CN112333731A

CN112333731A - 网络层地址资源分配方法、计算机装置和存储介质

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Publication number: CN112333731A
Application number: CN202011118581.0A
Authority: CN
Inventors: 邱权冠; 苏国章
Original assignee: Guangzhou Aipu Road Network Technology Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Aipu Road Network Technology Co Ltd
Priority date: 2020-10-19
Filing date: 2020-10-19
Publication date: 2021-02-05
Anticipated expiration: 2040-10-19
Also published as: CN112333731B

Abstract

本发明公开了一种网络层地址资源分配方法、计算机装置和存储介质，网络层地址资源分配方法包括根据地址分配请求确定第一标识符和第二标识符，当子网分配数据库中不存在与第二标识符相匹配的数据，将第一子网网段中的网络层地址资源分配予网络功能，反之将第二子网网段中的网络层地址资源分配予网络功能，以及记录网络层地址资源与第一标识符之间的映射关系等步骤。本发明可以向网络功能动态分配网段和网络层地址资源，其中网段可以明确网络切片的边界，使得网络切片之间既能够相互独立和隔离，不同网络切片之间的网络功能又可以正常通信，从而实现5G网络以及其他移动通信网络的稳定运行。本发明广泛应用于移动通信技术领域。

Description

网络层地址资源分配方法、计算机装置和存储介质

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其是一种网络层地址资源分配方法、计算机装置和存储介质。

背景技术

在5G移动通信技术中，引入了网络切片的功能，允许网络运营商将5G通信网络划分成多个切片网络，将每个切片网络提供给相同或不同的用户使用。现有的网络切片技术中，划分所得的网络切片的网络地址混乱，例如同一网络切片内的网络功能的地址不统一，导致网络功能之间无法正常通信，或者不同网络切片之间的网络边界不明显，例如不同切片网络之间内的网络功能具有相同的网络地址，导致网络切片之间不能相互独立和隔离。

发明内容

针对上述至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种网络层地址资源分配方法、计算机装置和存储介质。

一方面，本发明实施例包括一种网络层地址资源分配方法，包括：

获取由网络功能发出的地址分配请求；

根据所述地址分配请求，确定第一标识符和第二标识符；所述第一标识符用于标识所述网络功能，所述第二标识符用于标识所述网络功能所在或所要加入的网络切片；

当子网分配数据库中不存在与所述第二标识符相匹配的数据，获取未被分配的第一子网网段，将所述第一子网网段中的网络层地址资源分配予所述网络功能；

当子网分配数据库中存在与所述第二标识符相匹配的数据，获取与所述第二标识符相匹配的第二子网网段，将所述第二子网网段中的网络层地址资源分配予所述网络功能；

记录被分配的所述网络层地址资源与所述第一标识符之间的映射关系。

进一步地，网络层地址资源分配方法还包括：

获取由所述网络功能发出的第一心跳时间间隔；

根据所述第一心跳时间间隔协商获得第二心跳时间间隔；所述第二心跳时间间隔用于对被分配的所述网络层地址资源进行计时；

向所述网络功能返回所述第二心跳时间间隔。

进一步地，所述根据所述第一心跳时间间隔协商获得第二心跳时间间隔，包括：

当所述第一心跳时间间隔的时长在预设范围内，将所述第一心跳时间间隔确定为所述第二心跳时间间隔，反之，则将预设的标准心跳时间间隔确定为所述第二心跳时间间隔。

进一步地，网络层地址资源分配方法还包括：

获取由所述网络功能发出的心跳消息；

当相邻两次所述心跳消息之间的时间间隔不超过所述第二心跳时间间隔，在该两次所述心跳消息的接收时间区间内维持所述网络功能分配到的所述网络层地址资源，反之，释放所述网络功能分配到的所述网络层地址资源。

进一步地，网络层地址资源分配方法还包括：

获取由所述网络功能发出的释放请求；

响应于所述释放请求，释放所述网络功能分配到的所述网络层地址资源。

进一步地，所述释放所述网络功能分配到的所述网络层地址资源，包括：

删除所述网络层地址资源与所述第一标识符之间的映射关系。

进一步地，所述释放所述网络功能分配到的所述网络层地址资源，还包括：

当第一子网网段中的所有网络层地址资源被释放或未被分配，释放所述第一子网网段；

当第二子网网段中的所有网络层地址资源被释放或未被分配，释放所述第二子网网段。

进一步地，网络层地址资源分配方法还包括：

获取所述网络层地址资源的分配状态；

通过所述网络层地址资源的分配状态，确定所述网络功能的工作状态；

显示所述网络层地址资源的分配状态和所述网络功能的工作状态。

另一方面，本发明实施例还包括一种计算机装置，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储至少一个程序，所述处理器用于加载所述至少一个程序以执行实施例所述方法。

另一方面，本发明实施例还包括一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行实施例所述方法。

本发明的有益效果是：通过根据网络功能的第一标识符和第二标识符，确定向网络功能分配的子网网段以及网络层地址资源，可以向网络功能动态分配网段和网络层地址资源，其中网段可以明确网络切片的边界，使得网络切片之间既能够相互独立和隔离，不同网络切片之间的网络功能又可以正常通信，从而实现5G网络以及其他移动通信网络的稳定运行。

附图说明

图1为实施例中服务器和网络功能的连接示意图；

图2为实施例中网络层地址资源分配方法的流程图；

图3为实施例中用于记录IPv4类型IP地址的数据表的示意图；

图4为实施例中用于记录IPv6类型IP地址的数据表的示意图；

图5为实施例中网络层地址资源分配方法的原理图。

具体实施方式

本实施例中，所称的网络功能可以指5G网络中具有某功能的网元，网络功能可以用英文NF表示。本实施例中，使用一个服务器来为5G网络中的网络功能分配网络层地址资源，并且可以根据其功能将该服务器称为动态切片地址管理功能，简称DSAMF。参照图1，各网络功能与服务器之间建立连接，由服务器来执行网络层地址资源分配方法，从而向网络功能分配网络层地址资源。

本实施例中的网络层地址资源包括IP地址，具体地，可以是指IPv4或者IPv6等地址资源。

本实施例中，参照图2，服务器所执行的网络层地址资源分配方法包括以下步骤：

S1.获取由网络功能发出的地址分配请求；

S2.根据地址分配请求，确定第一标识符和第二标识符；其中，第一标识符用于标识网络功能，第二标识符用于标识网络功能所在或所要加入的网络切片；

S3.当子网分配数据库中不存在与第二标识符相匹配的数据，获取未被分配的第一子网网段，将第一子网网段中的网络层地址资源分配予网络功能；

S4.当子网分配数据库中存在与第二标识符相匹配的数据，获取与第二标识符相匹配的第二子网网段，将第二子网网段中的网络层地址资源分配予网络功能；

S5.记录被分配的网络层地址资源与第一标识符之间的映射关系。

本实施例中，以一个网络功能向服务器请求分配网络层地址资源为例，对网络层地址资源分配方法进行说明。当存在多个网络功能时，其向服务器请求分配网络层地址资源的过程可以根据一个网络功能的情况类推得到。

服务器执行步骤S1前，网络功能发出地址分配请求。本实施例中，网络功能向服务器发送的地址分配请求中，还包括所要申请的网络层地址类型(例如IPv4地址或IPv6地址)、第一标识符和第二标识符，其中，第一标识符用于标识网络功能，第二标识符用于标识网络功能所在或所要加入的网络切片。当应用到现有的5G网络中，可以使用网络功能的NFID作为第一标识符，使用网络功能所在或者所要加入的网络切片的实例标识符NSI ID作为第二标识符。

服务器执行查找步骤，从服务器所建立和存储的子网分配数据库中查找与第二标识符相匹配的数据，查找结果包括从子网分配数据库查找到与第二标识符相匹配的数据，以及从子网分配数据库查找不到与第二标识符相匹配的数据。其中与第二标识符相匹配的数据可以是指与第二标识符相同的数据，或者与第二标识符具有对应关系的数据。

当从子网分配数据库查找不到与第二标识符相匹配的数据，即子网分配数据库中不存在与第二标识符相匹配的数据，服务器执行步骤S3，服务器查找出或者新建一个第一子网网段，这个第一子网网段内的网络层地址资源均未被分配，服务器将第一子网网段中的网络层地址资源分配予网络功能。

当从子网分配数据库查找到与第二标识符相匹配的数据，即子网分配数据库中存在与第二标识符相匹配的数据，服务器执行步骤S4，服务器从子网分配数据库中查找出与第二标识符相匹配的一个或多个第二子网网段，服务器将第二子网网段中的网络层地址资源分配予网络功能。

本实施例中，服务器将第一子网网段或第二子网网段中的网络层地址资源分配予网络功能时，具体是向网络功能返回消息，并在返回的消息中带上该网络功能的第一标识符即NF ID、所分配的网络层地址即一个或多个IP地址、每个IP地址的子网掩码以及每个IP地址对应的第二标识符即NSI ID。网络功能接收到IP地址、子网掩码以及NSI ID后，通过IP地址、子网掩码以及NSI ID在5G网络中进行网络层的连接。服务器或者5G网络中的网元可以通过NSI ID来区分网络功能所在的网段，从而通过NSI ID来区分网络功能所在的网络切片；服务器或者5G网络中的网元可以通过IP地址以及子网掩码来区分不同的网络功能。

本实施例中，服务器还执行步骤S5，服务器建立数据表，在数据表中记录分配给网络功能的网络层地址资源，以及该网络功能的第一标识符之间的映射关系，具体地，该数据表可以记录分配给网络功能的IP地址以及该网络功能的NF ID之间的映射关系。该数据表可以用作对网络功能的网络层地址资源的分配和释放，例如，当一个网络功能的NF ID被记录在数据表中，且数据表中还记录了相应的一个或多个IP地址以及一个或多个NSI ID，则表明该网络功能已被分配了网络层地址资源；服务器通过对数据表中该网络功能对应的一个或多个IP地址以及一个或多个NSI ID的删除，可以实现对该网络功能所被分配到的网络层地址资源的释放。

本实施例中，服务器所建立的数据表的格式如图3和图4所示，其中图3是用于记录IPv4类型IP地址的数据表，图4是用于记录IPv6类型IP地址的数据表。

本实施例中，步骤S1-S5的原理如图5所示。当图1中的各网络功能向服务器分别发送地址分配请求，服务器分别对各网络功能执行步骤S1-S5，各网络功能被分配到NSI ID和相应的IP地址，其中网络功能_1、网络功能_2和网络功能_3均被分配到10.1.1.0/24网段(IPv4)或fe80:00:01::/64网段(IPv6)，因此网络功能_1、网络功能_2和网络功能_3同在切片网络1中，网络功能_3、网络功能_4和网络功能_5均被分配到10.1.2.0/24网段(IPv4)或fe80:00:02::/64网段(IPv6)，因此网络功能_3、网络功能_4和网络功能_5同在切片网络2中。在同一切片网络内，网络功能_1、网络功能_2、网络功能_3、网络功能_4和网络功能_5可以通过不同的IP地址来区分。通过图5中的网络功能_3可知，通过执行本实施例中的网络层地址资源分配方法，可以向一个网络功能分配多个NSI ID和/或IP地址。

通过执行步骤S1-S5，服务器可以向网络功能动态分配网段和IP地址，其中网段可以明确网络切片的边界，使得网络切片之间既能够相互独立和隔离，不同网络切片之间的网络功能又可以正常通信，从而实现5G网络的稳定运行。

本实施例中，如果网络功能在初次获得服务器分配的IP地址后，发现不能使用对应的IP地址或者和网络中已有的IP地址冲突，可以向服务器请求重新分配IP地址资源，并在地址分配请求中除了携带NF ID、NF类型、NSI ID、申请的IP地址类型外，还要携带上旧的需要更改的IP地址。当服务器收到网络功能的重新分配IP地址请求消息后，就把数据表中NSI ID和旧的IP地址中对应数据记录删除，然后重新找一个空闲的IP地址分配，然后返回应答消息，应答消息中携带有NF ID、新分配的IP地址、子网掩码、NSI ID。

本实施例中，当网络功能所发出的地址分配请求带有第一心跳时间间隔，服务器还执行以下步骤：

S6.获取由网络功能发出的第一心跳时间间隔；

S7.根据第一心跳时间间隔协商获得第二心跳时间间隔，其中，第二心跳时间间隔用于对被分配的网络层地址资源进行计时；

S8.向网络功能返回第二心跳时间间隔。

本实施例中，第一心跳时间间隔用于向服务器告知网络功能在未来一段时间来向服务器发送的心跳消息中，相邻两条心跳信息之间的发送时间间隔。在步骤S7中，服务器对第一心跳时间间隔进行检查，通过协商机制确定第二心跳时间间隔，第二心跳时间间隔可以与第一心跳时间间隔相同或者不同。通过执行步骤S8，服务器向网络功能返回第二心跳时间间隔，使得网络功能在未来一段时间来向服务器发送的心跳消息中，相邻两条心跳信息之间的发送时间间隔等于第二心跳时间间隔。

本实施例中，步骤S7具体包括：

S701.当第一心跳时间间隔的时长在预设范围内，将第一心跳时间间隔确定为第二心跳时间间隔；

S702.当第一心跳时间间隔的时长不在预设范围内，将预设的标准心跳时间间隔确定为第二心跳时间间隔。

步骤S701-S702是服务器执行的对第一心跳时间间隔的检查，其中，由服务器预先设定预设范围，如果第一心跳时间间隔的时长在预设范围内，表明第一心跳时间间隔的时长是合适的，服务器将第一心跳时间间隔确定为第二心跳时间间隔。如果第一心跳时间间隔的时长不在预设范围内，表明第一心跳时间间隔的时长过长或过段，服务器忽略第一心跳时间间隔，而将预先设定的标准心跳时间间隔确定为第二心跳时间间隔。无论将第一心跳时间间隔还是标准心跳时间间隔确定为第二心跳时间间隔，服务器均向网络功能返回第二心跳时间间隔，使得网络功能以第二心跳时间间隔作为未来一段时间内向服务器所发出的心跳消息中，相邻两条心跳信息之间的发送时间间隔。

本实施例中，服务器还执行以下步骤：

S9.获取由网络功能发出的心跳消息；

S10.当相邻两次心跳消息之间的时间间隔不超过第二心跳时间间隔，在该两次心跳消息的接收时间区间内维持网络功能分配到的所述网络层地址资源，反之，释放网络功能分配到的网络层地址资源。

本实施例中，在向网络功能分配网络层地址资源后，服务器可以指令网络功能定期向服务器发送心跳信息。服务器定期执行步骤S9，获取网络功能发送的心跳信息。服务器检测每次心跳信息的接收时间，计算出相邻两次心跳信息的接收时间之间的时间间隔，如果相邻两次心跳消息之间的时间间隔不超过第二心跳时间间隔，则表明网络功能处于正常工作状态，服务器维持网络功能分配到的网络层地址资源，具体地，服务器可以不对数据表进行任何操作。如果相邻两次心跳消息之间的时间间隔超过第二心跳时间间隔，则表明网络功能可能处于异常工作状态，服务器释放网络功能分配到的网络层地址资源，被释放的网络层地址资源可以用于供分配到其他网络功能，从而实现网络层地址资源的高效利用。当网络功能的网络层地址资源被释放后，网络功能退出相应的网络切片。

本实施例中，步骤S9-S10是网络功能的超时退出网络切片机制。服务器还可以通过执行步骤实现网络功能正常退出网络切片：

S11.获取由网络功能发出的释放请求；

S12.响应于释放请求，释放网络功能分配到的网络层地址资源。

步骤S10和S11中都由服务器释放网络功能分配到的网络层地址资源。服务器释放网络功能分配到的网络层地址资源的步骤，具体为：从图3或图4所示的数据表中删除网络层地址资源与第一标识符之间的映射关系。其中，服务器删除网络层地址资源与第一标识符之间的映射关系，具体可以是删除数据表中网络功能的NF ID与IP地址之间的映射关系。

本实施例中，服务器在删除网络层地址资源与第一标识符之间的映射关系后，还检查网络层地址资源所在的子网网段中，是否所有的网络层地址资源都已被释放或处于未被分配的状态，如果是，则将该子网网段释放。具体地，服务器先检查刚被释放的网络层地址资源所在的子网网段，如果网络层地址资源在第一子网网段，并且第一子网网段中的所有网络层地址资源被释放或未被分配，释放所述第一子网网段；如果网络层地址资源在第二子网网段，并且第二子网网段中的所有网络层地址资源被释放或未被分配，释放所述第二子网网段。

通过执行对网络层地址资源和子网网段的释放，可以节约网络资源，实现对网络资源的高效利用。

本实施例中，服务器还执行以下步骤：

S13.获取网络层地址资源的分配状态；

S14.通过网络层地址资源的分配状态，确定网络功能的工作状态；

S15.显示网络层地址资源的分配状态和网络功能的工作状态。

步骤S13中，服务器通过遍历数据表，获取第一子网网段和第二子网网段中的各网络层地址资源的分配状态，即各网络切片以及网络切片中的网络层地址资源当前是被分配到了网络功能或者未被分配。步骤S14中，对于被分配到了网络功能的网络层地址资源，通过检查网络功能发送心跳信息的情况确定网络功能的工作状态，例如如果网络功能出现超过第二心跳时间间隔未发出心跳消息的情况则其工作状态为异常。

通过执行步骤S13和S14，服务器确定网络层地址资源的分配状态和网络功能的工作状态。网络管理员可以通过网络管理系统访问服务器，服务器执行步骤S15，将网络层地址资源的分配状态和网络功能的工作状态发送至网络管理系统，通过网络管理系统向网络管理员显示网络层地址资源的分配状态和网络功能的工作状态，方便网络管理员对网络功能的管理。

本实施例中，一种计算机装置，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储至少一个程序，所述处理器用于加载所述至少一个程序以执行实施例中的网络层地址资源分配，实现与实施例所述的相同的技术效果。

本实施例中，一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行实施例中的网络层地址资源分配，实现与实施例所述的相同的技术效果。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本实施例所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本实施例说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本实施例所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本实施例所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本实施例描述的过程的操作，除非本实施例另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本实施例描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本实施例所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。

计算机程序能够应用于输入数据以执行本实施例所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims

1.一种网络层地址资源分配方法，其特征在于，包括：

获取由网络功能发出的地址分配请求；

2.根据权利要求1所述的网络层地址资源分配方法，其特征在于，还包括：

获取由所述网络功能发出的第一心跳时间间隔；

向所述网络功能返回所述第二心跳时间间隔。

3.根据权利要求2所述的网络层地址资源分配方法，其特征在于，所述根据所述第一心跳时间间隔协商获得第二心跳时间间隔，包括：

4.根据权利要求2所述的网络层地址资源分配方法，其特征在于，还包括：

获取由所述网络功能发出的心跳消息；

5.根据权利要求1所述的网络层地址资源分配方法，其特征在于，还包括：

获取由所述网络功能发出的释放请求；

6.根据权利要求4或5所述的网络层地址资源分配方法，其特征在于，所述释放所述网络功能分配到的所述网络层地址资源，包括：

7.根据权利要求6所述的网络层地址资源分配方法，其特征在于，所述释放所述网络功能分配到的所述网络层地址资源，还包括：

8.根据权利要求1-7任一项所述的网络层地址资源分配方法，其特征在于，还包括：

获取所述网络层地址资源的分配状态；

9.一种计算机装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储至少一个程序，所述处理器用于加载所述至少一个程序以执行权利要求1-8任一项所述方法。

10.一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如权利要求1-8任一项所述方法。