CN112954630B - 一种基于5g端计算网关业务保活的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于5G端计算网关业务保活的方法，涉及5G网络技术；利用5G端计算网关实现MEC网关对业务数据的分流：5G终端的数据通过5G端计算网关经由MEC网关对数据匹配目的IP地址，再分流至业务服务器，业务服务器发给5G终端的数据经由MEC网关根据MEC网关记录的映射关系匹配对应5G终端的TEIDU信息，并封装为GTPU业务数据包发送至5G端计算网关，由5G端计算网关发送至5G终端。
Description
技术领域
本发明公开一种方法，涉及5G网络技术，具体地说是一种基于5G端计算网关业务保活的方法。
背景技术
在5G工业应用中很多场景均需要从云端或边缘主动控制5G终端下的工业设备，一旦5G终端进入IDLE状态则影响数据链路业务的处理。而在工业应用中采用了MEC分流网关进行了业务分流，MEC分流网关不能触发到PAGING建立起空口链路，故需要进行业务保活避免空口链路释放后不能恢复而导致边缘侧控制终端工业设备失败。
发明内容
本发明针对现有技术的问题，提供一种基于5G端计算网关业务保活的方法，涉及基于工业应用场景下多业务无线链路资源的保活能力，可基于多类不同Qos需求业务进行无线链路资源的保活，确保无线链路资源始终可用，。
本发明提出的具体方案是：
一种基于5G端计算网关业务保活的方法，利用5G端计算网关实现MEC网关对业务数据的分流：
5G终端的数据通过5G端计算网关经由MEC网关对数据匹配目的IP地址，再分流至业务服务器，
业务服务器发给5G终端的数据经由MEC网关根据MEC网关记录的映射关系匹配对应5G终端的TEIDU信息，并封装为GTPU业务数据包发送至5G端计算网关，由5G端计算网关发送至5G终端。
进一步，所述的一种基于5G端计算网关业务保活的方法中通过5G端计算网关根据不同业务以不同频率触发保活5G终端的网络会话。
进一步，所述的一种基于5G端计算网关业务保活的方法中通过5G端计算网关根据时间和业务类型组成时间业务轮表，根据时间业务轮表按照不同业务以不同频率触发保活5G终端的网络会话。
进一步，所述的一种基于5G端计算网关业务保活的方法中判断5G端计算网关为实体网关设备或者云端虚拟端网关设备，若为实体网关设备组成实体组网节点，若为云端虚拟端网关设备则为虚拟设备节点。
进一步，所述的一种基于5G端计算网关业务保活的方法中通过5G端计算网关与边缘云侧端网关建立加密VPN隧道，实现网络互访能力。
进一步，所述的一种基于5G端计算网关业务保活的方法中通过IPsec中的隧道模式实现加密VPN隧道。
一种基于5G端计算网关业务保活的系统，包括5G端计算网关模块，
5G端计算网关模块通过5G端计算网关实现MEC网关对业务数据的分流：
5G终端的数据通过5G端计算网关经由MEC网关对数据匹配目的IP地址，再分流至业务服务器，
业务服务器发给5G终端的数据经由MEC网关根据MEC网关记录的映射关系匹配对应5G终端的TEIDU信息，并封装为GTPU业务数据包发送至5G端计算网关，由5G端计算网关发送至5G终端。
一种基于5G端计算网关业务保活的装置，包括至少一个存储器和至少一个处理器；
所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；
所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行所述一种基于5G端计算网关业务保活的方法。
本发明的有益之处是：
本发明提供一种基于5G端计算网关业务保活的方法，能够有效解决当前5G工业应用场景下经过MEC分流后的业务保活问题及内网安全访问的问题，推动了5G应用在工业场景下的部署，为MEC分流网关方案提供了可靠支持，并从经济上能够有效解决因UPF下沉成本太大的问题，通过MEC分流方案大大降低了UPF下沉的成本，降低客户投入成本，成本的降低对方案的市场推广起到积极作用。
附图说明
图1是本发明方法应用拓扑示意图；
图2是本发明方法中基于IPsec的隧道模式示意图；
图3是现有技术中网络侧触发恢复数据链路示意图；
图4是现有技术中终端侧触发恢复数据链路示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
现有技术中5G网络技术涉及的UE处于IDLE态、或者UE处于CONNECTED态而SessionN2、N3资源因空闲被释放时，想要恢复数据链路，根据协议定义通常存在两种方法。一种是网络侧触发，当网络侧有下行数据到达UPF时将无法直接转发给UE。UPF根据SMF下发的规则缓存或者转发数据给SMF后，上报SMF触发Paging流程(或纯粹的Service Request流程)，恢复会话上下行数据链路,，参考图3。另一种是终端侧触发，UE在IDLE态并且安全上下文存在上行数据时发起Service Request流程。Service Request流程可由UE触发或者5GC触发，用于将IDLE态的UE转为CONNECTED态，恢复与AMF的NAS信令连接和数据面连接，也可用于重新激活CONNECTED态的UE的Inactive Session，参考图4。
5G协议中为了有效利用无线空口资源，当UE处于IDLE态时会释放空口资源，N2\N3的Session。在5G工业应用中很多场景均需要从云端或边缘主动控制5G终端下的工业设备，一旦5G终端进入IDLE状态则影响数据链路业务的处理。而在工业应用中采用了MEC分流网关进行了业务分流，却不能触发到PAGING或SERVICE REQUEST业务流程恢复空口资源保障数据链路。
因此本发明提供一种基于5G端计算网关业务保活的方法，利用5G端计算网关实现MEC网关对业务数据的分流：
5G终端的数据通过5G端计算网关经由MEC网关对数据匹配目的IP地址，再分流至业务服务器，
业务服务器发给5G终端的数据经由MEC网关根据MEC网关记录的映射关系匹配对应5G终端的TEIDU信息，并封装为GTPU业务数据包发送至5G端计算网关，由5G端计算网关发送至5G终端。
基于5G端计算网关在工业互联网应用中进行无线链路保活满足工业互联网应用需求。
具体应用中，在本发明方法的一些实施例中，5G网络中加入了分流网关(MEC网关),实现了数据的分流，将需要分流的业务数据进行分流，其余业务继续传输到UPF。5G终端通过5G端计算网关发送的数据包经过基站到达MEC网关时，MEC网关对数据包进行解析，匹配目的IP地址，如果目的地址为业务服务器地址则修改数据包中的源IP地址及目的IP地址后分流给业务服务器。
业务服务器发给5G终端的数据包到达MEC网关后，MEC网关则根据数据包源地址匹配到从业务服务器来的数据包，再根据MEC网关自身记录的映射关系找到对应目标终端的TEIDU信息，并修改数据包封装为GTPU业务数据包发给5G基站，最终达到5G端计算网关，参考图1。
并在上述实施的基础上，分流出来的数据可以分流到实体网关设备上，也可以分流到云端虚拟端网关设备上。若业务服务器实体部署，端网关也部署实体设备作为实体组网节点；如果业务服务器在云端部署，端网关部署虚拟网关作为虚拟设备节点。而5G端计算网关接入5G网络后，根据不同业务触发保活5G的网络会话，确保终端始终处于活跃状态，不进入IDLE态。
同时在上述实施的基础上，5G端计算网关上部署应用程序，当5G网络接入后自动触发会话保活功能，5G端计算网关根据时间和业务类型组成二维的时间业务轮表，时间业务轮表将会以不同频率触发相应的业务以达到不同业务会话的保活，避免因终端不活跃导致的空口资源被释放。不建议使用周期性频率，避免出现大量业务同时出发造成网络风暴。
除上述实施例，在本发明的另一些实施例中，5G端计算网关与边缘云侧端网关建立加密VPN隧道以实现网络互访能力。通过IPSEC建立VPN加密隧道以实现数据加密能力，及访问终端侧端网关下挂的其他终端设备，达到安全访问及控制。其中Ipsec：一组基于网络层的，应用密码学的安全通信协议族。IPsec不是具体指哪个协议，而是一个开放的协议族。基于IPsec协议族构建的在IP层实现的安全虚拟专用网。通过在数据包中插入一个预定义头部的方式，来保证OSI上层协议的安全，主要用于保护TCP、UDP、ICMP和隧道的IP数据包。本发明采用IPsec中的隧道模式(tunnel)，协议栈封装形式可参考图2。
本发明方法的实施同时解决了客户数据上云部署后的安全问题，通过建立了加密的VPN网络技术，对客户数据进行加密传输，确保了数据的安全性。
同时本发明还提供一种基于5G端计算网关业务保活的系统，包括5G端计算网关模块，
5G端计算网关模块通过5G端计算网关实现MEC网关对业务数据的分流：
5G终端的数据通过5G端计算网关经由MEC网关对数据匹配目的IP地址，再分流至业务服务器，
业务服务器发给5G终端的数据经由MEC网关根据MEC网关记录的映射关系匹配对应5G终端的TEIDU信息，并封装为GTPU业务数据包发送至5G端计算网关，由5G端计算网关发送至5G终端。
上述系统内的各模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
以及本发明提供一种基于5G端计算网关业务保活的装置，包括至少一个存储器和至少一个处理器；
所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；
所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行所述一种基于5G端计算网关业务保活的方法。
上述装置内的处理器的信息交互、执行可读程序过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
需要说明的是，上述较佳实施例各流程和各系统结构中不是所有的步骤和模块都是必须的，可以根据实际的需要忽略某些步骤或模块。各步骤的执行顺序不是固定的，可以根据需要进行调整。上述各实施例中描述的系统结构可以是物理结构，也可以是逻辑结构，即，有些模块可能由同一物理实体实现，或者，有些模块可能分由多个物理实体实现，或者，可以由多个独立设备中的某些部件共同实现。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (8)
1.一种基于5G端计算网关业务保活的方法，其特征是利用5G端计算网关实现MEC网关对业务数据的分流：
5G终端的数据通过5G端计算网关经由MEC网关对数据匹配目的IP地址，再分流至业务服务器，
业务服务器发给5G终端的数据经由MEC网关根据MEC网关记录的映射关系匹配对应5G终端的TEIDU信息，并封装为GTPU业务数据包发送至5G端计算网关，由5G端计算网关发送至5G终端。
2.根据权利要求1所述的一种基于5G端计算网关业务保活的方法，其特征是通过5G端计算网关根据不同业务以不同频率触发保活5G终端的网络会话。
3.根据权利要求2所述的一种基于5G端计算网关业务保活的方法，其特征是通过5G端计算网关根据时间和业务类型组成时间业务轮表，根据时间业务轮表按照不同业务以不同频率触发保活5G终端的网络会话。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于5G端计算网关业务保活的方法，其特征是判断5G端计算网关为实体网关设备或者云端虚拟端网关设备，若为实体网关设备组成实体组网节点，若为云端虚拟端网关设备则为虚拟设备节点。
5.根据权利要求1所述的一种基于5G端计算网关业务保活的方法，其特征是通过5G端计算网关与边缘云侧端网关建立加密VPN隧道，实现网络互访能力。
6.根据权利要求5所述的一种基于5G端计算网关业务保活的方法，其特征是通过IPsec中的隧道模式实现加密VPN隧道。
7.一种基于5G端计算网关业务保活的系统，其特征是包括5G端计算网关模块，
5G端计算网关模块通过5G端计算网关实现MEC网关对业务数据的分流：
5G终端的数据通过5G端计算网关经由MEC网关对数据匹配目的IP地址，再分流至业务服务器，
业务服务器发给5G终端的数据经由MEC网关根据MEC网关记录的映射关系匹配对应5G终端的TEIDU信息，并封装为GTPU业务数据包发送至5G端计算网关，由5G端计算网关发送至5G终端。
8.一种基于5G端计算网关业务保活的装置，其特征是包括至少一个存储器和至少一个处理器；
所述至少一个存储器，用于存储机器可读程序；
所述至少一个处理器，用于调用所述机器可读程序，执行权利要求1至6中任一项所述一种基于5G端计算网关业务保活的方法。
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