CN113301598B - 一种基站及核心网的资源管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基站及核心网的资源管理方法，通过将系统资源抽象为系统资源标识Resource ID，系统资源标识Resource ID和系统资源可以一对一映射（如1个Resource ID和1个进程对应），也可以一对多映射（如1个Resource ID和多个进程对应），并将UE与系统资源标识关联，从而实现在RESET过程中只需发送系统资源标识Resource ID，无需发送大量的UE标识，减少发送的消息包大小和发送消息的条数，减少设备间接口处模块的负担，减少占用基站和核心网之间网络传输资源，降低成本投入。

Description

一种基站及核心网的资源管理方法

技术领域

本发明涉及一种资源管理方法，特别是一种基站及核心网的资源管理方法，属于移动通信领域。

背景技术

3GPP移动通信标准在基站和核心网之间定义了RESET过程，该过程的目的是当核心网中的系统资源出现故障影响到UE时，通过RESET过程通知基站初始化该UE占用的系统资源，释放该UE相关的网络资源；反之，当基站中的系统资源出现故障影响到UE时，通过RESET过程通知核心网初始化该UE占用的系统资源，释放该UE相关的网络资源。

图5、图6分别是LTE、5G网络中核心网发起的RESET过程：当核心网设备MME或AMF的系统资源出现故障（如进程或单板复位）导致部分或全部UE的信息丢失，核心网给基站发送RESET消息，携带受影响的UE标识，基站收到RESET消息后释放这部分UE占用的系统资源和网络资源，资源释放完毕后，基站回复RESET ACKNOWLEDGE消息给核心网。图7、图8分别是LTE、5G网络中基站设备发起的RESET过程，与核心网发起的RESET过程处理类似。

LTE网络中的RESET消息格式如表1所示，该消息使用两种互斥的方式指示需要释放资源的UE集合：

1）释放所有UE，消息中携带RESET All指示；

2）释放部分UE，消息中携带UE ID列表（MME UE S1AP ID、eNB UE S1AP ID），该列表最多可携带256个UE的UE ID

5G网络中的RESET消息格式如表2所示，该消息使用两种互斥的方式指示需要释放资源的UE集合：

1）释放所有UE，消息中携带RESET All指示；

2）释放部分UE，消息中携带UE ID列表（AMF UE NGAP ID、RAN UE NGAP ID），该列表最多可携带8192个UE的UE ID。

基站或核心网设备作为计算机系统的一种特定应用，也会采用多线程、多进程、多单板或多虚拟机等方式部署实现，当上述系统资源出现故障（如进程或单板复位）时，可能导致UE的信息丢失，如果受影响的不是该设备中的所有UE，按照图9和图10中RESET消息格式的定义，该设备将使用UE ID列表的方式通知对端设备释放资源：

在LTE网络中，如果基站或核心网设备中的系统资源故障影响的UE数量超过了256时，该设备将不得不发送多条RESET消息给对端设备，消息包不仅比较大，且发送多条消息的方式也会加重设备间接口处理模块的负担；

在5G网络中，如果基站或核心网设备中该故障影响的UE数量很大（如接近8192个UE）时，RESET消息包将比较大，不仅会占用基站和核心网之间的网络传输资源，也会增加设备的消息解析处理负担。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基站及核心网的资源管理方法，减少在RESET过程中发送的消息包大小和发送消息的条数，减少占用基站和核心网之间网络传输资源。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基站及核心网的资源管理方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤一：在基站和核心网设备中将系统资源抽象为系统资源标识Resource ID，并将系统资源标识Resource ID引入RESET消息中；

步骤二：当UE接入网络时，基站在与核心网交互UE相关的控制消息时，基站将UE在基站中占用的系统资源对应的基站Resource ID发送给核心网，核心网将UE与基站Resource ID的关联关系保存起来；

步骤三：核心网在与基站交互UE相关的控制消息时，核心网将UE在核心网中占用的系统资源对应的核心网Resource ID发送给基站，基站将UE与核心网Resource ID的关联关系保存起来；

步骤四：当基站中的系统资源出现故障需要发送RESET消息给核心网且受影响的不是基站中的所有UE时，基站将这部分系统资源对应的基站Resource ID列表发给核心网，核心网依据该消息中的基站Resource ID找到相关联的所有UE，释放核心网中这些UE占用的系统资源和网络资源；

步骤五：当核心网中的系统资源出现故障需要发送RESET消息给基站且受影响的不是核心网中对应该基站的所有UE时，核心网将这部分系统资源对应的核心网ResourceID列表发给基站，基站依据该消息中的核心网Resource ID找到相关联的所有UE，释放基站中这些UE占用的系统资源和网络资源。

进一步地，所述系统资源包含线程、进程、单板和虚拟机。

进一步地，所述系统资源标识Resource ID和系统资源采用一对一映射或者一对多映射。在基站和核心网设备中将系统资源抽象为系统资源标识Resource ID，例如将线程、进程、单板、虚拟机等系统资源抽象为系统资源标识，系统资源标识和系统资源可以一对一映射（如1个Resource ID和1个进程对应）；也可以一对多映射（如1个Resource ID和多个进程对应），设备实现时可自行定义。

进一步地，当基站或核心网设备中UE占用的系统资源出现变化时，基站和核心网通过消息更新对方已保存的UE和Resource ID的关联关系。考虑到基站或核心网设备中UE占用的系统资源可能会出现变化，基站和核心网可以通过消息更新对方已保存的UE和Resource ID的关联关系。如前文中Resource ID的定义方式，一类系统资源将可能承载多个UE（如基站中的1个进程，其上可能承载数百个UE），故1个Resource ID将可能与多个UE相关联。

进一步地，所述RESET消息中包含系统资源标识Resource ID、Resource ID列表和Resource ID项目。引入Resource ID后的RESET消息格式如图3和图4所示。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明通过将系统资源抽象为系统资源标识Resource ID，系统资源标识Resource ID和系统资源可以一对一映射（如1个Resource ID和1个进程对应），也可以一对多映射（如1个Resource ID和多个进程对应），并将UE与系统资源标识关联，从而实现在RESET过程中只需发送系统资源标识Resource ID，无需发送大量的UE标识，减少发送的消息包大小和发送消息的条数，减少设备间接口处模块的负担，减少占用基站和核心网之间网络传输资源，降低成本投入。

附图说明

图1是本发明的一种基站及核心网的资源管理方法实施例1的流程图。

图2是本发明的一种基站及核心网的资源管理方法实施例2的流程图。

图3是本发明的一种基站及核心网的资源管理方法实施例1的RESET消息格式表格。

图4是本发明的一种基站及核心网的资源管理方法实施例2的RESET消息格式表格。

图5是现有技术的LTE网络中核心网设备MME发起的RESET过程示意图。

图6是现有技术的5G网络中核心网设备AMF发起的RESET过程示意图。

图7是现有技术的LTE网络中基站设备eNB发起的RESET过程示意图。

图8是现有技术的5G网络中基站设备NG-RAN node发起的RESET过程示意图。

图9是现有技术的LTE网络中RESET消息格式表格。

图10是现有技术的5G网络中RESET消息格式表格。

具体实施方式

为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明所用到的缩略语和关键术语定义如下：

AMF：接入和移动性管理功能（Access and Mobility Management Function），5G网络中管理UE接入、安全、移动性的核心网设备。

eNB: LTE网络中的基站（E-UTRAN NodeB）。

GTPU：通用分组无线服务用户面隧道协议（General Packet Radio ServiceTunneling Protocol, user plane），移动通信网络中传输用户数据的一种协议。

LTE：长期演进（Long Term Evolution）。

NG-RAN node：5G网络中的基站（NG-Radio Access Network node）。

NGAP：NG应用协议（NG Application Protocol），5G网络中NG-RAN node与AMF之间的控制面协议。

MME：移动性管理实体（Mobility Management Entity），LTE网络中管理UE接入、安全、移动性的核心网设备。

S1AP：S1应用协议（S1 Application Protocol），LTE网络中eNB与MME之间的控制面协议。

UE：用户设备（User Equipment），即移动通信终端设备，如手机。

UE接入移动通信网络时，基站和核心网需要给UE分配资源，资源可以从如下两个角度进行划分：

网络资源：如基站给UE分配的空口信道资源和GTPU传输资源、核心网给UE分配的GTPU传输资源；

系统资源：如基站或核心网设备为服务UE所使用的线程、进程、单板、虚拟机等计算机系统资源。

实施例1：

一种LTE网络中的基站及核心网的资源管理方法，包含如下步骤：

1）eNB、MME将业务进程抽象为Resource ID，1个业务进程对应1个Resource ID；

2）UE接入网络触发网络给UE分配资源时，MME在发送给eNB的INITIAL CONTEXTSETUP REQUEST消息中携带MME中服务该UE的业务进程对应的核心网Resource ID；

3）eNB收到INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息，将该UE与核心网Resource ID的关联关系保存；

4）eNB在回复给MME的INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE消息中携带eNB中服务该UE的业务进程对应的基站Resource ID；

5）MME收到INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE消息，将该UE与基站Resource ID的关联关系保存；

6）当eNB中的业务进程故障需要发送RESET消息给MME且受影响的不是eNB中的所有UE时，RESET消息中携带这些业务进程对应的基站Resource ID列表，MME依据RESET消息中的基站Resource ID找到相关联的所有UE，释放核心网中这些UE占用的系统资源和网络资源，然后回复RESET ACKNOWLEDGE消息给eNB；同理，当MME中的业务进程故障需要发送RESET消息给eNB时，RESET过程与之类似。

实施例2：

一种5G网络中的基站及核心网的资源管理方法，包含如下步骤：

1）NG-RAN node、AMF将业务进程抽象为Resource ID，1个业务进程对应1个Resource ID；

2）UE接入网络触发网络给UE分配资源时，AMF在发送给NG-RAN node的INITIALCONTEXT SETUP REQUEST消息中携带AMF中服务该UE的业务进程对应的核心网ResourceID；

3）NG-RAN node收到INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息，将该UE与核心网Resource ID的关联关系保存；

4）NG-RAN node在回复给AMF的INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE消息中携带NG-RAN node中服务该UE的业务进程对应的基站Resource ID；

5）AMF收到INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE消息，将该UE与基站Resource ID的关联关系保存；

6）当NG-RAN node中的业务进程故障需要发送RESET消息给AMF且受影响的不是NG-RAN node中的所有UE时，RESET消息中携带这些业务进程对应的基站Resource ID列表，AMF依据RESET消息中的基站Resource ID找到相关联的所有UE，释放核心网中这些UE占用的系统资源和网络资源，然后回复RESET ACKNOWLEDGE消息给NG-RAN node；同理，当AMF中的业务进程故障需要发送RESET消息给NG-RAN node时，RESET过程与之类似。

本发明的基站及核心网的资源管理方法，当基站或核心网中的系统资源出现故障需要给对方发送RESET消息时，RESET消息使用Resource ID列表代替UE ID列表，可以减小消息包大小，且在LTE网络中当故障影响的UE数量超过256时，可以减少RESET消息发送的条数，减轻基站和核心网之间接口的处理负担。本发明中创造性的将基站和核心网设备将UE占用的系统资源抽象为Resource ID，从而减少RESET消息发送的条数；通过建立ResourceID与系统资源、UE的关联关系，并在UE接入网络时，基站和核心网将该关联关系发送给对方，确保系统资源发送故障时，能快速获取到Resource ID通过RESET过程发送，通过Resource ID通知对方释放关联UE所占用的资源。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基站及核心网的资源管理方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤一：在基站和核心网设备中将系统资源抽象为系统资源标识Resource ID，并将系统资源标识Resource ID引入RESET消息中；所述系统资源标识Resource ID和系统资源采用一对一映射或者一对多映射；

步骤二：当UE接入网络时，基站在与核心网交互UE相关的控制消息时，基站将UE在基站中占用的系统资源对应的基站Resource ID发送给核心网，核心网将UE与基站Resource ID的关联关系保存起来；

步骤三：核心网在与基站交互UE相关的控制消息时，核心网将UE在核心网中占用的系统资源对应的核心网Resource ID发送给基站，基站将UE与核心网Resource ID的关联关系保存起来；

步骤四：当基站中的系统资源出现故障需要发送RESET消息给核心网且受影响的不是基站中的所有UE时，基站将这部分系统资源对应的基站Resource ID列表发给核心网，核心网依据该消息中的基站Resource ID找到相关联的所有UE，释放核心网中这些UE占用的系统资源和网络资源；

步骤五：当核心网中的系统资源出现故障需要发送RESET消息给基站且受影响的不是核心网中对应该基站的所有UE时，核心网将这部分系统资源对应的核心网Resource ID列表发给基站，基站依据该消息中的核心网Resource ID找到相关联的所有UE，释放基站中这些UE占用的系统资源和网络资源。

2.按照权利要求1所述的一种基站及核心网的资源管理方法，其特征在于：所述系统资源包含线程、进程、单板和虚拟机。

3.按照权利要求1所述的一种基站及核心网的资源管理方法，其特征在于：当基站或核心网设备中UE占用的系统资源出现变化时，基站和核心网通过消息更新对方已保存的UE和Resource ID的关联关系。

4.按照权利要求1所述的一种基站及核心网的资源管理方法，其特征在于：所述RESET消息中包含系统资源标识Resource ID、Resource ID列表和Resource ID项目。

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