CN113543152A - 5g通信系统及数据通信方法、非易失性存储介质 - Google Patents

5g通信系统及数据通信方法、非易失性存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种5G通信系统及数据通信方法、非易失性存储介质。其中，该通信系统包括：基站模块、用户平面功能单元UPF以及云服务器，其中，基站模块、用户平面功能单元UPF与云服务器部署在一台物理机上，其中，物理机上运行第一虚拟机和第二虚拟机；基站模块和用户平面功能单元UPF部署在第一虚拟机内，云服务器部署在第二虚拟机内。本申请解决了传统的5G网络面对B端用户的应用场景下，5G微基站部署方式存在硬件资源浪费和互联网专线链路浪费的技术问题。

Description

5G通信系统及数据通信方法、非易失性存储介质
技术领域
本申请涉及5G通信领域，具体而言，涉及一种5G通信系统及数据通信方法、非易失性存储介质。
背景技术
5G网络在面对B端用户时，常常需要在靠近B端用户位置部署白盒微基站、UPF服务器，B端用户自主部署云服务器，即可使B端用户享受边缘级的网络和数据服务，如图1所示。
传统的5G网络面对B端用户的应用场景下，5G微基站部署方式存在以下问题：
1)白盒微基站和UPF为两个网元，需部署两台基于x86的服务器，存在硬件资源浪费；
2)如果云服务器DN部署在B端用户内部，那么还需要UPF到云服务器DN的互联网专线链路，存在专线资源浪费，并且B端用户需自己维护DN。
针对传统的5G网络面对B端用户的应用场景下，5G微基站部署方式存在硬件资源浪费和互联网专线链路浪费的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种5G通信系统及数据通信方法、非易失性存储介质，以至少解决传统的5G网络面对B端用户的应用场景下，5G微基站部署方式存在硬件资源浪费和互联网专线链路浪费的技术问题。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种5G通信系统，包括：基站模块、用户平面功能单元UPF以及云服务器，其中，基站模块、用户平面功能单元UPF与云服务器部署在一台物理机上，其中，物理机上运行第一虚拟机和第二虚拟机；基站模块和用户平面功能单元UPF部署在第一虚拟机内，云服务器部署在第二虚拟机内。
可选地，基站模块与用户平面功能单元UPF通过GTP-U接口协议实现数据通信。
可选地，第一虚拟机和第二虚拟机的网口通过第一通信链路连接，其中，第一通信链路通过桥接模式实现。
可选地，用户平面功能单元UPF和云服务器通过第一通信链路实现数据通信。
可选地，基站模块与终端连接，基站模块通过第二通信链路接收终端发送的通信数据；基站模块与用户平面功能单元UPF连接，基站模块通过GTP-U接口协议将通信数据发送至用户平面功能单元UPF；用户平面功能单元UPF与云服务器连接，用户平面功能单元UPF通过第一通信链路将通信数据发送至云服务器。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了另一种通信系统，包括：基站模块、用户平面功能单元UPF、云服务器以及物理机，其中，基站模块、用户平面功能单元UPF与云服务器部署在物理机上，其中，物理机上运行第一虚拟机和第二虚拟机；基站模块和用户平面功能单元UPF部署在第一虚拟机内，云服务器部署在第二虚拟机内。
可选地，基站模块与用户平面功能单元UPF通过GTP-U接口协议实现数据通信。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种数据通信方法，该方法应用于以上的通信系统，包括以下步骤：获取终端发送的通信数据；通过GTP-U接口协议将通信数据发送至用户平面功能单元UPF；通过桥接模式实现的通信链路将通信数据由用户平面功能单元UPF转发至云服务器。
根据本申请实施例的再一方面，还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行以上的数据通信方法。
根据本申请实施例的再一方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行存储在存储器中的程序，其中，程序运行时执行以上的数据通信方法。
在本申请实施例中，提供了一种5G通信系统，包括：基站模块、用户平面功能单元UPF以及云服务器，其中，基站模块、用户平面功能单元UPF与云服务器部署在一台物理机上，其中，物理机上运行第一虚拟机和第二虚拟机；基站模块和用户平面功能单元UPF部署在第一虚拟机内，云服务器部署在第二虚拟机内，通过将基站模块、用户平面功能单元UPF、云服务器DN部署在同一物理机内，基站模块和用户平面功能单元UPF部署在同一虚拟机的操作系统内，云服务器DN部署在另一虚拟机内，达到了仅用一台服务器完成了基站模块、用户平面功能单元UPF和云服务器DN的所有功能的目的，从而实现了节省了硬件和网络专线资源的技术效果，进而解决了传统的5G网络面对B端用户的应用场景下，5G微基站部署方式存在硬件资源浪费和互联网专线链路浪费技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是现有技术中面对B端用户的应用场景下5G微基站部署的示意图；
图2是根据本申请实施例的一种5G通信系统的结构框图；
图3是根据本申请实施例的一种数据通信方法的流程图；
图4是根据本申请实施例的另一种5G通信系统的结构框图；
图5是根据本申请实施例的一种数据通信方法的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
首先，在对本申请实施例进行描述的过程中出现的部分名词或术语适用于如下解释：
UPF，User Plane Function，用户平面功能，包括用户数据包的路由和转发、与外部数据网DN的数据交互、用户平面的QoS处理、流控规则实施等。
N3接口，与UPF有关的接口。
BBU，Building Base Band Unite，室内基带处理单元，是3G网络大量使用的分布式基站架构。
GTP，是一组基于IP的高层协议，位于TCP/IP或UDP/IP等协议上，主要用于GSM和UMTS和LTE网络中支持通用分组无线服务的通信协议。GTP-U是其中一种GTP。
AMF，Access and Mobility Management，接入和移动性管理功能。
SMF，Session Management Function，会话管理功能。
5GNR，基于OFDM的全新空口设计的全球性5G标准，也是下一代非常重要的蜂窝移动技术基础，5G技术将实现超低时延、高可靠性。
图2是根据本申请实施例的一种5G通信系统的结构框图，如图2所示，该系统包括：基站模块20、用户平面功能单元UPF22以及云服务器24，其中，
基站模块20、用户平面功能单元UPF22与云服务器24部署在一台物理机上，其中，该物理机上运行第一虚拟机和第二虚拟机；
需要说明的是，基站20为白盒BBU。
基站模块20和用户平面功能单元UPF22部署在第一虚拟机内，云服务器24部署在第二虚拟机内。
基于背景技术中提到的技术问题，本申请提供了一种简化方法。白盒微基站(即基站模块20)、UPF(用户平面功能单元UPF22)、DN(云服务器24)部署在同一物理机内，白盒微基站和UPF部署在同一虚拟机的操作系统内，DN部署在另一虚拟机内。白盒微基站和UPF之间的N3接口转化为内部接口，直接调用GTP-U协议的通信程序，省去了UDP/IP的处理过程，并且仅用一台服务器完成了白盒微基站、UPF和DN的所有功能，节省了硬件和网络专线资源。
根据本申请的一个可选的实施例，基站模块20与用户平面功能单元UPF22通过GTP-U接口协议实现数据通信。
参见图2，物理机上搭建两个虚拟机；白盒微基站部署在第一虚拟机上，移除GTP-U协议与UDP/IP间的接口调用程序。
UPF部署在第一虚拟机上，移除白盒基站侧的GTP-U协议与UDP/IP间的接口调用程序。
白盒微基站与UPF间直接相互调用GTP-U接口协议，实现BBU与UPF间通过软件内部直通。
根据本申请的另一个可选的实施例，第一虚拟机和第二虚拟机的网口通过第一通信链路连接，其中，第一通信链路通过桥接模式实现。
在本申请的一个可选的实施例中，用户平面功能单元UPF22和云服务器24通过第一通信链路实现数据通信。
云服务器DN部署在第二虚拟机上，第一虚拟机和第二虚拟机的网口间使用桥接模式实现内部通信，完成UPF与云服务器DN间的数据交互。
在本申请的另一些可选的实施例中，基站模块20与终端连接，基站模块20通过第二通信链路接收终端发送的通信数据；基站模块20与用户平面功能单元UPF22连接，基站模块20通过GTP-U接口协议将通信数据发送至用户平面功能单元UPF22；用户平面功能单元UPF22与云服务器24连接，用户平面功能单元UPF22通过第一通信链路将通信数据发送至云服务器24。
图3是根据本申请实施例的一种数据通信方法的流程图，如图3所示，当终端发起上行业务时，数据通过5G NR(即上文中的第二通信链路)传输到白盒BBU(基站模块20)，BBU(基站模块20)将数据通过GTP-U转发至UPF，UPF解析出数据中所携带的目的地址后，通过IP转发至DN(云服务器24)。下行业务反之。
在此方案部署中，省去了UPF与DN两台物理服务器，省去了BBU至UPF的传输链路，省去了UPF至DN的互联网专线链路，大大降低了运营商建网与B端用户网络使用成本。并且N3接口内部化可有效降低5G网络内部1-2ms延时。
图4是根据本申请实施例的另一种5G通信系统的结构框图，如图4所示，该通信系统包括：基站模块40、用户平面功能单元UPF42、云服务器44以及物理机46，其中，基站模块40、用户平面功能单元UPF42与云服务器44部署在物理机46上，其中，物理机46上运行第一虚拟机和第二虚拟机；基站模块40和用户平面功能单元UPF42部署在第一虚拟机内，云服务器44部署在第二虚拟机内。
根据本申请的一个，基站模块40与用户平面功能单元UPF42通过GTP-U接口协议实现数据通信。
需要说明的是，图4所示实施例的优选实施方式可以参见图2所示实施例的相关描述，此处不再赘述。
根据本申请实施例，提供了一种数据通信方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图5是根据本申请实施例的一种数据通信方法的流程图，该方法应用于以上的通信系统，包括以下步骤：
步骤S502，获取终端发送的通信数据；
步骤S504，通过GTP-U接口协议将通信数据发送至用户平面功能单元UPF；
步骤S506，通过桥接模式实现的通信链路将通信数据由用户平面功能单元UPF转发至云服务器。
参见图3，当终端发起上行业务时，数据通过5G NR传输到白盒BBU(基站模块)，基站模块将数据通过GTP-U转发至UPF，UPF解析出数据中所携带的目的地址后，通过IP转发至云服务器。下行业务反之。
本申请实施例还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行以上的数据通信方法。
上述非易失性存储介质用于存储执行以下功能的程序：获取终端发送的通信数据；通过GTP-U接口协议将通信数据发送至用户平面功能单元UPF；通过桥接模式实现的通信链路将通信数据由用户平面功能单元UPF转发至云服务器。
本申请实施例还提供了一种处理器，处理器用于运行存储在存储器中的程序，其中，程序运行时执行以上的数据通信方法。
上述处理器用于运行执行以下功能的程序：获取终端发送的通信数据；通过GTP-U接口协议将通信数据发送至用户平面功能单元UPF；通过桥接模式实现的通信链路将通信数据由用户平面功能单元UPF转发至云服务器。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种5G通信系统，其特征在于，包括：基站模块、用户平面功能单元UPF以及云服务器，其中，
所述基站模块、所述用户平面功能单元UPF与所述云服务器部署在一台物理机上，其中，所述物理机上运行第一虚拟机和第二虚拟机；
所述基站模块和所述用户平面功能单元UPF部署在所述第一虚拟机内，所述云服务器部署在所述第二虚拟机内。
2.根据权利要求1所述的5G通信系统，其特征在于，所述基站模块与所述用户平面功能单元UPF通过GTP-U接口协议实现数据通信。
3.根据权利要求2所述的5G通信系统，其特征在于，所述第一虚拟机和第二虚拟机的网口通过第一通信链路连接，其中，所述第一通信链路通过桥接模式实现。
4.根据权利要求3所述的5G通信系统，其特征在于，所述用户平面功能单元UPF和所述云服务器通过所述第一通信链路实现数据通信。
5.根据权利要求4所述的5G通信系统，其特征在于，
所述基站模块与终端连接，所述基站模块通过第二通信链路接收所述终端发送的通信数据；
所述基站模块与所述用户平面功能单元UPF连接，所述基站模块通过所述GTP-U接口协议将所述通信数据发送至所述用户平面功能单元UPF；
所述用户平面功能单元UPF与所述云服务器连接，所述用户平面功能单元UPF通过所述第一通信链路将所述通信数据发送至所述云服务器。
6.一种5G通信系统，其特征在于，包括：基站模块、用户平面功能单元UPF、云服务器以及物理机，其中，
所述基站模块、所述用户平面功能单元UPF与所述云服务器部署在所述物理机上，其中，所述物理机上运行第一虚拟机和第二虚拟机；
所述基站模块和所述用户平面功能单元UPF部署在所述第一虚拟机内，所述云服务器部署在所述第二虚拟机内。
7.根据权利要求6所述的5G通信系统，其特征在于，所述基站模块与所述用户平面功能单元UPF通过GTP-U接口协议实现数据通信。
8.一种数据通信方法，其特征在于，该方法应用于权利要求1至7中任意一项所述的通信系统，包括以下步骤：
获取终端发送的通信数据；
通过GTP-U接口协议将所述通信数据发送至用户平面功能单元UPF；
通过桥接模式实现的通信链路将所述通信数据由所述用户平面功能单元UPF转发至云服务器。
9.一种非易失性存储介质，其特征在于，所述非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述非易失性存储介质所在设备执行权利要求8所述的数据通信方法。
10.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行存储在存储器中的程序，其中，所述程序运行时执行权利要求8所述的数据通信方法。
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