据分析单元，然后删除已保存的与该数据分析单元相关的数据，返回去注册完成消息给该数据分析单元。

5.根据权利要求1所述的5G核心网中的网络数据处理方法，其特征在于，所述的步骤S2包括：

步骤S201、NWDAF控制端判断数据收集消息中的订阅编号，并判断该订阅编号是否存在，如果不存在则抛弃该数据收集消息，否则转至步骤S202；

步骤S202、NWDAF控制端查找该订阅编号对应的分析事件编号，然后对数据收集消息中收集数据的安全性进行检查，如果是非法数据则抛弃，否则把该收集数据和分析事件编号一起转发给对应的数据分析单元。

6.根据权利要求1所述的5G核心网中的网络数据处理方法，其特征在于，所述的步骤S3包括：

步骤S301、NWDAF控制端判断该请求分析报告消息中请求的数据分析服务是否存在，如果存在，转至步骤S302；如果不存在，转至步骤S303；

步骤S302、找到对应的分析事件编号和数据分析单元的地址，并向对应的数据分析单元转发该请求分析报告消息，转至步骤S5；

步骤S303、根据请求分析报告消息的内容，创建一个分析事件编号和选择一个数据分析模型与数据分析单元，并向该被选择的数据分析单元发送新建分析事件消息；

步骤S304、数据分析单元收到NWDAF控制端的新建分析事件消息后，为该事件分配计算和存储资源，然后回应NWDAF控制端事件创建完成；

步骤S305、NWDAF控制端转发请求分析报告消息至该数据分析单元，转至步骤S5。

7.根据权利要求6所述的5G核心网中的网络数据处理方法，其特征在于，所述的步骤S303中，新建分析事件消息中携带分析事件编号和采用的数据分析模型。

8.根据权利要求6所述的5G核心网中的网络数据处理方法，其特征在于，还包括删除分析事件的过程；所述的删除分析事件的过程为：NWDAF控制端向数据分析单元发送删除分析事件消息，并携带该分析事件编号；数据分析单元收到删除分析事件消息后，把该分析事件占用的计算和存储资源进行释放，然后回应NWDAF控制端事件删除成功。

9.根据权利要求4所述的5G核心网中的网络数据处理方法，其特征在于，在数据分析单元去注册过程中，NWDAF控制端对该去注册的数据分析单元的数据和分析结果进行备份，或者把该去注册的数据分析单元的当前数据分析事件移交给其他数据分析单元。

10.5G核心网中的网络数据处理装置，其特征在于，包括NWDAF控制端和若干个数据分析单元；所述的NWDAF控制端用于与5G核心网中其他网元交互，并发送消息给数据分析单元；所述的数据分析单元根据NWDAF控制端发送的消息中携带的分析事件编号，采用对应的数据分析模型对消息中的收集数据进行保存和计算，或者根据消息中携带的分析事件编号返回对应的分析报告给NWDAF控制端。

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