CN112867050A - 一种upf网元管理方法及系统 - Google Patents

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CN112867050A CN201911191138.3A CN201911191138A CN112867050A CN 112867050 A CN112867050 A CN 112867050A CN 201911191138 A CN201911191138 A CN 201911191138A CN 112867050 A CN112867050 A CN 112867050A
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Abstract

本发明提供一种UPF网元管理方法及系统，用以解决现有技术中存在的整体网络资源难以得到有效利用的问题。该方法包括：获取目标用户面功能UPF网元组包括的多个UPF网元中每个UPF网元的状态信息；目标UPF网元组中的多个UPF网元位于同一个会话管理功能SMF服务区和/或同一个数据网络DN，每个UPF网元的状态信息包括每个UPF网元的当前负荷；确定多个UPF网元的当前负荷的平均值位于负荷阈值范围外时，对目标UPF网元组所占用的网络资源进行调整。

Description

一种UPF网元管理方法及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种UPF网元管理方法及系统。
背景技术
第五代(Fifth Generation，5G)网络基于网络切片提供网络服务，在网络运行过程中业务规模实时变化，需要网络切片根据业务规模的变化适应性地调节服务能力。
业务规模变化一般反映在网络切片中用户面功能(User plane function，UPF)网元上，目前通常通过调整UPF网元占用的网络资源来调节网络切片的服务能力，例如监测到某一网元的负荷过高时则对该网元进行扩容，监测到某一网元的负荷过低时则对该网元进行缩容。但这样的方式仅针对单个UPF网元独立调整，致使整体网络资源难以得到有效的利用，从而影响网络切片的服务能力。
发明内容
本发明提供一种UPF网元管理方法及系统，用以解决现有技术中存在的整体网络资源难以得到有效利用的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种UPF网元管理方法，包括：
获取目标用户面功能UPF网元组包括的多个UPF网元中每个UPF网元的状态信息；所述目标UPF网元组中的多个UPF网元位于同一个会话管理功能SMF服务区和/或同一个数据网络DN，所述每个UPF网元的状态信息包括所述每个UPF网元的当前负荷；
确定所述多个UPF网元的当前负荷的平均值位于负荷阈值范围外时，对所述目标UPF网元组所占用的网络资源进行调整。
在一种可选的实现方式中，确定所述多个UPF网元的当前负荷的平均值位于负荷阈值范围外时，对所述目标UPF网元组所占用的网络资源进行调整，包括：
确定所述平均值小于所述负荷阈值范围的负荷下限值时，控制所述目标UPF网元组包括的当前负荷小于所述负荷下限值的UPF网元中至少一个UPF网元的业务数据，迁移至所述目标UPF网元组中除所述至少一个UPF网元外的其他UPF网元，并释放所述至少一个UPF网元占用的网络资源；或者，
确定所述平均值大于所述负荷阈值范围的负荷上限值时，对所述目标UPF网元组占用的网络资源进行扩充。
在一种可选的实现方式中，所述每个UPF网元的状态信息还包括所述每个UPF网元的当前容量和容量上限值，所述对所述目标UPF网元组占用的网络资源进行扩充，包括：
对第一UPF网元占用的网络资源进行扩充，所述第一UPF网元为所述目标UPF网元组中当前负荷大于所述负荷上限值的UPF网元，所述第一UPF网元的当前容量小于所述第一UPF网元的容量上限值；或者，
当所述目标UPF网元组包括的当前负荷大于所述负荷上限值的至少一个UPF网元中每个UPF网元的当前容量均达到所述每个UPF网元的容量上限值时，对第二UPF网元占用的网络资源进行扩充，所述第二UPF网元为所述目标UPF网元组中当前负荷小于所述负荷上限值的UPF网元，所述第二UPF网元的当前容量小于所述第二UPF网元的容量上限值；或者，
当所述目标UPF网元组包括的每个UPF网元的当前容量均达到所述每个UPF网元的容量上限值时，控制在所述目标UPF网元组中增加第三UPF网元，并为所述第三UPF网元分配网络资源。
在一种可选的实现方式中，所述每个UPF网元的状态信息还包括所述每个UPF网元的容量下限值，所述方法还包括：
确定所述平均值位于所述负荷阈值范围内时，对第四UPF网元占用的网络资源进行缩减；
其中，所述第四UPF网元为所述目标UPF网元组中当前负荷小于所述负荷阈值范围的负荷下限值的UPF网元，所述第四UPF网元的当前容量大于所述第四UPF网元的容量下限值。
在一种可选的实现方式中，所述第四UPF网元中包括用于分发业务数据的多个接口节点和用于处理业务数据的多个业务节点，每个接口节点配置有至少一个接口地址；
对第四UPF网元占用的网络资源进行缩减，包括：
控制所述第四UPF网元移除所述多个接口节点中业务数据的分发量小于分发量阈值范围的分发量下限值的第一接口节点，并控制所述第四UPF网元将为所述第一接口节点配置的至少一个接口地址转移到所述多个接口节点中的第二接口节点，以由所述第二接口节点对目的地址为由所述第一接口节点转移的至少一个接口地址的业务数据进行分发；所述第二接口节点为所述多个接口节点中业务数据的分发量位于所述分发量阈值范围内的接口节点，所述第二接口节点具有分发由所述第一接口节点转移的至少一个接口地址的业务数据的能力；
和/或，
控制所述第四UPF网元移除所述多个业务节点中业务数据的处理量小于处理量阈值范围的处理量下限值的第一业务节点，并控制所述第四UPF网元将所述第一业务节点处理的第一类业务数据迁移至所述多个业务节点中的第二业务节点，以由所述第二业务节点对所述第一类业务数据进行处理；所述第二业务节点为所述多个业务节点中业务数据的处理量位于处理量阈值范围内的业务节点，所述第二业务节点具有处理所述第一类业务数据的业务节点的能力。
第二方面，本发明实施例提供一种UPF网元管理系统，包括网络功能虚拟化编排器NFVO、虚拟化网络功能管理器VNFM和虚拟化基础设施管理器VIM；
所述NFVO，用于获取目标用户面功能UPF网元组包括的多个UPF网元中每个UPF网元的状态信息；所述目标UPF网元组中的多个UPF网元位于同一个会话管理功能SMF服务区和/或同一个数据网络DN，所述每个UPF网元的状态信息包括所述每个UPF网元的当前负荷；
所述NFVO，还用于确定所述多个UPF网元的当前负荷的平均值位于负荷阈值范围外时，分别指示所述VNFM和所述VIM对所述目标UPF网元组所占用的网络资源进行调整；
所述VNFM，用于在所述NFVO的指示下，对由所述VNFM控制的所述目标UPF网元组的网络资源进行调整；
所述VIM，用于在所述NFVO的指示下，对由所述VIM控制的所述目标UPF网元组的网络资源进行调整。
在一种可选的实现方式中，所述NFVO，还用于：
确定所述平均值小于所述负荷阈值范围的负荷下限值时，指示会话管理功能SMF网元将所述目标UPF网元组包括的当前负荷小于所述负荷下限值的UPF网元中至少一个UPF网元的业务数据，迁移至所述目标UPF网元组中除所述至少一个UPF网元外的其他UPF网元，并分别指示所述VNFM和所述VIM释放所述至少一个UPF网元占用的网络资源；
所述VNFM，还用于在所述NFVO的指示下，释放由所述VNFM控制的所述至少一个UPF网元的网络资源；
所述VIM，还用于在所述NFVO的指示下，释放由所述VIM控制的所述至少一个UPF网元的网络资源。
在一种可选的实现方式中，所述NFVO，还用于在确定所述平均值大于所述负荷阈值范围的负荷上限值时，控制所述目标UPF网元组占用的网络资源的扩充。
在一种可选的实现方式中，所述每个UPF网元的状态信息还包括所述每个UPF网元的当前容量和容量上限值，所述NFVO，具体用于：
分别指示所述VNFM和所述VIM对第一UPF网元占用的网络资源进行扩充，所述第一UPF网元为所述目标UPF网元组中当前负荷大于所述负荷上限值的UPF网元，所述第一UPF网元的当前容量小于所述第一UPF网元的容量上限值；或者，
当所述目标UPF网元组包括的当前负荷大于所述负荷上限值的至少一个UPF网元中每个UPF网元的当前容量均达到所述每个UPF网元的容量上限值时，分别指示所述VNFM和所述VIM对第二UPF网元占用的网络资源进行扩充，所述第二UPF网元为所述目标UPF网元组中当前负荷小于所述负荷上限值的UPF网元，所述第二UPF网元的当前容量小于所述第二UPF网元的容量上限值；或者，
当所述目标UPF网元组包括的每个UPF网元的当前容量均达到所述每个UPF网元的容量上限值时，控制在所述目标UPF网元组中增加第三UPF网元，并分别指示所述VNFM和所述VIM为所述第三UPF网元分配网络资源。
在一种可选的实现方式中，所述每个UPF网元的状态信息还包括所述每个UPF网元的容量下限值，
所述NFVO，还用于确定所述平均值位于所述负荷阈值范围内时，分别指示所述VNFM和所述VIM对第四UPF网元占用的网络资源进行缩减，所述第四UPF网元为所述目标UPF网元组中当前负荷小于所述负荷阈值范围的负荷下限值的UPF网元，所述第四UPF网元的当前容量大于所述第四UPF网元的容量下限值；
所述VNFM，还用于在所述NFVO的指示下，缩减由所述VNFM控制的所述第四UPF网元的网络资源；
所述VIM，还用于在所述NFVO的指示下，缩减由所述VIM控制的所述第四UPF网元的网络资源。
在一种可选的实现方式中，所述第四UPF网元中包括用于分发业务数据的多个接口节点，每个接口节点配置有至少一个接口地址；
所述NFVO，具体用于：
分别指示所述VNFM和所述VIM对所述多个接口节点中的第一接口节点占用的网络资源进行释放，并指示所述第四UPF网元将为所述第一接口节点配置的至少一个接口地址转移到所述多个接口节点中的第二接口节点，以由所述第二接口节点对目的地址为由所述第一接口节点转移的至少一个接口地址的业务数据进行分发；所述第一接口节点为所述多个接口节点中业务数据的分发量小于分发量阈值范围的分发量下限值的接口节点，所述第二接口节点为所述多个接口节点中业务数据的分发量位于所述分发量阈值范围内的接口节点，所述第二接口节点具有分发由所述第一接口节点转移的至少一个接口地址的业务数据的能力；
所述VNFM，具体用于在所述NFVO的指示下，释放由所述VNFM控制的所述多个接口节点中的第一接口节点的网络资源；
所述VIM，具体用于在所述NFVO的指示下，释放由所述VIM控制的所述多个接口节点中的第一接口节点的网络资源。
在一种可选的实现方式中，所述第四UPF网元中包括用于处理业务数据的多个业务节点，所述NFVO，具体用于：
分别指示所述VNFM和所述VIM对所述多个业务节点中的第一业务节点占用的网络资源进行释放，并指示所述第四UPF网元将所述第一业务节点处理的第一类业务数据迁移至所述多个业务节点中的第二业务节点，以由所述第二业务节点对所述第一类业务数据进行处理；所述第一业务节点为所述多个业务节点中业务数据的处理量小于处理量阈值范围的处理量下限值的业务节点，所述第二业务节点为所述多个业务节点中业务数据的处理量位于所述处理量阈值范围内的业务节点，所述第二业务节点具有处理所述第一类业务数据的能力；
所述VNFM，具体用于在所述NFVO的指示下，释放由所述VNFM控制的所述第一业务节点的网络资源；
所述VIM，具体用于在所述NFVO的指示下，释放由所述VIM控制的所述第一业务节点的网络资源。
第三方面，本发明实施例提供一种UPF网元管理系统，包括：
存储器以及处理器；
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用所述存储器中存储的程序指令，按照获得的程序执行第一方面的任一实现方式所述的方法。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述方法。
本发明实施例中，以指示所包括UPF网元均归属同一个会话管理功能SMF服务区和/或同一个数据网络DN的目标UPF组为单位，获取其包括的多个UPF网元中每个UPF网元的当前负荷，在确定多个UPF网元的当前负荷的平均值位于负荷阈值范围外时，对目标UPF网元组所占用的网络资源进行调整，也即以目标UPF组为单位整体调整网络资源匹配业务规模的变化，能够提高网络资源的有效利用率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种UPF网元管理方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种UPF网元管理方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种UPF网元的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种UPF网元管理系统的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种扩充网络资源的交互示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种扩充网络资源的交互示意图；
图7为本发明实施例提供的一种缩减网络资源的交互示意图；
图8为本发明实施例提供的另一种UPF网元管理系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明中涉及的多个，是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二等来描述各网元、但这些网元不应限于这些术语。这些术语仅用来将各网元彼此区分开。
第五代(Fifth Generation，5G)网络基于网络切片提供网络服务，在网络运行过程中业务规模实时变化，需要网络切片根据业务规模的变化适应性地调节服务能力。如业务种类、用户设备(User Equipment，UE)访问DN的数据量增多时，增加网络服务实例；业务种类、UE访问DN的数据量减少时，减少网络服务实例。
业务规模变化一般反映在网络切片中用户面功能(User plane function，UPF)网元上，目前通常通过调整各UPF网元占用的网络资源来调节网络切片的服务能力，例如监测到某一网元的负荷过高时则对该网元进行扩容，监测到某一网元的负荷过低时则对该网元进行缩容。但在实际网络运行中，各个UPF网元的负荷情况并不完全相同的，可能网络中某些UPF网元的负荷过高，而其它一些UPF网元的负荷并不高，就整体而言不扩容也是可以的，在这种情况下仅以单个网元的负荷作为考量对象，对单个网元占用的网络资源进行单独的调整，就会受限于网络资源的局部优化，难以实现整体或大范围网络资源的有效利用，影响网络切片的服务能力以及用户的使用体验。
基于此，本发明实施例提供一种UPF网元管理方法及系统，用以解决现有技术中存在的整体网络资源难以得到有效的利用的问题。其中，方法和系统是基于同一发明构思的，由于方法及系统解决问题的原理相似，因此系统与方法的实施可以相互参见，重复之处不再赘述。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例提供一种UPF网元管理方法进行详细介绍。
参见图1，本发明实施例提供了一种UPF网元管理方法的流程示意图，该方法包括：
步骤S101，获取目标用户面功能UPF网元组包括的多个UPF网元中每个UPF网元的状态信息。
其中，目标UPF网元组中的多个UPF网元位于同一个会话管理功能(SessionManagement Function，SMF)服务区和/或同一个数据网络(Data Network，DN)，每个UPF网元的状态信息包括每个UPF网元的当前负荷，状态信息用于表征UPF网元对于网络资源的使用情况，当前负荷用于表示UPF网元的当前业务量的多少，具体可以采用UPF网元的当前业务量占UPF网元当前可支持的最大业务量的比率所表示，其中，UPF网元当前可支持的最大业务量是由UPF网元当前占用的网络资源所决定的。
具体实施时，可通过网络切片中的SMF网元对其所管辖的UPF网元进行监测。经由SMF网元采集其所管辖的所有UPF网元的状态信息，可以是由SMF网元在基于N4接口与UPF网元建立PDU会话的过程中，主动获取UPF的状态信息；或者是通过SMF网元接收UPF网元向SMF网元上报的状态信息，如UPF网元在其与SMF网元之间的心跳消息中携带自身的状态信息上报给SMF网元。进而按照UPF网元所处的SMF服务区和/或DN划分出UPF网元组，以UPF网元组为单位，具体获取诸如上述目标UPF网元组包括的多个UPF网元中每个UPF网元的状态信息。
步骤S102，确定多个UPF网元的当前负荷的平均值位于负荷阈值范围外时，对目标UPF网元组所占用的网络资源进行调整。
前述负荷阈值范围用于表征针对UPF网元组中每个UPF网元统一设定的负荷控制策略，由负荷下限值到负荷上限值之间的区间所构成。具体实施时，负荷阈值范围可根据需调节服务能力的网络切片的指标来确定，网络切片的指标包括网络切片所支持的用户会话数、业务吞吐量等。例如对于用户会话数多、业务吞吐量大等波动较大的网络切片，可将其中的负荷阈值范围设置较小一些，即设置较大的负荷下限值和较小的负荷上限值，以便于及时调节波动较大的网络切片的服务能力。
本发明实施例中，以指示所包括UPF网元均归属同一个会话管理功能SMF服务区和/或同一个数据网络DN的目标UPF组为单位，获取其包括的多个UPF网元中每个UPF网元的当前负荷，在确定多个UPF网元的当前负荷的平均值位于负荷阈值范围外时，对目标UPF网元组所占用的网络资源进行调整，也即以目标UPF组为单位整体调整网络资源匹配业务规模的变化，能够提高网络资源的有效利用率。
进一步，如图2所示，本发明实施例还提供了另一种UPF网元管理方法，在图1的基础上，具体示意出确定多个UPF网元的当前负荷的平均值位于负荷阈值范围外时，对目标UPF网元组所占用的网络资源进行调整的一种实施方式，该方法包括如下步骤：
步骤S201，获取目标用户面功能UPF网元组包括的多个UPF网元中每个UPF网元的状态信息。
步骤S202，确定平均值小于负荷阈值范围的负荷下限值时，控制目标UPF网元组包括的当前负荷小于负荷下限值的UPF网元中至少一个UPF网元的业务数据，迁移至目标UPF网元组中除至少一个UPF网元外的其他UPF网元，并释放至少一个UPF网元占用的网络资源。
在一种可选的实施方式中，可按照UPF网元的当前负荷的大小，确定出目标UPF网元组包括的第一UPF网元子集中当前负荷较小，当前负荷小于负荷下限值的前n个UPF网元，作为待释放网络资源的UPF网元，n为大于等于1的正整数。其中，第一UPF网元子集包括目标UPF网元组中当前负荷小于负荷下限值的UPF网元，n的值由前述平均值和负荷阈值范围所确定，满足释放前n个UPF网元占用的网络资源后更新的平均值处于负荷阈值范围内的条件。进而可优先控制待释放网络资源的UPF网元的业务数据，迁移至其他UPF网元中当前负荷较小的UPF网元由其接管处理。
步骤S203，确定平均值大于负荷阈值范围的负荷上限值时，对目标UPF网元组占用的网络资源进行扩充。
其中，可通过控制对目标UPF网元组内部包括的UPF网元占用的网络资源的扩充或者控制在目标UPF网元组中增加新的UPF网元，为新的UPF网元分配网络资源来实现对目标UPF网元组整体占用的网络资源的扩充。
本发明实施例中，在确定平均值小于负荷阈值范围的负荷下限值时，通过缩减目标UPF网元组中的UPF网元来实现对目标UPF网元组占用的网络资源的缩减，从而保证整体网络资源的有效利用，同时考虑了前述至少一个UPF网元即使当前负荷较小，也或多或少存在着要处理的业务、会话的情况，在释放至少一个UPF网元占用的网络资源之前，先将其承载的业务数据迁移至其他UPF网元，以避免这些业务受到影响而中断；在确定平均值大于负荷阈值范围的负荷上限值时，通过对目标UPF网元组中的UPF网元占用的网络资源进行扩充或者增加新的UPF网元来实现对目标UPF网元组占用的网络资源的扩充，以提高目标UPF网元组整体处理业务的运行速率。
进一步，在一种可选的实施方式中，每个UPF网元的状态信息还包括每个UPF网元的当前容量和容量下限值，确定多个UPF网元的当前负荷的平均值小于负荷阈值范围的负荷下限值时，对目标UPF网元组所占用的网络资源进行缩减，还可参照如下方式实施：
确定平均值小于负荷阈值范围的负荷下限值时，判断目标UPF网元组包括的多个UPF网元中是否存在至少一个可缩容的UPF网元，可缩容的UPF网元为前述多个UPF网元中当前容量大于容量下限值的UPF网元；如果是，对可缩容的UPF网元占用的网络资源进行缩减；如果否，控制目标UPF网元组包括的当前负荷小于负荷下限值的UPF网元中至少一个UPF网元的业务数据，迁移至目标UPF网元组中除至少一个UPF网元外的其他UPF网元，并释放至少一个UPF网元占用的网络资源。
具体的，上述对可缩容的UPF网元占用的网络资源进行缩减，可参照如下方式实施：首先对可缩容的UPF网元中当前负荷小于负荷下限值的UPF网元占用的网络资源进行缩减，使得随之缩减而变化的前述平均值落于负荷阈值范围内；其次当可缩容的UPF网元中当前负荷小于负荷下限值的UPF网元占用的网络资源均被缩减至其各自的容量下限值，随之缩减而变化的前述平均值仍小于负荷阈值范围的负荷下限值，则再对可缩容的UPF网元中当前负荷不小于负荷下限值的UPF网元占用的网络资源进行缩减。
本发明实施例中，在对UPF网元组占用的网络资源进行缩减时，优先考虑对UPF网元组中的存在至少一个可缩容的UPF网元所占用的网络资源进行缩减，在保证整体网络资源得到有效利用的同时，还能够减少在UPF网元之间迁移业务数据的成本代价。
进一步，在一种可选的实施方式中，每个UPF网元的状态信息还包括每个UPF网元的当前容量和容量上限值，其中当前容量表示UPF网元相对于初始分配的网络资源，也即标准容量的当前实际占用的网络资源，可以是以比率的形式进行表示；容量上限值表示UPF网元实际占用的网络资源相较于其初始分配网络资源的最大可扩容限制，也即当前容量相对于标准容量的扩容上限，可以是以比率的形式进行表示。不同UPF网元的当前容量和容量上限值可以不同。
基于此，对目标UPF网元组占用的网络资源进行扩充，可具体参照如下方式实施：
对第一UPF网元占用的网络资源进行扩充，第一UPF网元为目标UPF网元组中当前负荷大于负荷上限值的UPF网元，第一UPF网元的当前容量小于第一UPF网元的容量上限值；或者，
当目标UPF网元组包括的当前负荷大于负荷上限值的至少一个UPF网元中每个UPF网元的当前容量均达到每个UPF网元的容量上限值时，对第二UPF网元占用的网络资源进行扩充，第二UPF网元为目标UPF网元组中当前负荷小于负荷上限值的UPF网元，第二UPF网元的当前容量小于第二UPF网元的容量上限值；或者，
当目标UPF网元组包括的每个UPF网元的当前容量均达到每个UPF网元的容量上限值时，控制在目标UPF网元组中增加第三UPF网元，并为第三UPF网元分配网络资源。
本发明实施例中，对目标UPF网元组中当前负荷大于负荷上限值的UPF网元进行扩容；若负荷大于负荷上限值的UPF网元的当前容量均达到其各自的容量上限值，则对目标UPF网元组中当前负荷小于负荷上限值的UPF网元进行扩容；若目标UPF网元组中的每个UPF网元的当前容量均达到其各自的容量上限值，则控制在目标UPF网元组中增加新的UPF网元，以扩充目标UPF网元组占用的网络资源。也即优先利用目标UPF网元组中现有UPF网元的可扩容量，在现有UPF网元的容量不可扩充时采用新增UPF网元的方式，扩充目标UPF网元组占用的网络资源令前述平均值落于负荷阈值范围内，以目标UPF网元组为单位整体调整网络资源，保证网络切片的服务水平的同时，提高整体网络资源的有效利用率，避免网络资源的浪费。
进一步，在每个UPF网元的状态信息还包括每个UPF网元的容量下限值的情况下，上述方法还包括：
确定平均值位于负荷阈值范围内时，对第四UPF网元占用的网络资源进行缩减，第四UPF网元为目标UPF网元组中当前负荷小于负荷下限值的UPF网元，第四UPF网元的当前容量大于第四UPF网元的容量下限值；和/或，
确定平均值位于负荷阈值范围内时，对第五网元占用的网络资源进行扩充第五UPF网元为目标UPF网元组中当前负荷大于预设负荷调节限值的UPF网元，第五UPF网元的当前容量小于第五UPF网元的容量上限值，预设负荷调节限值可根据实际应用设定为大于前述负荷上限值的一个负荷的值，表示当平均值位于负荷阈值范围内时，可对目标UPF网元组中负荷过高的UPF网元占用的网络资源进行扩从。
本发明实施例中，确定平均值位于负荷阈值范围内时，针对目标UPF网元组中的负荷过低的部分UPF网元诸如上述第四UPF网元，缩减其不必要的网络资源，能够节约网络资源；针对负荷过高的部分UPF网元诸如上述第五UPF网元，扩充其占用的网络资源，有利于提升第五UPF网元处理业务的运行速率。
进一步，为防止频繁调整产生的网络抖动影响网络切片提供网络服务的水平。在一种可选的实施方式中，上述确定平均值位于负荷阈值范围外时，对目标网元组包括的UPF网元占用的网络资源进行扩充、缩减、释放等调整，可参照如下方式实施：确定预设迟滞时长内目标UPF网元组的多个UPF网元的当前负荷的平均值位于负荷阈值范围外的次数达到预设超限次数阈值时，对目标UPF网元组占用的网络资源进行调整。类似的，对于平均值位于负荷阈值范围内的情况，确定对目标UPF网元组中的部分UPF网元占用的网络资源进行缩减或扩充时，也可按照预设迟滞时长和预设超限次数阈值来限定，如在平均值位于负荷阈值范围内的情况下，确定预设迟滞时长内目标UPF网元组中第四UPF网元的当前负荷小于负荷下限值的次数达到超限次数阈值时，对第四UPF网元占用的网络资源进行缩减。
进一步，本发明实施例提供了一种UPF网元的结构示意图，如图3所示，该UPF网元内部设置有用于分发业务数据的多个接口节点和用于处理业务数据的多个业务节点，每个用于分发业务数据的接口节点上可配置有至少一个接口地址，用以按照接口地址接收相关业务数据，并将业务数据分发至多个业务节点。
具体的，图3示意出了两个接口节点，分别为第一接口节点311、第二接口节点312，以及三个业务节点，分别为第一业务节点321、第二业务节点322、第三业务节点323；其中，第一接口节点上配置有两个接口地址，分别为IP1、IP2；第二接口节点上配置有一个接口地址IP3。第一接口节点311和第二接口节点312均可基于其各自配置的接口地址接收对应的业务数据，并分发至三个业务节点或者是基于业务数据的类型分发至对应可处理对应类型的业务数据的业务节点，图3中具体示意出了其中一种，即第一接口节点311、第二接口节点312，将其接收到的业务数据均分发三个业务节点的实施方式。
基于此，在一种可选的实施方式中，对于UPF网元占用的网络资源进行缩减或者扩充，可具体通过控制在UPF网元内部移除或新增接口节点和/或业务节点来实现。为便于实施，本发明实施例分别以对第一UPF网元占用的网络资源进行扩充，以及对第四UPF网元对第四UPF网元占用的网络资源进行缩减为例，进行说明如下：
(一)对第一UPF网元占用的网络资源进行扩充。
控制第一UPF网元新增其内部的接口节点和/或业务节点，并为第一UPF网元中新增的接口节点和/或业务节点分配网络资源，以通过新增的接口节点和/或业务节点承载第一UPF网元的部分业务数据。
(二)对第四UPF网元占用的网络资源进行缩减。
控制第四UPF网元移除其包括的多个接口节点中业务数据的分发量小于分发量阈值范围的分发量下限值的第一接口节点，并控制第四UPF网元将为第一接口节点配置的至少一个接口地址转移到其包括的多个接口节点中的第二接口节点，以由第二接口节点对目的地址为由第一接口节点转移的至少一个接口地址的业务数据进行分发；第二接口节点为多个接口节点中业务数据的分发量位于分发量阈值范围内的接口节点，第二接口节点具有分发由所述第一接口节点转移的至少一个接口地址的业务数据的能力；和/或，
控制第四UPF网元移除其包括的多个业务节点中移除业务数据的处理量小于处理量阈值范围的处理量下限值的第一业务节点，并控制第四UPF网元将第一业务节点处理的第一类业务数据迁移至多个业务节点中的第二业务节点，以由第二业务节点对第一类业务数据进行处理；第二业务节点为多个业务节点中业务数据的处理量位于处理量阈值范围内的业务节点，所述第二业务节点具有处理第一类业务数据的能力。
本发明实施例中，在针对某一UPF网元扩容时，通过在该UPF网元内部新增接口节点和/或业务节点来扩充该UPF网元占用的网络资源，基于新增的接口节点和/或业务节点承载处理该UPF网元的部分业务数据，避免该UPF网元过负荷运转，能有效提升该UPF网元的运行速率。
在针对某一UPF网元缩容时，通过在该UPF网元内部合并接口节点和/或接口节点的业务数据，即将该UPF网元内部业务数据的分发量较小的接口节点上的接口地址转移配置到该UPF网元内部业务数据的分发量较大且能承接分发前述转移的接口地址的业务数据的其他接口节点上，和/或将该UPF网元内部业务数据的处理量较小的业务节点上的业务数据迁移到该UPF网元内部分发量较大，可处理与前述处理量较小的业务节点相同类型的业务数据，且能承接处理迁移来的业务数据的其他业务节点上；进而删除该UPF网元内部不必要的接口节点和/或业务节点来缩减该UPF网元占用的网络资源，能够节约网络资源，从而提高网络资源的有效利用率。
进一步，为便于实施，本发明实施例还提供一种基于UPF网元包括的接口节点对UPF网元占用的网络资源进行扩充或缩减的实施方式，如下：
在一种可选的实施方式中，可预先将UPF网元包括的所有接口节点分为两种角色，即主用接口节点和备用接口节点，将配置有用于接收业务数据的至少一个IP地址的接口节点作为主用接口节点，用以接收来自外部设备，如终端设备、基站设备等按照IP地址发来的业务数据，由主用接口节点将业务数据分发到UPF网元中的业务节点上。
基于此，在需要缩减某一UPF网元占用的网络资源时，可以通过控制其移除其内部的备用接口节点和/或业务数据的分发量小于或者等于预设分发量阈值的主用接口节点来实现；在需要扩充某一UPF网元占用的网络资源时，可以通过控制其为其内部的备用接口节点分配新的IP地址以启用为主用接口节点，和/或为新增接口节点分配新的IP地址以启用为主用接口节点来实现。
具体实施时，在移除UPF网元包括的某一主用接口节点前，可按照UPF网元中预设的接口节点的优先级，以及UPF网元中除了待移除的主用接口节点之外的接口节点的业务数据的分发量大小，选取能够承载待移除的主用接口节点的业务数据，且优先级较高的接口节点作为代替待移除的主用接口节点接收并分发业务数据的主用接口节点，从而避免业务数据传输的中断，影响网络切片的服务水平，以及用户的使用体验。例如，接口节点IFNode1上配置的地址为vIP1，当IFNode1由于其所在UPF网元需缩减网络资源而被关闭服务时，可将vIP1浮动配置到优先级仅次于IFNode1，且还能够承载IFNode1上业务数据的分发量的接口节点IFNode2上，以由IFNode2对经由vIP1接收到的相关业务数据进行分发。若后续IFNode1恢复使用，则可再将vIP1浮动到配置到IFNode1上，进而恢复由IFNode2对经由vIP1接收到的相关业务数据进行分发。
另外，接口节点需要实现跨节点链路保护，采用上述对接口节点设置主备角色的方式，能够保证在某一主用接口节点异常或其对应的节点链路异常时，发生异常的接口节点所接收的业务数据均能迁移至其他正常的主用接口节点或是启用备用接口节点，以由正常节点链路对业务数据进行接收并分发。
具体实施时，可预先设定多个主用接口节点对外提供一个逻辑接口，以在逻辑接口下部分主用接口节点异常时，通过对外呈现逻辑接口保证对于业务数据的接收，进而将发生异常的接口节点负责接收的业务数据迁移至由逻辑接口下其他正常的主用接口节点来接收。还可在接口节点内部署节点角色控制单元(NodeRoleCtrl)，以及业务转发处理单元(TrafficDispRoute)等来实现主用接口节点到备用接口节点间的业务数据迁移。
NodeRoleCtrl提供接口节点角色的控制功能。具体实施时，由NodeRoleCtrl通过心跳消息探测备用接口节点的可用性，以决定用于代替其所处的异常主用接口节点的目标备用接口节点，将异常主用接口节点上配置的IP地址配置到目标备用接口节点上，以启用目标备用接口作为新的主用接口节点，进而由新的主用接口节点接收前述异常主用接口节点所负责接收的业务数据，并对接收到的业务数据进行分发。
TrafficDispRoute提供接口节点业务数据的分发和路由功能，用于将其所处接口节点接收到的业务数据分发至业务节点。
进一步，为便于实施，本发明实施例还提供一种基于UPF网元包括的业务节点对UPF网元占用的网络资源进行扩充或缩减的实施方式，如下：
在一种可选的实施方式中，可为一个UPF网元包括的多个业务节点分别配置其各自所要处理的业务数据的类型，不同的业务节点可配置相同的业务数据的类型。从而使接口节点在分发业务数据时，可以根据业务节点上配置的类型将业务数据分发到对应的业务节点上。基于此，在需要缩减某一UPF网元占用的网络资源时，可以通过移除该UPF网元内部业务数据的处理量小于或者等于预设处理量阈值的业务节点来实现，并将该待移除的业务节点上的业务数据，整体迁移至该UPF网元中配置有与其相同业务数据的类型的其它某一业务节点上，或者分散迁移至该UPF网元中配置有与其相同业务数据的类型的其它多个业务节点上；在需要扩充某一UPF网元占用的网络资源时，可以通过在该UPF网元内部新增业务节点，并在新增的业务节点上配置处理量较大对应的业务数据的类型，以由新增的业务节点来分担处理该UPF网元内部其他业务节点的部分业务数据。
具体实施时，还可为多个业务节点设定优先级，以便于根据设定的优先级和各业务节点上配置的业务数据的类型，完成增删业务节点时所涉及的业务数据的迁移。例如，在业务节点TPNode1由于其所在UPF网元需缩减网络资源而被关闭服务时，可具体将TPNode1上的业务数据，迁移至优先级仅次于TPNode1，且与TPNode1配置有相同业务数据的类型的业务节点TPNode2上处理。若后续TPNode1恢复使用，再将迁移的业务数据回迁至TPNode1上。
另外，考虑到接收到的业务数据可能包括上行业务数据和下行业务数据，为保证具有关联的上下行业务数据的处理速度，可将前述有关联的上下行业务数据分发至同一个业务节点进行处理。具体实施时，可在UPF网元包括的每个业务节点中配置至少一种可处理的上下行业务数据所涉及的两端设备之间的对应关系，以便接口节点在接收到业务数据时，根据业务数据的来源进行分类，将业务数据分发至相对应的业务节点上。不同的业务节点上可配置相同的上下行业务数据所涉及的两端设备之间的对应关系。
其次，对应上述方法，本发明实施例还提供一种UPF网元管理系统，以下对该UPF网元管理系统进行详细介绍。
在网元运行中，可通过MANO(Management and Orchestration，管理和编排)系统对网络资源进行计算、分配、存储等规划，为网络功能的部署准备基础设施环境，然后将网络切片所需的网元部署在其上。故在一种可选的实施方式中，前述UPF网元管理系统可以通过MANO系统来实现。
MANO系统包含3个核心功能模块：NFVO(Network Functions VirtualizationOrchestrator，网络功能虚拟化编排器)、VNFM(Virtualization Network FunctionsManager，虚拟化网络功能管理器)和VIM(Virtualised Infrastructure Manager，虚拟化基础设施管理器)，基于这3个核心功能模块提供虚拟化资源、虚拟化网络功能和网络服务的统一化管理。在本发明实施例中，采用MANO系统对UPF网元占用的网络资源进行管理，其中，网络资源包括UPF网元运行所需的UPF服务实例及虚拟资源。
参见图4，本发明实施例提供了一种UPF网元管理系统400，包括网络功能虚拟化编排器NFVO、虚拟化网络功能管理器VNFM和虚拟化基础设施管理器VIM；
NFVO，用于获取目标用户面功能UPF网元组包括的多个UPF网元中每个UPF网元的状态信息；
其中，目标UPF网元组中的多个UPF网元位于同一个会话管理功能SMF服务区和/或同一个分布式网络DN，所述每个UPF网元的状态信息包括每个UPF网元的当前负荷。
NFVO，还用于确定多个UPF网元的当前负荷的平均值位于负荷阈值范围外时，分别指示VNFM和VIM对目标UPF网元组所占用的网络资源进行调整。
VNFM，用于在NFVO的指示下，对由VNFM控制的目标UPF网元组的网络资源进行调整；
VIM，用于在NFVO的指示下，对由VIM控制的目标UPF网元组的网络资源进行调整。
本发明实施例中，以指示所包括UPF网元均归属同一个会话管理功能SMF服务区和/或同一个分布式网络DN的目标UPF组为单位，MANO通过对目标UPF网元组中UPF网元进行监测以及时掌握UPF网元的资源使用情况，如获取其包括的多个UPF网元中每个UPF网元的当前负荷，在确定多个UPF网元的当前负荷的平均值位于负荷阈值范围外时，对目标UPF网元组所占用的网络资源进行调整，也即以目标UPF组为单位整体调整网络资源匹配业务规模的变化，实现网络智能运维，能够提高网络资源的有效利用率。
在一种可选的实施方式中，网络切片中的SMF网元负责对其所管辖的UPF网元的状态信息进行采集。基于此，NFVO，具体用于：通过网络能力开放(Network ExposureFunction，NEF)网元通知SMF网元上报其所辖的UPF网元的状态信息，或者是通知SMF网元以目标UPF网元组为单位上报目标UPF网元组包括的多个UPF网元中每个UPF网元的状态信息；进而以目标UPF网元组为单位，通过VNFM对目标UPF网元组包括的UPF服务实例进行调整，通过VIM对目标UPF网元组包括的UPF服务实例所用的虚拟资源进行调整。
为便于理解，本发明实施例以目标UPF网元组包括的多个UPF网元位于同一SMF服务区下的同一DN网络为例，在图4中还示意出了MANO系统与一个SMF网元及其管辖下归属一个目标UPF网元组的多个UPF网元之间的交互流程。具体的，如图4所示，以CAG(CapacityAggregation Group，容量聚合组)表示前述目标UPF网元组，且该目标UPF网元组包括三个UPF网元，分别为UPF-1、UPF-2、UPF-3；SMF网元通过NEF网元向MANO系统中的NFVO上报其管辖下的目标UPF网元组中每个UPF网元的状态信息；NFVO依据获取的状态信息，确定需对目标UPF网元组占用的网络资源进行调整，分别指示VNFM和VIM对目标UPF网元组占用的网络资源进行调整；VNFM在NFVO的指示下，对目标UPF网元组中的UPF服务实例(VNFC)进行增加(add)或删除(remove)，VIM在NFVO的指示下，对目标UPF网元组所需的虚拟资源(NetworkFunction Virtualization Infrastructure，NFVI)，即虚机(Virtual Machine，VM)进行增加或删除。
在一种可选的实施方式中，NFVO，还用于：
确定平均值小于负荷阈值范围的负荷下限值时，指示前述SMF网元将目标UPF网元组包括的当前负荷小于负荷下限值的UPF网元中至少一个UPF网元的业务数据，迁移至目标UPF网元组中除至少一个UPF网元外的其他UPF网元，并分别指示VNFM和VIM释放至少一个UPF网元占用的网络资源；
VNFM，具体用于在NFVO的指示下释放由VNFM控制的至少一个UPF网元的网络资源；
VIM，具体用于在NFVO的指示下释放由VIM控制的至少一个UPF网元的网络资源。
具体实施时，NFVO控制将目标UPF网元组中的某一UPF网元占用的网络资源进行释放，也即将该UPF网元卸载，可通过如下方式实施：NFVO确定目标UPF网元中的待卸载UPF网元，向管辖该待卸载UPF网元的SMF网元发起针对该待卸载UPF网元的卸载请求，也即指示SMF网元对NFVO指定的该待卸载UPF网元进行闭塞操作，不再为其分配PDU会话，并将其上已有的PDU会话重定位，迁移至目标UPF网元组中其他的UPF网元上；NFVO指示VNFM对已进行闭塞操作的待卸载UPF网元进行去实例化操作，进而由VNMF向待卸载UPF网元发送shutdown指示，以终止待卸载UPF网元运行UPF服务实例；NFVO指示VIM对已进行去实例化操作的待卸载UPF网元占用的虚拟资源进行释放。
在一种可选的实施方式中，NFVO，还用于在确定平均值大于负荷阈值范围的负荷上限值时，控制目标UPF网元组占用的网络资源的扩充。
在一种可选的实施方式中，每个UPF网元的状态信息还包括每个UPF网元的当前容量和容量上限值，NFVO，在控制目标UPF网元组占用的网络资源的扩充时，具体用于：
分别指示VNFM和VIM对第一UPF网元占用的网络资源进行扩充，第一UPF网元为目标UPF网元组中当前负荷大于负荷上限值的UPF网元，第一UPF网元的当前容量小于第一UPF网元的容量上限值；或者，
当目标UPF网元组包括的当前负荷大于负荷上限值的至少一个UPF网元中每个UPF网元的当前容量均达到每个UPF网元的容量上限值时，分别指示VNFM和VIM对第二UPF网元占用的网络资源进行扩充，第二UPF网元为目标UPF网元组中当前负荷小于负荷上限值的UPF网元，第二UPF网元的当前容量小于第二UPF网元的容量上限值；或者，
当目标UPF网元组包括的每个UPF网元的当前容量均达到每个UPF网元的容量上限值时，控制在目标UPF网元组中增加第三UPF网元，并分别指示VNFM和VIM为第三UPF网元分配网络资源。
具体实施时，NFVO分别指示VNFM和VIM在目标UPF网元组中对第一UPF网元占用的网络资源进行扩充，可参照如下方式实施：NFVO确定对第一UPF网元占用的网络资源进行扩充时，通过VNFM确定第一UPF网元所需扩充的UPF服务实例；NFVO指示VIM根据需扩充的UPF服务实例对于虚拟资源的配额要求提供相应的虚拟资源，如完成需扩充的UPF服务实例所需虚机的实例化；NFVO指示VNFM对第一UPF网元所需扩充的UPF服务实例在已实例化的虚机上进行服务实例化操作。从而完成对于第一UPF网元所需UPF服务实例以及虚拟资源的扩充。
具体实施时，NFVO控制在目标UPF网元组中增加第三UPF网元，可参照如下方式实施：NFVO确定在目标UPF网元组中增加第三UPF网元时，将要增加的第三UPF网元需要的虚拟资源的配额要求通知给VIM，指示VIM按照前述配额要求为第三UPF网元提供虚拟资源，也即完成其所需虚机的实例化；NFVO指示VNFM对已完成虚机实例化的第三UPF网元所需的UPF服务实例进行实例化操作，从而完成对第三UPF网元所需网络资源的分配。进而第三UPF网元初始化后向其所属SMF网元上报可用的网络资源，SMF即可在第三UPF网元上创建PDU会话。
在一种可选的实施方式中，每个UPF网元的状态信息还包括每个UPF网元的容量下限值，
NFVO，还用于确定平均值位于负荷阈值范围内时，分别指示VNFM和VIM对第四UPF网元占用的网络资源进行缩减，第四UPF网元为目标UPF网元组中当前负荷小于负荷下限值的UPF网元，第四UPF网元的当前容量大于第四UPF网元的容量下限值。
VNFM，还用于在NFVO的指示下缩减由VNFM控制的第四UPF网元的网络资源；
VIM，还用于在NFVO的指示下缩减由VIM控制的第四UPF网元的网络资源。
具体实施时，NFVO分别指示VNFM和VIM对第四UPF网元占用的网络资源进行缩减，可参照如下方式实施：NFVO确定对第四UPF网元占用的网络资源进行缩减时，具体确定第四UPF网元中待去实例化的部分UPF服务实例，通知第四UPF网元将其中待去实例化的部分UPF服务实例所处虚机上的业务数据迁移至其中不用去实例化的部分UPF服务实例所处的虚机上；NFVO指示VNFM对第四UPF网元中待去实例化的部分UPF服务实例进行去实例化操作；NFVO指示VIM对第四UPF网元中已去实例化的部分UPF服务实例所处的虚机进行回收以及下电操作。从而完成对第四UPF网元所用的UPF服务实例以及虚拟资源的缩减。
在一种可选的实施方式中，第四UPF网元中包括用于分发业务数据的多个接口节点和用于处理业务数据的多个业务节点，每个接口节点配置有至少一个接口地址；基于此，对第四UPF网元占用的网络资源进行缩减，可采用以下接口节点缩减方式、业务节点缩减方式中的至少一种实施：在接口节点缩减方式中，NFVO，具体用于分别指示VNFM和VIM对第四UPF网元占用的网络资源进行缩减时，具体用于分别指示VNFM和VIM对多个接口节点中的第一接口节点占用的网络资源进行释放，并指示第四UPF网元将为第一接口节点配置的至少一个接口地址转移到多个接口节点中的第二接口节点，以由第二接口节点对目的地址为由第一接口节点转移的至少一个接口地址的业务数据进行分发；第一接口节点为多个接口节点中业务数据的分发量小于分发量阈值范围的分发量下限值的接口节点，第二接口节点为多个接口节点中业务数据的分发量位于分发量阈值范围内的接口节点，第二接口节点具有分发由第一接口节点转移的至少一个接口地址的业务数据的能力；
VNFM，具体用于在NFVO的指示下释放由VNFM控制的多个接口节点中的第一接口节点的网络资源；
VIM，具体用于在NFVO的指示下释放由VIM控制的多个接口节点中的第一接口节点的网络资源。
在业务节点缩减方式中，NFVO，具体用于分别指示VNFM和VIM对多个业务节点中的第一业务节点占用的网络资源进行释放，并将第一业务节点处理的第一类业务数据迁移至多个业务节点中的第二业务节点，以由第二业务节点对第一类业务数据进行处理；第一业务节点为多个业务节点中业务数据的处理量小于处理量阈值范围的处理量下限值的业务节点，第二业务节点为多个业务节点中业务数据的处理量位于处理量阈值范围内的业务节点，第二业务节点具有处理第一类业务数据的能力。
VNFM，具体用于在NFVO的指示下释放由VNFM控制的第一业务节点的网络资源；
所述VIM，具体用于在NFVO的指示下释放由VIM控制的第一业务节点的网络资源。
进一步，在一种可选的实施方式中，可在SMF网元处设置用于记录其下管辖的每个UPF网元的状态信息的UPF状态信息表，以便MANO系统中NFVO通过查询SMF网元中的UPF状态信息表，即可获取UPF网元的状态信息。如下表1所示，本发明实施例示意出了一种UPF状态信息表的表头信息：
表1
Figure BDA0002293594900000251
其中：
UPF标识(UPFID)用于表示不同的UPF网元，可以是预先定义的编号、序列号等。
当前负荷(CurLoad)，表示UPF网元的当前业务量相对其当前容量可支持提供最大业务量的比率。当前容量，也即UPF网元当前占用的网络资源，可以是UPF网元初始化时被分配的标准容量(100％)，或是经过缩减网络资源或者扩充网络资源等调整后的实际容量(如60％或者120％)。另可设置固定值如“-1”，表示UPF网元当前未提供服务。
扩容上限(LoadUL)，也即前述容量上限值，表示UPF网元可支持的相对其标准容量的最大扩充比率，比如150％。
缩容下限(LoadLL)，也即前述容量下限值，表示UPF网元可支持的相对其标准容量的最小缩减比率，比如30％。
调节粒度(Granularity)，表示调整UPF网元的容量的变化单位量，以最初标准容量的百分比，即“％”表示。
当前容量变比(CurScalingRate)，表示UPF网元的当前容量相对其标准容量的变化。如记标准容量为100％，当前容量为120％，则当前容量变比为20％为正数，表示当前容量相对标准容量为扩容状态；如记标准容量为100％，当前容量为80％，则当前容量变比为-20％为负数，表示当前容量相对标准容量为缩容状态。
优先级(Priority)，表示对UPF网元占用的网络资源进行调整的优先顺序，具体的Priority取值越小，则表示该UPF网元占用的网络资源被扩充的优先级越低，但该UPF网元占用的网络资源被缩减的优先级越高。具体实施时，Priority取值可以是根据一个SMF网元下管辖的各个UPF网元所需网络资源的成本或者是其部署的环境等因素确定的。从SMF网元选择UPF网元进行会话的角度来看，Priority较低的UPF网元，被选择承载PDU会话或者业务的几率越小，越可在需要缩减UPF网元占用的网络资源时，被优先缩减。
SMF服务区(SMFServingArea)，表示UPF网元所位于SMF服务区的标识，具体实施时，一个SMF管辖下的UPF网元可均位于该SMF对应的SMF服务区中。
DN名(DNN)，表示UPF网元所服务的DN网络，具体实施时，一个SMF管辖下的UPF网元可服务不同的DN网络。
另在上述表1中，UPF网元的状态信息所包括的UPF网元标识、扩容上限(LoadUL)、缩容下限(LoadLL)、优先级(Priority)、SMF服务区、DN名是固定的值，均可在该UPF网元初始化部署时所一次确定。某一SMF管辖下的UPF网元在运行中仅需上报各自的当前负荷和当前容量变比，以由SMF网元更新状态信息表中每个UPF网元的当前负荷和当前容量变比的取值。
基于上述表1，NFVO确定对应指示第一SMF服务区和第一DN网络的目标UPF网元组，要获取其中每个UPF网元的状态信息时，可通过NEF网元向SMF发送携带有查询请求，查询请求中携带有第一SMF服务区的标识和第一DN网络名；进而由SMF响应查询请求，根据查询请求中携带的信息，从其UPF状态信息表中查找出相匹配的UPF网元的状态信息，并通过NEF上报给NFVO，从而使NFVO得到目标UPF网元组中每个UPF网元的状态信息。
进一步，NFVO基于SMF网元中的UPF状态信息表，获取到目标UPF网元组中每个UPF网元的状态信息后，在一种可选的实施方式中，可基于NFVO上针对目标UPF网元组整体预设的UPF控制信息表，确定是否对目标UPF网元组占用的网络资源进行调整。如下表2所示，本发明实施例示意了一种UPF控制信息表的表头信息：
表2
Figure BDA0002293594900000271
其中：扩容控制门限(LoadSOThreshold)，也即前述负荷上限值，表示当目标UPF网元组包括的多个UPF网元的当前负荷的平均值大于扩容控制门限，考量是否对目标UPF网元组占用的网络资源进行扩充。
缩容控制门限(LoadSIThreshold)：也即前述负荷下限值，表示当目标UPF网元组包括的多个UPF网元的当前负荷的平均值小于扩容控制门限，考量是否对目标UPF网元组占用的网络资源进行缩减。
超限次数(OverrunAttempt)和迟滞时间(HysteresisDuration)：表示在迟滞时间内，当前述平均值大于上述扩容控制门限的次数达到超限次数时，确定对目标UPF网元组占用的网络资源进行扩充；或，当前述平均值小于缩容控制门限的次数达到超限次数时，确定对目标UPF网元组占用的网络资源进行缩减。
探测周期(DetectionTime)：表示NFVO对于目标UPF网元组进行探测的周期时长，在此周期时长内持续获取目标UPF网元组包括的每个UPF网元的状态信息。
具体实施时，扩容控制门限、缩容控制门限、超限次数和迟滞时间的取值可按照目标UPF网元组所处网络切片的指标，针对目标UPF网元组中的每个UPF网元统一进行设置。例如，对于会话拆建不频繁的网络切片，可将上述迟滞时间、探测周期设置的时长较长一些；对于会话、业务量吞吐波动较大的网络切片可将扩容控制门限设置的较小一些以及将缩容控制门限设置的较大一些。
对于目标UPF网元组中的多个UPF网元的当前负荷的平均值处于负荷阈值范围内，也即大于缩容控制门限且小于扩容控制门限的情况下，也可按照上述表2中的控制信息考虑是否目标UPF网元组中某单个UPF网元占用的网络资源进行调整，诸如在平均值处于负荷阈值范围内的情况下，确定目标UPF网元组中存在满足当前负荷小于缩容控制门限这一条件的UPF网元时，对满足条件的UPF网元占用的网络资源进行缩减。
进一步，为便于实施，本发明实施例以图4中所示的目标UPF网元组为基础，根据前述SMF中设置的UPF状态信息表以及NFVO中设置的UPF控制信息表，对目标UPF网元组占用的网络资源进行调整的方式，进行举例说明。
首先设定NFVO中针对目标UPF网元组中每个UPF网元所统一设置的UPF控制信息，如下表3所示：
表3
Figure BDA0002293594900000281
例一：假设在迟滞时长内目标UPF网元组中三个UPF网元持续保持如下表4所示的状态信息：
表4
Figure BDA0002293594900000291
基于表3和表4，确定迟滞时间(10s)内，目标UPF网元组中UPF-1、UPF-2、UPF-3的当前负荷的平均值为93.3％，大于扩容控制门限(90％)且超过超限次数(3次)，则在达到迟滞时间(10s)时，按照如下步骤，对目标UPF网元组占用的网络资源进行扩充：
A1，确定目标UPF网元组中当前负荷大于扩容控制门限的UPF网元为UPF-1和UPF-3，且根据当前容量变比，确定UPF-1和UPF-3的当前容量均小于其各自的扩容上限。
A2，根据UPF-1和UPF-3的优先级，优先对UPF-1占用的网络资源进行扩充，再对UPF-3占用的网络资源进行扩充，直至随之变化更新的平均值小于或者等于扩容控制门限。
其中，以对UPF-1占用的网络资源进行扩充为例，具体的可表现为UPF-1扩充UPF服务实例以及增设与扩充的UPF服务实例匹配的虚机。
例二：假设在迟滞时长内目标UPF网元组中三个UPF网元持续保持如下表5所示的状态信息：
表5
Figure BDA0002293594900000292
基于表3和表5，确定迟滞时间(10s)内，目标UPF网元组中UPF-1、UPF-2、UPF-3的当前负荷的平均值为91％，大于扩容控制门限(90％)且超过超限次数(3次)，则在达到迟滞时间(10s)时，按照如下步骤，对目标UPF网元组占用的网络资源进行扩充：
B1，确定目标UPF网元组中当前负荷大于扩容控制门限的UPF网元为UPF-1和UPF-3，且根据当前容量变比，确定UPF-1和UPF-3的当前容量均达到其各自的扩容上限；
B2，对UPF-2占用的网络资源进行扩充，直至随之变化更新的平均值小于或者等于扩容控制门限。
具体的，对UPF-2占用的网络资源进行扩充，可表现为UPF-2扩充UPF服务实例以及增设与扩充的UPF服务实例匹配的虚机。
为便于理解，如图5所示，本发明实施例还提供了一种扩充网络资源的交互示意图，在图4的基础上，示意出了例二中通过为UPF-2扩充UPF服务实例(VNFC add)以及增设(add)与其需扩充的UPF服务实例匹配的虚机VM-1，来对目标UPF网元组占用的网络资源进行扩充的方式。
例三：假设在迟滞时长内目标UPF网元组中三个UPF网元持续保持如下表6所示的状态信息：
表6
Figure BDA0002293594900000301
基于表3和表6，确定迟滞时间(10s)内，目标UPF网元组中UPF-1、UPF-2、UPF-3的当前负荷的平均值为94.3％，大于扩容控制门限(90％)且超过超限次数(3次)，则在达到迟滞时间(10s)时，按照如下方式，对目标UPF网元组占用的网络资源进行扩充：
确定目标UPF网元组中每个UPF网元的当前容量均达到其各自的扩容上限，在目标UPF网元组中新增UPF网元，并为新增UPF网元分配网络资源。
为便于理解，如图6所示，本发明实施例提供了另一种扩充网络资源的交互示意图，在图4的基础上，示意出了例三中在目标UPF网元组中新增(create)UPF-4，并为UPF-4分配网络资源，即包括为UPF-4部署UPF服务实例，并提供UPF服务实例所匹配的虚机(VM)。具体的图6中，示意出了为UPF-4所新增(create)的虚机VM-2。
例四：假设在迟滞时长内目标UPF网元组中三个UPF网元持续保持如下表7所示的状态信息：
表7
Figure BDA0002293594900000311
基于表3和表7，确定迟滞时间(10s)内，目标UPF网元组中UPF-1、UPF-2、UPF-3的当前负荷的平均值为42％，小于缩容控制门限(45％)且超过超限次数(3次)，则在达到迟滞时间(10s)时，按照如下方式，对目标UPF网元组占用的网络资源进行缩减：
C1，确定目标UPF网元组中当前负荷小于扩容控制门限的UPF网元为UPF-1和UPF-2。
C2，根据UPF-1和UPF-2的优先级，优先对UPF-2占用的网络资源进行释放，再对UPF-1占用的网络资源进行缩减或释放，直至随之变化更新的平均值大于或者等于缩容控制门限。
具体的，对UPF-2占用的网络资源进行释放，可表现对UPF-2上UPF服务实例进行去实例化操作以及对UPF-2所占用的虚机进行去实例化操作。
为便于理解，如图7所示，本发明实施例提供了一种缩减网络资源的交互示意图，在图4的基础上，具体示意出了例四中通过从目标UPF网元组中移除UPF-2，以及回收(release)其所占用的虚机(VM)，来实现对目标UPF网元组占用的网络资源进行缩减的方式。
再次，对应上述方法，本发明实施例还提供一种UPF网元管理系统800，参见图8所示，该系统，包括：
通信接口801，存储器802以及处理器803；
其中，所述处理器803通过所述通信接口801与其它设备进行通信。存储器802，用于存储程序指令。处理器803用于调用存储器802中存储的程序指令，按照获得的程序执行上述任一实施例中UPF网元管理系统执行的方法。
本申请实施例中不限定上述通信接口801、存储器802以及处理器803之间的具体连接介质，比如总线，总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。
在本申请实施例中，处理器可以是通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
在本申请实施例中，存储器可以是非易失性存储器，比如硬盘(hard disk drive，HDD)或固态硬盘(solid-state drive，SSD)等，还可以是易失性存储器(volatilememory)，例如随机存取存储器(random-access memory，RAM)。存储器还可以是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。本申请实施例中的存储器还可以是电路或者其它任意能够实现存储功能的装置，用于存储程序指令和/或数据。
进一步，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机指令，当计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述UPF网元管理方法。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种UPF网元管理方法，其特征在于，包括：
获取目标用户面功能UPF网元组包括的多个UPF网元中每个UPF网元的状态信息；所述目标UPF网元组中的多个UPF网元位于同一个会话管理功能SMF服务区和/或同一个数据网络DN，所述每个UPF网元的状态信息包括所述每个UPF网元的当前负荷；
确定所述多个UPF网元的当前负荷的平均值位于负荷阈值范围外时，对所述目标UPF网元组所占用的网络资源进行调整。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述多个UPF网元的当前负荷的平均值位于负荷阈值范围外时，对所述目标UPF网元组所占用的网络资源进行调整，包括：
确定所述平均值小于所述负荷阈值范围的负荷下限值时，控制所述目标UPF网元组包括的当前负荷小于所述负荷下限值的UPF网元中至少一个UPF网元的业务数据，迁移至所述目标UPF网元组中除所述至少一个UPF网元外的其他UPF网元，并释放所述至少一个UPF网元占用的网络资源；或者，
确定所述平均值大于所述负荷阈值范围的负荷上限值时，对所述目标UPF网元组占用的网络资源进行扩充。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述每个UPF网元的状态信息还包括所述每个UPF网元的当前容量和容量上限值，所述对所述目标UPF网元组占用的网络资源进行扩充，包括：
对第一UPF网元占用的网络资源进行扩充，所述第一UPF网元为所述目标UPF网元组中当前负荷大于所述负荷上限值的UPF网元，所述第一UPF网元的当前容量小于所述第一UPF网元的容量上限值；或者，
当所述目标UPF网元组包括的当前负荷大于所述负荷上限值的至少一个UPF网元中每个UPF网元的当前容量均达到所述每个UPF网元的容量上限值时，对第二UPF网元占用的网络资源进行扩充，所述第二UPF网元为所述目标UPF网元组中当前负荷小于所述负荷上限值的UPF网元，所述第二UPF网元的当前容量小于所述第二UPF网元的容量上限值；或者，
当所述目标UPF网元组包括的每个UPF网元的当前容量均达到所述每个UPF网元的容量上限值时，控制在所述目标UPF网元组中增加第三UPF网元，并为所述第三UPF网元分配网络资源。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述每个UPF网元的状态信息还包括所述每个UPF网元的容量下限值，所述方法还包括：
确定所述平均值位于所述负荷阈值范围内时，对第四UPF网元占用的网络资源进行缩减；
其中，所述第四UPF网元为所述目标UPF网元组中当前负荷小于所述负荷阈值范围的负荷下限值的UPF网元，所述第四UPF网元的当前容量大于所述第四UPF网元的容量下限值。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第四UPF网元中包括用于分发业务数据的多个接口节点和用于处理业务数据的多个业务节点，每个接口节点配置有至少一个接口地址；
对第四UPF网元占用的网络资源进行缩减，包括：
控制所述第四UPF网元移除所述多个接口节点中业务数据的分发量小于分发量阈值范围的分发量下限值的第一接口节点，并控制所述第四UPF网元将为所述第一接口节点配置的至少一个接口地址转移到所述多个接口节点中的第二接口节点，以由所述第二接口节点对目的地址为由所述第一接口节点转移的至少一个接口地址的业务数据进行分发；所述第二接口节点为所述多个接口节点中业务数据的分发量位于所述分发量阈值范围内的接口节点，所述第二接口节点具有分发由所述第一接口节点转移的至少一个接口地址的业务数据的能力；
和/或，
控制所述第四UPF网元移除所述多个业务节点中业务数据的处理量小于处理量阈值范围的处理量下限值的第一业务节点，并控制所述第四UPF网元将所述第一业务节点处理的第一类业务数据迁移至所述多个业务节点中的第二业务节点，以由所述第二业务节点对所述第一类业务数据进行处理；所述第二业务节点为所述多个业务节点中业务数据的处理量位于所述处理量阈值范围的业务节点，所述第二业务接点具有处理所述第一类业务数据的能力。
6.一种UPF网元管理系统，其特征在于，包括网络功能虚拟化编排器NFVO、虚拟化网络功能管理器VNFM和虚拟化基础设施管理器VIM；
所述NFVO，用于获取目标用户面功能UPF网元组包括的多个UPF网元中每个UPF网元的状态信息；所述目标UPF网元组中的多个UPF网元位于同一个会话管理功能SMF服务区和/或同一个数据网络DN，所述每个UPF网元的状态信息包括所述每个UPF网元的当前负荷；
所述NFVO，还用于确定所述多个UPF网元的当前负荷的平均值位于负荷阈值范围外时，分别指示所述VNFM和所述VIM对所述目标UPF网元组所占用的网络资源进行调整；
所述VNFM，用于在所述NFVO的指示下，对由所述VNFM控制的所述目标UPF网元组的网络资源进行调整；
所述VIM，用于在所述NFVO的指示下，对由所述VIM控制的所述目标UPF网元组的网络资源进行调整。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述NFVO，还用于：
确定所述平均值小于所述负荷阈值范围的负荷下限值时，指示会话管理功能SMF网元将所述目标UPF网元组包括的当前负荷小于所述负荷下限值的UPF网元中至少一个UPF网元的业务数据，迁移至所述目标UPF网元组中除所述至少一个UPF网元外的其他UPF网元，并分别指示所述VNFM和所述VIM释放所述至少一个UPF网元占用的网络资源；
所述VNFM，还用于在所述NFVO的指示下，释放由所述VNFM控制的所述至少一个UPF网元的网络资源；
所述VIM，还用于在所述NFVO的指示下，释放由所述VIM控制的所述至少一个UPF网元的网络资源。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述NFVO，还用于在确定所述平均值大于所述负荷阈值范围的负荷上限值时，控制所述目标UPF网元组占用的网络资源的扩充。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述每个UPF网元的状态信息还包括所述每个UPF网元的当前容量和容量上限值，所述NFVO，具体用于：
分别指示所述VNFM和所述VIM对第一UPF网元占用的网络资源进行扩充，所述第一UPF网元为所述目标UPF网元组中当前负荷大于所述负荷上限值的UPF网元，所述第一UPF网元的当前容量小于所述第一UPF网元的容量上限值；或者，
当所述目标UPF网元组包括的当前负荷大于所述负荷上限值的至少一个UPF网元中每个UPF网元的当前容量均达到所述每个UPF网元的容量上限值时，分别指示所述VNFM和所述VIM对第二UPF网元占用的网络资源进行扩充，所述第二UPF网元为所述目标UPF网元组中当前负荷小于所述负荷上限值的UPF网元，所述第二UPF网元的当前容量小于所述第二UPF网元的容量上限值；或者，
当所述目标UPF网元组包括的每个UPF网元的当前容量均达到所述每个UPF网元的容量上限值时，控制在所述目标UPF网元组中增加第三UPF网元，并分别指示所述VNFM和所述VIM为所述第三UPF网元分配网络资源。
10.如权利要求6-9任一项所述的系统，其特征在于，所述每个UPF网元的状态信息还包括所述每个UPF网元的容量下限值，
所述NFVO，还用于确定所述平均值位于所述负荷阈值范围内时，分别指示所述VNFM和所述VIM对第四UPF网元占用的网络资源进行缩减，所述第四UPF网元为所述目标UPF网元组中当前负荷小于所述负荷阈值范围的负荷下限值的UPF网元，所述第四UPF网元的当前容量大于所述第四UPF网元的容量下限值；
所述VNFM，还用于在所述NFVO的指示下，缩减由所述VNFM控制的所述第四UPF网元的网络资源；
所述VIM，还用于在所述NFVO的指示下，缩减由所述VIM控制的所述第四UPF网元的网络资源。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第四UPF网元中包括用于分发业务数据的多个接口节点，每个接口节点配置有至少一个接口地址；
所述NFVO，具体用于：
分别指示所述VNFM和所述VIM对所述多个接口节点中的第一接口节点占用的网络资源进行释放，并指示所述第四UPF网元将为所述第一接口节点配置的至少一个接口地址转移到所述多个接口节点中的第二接口节点，以由所述第二接口节点对目的地址为由所述第一接口节点转移的至少一个接口地址的业务数据进行分发；所述第一接口节点为所述多个接口节点中业务数据的分发量小于分发量阈值范围的分发量下限值的接口节点，所述第二接口节点为所述多个接口节点中业务数据的分发量位于所述分发量阈值范围内的接口节点，所述第二接口节点具有分发由所述第一接口节点转移的至少一个接口地址的业务数据的能力；
所述VNFM，具体用于在所述NFVO的指示下，释放由所述VNFM控制的所述多个接口节点中的第一接口节点的网络资源；
所述VIM，具体用于在所述NFVO的指示下，释放由所述VIM控制的所述多个接口节点中的第一接口节点的网络资源。
12.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第四UPF网元中包括用于处理业务数据的多个业务节点，所述NFVO，具体用于：
分别指示所述VNFM和所述VIM对所述多个业务节点中的第一业务节点占用的网络资源进行释放，并指示所述第四UPF网元将所述第一业务节点处理的第一类业务数据迁移至所述多个业务节点中的第二业务节点，以由所述第二业务节点对所述第一类业务数据进行处理；所述第一业务节点为所述多个业务节点中业务数据的处理量小于处理量阈值范围的处理量下限值的业务节点，所述第二业务节点为所述多个业务节点中业务数据的处理量位于所述处理量阈值范围内的业务节点，所述第二业务节点具有处理所述第一类业务数据的能力；
所述VNFM，具体用于在所述NFVO的指示下，释放由所述VNFM控制的所述第一业务节点的网络资源；
所述VIM，具体用于在所述NFVO的指示下，释放由所述VIM控制的所述第一业务节点的网络资源。
13.一种UPF网元管理系统，其特征在于，包括：
存储器以及处理器；
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用所述存储器中存储的程序指令，按照获得的程序执行权利要求1～5任一项所述的方法。
14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行权利要求1～5中任一项所述的方法。
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