CN112118600B - 一种5g独立组网sa架构下的流量牵引系统 - Google Patents
一种5g独立组网sa架构下的流量牵引系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施例公开了一种5G独立组网SA架构下的流量牵引系统,该系统主要包括:流量牵引模块,用于将流量牵引请求传输给5G网络控制面网元模块;5G网络控制面网元模块,用于根据流量牵引请求对已有的上网策略进行更新,并在确定接收到指定终端的业务请求时,向指定终端发送指定UPF网元的地址,以使指定终端根据地址确定指定UPF网元,并通过指定UPF网元进行网络连接。针对5G网络数据流量爆发式增长的现状,基于一定策略将指定终端流量牵引到指定UPF,5G网络下数据采集分析提供了基础数据,降低了数据采集分析实现的成本和难度,提高了数据采集、检测分析的效率和灵活性。
Description
技术领域
本发明实施例涉及5G通信领域,尤其涉及一种5G独立组网SA架构下的流量牵引系统。
背景技术
随着5G产业的快速发展,目前运营商在大规模开展5G独立组网(Standalone,SA)的网络部署,在SA网络架构中,5G核心网用户面和控制面彻底分离,控制面网元采用大区制部署,例如,接入及移动性管理功能(Access and Mobility Management Function,AMF)网元、统一数据管理(Unified Data Management,UDM)网元、会话管理功能(SessionManagement Function,SMF)网元、网络开放功能(Network Exposure Function,NEF)网元、策略控制功能(Policy Control function,PCF)网元、网元数据仓库功能(RepositoryFunction,NRF)网元和鉴权服务功能(Authentication Server Function,AUSF)网元等;而承载用户面数据的网元是用户平面功能(User Plane Function,UPF)网元,根据实际业务在地市需求灵活部署。
当前移动互联网的数据采集技术大多是在指定采集点部署数据采集设备,将网络中的数据全部采集后进行数据分析。但是5G网络中数据流量爆发式增长,传统的全流量采集方式实施难度大、成本高,传统的全流量采集方式已经不满足5G网络数据检测分析降本增效需求。
发明内容
本发明实施例提供了一种5G独立组网SA架构下的流量牵引系统,以实现对指定终端的流量牵引。
本发明实施例提供了一种5G独立组网SA架构下的流量牵引系统,包括:流量牵引模块、与流量牵引模块通信连接的5G网络控制面网元模块;
流量牵引模块,用于根据流量牵引设置指令生成流量牵引请求,并将流量牵引请求传输给5G网络控制面网元模块,其中,流量牵引请求中包含指定的终端标识、数据网络名称和指定用户平面功能UPF网元的地址等信息;
5G网络控制面网元模块,用于根据流量牵引请求对已有的上网策略进行更新,并在确定接收到指定终端的上网业务请求时,根据更新后的上网策略向指定终端发送指定UPF网元的地址,以使指定终端根据地址确定指定UPF网元,并通过指定UPF网元进行网络连接。
本发明实施例的技术方案,通过流量牵引模块根据流量牵引设置指令生成流量牵引请求,并将流量牵引强求传输给5G网络控制面网元模块,以使5G网络控制面网元模块对已有的上网策略进行更新,针对5G网络数据流量爆发式增长的现状,有针对性的将指定终端流量牵引到指定UPF,为5G网络下数据采集分析提供了基础数据,降低了数据采集分析实现的成本和难度,从而提高了数据采集、检测分析的效率和灵活性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例一提供的5G SA架构下的流量牵引系统的结构示意图;
图2是本发明实施例一提供的5G SA架构下的流量牵引业务逻辑图;
图3是本发明实施例一提供的5G SA架构下的流量牵引系统的工作时序图;
图4是本发明实施二提供的5G SA架构下的流量牵引系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是,一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理,但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外,各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止,但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、软件实现、硬件实现等等。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的5G独立组网SA架构下的流量牵引系统的结构示意图,本实施例可适用于5G SA架构下对指定终端的流量进行牵引的情况,如图1所示,该系统具体包括:流量牵引模块11、与流量牵引模块11通信连接的5G网络控制面网元模块12;
流量牵引模块11,用于根据流量牵引设置指令生成流量牵引请求,并将流量牵引请求传输给5G网络控制面网元模块12,其中,流量牵引请求中包含指定的终端标识、数据网络名称和指定用户平面功能UPF网元的地址;
5G网络控制面网元模块12,用于根据流量牵引请求对已有的上网策略进行更新,并在确定接收到指定终端的上网业务请求时,根据更新后的上网策略向指定终端发送指定UPF网元的地址,以使指定终端根据地址确定指定UPF网元,并通过指定UPF网元进行网络连接。
需要说明的是,本实施方式中的流量牵引请求中并不限定指定的终端标识、数据网络名称和指定用户平面功能UPF网元的地址,还可以包含其它网络参数,由于其它网络参数并不是本申请的重点,因此本实施方式中不再对其进行赘述。
可选的,流量牵引模块11包括:流量牵引后端监管子模块112和流量牵引前端执行子模块111;流量牵引后端监管子模块112,用于获取流量牵引设置指令,并将流量牵引设置指令传输给流量牵引前端执行子模块,其中,流量牵引设置指令中包含指定的终端标识;流量牵引前端执行子模块111,用于通过应用功能(Application Function,AF)网元获取流量牵引设置指令,根据流量牵引设置指令生成流量牵引请求,并将流量牵引请求传输给5G网络控制面网元模块。
其中,本申请实施方式中的流量牵引后端监管子模块112是流量牵引模块11的业务管理平台,提供用户交互界面接收流量牵引设置指令,可以依据不同的策略针对部分特定用户面流量数据下发牵引策略,并且还可以对采集到的特定网络流量进行分析,显示流量牵引结果。并且在对部分特定用户面流量数据下发牵引策略时,由于在流量牵引后端监管子模块中包括用户交互界面,因此可以获取操作者手动输入的流量牵引设置指令,流量牵引设置指令中包含指定的终端标识,例如,标识具体可以是手机号1234567890,即表示用户想要对手机号码为1234567890的终端进行流量牵引,本实施方式中是以一个手机号码为例进行的说明,在实际应用中并不限定手机号码的数量,因此流量牵引后端监管子模块可以确定对多个手机号码对应的终端同时进行流量牵引,或者可以确定对指定区域内的终端同时进行流量牵引,因此本实施方式中并不限定流量牵引设置指令的具体形式。
其中,本实施方式中的流量牵引前端执行子模块,运行在应用功能AF网元上,作为运营商核心网元部署在5G核心网内与其他网元交互,能够将流量牵引设置指令译为5G核心网元之间的标准请求消息,并将标准请求消息作为流量牵引请求传输给5G网络控制面网元模块中的相关网元,以实现流量牵引请求的下发。
其中,5G网络控制面网元模块12为流量牵引过程中涉及到的运营商5G核心网网元,包括:统一数据管理(Unified Data Management,UDM)网元、会话管理功能(SessionManagement Function,SMF)网元、网络开放功能(Network Exposure Function,NEF)网元和策略控制功能(Policy Control function,PCF)网元。
5G网络控制面网元模块12,具体用于:通过NEF网元接收AF网元发送的流量牵引请求,并将流量牵引请求发送给UDM网元;通过UDM网元根据流量牵引请求对已有的上网策略进行更新,将更新后的上网策略发送给PCF网元,并在确定更新完成时向NEF网元发送上网策略更新完成响应,以使NEF网元根据更新完成响应向AF网元发送请求完成响应;通过PCF将更新后的上网策略发送给SMF网元,以使SMF网元将更新后的上网策略进行保存。
其中,如图2所示为5G SA架构下的流量牵引业务逻辑图,其中,UDM网元、SMF网元、NEF网元、PCF网元和AF网元分别位于5G网络控制面,在5G网络控制面网元还涉及到数据仓库功能(Repository Function,NRF)网元和鉴权服务功能(Authentication ServerFunction,AUSF)网元,因此本申请实施方式中并不对5G控制面中网元的具体类型进行限定。如图3所示,为基于上述网元的5G架构下的流量牵引系统的工作时序图。
其中,1至8为AF发起的基于NEF的流量牵引的工作时序图,包括:
1创建流量牵引请求。
AF网元在获取流量牵引设置指令后,会根据流量牵引设置指令创建流量牵引请求,由于之前在对AF网元进行配置时,已经确定了业务专用信息,例如,特定的数据网络名称DNN2,以及指定用户平面功能(User Plane Function,UPF)网元的IP2地址。因此,AF网元在接收到流量牵引设置指令,如指定终端的号码1234567890后,会生成流量牵引请求,并且在所生成的流量牵引请求中包含指定终端的号码1234567890、数据网络名称DNN2和指定UPF2网元的IP2地址。
2流量牵引请求下发
AF将所生成的流量牵引请求发送给NEF网元。
3发送流量牵引请求
NEF在获取到流量牵引请求,以及完成参数映射之后,会将流量牵引请求发送给UDM网元。
4发送上网策略更新完成响应
UDM网元在获取到流量牵引请求时,会提取流量牵引请求中所包含的指定的终端标识、数据网络名称和指定UPF网元的地址,由于在UDM网元中预存有指定的终端标识所对应的原始上网策略,包括:在原始上网策略中保存有指定的终端标识1234567890与数据网络名称DNN1的对应关系,以及DNN1与通用UPF1网元的IP1地址的对应关系。在UDM网元接收到流量牵引请求后,对指定的终端已有的上网策略进行更新,从而在更新后的上网策略中保存有指定的终端标识1234567890与数据网络名称DNN2的对应关系,以及DNN2与指定UPF2网元的IP2地址的对应关系。并且UDM在根据流量牵引请求完成上网策略的更新后,会向NEF反馈上网策略更新完成响应。
可选的,UDM网元中包含统一的数据存储库(Unified Data Repository,UDR)存储单元,因此本实施方式中具体是通过UDM网元中的UDR存储单元执行上述的上网策略的更新过程。
5发送请求完成响应
NEF网元在确定接收到上网策略更新完成响应时,会向AF网元发送请求完成响应,从而进行信令的反馈。
6发送更新后的上网策略
UDM在完成上网策略的更新后,会将更新后的上网策略发送给PCF网元,从而实现网元间数据信息的同步。
7发送上网策略完成响应
PCF网元在成功接收到UDM网元发送的更新后的上网策略之后,会向UDM网元反馈上网策略完成响应。
8发送更新后的上网策略
PCF网元在成功接收到UDM网元发送的更新后的上网策略之后,还会将更新后的上网策略发送给SMF网元,以使SMF网元将更新后的上网策略进行保存。
5G网络控制面网元模块还包括:接入及移动性管理功能(Access and MobilityManagement Function,AMF)网元;AMF网元,用于通过接入管理确定接收到指定终端发送的上网业务请求时,对上网业务请求进行鉴权,在确定鉴权通过后将上网业务请求发送给SMF网元,其中,上网业务请求中包含指定终端的标识;SMF网元,还用于通过会话管理从上网业务请求中提取指定终端的标识,并根据指定的终端标识从更新后的上网策略中获取指定UPF网元的地址,并通过AMF网元将指定UPF网元的地址发送给指定终端,以使指定终端根据地址确定指定UPF网元,并通过指定UPF网元进行网络连接。
具体的说,如图2所示,指定终端在接入5G网络时,其上网路由是默认经过通用UPF1进行互联网的连接,在根据上述的流量牵引设置指令完成上网策略的更新后,当指定终端向5G网络控制面网元模块中的AMF网元发送上网业务请求时,由于在上网业务请求中包含指定的终端标识,如手机号码1234567890,则AMF网元会对上网业务请求进行鉴权,在鉴权通过后将所接收的终端上网业务请求发送给SMF网元,由于在SMF网元网络中保存的更新后的上网策略,即指定的终端标识,如手机号码1234567890与数据网络名称DNN2的对应关系,以及DNN2与指定UPF2网元的IP2地址的对应关系。因此SMF网元通过会话管理从所接收的上网业务请求中提取指定的终端标识,即手机号码1234567890,根据指定的终端标识从更新后的上网策略中获取指定UPF网元的地址为IP2。AMF网元地址IP2发送给指定终端,以使终端设备根据地址IP2确定指定UPF网元,并通过指定UPF网元进行网络连接,从而实现对指定终端的流量进行牵引设置。如图2中实线曲线代表指定终端未进行流量牵引之前的上网流量路线:指定终端、基站RAN、通用UPF1、路由器和互联网;虚线曲线代表对指定终端进行流量牵引之后的上网流量路线:指定终端、基站RAN、指定UPF2、路由器和互联网。因此可以根据需要对指定的终端进行流量牵引,由于经过指定UPF2的数据流量都是根据操作人员下发的流量牵引策略中指定终端所对应的,因此通过UPF2进行数据的采集获取的数据更加准确,便于后续高效的数据检测分析。
本发明实施例的技术方案,通过流量牵引模块根据流量牵引设置指令生成流量牵引请求,并将流量牵引强求传输给5G网络控制面网元模块,以使5G网络控制面网元模块对已有的上网策略进行更新,针对5G网络数据流量爆发式增长的现状,有针对性的将指定终端流量牵引到指定UPF,为5G网络下数据采集分析提供了基础数据,降低了数据采集分析实现的成本和难度,从而提高了数据采集、检测分析的效率和灵活性。
实施例二
图4为本发明实施例二提供的5G独立组网SA架构下的流量牵引系统的结构示意图,本实施例以上述实施例为基础,在本实施例中,在第一实施例的基础上增加了部署在运营商5G网络的控制面采集设备13,以及设置在流量牵引前端执行子模块中的牵引管理子模块。
控制面采集设备,用于采集控制面信令数据,并将控制面信令数据发送到用户面前端处理子模块,以使用户面前端处理子模块根据控制面信令数据和自身所采集的用户面数据进行数据关联回填,其中,用户面前端处理子模块部署在5G网络控制面网元的预设范围内。
控制面信令数据中包含用户的身份信息,用户面数据包含用户的上网操作行为信息。
具体的说,由于在5G SA架构中控制面和用户面是分离的,因此在控制面通过控制面采集设备在大区集中采集控制面信令数据,如用户的身份信息等,而由于在5G网络控制面网元的预设范围内部署有用户面前端处理子模块14,因此指定终端通过UPF2进行上网的过程中,网络流量中所携带的用户面数据,即终端用户的上网行为信息,会被用户面前端处理子模块14采集。用户面前端处理子模块还会从控制面采集设备中获取与指定终端所对应的用户面数据,并将所获取的控制面信令数据和自身所采集的用户面数据进行关联回填。
可选的,流量牵引前端执行子模块中还包括:牵引管理子模块;牵引管理子模块,用于获取用户面前端处理子系统中的数据关联回填结果;对数据关联回填结果进行监控。
可选的,牵引管理子模块,还用于:在确定监控结果异常的情况下发出报警提示。
具体的说,本实施方式中的牵引管理子模块还用于获取用户面前端处理子模块中的数据关联回填结果,并对关联回填结果进行监控,在确定监控结果异常的情况下及时发出报警提示。报警提示具体可以采用声音或图像的形式进行展示,本实施方式中并不限定报警提示的具体类型,只要能够实现对操作者起到提示的作用,都是在本申请的保护范围内的。
本发明实施例的技术方案,通过流量牵引模块根据流量牵引设置指令生成流量牵引请求,并将流量牵引强求传输给5G网络控制面网元模块,以使5G网络控制面网元模块对已有的上网策略进行更新,针对5G网络数据流量爆发式增长的现状,有针对性的将指定终端流量牵引到指定UPF,为5G网络下数据采集分析提供了基础数据,降低了数据采集分析实现的成本和难度,从而提高了数据采集、检测分析的效率和灵活性。通过控制面采集设备进行控制面信令数据的采集,并发送给用户面前端处理子模块以进行关联回填,从而保证采集数据的完整性。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (9)
1.一种5G独立组网SA架构下的流量牵引系统,其特征在于,包括:流量牵引模块、与所述流量牵引模块交互连接的5G网络控制面网元模块;
所述流量牵引模块,用于根据流量牵引设置指令生成流量牵引请求,并将所述流量牵引请求传输给所述5G网络控制面网元模块,其中,所述流量牵引请求中包含指定的终端标识、数据网络名称和指定用户平面功能UPF网元的地址;
所述5G网络控制面网元模块,用于根据所述流量牵引请求对已有的上网策略进行更新,并在确定接收到指定终端的上网业务请求时,根据更新后的上网策略向所述指定终端发送所述指定UPF网元的地址,以使所述指定终端根据所述地址确定所述指定UPF网元,并通过所述指定UPF网元进行网络连接;
所述流量牵引模块包括:流量牵引后端监管子模块和流量牵引前端执行子模块;
所述流量牵引后端监管子模块,用于获取流量牵引设置指令,并将所述流量牵引设置指令传输给所述流量牵引前端执行子模块,其中,所述流量牵引设置指令中包含指定的终端标识;所述流量牵引后端监管子模块是所述流量牵引模块的业务管理平台,还用于提供用户交互界面接收流量牵引设置指令,依据不同的策略针对部分特定用户面流量数据下发牵引策略,并且对采集到的特定网络流量进行分析,显示流量牵引结果;
所述流量牵引前端执行子模块,用于通过应用功能AF网元获取所述流量牵引设置指令,根据所述流量牵引设置指令生成所述流量牵引请求,并将所述流量牵引请求传输给所述5G网络控制面网元模块。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述5G网络控制面网元模块包括:统一数据管理UDM网元、会话管理功能SMF网元、网络开放功能NEF网元和策略控制功能PCF网元。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述5G网络控制面网元模块,具体用于:
通过所述NEF网元接收所述AF网元发送的所述流量牵引请求,并将所述流量牵引请求发送给所述UDM网元;
通过所述UDM网元根据所述流量牵引请求对已有的上网策略进行更新,将更新后的上网策略发送给所述PCF网元,并在确定更新完成时向所述NEF网元发送上网策略更新完成响应,以使所述NEF网元根据所述更新完成响应向所述AF网元发送请求完成响应;
通过所述PCF将更新后的上网策略发送给所述SMF网元,以使所述SMF网元获得指定终端更新后的上网策略。
4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述5G网络控制面网元模块还包括:接入及移动性管理功能AMF网元;
所述AMF网元,用于通过接入管理确定接收到指定终端发送的上网业务请求时,对所述上网业务请求进行鉴权,在确定鉴权通过后将所述上网业务请求发送给所述SMF网元,其中,所述上网业务请求中包含所述指定的终端标识;
所述SMF网元,还用于通过会话管理从所述上网业务请求中提取所述指定的终端标识,并根据所述指定的终端标识从更新后的上网策略中获取所述指定UPF网元的地址,并通过所述AMF网元将所述指定UPF网元的地址发送给所述指定终端,以使所述指定终端根据所述地址确定所述指定UPF网元,并通过所述指定UPF网元进行网络连接。
5.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述UDM网元中包含统一的数据存储库UDR存储单元;
所述5G网络控制面网元模块,通过所述UDR存储单元根据所述流量牵引请求对已有的上网策略进行更新。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括:部署在网络中的控制面采集设备和用户面前端处理子模块;
所述控制面采集设备,用于采集控制面信令数据,并将所述控制面信令数据发送到所述用户面前端处理子模块;
所述用户面前端处理子模块中包括用户面数据采集设备,根据所述控制面信令数据和自身所采集的用户面数据进行数据关联回填,其中,所述用户面前端处理子模块部署在所述5G网络控制面网元的预设范围内。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述流量牵引前端执行子模块中还包括:牵引管理子模块;
所述牵引管理子模块,用于获取所述用户面前端处理子系统中的数据关联回填结果;
对所述数据关联回填结果进行监控。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,所述牵引管理子模块,还用于:在确定监控结果异常的情况下发出报警提示。
9.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述控制面信令数据中包含用户的身份信息,所述用户面数据包含用户的上网操作行为信息。
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