CN112929987A - 会话管理信令转换装置、通信网络会话实现和通信网络 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种会话管理信令转换装置、通信网络会话实现和通信网络，会话管理信令转换装置包括SMF功能单元、服务化接口管理功能单元、MME功能单元、GTPC路径管控单元和接口代理转换单元，接口代理转换单元用于进行5G标准的会话管理信令和4G标准的会话管理信令的映射。本发明会话管理信令转换装置在5G网络架构中以SMF的身份存在，在4G网络架构中以MME身份存在，可以利用4G网元承载5G网元的功能，当使用会话管理信令转换装置结合现有的4G核心网，无需部署整套5G核心网也能提供5G会话通信服务，能够降低5G通信服务的运营成本。本发明广泛应用于通信网络技术领域。

Description

会话管理信令转换装置、通信网络会话实现和通信网络
技术领域
本发明涉及通信网络技术领域，尤其是一种会话管理信令转换装置、通信网络会话实现和通信网络。
背景技术
在5G通信网络推向商用时，4G通信网络也在同时提供服务。但是如果在5G通信网络大规模取代4G通信网络前，通过部署整套5G核心网的方式提供5G通信服务，由于现有技术中5G核心网不能兼容4G网元的接入，因此为了保留4G用户，还需要另外维持运营一套4G核心网，即需要同时运营一套5G核心网和一套4G核心网，这将对5G用户数量不占优势的地区造成难以承受的运营成本，从而影响5G通信服务的推广。
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会话管理信令转换装置、通信网络会话实现和通信网络。
一方面，本发明实施例包括一种会话管理信令转换装置，包括：
SMF功能单元，用于处理5G标准的会话管理信令以及进行5G标准的状态和上下文管理；
服务化接口管理功能单元，用于连接所述SMF功能单元以及外部的5G网络功能网元；
MME功能单元，用于处理4G标准的会话管理信令以及进行4G标准的状态和上下文管理；
GTPC路径管控单元，用于连接所述MME功能单元以及外部的4G网络功能网元；
接口代理转换单元，用于将所述SMF功能单元所处理的5G标准的会话管理信令映射成4G标准的会话管理信令，和/或将所述MME功能单元所处理的4G标准的会话管理信令映射成5G标准的会话管理信令。
进一步地，所述服务化接口管理功能单元通过NSMF接口与所述5G网络功能网元连接。
进一步地，所述GTPC路径管控单元通过S11接口与所述4G网络功能网元连接。
进一步地，所述5G网络功能网元包括(R)AN网元、AMF网元、UDM网元和AUSF网元。
进一步地，所述4G网络功能网元包括SGW/PGW网元。
另一方面，本发明实施例还包括一种通信网络会话实现方法，包括：
以实施例中的会话管理信令转换装置连接5G网络功能网元和4G网络功能网元；
所述会话管理信令转换装置通过所述5G网络功能网元获取来自用户终端的会话建立请求；
所述会话管理信令转换装置将所述会话建立请求作为5G标准的会话管理信令映射为4G标准的会话管理信令，通过所述4G标准的会话管理信令触发所述4G网络功能网元建立对所述用户终端的会话服务。
进一步地，所述将所述会话建立请求作为5G标准的会话管理信令映射为4G标准的会话管理信令，包括：
获取以下对应关系：
Figure BDA0002913378840000021
通过所述对应关系，将所述会话建立请求中的参数映射为4G标准的会话管理信令中的参数。
进一步地，所述通过所述4G标准的会话管理信令触发所述4G网络功能网元建立对所述用户终端的会话服务，包括：
通过调用Nudm接口获取签约数据；
请求AMF网元分配EPS Bearer Id；
将所述签约数据和EPS Bearer Id用于所述4G标准的会话管理信令发送至所述4G网络功能网元，从而触发所述4G网络功能网元建立对所述用户终端的会话服务。
进一步地，所述通信网络会话实现方法还包括：
所述会话管理信令转换装置通过所述5G网络功能网元获取来自用户终端的会话删除请求；
所述会话管理信令转换装置将所述会话删除请求作为5G标准的会话管理信令映射为4G标准的会话管理信令，通过所述4G标准的会话管理信令触发所述4G网络功能网元释放对所述用户终端的会话服务。
另一方面，本发明实施例还包括一种通信网络，包括5G网络功能网元、4G网络功能网元以及实施例中的会话管理信令转换装置，所述会话管理信令转换装置与所述5G网络功能网元和4G网络功能网元连接。
本发明的有益效果是：实施例中的会话管理信令转换装置可以实现5G网络中的SMF网元的功能，也可以实现4G网络中的MME网元的功能，会话管理信令转换装置在5G网络架构中以SMF的身份存在，使用服务化接口与其它网元通信，在4G网络架构中以MME身份存在，使用GTPC与GW通信，可以利用4G网元承载5G网元的功能，当使用会话管理信令转换装置结合现有的4G核心网，无需部署整套5G核心网也能提供5G会话通信服务，能够降低5G通信服务的运营成本。
附图说明
图1为实施例中会话管理信令转换装置的结构图；
图2为实施例中通信网络的结构图；
图3为实施例中通信网络会话实现方法的流程图；
图4为实施例中PDU会话建立的流程图；
图5为实施例中PDU会话释放的流程图。
具体实施方式
本实施例中，会话管理信令转换装置的结构如图1所示，会话管理信令转换装置包括SMF功能单元、服务化接口管理功能单元、MME功能单元、GTPC路径管控单元和接口代理转换单元。其中，服务化接口管理功能单元也可以称为Service-based InterfaceManagement，简称为SBIM；GTPC路径管控单元也可以称为GPRS Tunneling Protocol forControlling；接口代理转换单元也可以称为Proxy。
本实施例中，SMF功能单元用于处理5G标准的会话管理信令以及进行5G标准的状态和上下文管理，是会话管理信令转换装置在5G网络中的作为SMF身份的处理服务单元，可以实现5G中SMF部分会话管理功能。
本实施例中，服务化接口管理功能单元用于连接SMF功能单元以及外部的5G网络功能网元。具体地，服务化接口管理功能单元可以负责外部HTTP2请求到上层业务的消息分发，例如将收到的AMF发过来的CreateSMContextRequest经过处理后再转发给SMF-SM。
本实施例中，MME功能单元用于处理4G标准的会话管理信令以及进行4G标准的状态和上下文管理，是会话管理信令转换装置在4G网络中的作为MME身份的处理服务单元。
本实施例中，GTPC路径管控单元用于连接MME功能单元以及外部的4G网络功能网元。具体地，GTPC路径管控单元可以负责外部GTP消息的分发，GTP path的管理，消息重传控制等。例如MME-SM单元将创建会话请求发送发给GTPC路径管控单元，GTPC路径管控单元再转发SGW。
本实施例中，接口代理转换单元用于将SMF功能单元所处理的5G标准的会话管理信令映射成4G标准的会话管理信令，和/或将MME功能单元所处理的4G标准的会话管理信令映射成5G标准的会话管理信令。具体地，接口代理转换单元可以充当SMF功能单元与MME功能单元之间的接口代理转换层，例如SMF-SM单元需要调用MME-SM单元的服务时可以通过接口代理转换单元进行接口转换，反之MME-SM单元需要调用SMF-SM单元的服务时可以通过接口代理转换单元进行接口转换。
本实施例中，会话管理信令转换装置的各组成部分的性能，使得会话管理信令转换装置可以实现5G网络中的SMF网元的功能，也可以实现4G网络中的MME网元的功能，因此本实施例中会话管理信令转换装置可以称为SMF-MME。
本实施例中，在使用会话管理信令转换装置时，将会话管理信令转换装置接入到网络中，会话管理信令转换装置在网络中的位置如图2所示。其中，会话管理信令转换装置中的服务化接口管理功能单元通过NSMF接口与(R)AN网元、AMF网元、UDM网元和AUSF网元等5G网络功能网元连接，GTPC路径管控单元通过S11接口与SGW/PGW网元等4G网络功能网元连接。会话管理信令转换装置在5G网络架构中以SMF的身份存在，使用服务化接口与其它网元通信，在4G网络架构中以MME身份存在，使用GTPC与GW通信。
本实施例中，参照图3，使用会话管理信令转换装置实现的通信网络会话实现方法包括以下步骤：
S1.将本实施例中的会话管理信令转换装置连接5G网络功能网元和4G网络功能网元；
S2.会话管理信令转换装置通过5G网络功能网元获取来自用户终端的会话建立请求；
S3.会话管理信令转换装置将会话建立请求作为5G标准的会话管理信令映射为4G标准的会话管理信令，通过4G标准的会话管理信令触发4G网络功能网元建立对用户终端的会话服务；
S4.会话管理信令转换装置通过5G网络功能网元获取来自用户终端的会话删除请求；
S5.会话管理信令转换装置将会话删除请求作为5G标准的会话管理信令映射为4G标准的会话管理信令，通过4G标准的会话管理信令触发4G网络功能网元释放对用户终端的会话服务。
步骤S2和S3是PDU会话建立的过程，其流程如图4所示。
在图4所示的PDU建立流程中，用户终端(UE)发出会话建立请求，第1、2、3、4、5、8、9、10、11、12、14步为5G中标准流程(可以参考3gpp 23.502 4.3.2节PDU SessionEstablishment)。第7、13步为4G标准中MME与SGW之间S11接口标准流程。第2步AMF根据满足条件的切片与DNN信息(通过配置符合条件的切片与DNN)，可选择目标SMF(即本实施例中的会话管理信令转换装置)将会话建立在4G GW网元上。不满足条件的普通DNN/切片将选着至标准SMF建立5G会话。第6步中主要将5G PDU Session Establishment映射为4G中PDNConnect Request进而触发4G建立会话请求，所需使用到的签约数据通过调用Nudm接口获取(SmData)，建立会话使用到的EPS Bearer Id可请求AMF分配，建立4G会话所需数据与5G会话中相应数据等4G/5G部分参数映射如表1所示，即通过表1中的对应关系，对会话建立请求中的参数进行转换，从而获得4G标准的会话管理信令。由于本实施例中的会话管理信令转换装置对4G GW暴露MME S11接口需要实现4G中MME会话管理相关功能，如SGW/PGW选择等都沿用4G处理，Eps Bearer Id分配如前所述请求AMF分配。第13步中使用到的S1U eNodeBTEID以及IP地址取至12步收到的AN Tunnel Info(gTPTunnel)。
表1
Figure BDA0002913378840000051
步骤S4和S5是PDU会话释放的过程，其流程如图5所示。
在图5所示的PDU释放流程中，用户终端(UE)发出会话删除请求，第1、2、4、5、6、7、8、9、10、11、12步为5G标准流程(可以参考3gpp 23.502 4.3.4.2节PDU Session Release)。第3步为4G标准中S11接口消息。本实施例中的会话管理信令转换装置收到AMF透传过来PDU释放请求，将发起4G会话删除请求(Delete Session Request)。后续流程处理继续5G中SMF删除5G会话过程。
基于上述对会话管理信令转换装置以及应用会话管理信令转换装置的通信网络会话实现方法的说明，可以使用5G网络功能网元、4G网络功能网元以及会话管理信令转换装置组成如图2所示的通信网络，由于会话管理信令转换装置的各组成部分的性能，会话管理信令转换装置可以实现5G网络中的SMF网元的功能，也可以实现4G网络中的MME网元的功能，会话管理信令转换装置在5G网络架构中以SMF的身份存在，使用服务化接口与其它网元通信，在4G网络架构中以MME身份存在，使用GTPC与GW通信，因此，通过使用会话管理信令转换装置，可以利用4G网元承载5G网元的功能，当使用会话管理信令转换装置结合现有的4G核心网，无需部署整套5G核心网也能提供5G会话通信服务，而4G核心网本身仍能够提供4G会话通信服务，能够降低5G通信服务的运营成本。例如，可以在5G网络部署前期5G用户数量较少时，应用图2所示的通信网络同时提供5G会话通信服务和4G会话通信服务，能够在满足用户使用需求的前提下节约投资。
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 (10)

1.一种会话管理信令转换装置，其特征在于，包括：
SMF功能单元，用于处理5G标准的会话管理信令以及进行5G标准的状态和上下文管理；
服务化接口管理功能单元，用于连接所述SMF功能单元以及外部的5G网络功能网元；MME功能单元，用于处理4G标准的会话管理信令以及进行4G标准的状态和上下文管理；
GTPC路径管控单元，用于连接所述MME功能单元以及外部的4G网络功能网元；
接口代理转换单元，用于将所述SMF功能单元所处理的5G标准的会话管理信令映射成4G标准的会话管理信令，和/或将所述MME功能单元所处理的4G标准的会话管理信令映射成5G标准的会话管理信令。
2.根据权利要求1所述的会话管理信令转换装置，其特征在于，所述服务化接口管理功能单元通过NSMF接口与所述5G网络功能网元连接。
3.根据权利要求1所述的会话管理信令转换装置，其特征在于，所述GTPC路径管控单元通过S11接口与所述4G网络功能网元连接。
4.根据权利要求1所述的会话管理信令转换装置，其特征在于，所述5G网络功能网元包括(R)AN网元、AMF网元、UDM网元和AUSF网元。
5.根据权利要求1-4任一项所述的会话管理信令转换装置，其特征在于，所述4G网络功能网元包括SGW/PGW网元。
6.一种通信网络会话实现方法，其特征在于，包括：
以权利要求1-5任一项所述的会话管理信令转换装置连接5G网络功能网元和4G网络功能网元；
所述会话管理信令转换装置通过所述5G网络功能网元获取来自用户终端的会话建立请求；
所述会话管理信令转换装置将所述会话建立请求作为5G标准的会话管理信令映射为4G标准的会话管理信令，通过所述4G标准的会话管理信令触发所述4G网络功能网元建立对所述用户终端的会话服务。
7.根据权利要求6所述的通信网络会话实现方法，其特征在于，所述将所述会话建立请求作为5G标准的会话管理信令映射为4G标准的会话管理信令，包括：
获取以下对应关系：
Figure FDA0002913378830000021
通过所述对应关系，将所述会话建立请求中的参数映射为4G标准的会话管理信令中的参数。
8.根据权利要求6或7所述的通信网络会话实现方法，其特征在于，所述通过所述4G标准的会话管理信令触发所述4G网络功能网元建立对所述用户终端的会话服务，包括：
通过调用Nudm接口获取签约数据；
请求AMF网元分配EPS Bearer Id；
将所述签约数据和EPS Bearer Id用于所述4G标准的会话管理信令发送至所述4G网络功能网元，从而触发所述4G网络功能网元建立对所述用户终端的会话服务。
9.根据权利要求6所述的通信网络会话实现方法，其特征在于，所述通信网络会话实现方法还包括：
所述会话管理信令转换装置通过所述5G网络功能网元获取来自用户终端的会话删除请求；
所述会话管理信令转换装置将所述会话删除请求作为5G标准的会话管理信令映射为4G标准的会话管理信令，通过所述4G标准的会话管理信令触发所述4G网络功能网元释放对所述用户终端的会话服务。
10.一种通信网络，其特征在于，包括5G网络功能网元、4G网络功能网元以及权利要求1-5任一项所述的会话管理信令转换装置，所述会话管理信令转换装置与所述5G网络功能网元和4G网络功能网元连接。
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