CN113556410A - 一种域名服务器的分配方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种域名系统DNS服务器分配方法、装置和系统，所述方法包括：会话管理功能SMF接收终端UE发送的会话建立请求消息，所述请求消息包括UE所要访问的数据网络名称；所述SMF根据数据网络名称以及UE地理位置获取第一DNS服务器I P地址；所述SMF向UE发送会话建立应答消息，所述应答消息包括所述第一DNS服务器I P地址。所述方案主要用在3GPP核心网中，3GPP核心网可以根据UE所访问的本地网络的位置动态地为UE分配位于本地数据网络内的DNS服务器。

Description

一种域名服务器的分配方法和装置
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种域名服务器的分配方法和装置。
背景技术
多接入边缘计算是在靠近移动用户的运营商网络的边缘为用户提供基于云计算的能力，用户可以采用该能力在网络边缘部署应用。多接入边缘计算还可以提供实时的网络信息(如用户位置、基站负载等)，采用这些信息，用户可以开发差异化的应用。将云计算能力部署到网络边缘后，可以创造出一个具备高性能、低延迟与高带宽的电信级服务环境，加速网络中各项内容、服务及应用的分发和下载，让消费者享有更高质量网络体验。
超低时延的业务对延迟很敏感，而传输路径和转发节点都会增加时延。移动边缘计算使内容和业务靠近用户部署，传输路径短转发节点少，因此移动边缘计算是超低业务实现的必要条件。典型场景车联网、工业控制、远程医疗、虚拟现实/增强现实等。
对于超大带宽的业务，通过移动边缘计算(如图1所示的移动边缘主机)的就近部署，使超大带宽流量就近处理，能极大减轻大带宽对骨干网络的冲击。典型场景如体育馆比赛直播、演唱会直播、移动内容分发等。
欧洲电信标准化组织(ETSI)在其规范ETSI GS MEC 003中定义了多接入边缘计算的参考架构，如图2所示，架构主要由两部分组成：多接入边缘计算主机(Multi-accessEdge Computing Host,MEC主机)和多接入边缘计算管理系统。MEC主机包含MEC平台、虚拟化基础设施和MEC应用，虚拟基础设施为移动边缘应用提供虚拟化的计算、存储和网络资源，MEC应用以虚拟机或者容器的形式部署在MEC主机上。MEC平台中主要包含了服务注册和发现功能，也包含了一些公共服务，如DNS(Domain Name System)服务器或者DNS代理服务等。多接入边缘计算管理系统包含MEC编排器、MEC平台管理器、虚拟化基础设施管理器等。MEC编排器维护MEC系统中所有的移动边缘主机、可用资源、可用MEC服务的总体视图，触发应用的实例化和终结。MEC平台管理器用于管理MEC平台、管理移动MEC应用的生命周期、管理应用的流规则和DNS规则。虚拟化基础设施管理器管理MEC应用所需的虚拟化资源。
3GPP定义5G标准，其中的TS23.502标准中定义了应用功能(ApplicationFunction，AF)影响会话管理功能(Session Management Function,SMF)路由选择的流程。AF将应用的部署位置、分流规则、路由规则等信息发送给网络能力开放功能(NetworkExposure Function，NEF)，这些信息经过统一数据存储库(Unified Data Repository，UDR)、策略控制功能(Policy Control Function，PCF)等网络功能最终发送给SMF。SMF利用这些信息选择数据网络接入标示符(DN Access Identifier，DNAI)和用户面功能(UserPlane Function,UPF)、设置分流规则和路由规则等。ETSI MEC架构中的组件，如MEC编排器、MEC平台管理器、MEC平台、或者MEC应用都可以作为AF和3GPP网络交互。DNAI是UPF访问部署MEC应用的本地数据网络所采用的标识符，MEC应用的部署位置可以用DNAI来表示。
对于终端UE来说，其访问的MEC主机上的MEC应用服务使用域名来表示，需要数据网络为其分配DNS服务器，所述DNS服务器需要对MEC应用域名进行IP地址的转换并返回给UE，但是现有技术中UE无法获得本地网络DNS服务器的IP地址，导致UE无法解析本地网络中应用服务的域名。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明实施例提供了一种域名系统DNS服务器分配方法、装置和系统。
本发明实施例一种域名系统DNS服务器分配方法，包括：
会话管理功能SMF接收终端UE发送的会话建立请求消息，所述请求消息包括UE所要访问的数据网络名称；
所述SMF根据数据网络名称获取第一DNS服务器IP地址；
所述SMF向UE发送会话建立应答消息，所述应答消息包括所述第一DNS服务器IP地址。
所述SMF根据数据网络名称以及UE地理位置获取第一DNS服务器IP地址具体包括：
SMF根据数据网络名称确定数据网络，并选择跟所述数据网络相连接的第一用户面功能UPF,并根据第一UPF和所述数据网络确定第一DNAI；
SMF根据第一DNAI，查询所述DNS服务器IP地址和DNAI映射关系列表，获取第一DNS服务器IP地址。
所述DNS服务器IP地址和DNAI映射关系列表由应用功能创建并发送给PCF，然后SMF从PCF获取得到，其中所述应用功能为多接入边缘计算MEC系统中的MEC平台、或者MEC平台管理器、或者MEC编排器。
本发明实施例还提供了一种域名系统DNS服务器分配系统，所述系统包括：
系统会话管理功能SMF，用于接收终端UE发送的会话建立请求消息，所述请求消息包括UE所要访问的数据网络名称；根据数据网络名称获取DNS服务器IP地址；向UE发送会话建立应答消息，所述应答消息包括所述DNS服务器IP地址；
用户面功能UPF接收UE发送的DNS请求消息，所述请求消息包括UE所请求访问的应用服务的域名，且所述请求消息的目的地址为所述DNS服务器IP地址；UPF根据所述目的地址将所述请求消息路由至DNS服务器；UPF接收DNS服务器发送的应答消息，所述应答消息包括所请求的应用服务的域名的IP地址；UPF向UE发送所述应答消息。
本发明实施例还提供了一种分配DNS服务器的硬件装置，所述装置包括处理器和存储器，所述存储器用于存储执行上述方法步骤的程序，以及存储用于实现上述方法步骤所涉及的数据；所述处理器用于执行所述存储器中存储的程序。
本发明实施例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可执行程序指令，所述可执行程序指令被运行时，用于执行上述方法所述的步骤。
上述方案中通过采用上述实施例核心网网元SMF可以根据UE所访问的本地数据网络的位置为UE分配位于本地网络内的相应DNS服务器，所述DNS服务器有能力翻译UE需要访问的本地网络中的应用服务的域名；当UE移动到新的位置且需要接入同一应用服务的其他实例(实例副本)时，SMF会为其分配新的DNS服务器，该新的DNS服务器能够翻译所述实例。上述实施例的方案简化了现有技术中核心网UPF等相关网元实现类似功能的流程复杂度，从而提升了UPF等相关网元的处理效率。
附图说明
图1是现有技术一种就近部署的移动边缘主机示意图；
图2是现有技术一种移动边缘计算参考架构图；
图3是本发明实施例MEC场景下核心网为UE分配DNS服务器的流程图；
图4是本发明实施例不同的数据网络和不同的UPF进行通信连接的示意图；
图5是本发明实施例UE移动到另一地理位置时核心网为其重新分配DNS服务器的流程图；
图6是相同数据网络的不同网络区域和不同的UPF进行通信连接的示意图；
图7是一种DNS服务器分配装置示意图；
图8是一种DNS服务器分配装置实体硬件图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
本发明提供了多种实施例，这些实施例主要用在3GPP核心网中，特别是MEC场景。在这些实施例所描述的方案中，3GPP核心网可以根据UE所访问的本地数据网络的位置动态地为UE分配位于本地数据网络内的DNS服务器。在本发明实施例中，本地数据网络是指独立于3GPP的网络，如互联网等。其中，本地数据网络包括MEC服务器，DSN服务器，MEC应用服务等。下面对这些实施例进行详细说明。
图3是本发明实施例MEC场景下核心网为UE分配DNS服务器的流程图，该流程图主要包括如下步骤：
301.UE发送PDU会话建立请求消息，其中携带要访问的数据网络名称DNN。
由于是在MEC场景下，UE所要访问的应用服务都位于本地的数据网路，所以在会话建立请求消息中会携带本地网络名称DNN，并与本地网络建立会话连接。
302.SMF从PCF获取策略规则，所述策略规则包括DNS服务器IP地址和数据网络接入标识DNAI映射关系列表。
SMF收到UE发送的PDU会话建立请求消息后，会从PCF获取策略规则，或者SMF向PCF订阅策略规则的变化，当策略规则变化时PCF向SMF通知所述策略规则。所述PCF存储的策略规则是由多接入边缘计算MEC系统中的MEC平台，或者MEC平台管理器，或者MEC编排器作为应用功能(AF)创建并发送的，具体的步骤如下：
a)MEC组件作为AF向NEF发送请求消息；
b)NEF将AF请求信息保存在UDR中；
c)NEF给AF发送应答消息；
d)订阅了AF请求修改的PCF从UDR接收通知消息，消息中包含步骤a)所述信息。
所述列表包括不同的数据网络以及为其内部的应用服务提供域名翻译的DNS服务器，可能一个数据网络在不同的位置有多个DNS服务器。
303.SMF选择合适的UPF。
SMF根据UE所要访问的数据网络以及所在的地理位置和/或UPF的负载情况确定UPF,具体地如图4所示，
图4中有两个本地数据网络(Date Network,DN)，数据网络名称(Date NetworkName,DNN)分别为X和Y，其中X网络在多个不同的地理位置有部署，如分别叫X1和X2。如果此时UE要访问的DNN是X，SMF会根据UE的地理位置选择更靠近UE的网络X1，然后选择跟X1相连接的UPF1。可选地，如果此时有多个UPF(如包括UPF2)跟X1通信连接，且UPF2的负载远小于UPF1，SMF则选择UPF2。具体如何选择，SMF可以根据上述参数灵活处理。
304.SMF根据所选择的UPF以及UE所要访问的本地DNN确定DNAI。
在图4中，UPF-1可以通过DNAI＝a的链路、UPF-2可以通过DNAI＝b的链路访问数据网络X。只有UPF-2可以通过DNAI＝c的链路访问数据网络Y。在这两个数据网络中分别部署了DNS服务器和业务服务器,其中业务服务器上运行UE需要访问的应用服务。通过DNAI可以标识DNS服务器和业务服务器的部署位置。
根据步骤303中确定的UPF，则可以确定UPF和数据网络之间的DNAI。
305.SMF根据DNAI，查询DNS服务器地址和位置的映射关系列表，获得本地数据网络中的DNS服务器IP地址。
306.SMF向UE发送PDU会话建立接受应答消息，所述应答消息包括所述DNS服务器的IP地址。
SMF向UE发送PDU会话建立接受应答消息，表明此时UE和其要访问的本地数据网络的PDU会话已经建立，且UE已经获取本地数据网络中的DNS服务器的IP地址。
307.UE发送DNS请求消息，所述请求消息包括UE所要访问的本地数据网络的应用服务的域名(该域名需要由DNS服务器进行解析成相应的IP地址)，且所述请求消息的目的地址为所述DNS服务器IP地址。
308.UPF将访问本地DNS服务器的DNS请求消息路由给本地数据网络中的DNS服务器。
当步骤303中确定的UPF收到步骤307中UE发送的DNS请求消息后，会根据所述请求消息中携带的DNS服务器IP地址将DNS请求消息路由到目的DNS服务器，该目的DNS服务器位于UE要访问的本地数据网络中。
309.本地网络中的DNS服务器处理DNS请求消息，向UPF发送DNS应答消息，所述应答消息包括UE所请求的应用服务的域名的IP地址。
具体地，DNS服务器将DNS请求消息中的应用服务的域名翻译或转换成对应的IP地址，以便UE使用该IP地址访问本地数据网络中具体的应用服务。
310.UPF向UE发送所述应答消息。
UPF向UE发送所述应答消息，所述应答消息包括UE所请求访问的应用服务的域名的IP地址。所述UE获取该应答消息中包含的IP地址，然后通过该IP地址访问相应的应用服务，相关步骤和流程属于现有技术，这里不再详述。
图5是本发明另一实施例MEC场景下UE移动到另一地理位置时SMF为其重新分配DNS服务器的流程图，主要包括如下步骤：
501.SMF检测到UE移动到新的地理位置。
当UE移动到新的地理位置时，会上报当前所在的位置。
502.SMF重新选择UPF。
在本实施例中，UE访问的数据网络跟上一实施例相同，只是网络可以覆盖不同的位置区域，在不同的位置区域所述数据网络部署有应用服务的多个实例，当UE移动后，不同位置的实例可以分别为UE提供相同功能的服务，服务实例提供服务属于现有技术，这里不再详述。另外，不同的位置区域也有不同的DNS服务器，分别为本位置区域的应用服务提供域名翻译服务，具体可以参考图6。
在图6中，当UE移动到数据网络X的另一位置区域时X2，跟上一实施例述步骤303类似，SMF根据UE当前正在访问的数据网络X2选择跟X2有通信连接的UPF3(同样也可以其他有通信连接的UPF的负载情况选择其他UPF)。
503.SMF根据所选择的UPF以及UE所要访问的本地数据网络重新确定DNAI。
跟步骤304类似，不再重复。
504.SMF根据更新后的DNAI，查询DNS服务器地址和位置的映射关系列表，获得更新的DNS服务器IP地址。
505.SMF向UE发起PDU会话修改请求，其中包含上述步骤中获得的更新后的DNS服务器IP地址。
506-509跟上一实施例步骤307-310类似，区别只是UE发送DNS请求消息的目的地址变更为更新后的DNS服务器IP地址。
上述实施例核心网网元SMF可以根据UE所访问的本地数据网络的位置为UE分配位于本地网络内的相应DNS服务器，所述DNS服务器有能力翻译UE需要访问的本地网络中的应用服务的域名，如果UE请求解析的域名不在本地网络DNS服务器的服务范围内，则该本地网络DNS服务器可以作为DNS代理向上级DNS服务器请求域名解析；当UE移动到新的位置且需要接入同一应用服务的其他实例(实例副本)时，SMF会为其分配新的DNS服务器，该新的DNS服务器能够解析或翻译所述实例的域名。上述实施例的方案解决了现有技术中UE无法获得本地网络DNS服务器的IP地址，导致UE无法通过核心网解析本地网络中应用服务的域名的问题。
如图7所示，本发明实施例还提供了一种DNS服务器分配装置(SMF)，可以用于执行上述方法实施例中的各个相关步骤，所述装置包括：
接收单元，用于接收终端UE发送的会话建立请求消息，所述请求消息包括UE所要访问的数据网络名称；
获取单元，用于根据数据网络名称以及UE地理位置获取DNS服务器IP地址；
发送单元，用于向UE发送会话建立应答消息，所述应答消息包括所述DNS服务器IP地址。
所述获取单元具体用于确定用户面功能UPF,并根据UPF和所述数据网络确定DNAI；以及根据DNAI，查询所述DNS服务器IP地址和DNAI映射关系列表，获取DNS服务器IP地址。
上述各个功能单元还可以执行上述方法实施例的其他相关步骤，这里不再赘述。
本发明实施例还提供如图3和图5所示的一种DNS服务器分配系统，可以用于执行上述方法实施例中的各个相关步骤，所述DNS服务器分配系统包括：
系统会话管理功能SMF，用于接收终端UE发送的会话建立请求消息，所述请求消息包括UE所要访问的数据网络名称；根据数据网络名称以及UE地理位置获取DNS服务器IP地址；向UE发送会话建立应答消息，所述应答消息包括所述DNS服务器IP地址；
用户面功能UPF接收UE发送的DNS请求消息，所述请求消息包括UE所请求访问的应用服务的域名，且所述请求消息的目的地址为所述DNS服务器IP地址；UPF根据所述目的地址将所述请求消息路由至DNS服务器；UPF接收DNS服务器发送的应答消息，所述应答消息包括所请求的应用服务的域名的IP地址；UPF向UE发送所述应答消息。
上述各个系统单元SMF,UPF还可以执行上述方法实施例的其他相关步骤，这里不再赘述。
图8是本发明另一实施例提供的一种DNS服务器分配装置(SMF)硬件图，所述装置可以包括：处理器、通信接口以及存储器。
处理器81可以包括一个或者一个以上处理单元，该处理单元可以是中央处理单元(英文：central processing unit，CPU)或者网络处理器(英文：network processor，NP)等。
通信接口84用于跟其他通信设备连接和信息交互，包括接收和发送相应的消息；该网络设备80还可以包括存储器83，处理器81可以通过总线与存储器83和通信接口84相连。存储器83可用于存储软件程序，该软件程序可以由处理器81执行，以实现图3、4和图5中所示的实施例中的方法步骤。此外，该存储器83中还可以存储各类业务数据或者用户数据,包括上述方法步骤中的各种应用实例和服务的状态数据等。
可选地，该网络设备80还可以包括输出设备85以及输入设备87。输出设备85和输入设备87与处理器81相连。输出设备85可以是用于显示信息的显示器、播放声音的功放设备或者打印机等，输出设备85还可以包括输出控制器，用以提供输出到显示屏、功放设备或者打印机。输入设备87可以是用于用户输入信息的诸如鼠标、键盘、电子触控笔或者触控面板之类的设备，输入设备87还可以包括输出控制器以用于接收和处理来自鼠标、键盘、电子触控笔或者触控面板等设备的输入。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意结合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如：同轴电缆、光纤、数据用户线(Digital Subscriber Line，DSL))或无线(例如：红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如：软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如：数字通用光盘(Digital Versatile Disc，DVD))、或者半导体介质(例如：固态硬盘(Solid State Disk，SSD))等。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述为本申请提供的实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请范围之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种域名系统DNS服务器分配方法，其特征在于，所述方法包括：
会话管理功能SMF接收终端UE发送的会话建立请求消息，所述请求消息包括UE所要访问的数据网络名称；
所述SMF根据数据网络名称获取第一DNS服务器IP地址；
所述SMF向UE发送会话建立应答消息，所述应答消息包括所述第一DNS服务器IP地址。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SMF根据数据网络名称获取第一DNS服务器IP地址具体包括：
SMF根据数据网络名称确定数据网络，并选择跟所述数据网络相连接的第一用户面功能UPF,并根据第一UPF和所述数据网络确定第一DNAI；
SMF根据第一DNAI，查询所述DNS服务器IP地址和DNAI映射关系列表，获取第一DNS服务器IP地址。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述DNS服务器IP地址和DNAI映射关系列表由应用功能创建并发送给PCF，然后SMF从PCF获取得到，其中所述应用功能为多接入边缘计算MEC系统中的MEC平台、或者MEC平台管理器、或者MEC编排器。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
第一UPF接收UE发送的DNS请求消息，所述请求消息包括UE所请求访问的应用服务的域名，且所述请求消息的目的地址为所述第一DNS服务器IP地址；
第一UPF根据所述目的地址将所述请求消息路由至第一DNS服务器；
第一UPF接收第一DNS服务器发送的应答消息，所述应答消息包括所请求的应用服务的域名的IP地址；
第一UPF向UE发送所述应答消息。
5.根据权利要1或4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
所述SMF检测到UE移动到新的地理位置；
所述SMF根据当前UE访问的数据网络名称以及UE新的地理位置获取第二DNS服务器IP地址；
所述SMF向UE发起PDU会话修改请求，所述修改请求包括所述第二DNS服务器IP地址。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述SMF根据当前UE访问的数据网络名称获取第二DNS服务器IP地址具体包括：
所述SMF根据当前正在访问的数据网络名称确定数据网络，并选择跟所述数据网络相连接的第二UPF,并根据第二UPF以及UE当前正在访问的数据网络确定第二DNAI；
所述SMF根据所述第二DNAI，查询所述DNS服务器IP地址和DNAI映射关系列表，获取第二DNS服务器IP地址。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，如果所述数据网络在多个不同的地理位置有部署，则SMF会根据UE的地理位置选择更靠近UE的数据网络。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
如果确定跟所述数据网络相连接的UPF有多个，则选择负载较轻的UPF。
9.一种域名系统DNS服务器分配系统，其特征在于，所述系统包括：
系统会话管理功能SMF，用于接收终端UE发送的会话建立请求消息，所述请求消息包括UE所要访问的数据网络名称；根据数据网络名称获取DNS服务器IP地址；向UE发送会话建立应答消息，所述应答消息包括所述DNS服务器IP地址；
用户面功能UPF接收UE发送的DNS请求消息，所述请求消息包括UE所请求访问的应用服务的域名，且所述请求消息的目的地址为所述DNS服务器IP地址；UPF根据所述目的地址将所述请求消息路由至DNS服务器；UPF接收DNS服务器发送的应答消息，所述应答消息包括所请求的应用服务的域名的IP地址；UPF向UE发送所述应答消息。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述SMF根据数据网络名称获取DNS服务器IP地址具体包括：
SMF根据数据网络名称确定数据网络，并选择跟所述数据网络相连接的用户面功能UPF,并根据UPF和所述数据网络确定DNAI；
SMF根据DNAI，查询所述DNS服务器IP地址和DNAI映射关系列表，获取DNS服务器IP地址。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述DNS服务器IP地址和DNAI映射关系列表由应用功能创建并发送给PCF，然后SMF从PCF获取得到，其中所述应用功能为多接入边缘计算MEC系统中的MEC平台、或者MEC平台管理器、或者MEC编排器。
12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，
如果所述数据网络在多个不同的地理位置有部署，则SMF会根据UE的地理位置选择更靠近UE的数据网络。
13.一种装置，其特征在于，所述装置包括处理器和存储器；
所述存储器中存储程序；
所述处理器用于执行所述存储器中存储的程序,使得所述装置执行权利要求1-8任一项所述的方法。
14.一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有可执行程序指令，所述可执行程序指令被运行时，用于执行上述1-8中的任一权利要求所述的步骤。
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