CN113678478A - 用网络切片在ipx中进行5g业务路由选择的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于在具有必要服务质量(QoS)的互联网络分组交换(IPX)网络中沿着路由选择路径路由选择5G移动数据业务的系统和方法。在IPX网络中部署了一种代理来拦截在归属网络与访问的网络之间的会话创建请求和响应消息交换。路由选择平台提取单网络切片选择辅助信息(S‑NSSAI)属性，并使用该属性以及访问的网络和归属网络的地理位置，在IPX网络中选择具有有关网络切片用例的必要QoS的路由选择路径。路由选择平台使用第3层路由选择技术来锚定部署在IPX网络中的不同路由选择路径处的用户面功能(UPF)代理。替代地，路由选择平台使用第2层路由选择技术，其中软件定义的联网(SDN)控制器和SDN交换机经由IPX网络中的选定的路由选择路径来对业务进行路由选择。

Description

用网络切片在IPX中进行5G业务路由选择的方法和系统
优先权主张
本非临时申请要求于2019年4月12日提交的美国临时申请序列第62/833,347号的优先权。
技术领域
本发明总体上涉及电信网络领域。更具体地，本发明涉及基于移动设备与公共数据网络(PDN)之间的协议数据单元(PDU)会话中的网络切片信息，在互联网络分组交换(IPX)网络中沿着具有不同服务质量(QoS)的互联网协议(IP)路径路由选择5G移动数据业务的方法和系统。
背景技术
5G电信网络的关键优势中的一个是基于移动设备的类型而分配适当的网络资源的能力。该特征称为“网络切片”。在5G网络的场境下，3GPP将“网络切片”定义为一种提供从移动设备到PDN的逻辑端到端网络的技术。
网络切片使运营商能够为每个5G用例提供不同服务质量(QoS)的逻辑网络。5G中的用例大致分为三种类别：增强型移动宽带(eMBB)、大规模物联网(mIoT)和超可靠低延迟通信(uRLLC)。网络切片通过选择具有适当带宽、延迟、可靠性、成本和并发性的网络路径，使5G网络能够适应每个用例类别的独特特性和要求。
虽然网络切片通常被视为电信网络的未来，但是在漫游场景中实现网络切片提出了严峻的挑战。一个这样的挑战涉及互联网络分组交换(IPX)网络中网络切片的实施方式，该网络由GSM协会(GSMA)确立以提供移动运营商之间的网络互连性。许多网络运营商依靠IPX与其漫游合作伙伴确立互连性，以向其订户提供移动漫游服务。移动漫游是指归属公共陆地移动网络(HPLMN)运营商的移动订户正在国外位置使用由访问的公共陆地移动网络(VPLMN)提供的移动服务的场景。
在5G移动漫游中，移动设备接入公共数据网络(PDN)有两种常见的方法，即“本地突围”和“归属路由选择”。在本地突围漫游方案中，将用户业务直接从VPLMN路由选择到互联网。相比之下，在归属路由选择场景中，将用户业务路由选择到HPLMN以到达互联网。归属路由选择是更广泛地采用的漫游方案，因为它为HPLMN运营商提供了对服务质量和用户体验的更大控制。
当HPLMN和VPLMN经由IPX网络互连并采用归属路由选择漫游方案时，移动设备业务的信令和用户有效载荷两者都穿过IPX网络。要使漫游移动设备能够充分利用5G的网络切片特征，必须基于移动设备用例类别(即，eMBB、mIoT和uRLLC)而对穿过IPX网络的用户业务进行排序。然而，在当前现有技术中，还没有在IPX网络中高效且有效地实现网络切片的解决方案。
引文
3GPP TS23.501“第3代合作伙伴计划；技术规范组服务和系统方面；5G系统的系统架构；阶段2”和TS23.502“第三代合作伙伴计划；技术规范组服务和系统方面；5G系统的过程；阶段2”中描述了5G系统架构。3GPP TS28.530“第3代合作伙伴计划；技术规范组服务和系统方面；电信管理；5G网络的管理和编排；概念、用例和要求”、TS28.531“第3代合作伙伴计划；技术规范组服务和系统方面；5G网络的管理和编排；开通”、TS28.532“第3代合作伙伴计划；技术规范组服务和系统方面；网络和网络切片的管理和编排；开通”和TS28.533“第3代合作伙伴计划；技术规范组和系统方面；管理和编排；架构框架”中描述了网络切片的细节。
发明内容
本发明涉及基于PDU会话确立中的网络切片信息而在IPX网络中沿具有不同QoS的互联网协议(IP)路由选择路径路由选择5G用户数据以满足5G应用的具体需求的方法和系统。
在实施例中，本发明涉及一种在访问的公共陆地移动网络(VPLMN)与归属公共陆地移动网络(HPLMN)之间路由选择5G漫游移动数据业务的方法，所述网络经由互联网络分组交换(IPX)网络互连。IPX网络具有多个预定义的路由选择路径，该多个预定义的路由选择路径具有不同的QoS。当VPLMN发送协议数据单元(PDU)会话创建请求消息时，通过部署在IPX网络处的5G超文本传输协议(HTTP)/2代理捕获该消息。该捕获的PDU会话创建请求消息携带单网络切片选择辅助信息(S-NSSAI)值和由VPLMN为该PDU会话选择的访问的用户面功能(v-UPF)的IP地址。
接着，5G HTTP/2代理在捕获的PDU会话创建请求消息内识别S-NSSAI值。基于该识别的S-NSSAI值，5G HTTP/2代理从IPX网络中的多个预定义路由选择路径中选择一个路由选择路径。选定的路由选择路径被配置成为对应于S-NSSAI值的数据业务类型提供必要的QoS。在实施例中，选定的路由选择路径与部署在IPX网络中的UPF代理相关联。
在选择UPF代理之后，5G HTTP/2代理通过将v-UPF的IP地址替换为选定的UPF代理的IP地址，修改PDU会话创建请求消息。将经修改的PDU会话创建请求消息发送到HPLMN。HPLMN选择归属用户面功能(h-UPF)，并以PDU会话创建响应消息进行响应。
5G HTTP/2代理捕获PDU会话创建响应消息，并为从HPLMN到VPLMN的数据业务(下行链路业务)选择IPX网络内的路由选择路径。5G HTTP/2代理通过将h-UPF的IP地址替换为与下行链路数据业务的选定的路由选择路径关联的UPF代理的IP地址来修改PDU会话创建响应消息。上行链路业务的路由选择路径可与为下行链路业务选择的路由选择路径相同，或者替代地，两个路由选择路径可以不同。(其中下行链路分组和上行链路业务穿过不同路由选择路径的数据业务被称为非对称业务。)
接着，5G HTTP/2代理将经修改的PDU会话创建响应消息发送到VPLMN。在创建了PDU会话之后，将从VPLMN到HPLMN的后续上行链路数据分组经由IPX网络中的选定的路由选择路径递送给UPF代理。对于非对称业务，可将从HPLMN到VPLMN的后续下行链路数据分组经由IPX网络中的另一路由选择路径递送到不同的UPF代理。对于对称业务，将同一UPF代理用于上行链路数据分组和下行链路数据分组。
在实施例中，5G HTTP/2代理通过将‘vcnTunnelInfo’属性中的‘ipv4Addr’值或‘ipv6Addr’值替换为选定的UPF代理的IP地址来修改PDU会话创建请求和响应消息。
IPX网络中的每个路由选择路径具有与5G用例相关联一个或多个的参数，其中用例包括增强型移动宽带(eMBB)、大规模物联网(mIoT)和超可靠低延迟通信(uRLLC)。与这些5G案例相关联的参数中的一些包括带宽、延迟、成本、容量和可靠性。
在实施例中，可将一个或多个软件定义的联网(SDN)交换机部署在IPX网络中。在本实施例中，5G HTTP/2代理与通用分组无线电服务隧道协议(GTP)引导控制器通信以确立SDN规则，根据所述规则交换机经由选定的路由选择路径引导数据业务。GTP引导控制器充当Openflow控制器来控制SDN交换机以引导数据分组。
在实施例中，本发明涉及包括以下部件的联网和应用系统：(1)在v-SMF与h-SMF之间代理N16消息的5G HTTP/2代理；(2)在v-UPF与h-UPF之间代理N9个分组的UPF代理；以及(3)通用分组无线电服务隧道协议(GTP)引导控制器，充当Openflow控制器以控制软件定义的联网(SDN)交换机来引导GTP-U分组。
当移动设备试图确立数据会话时，VPLMN中的接入和移动管理功能(AMF)会向v-SMF(N11接口)发送‘Nsmf_PDUSession_CreateSMContext’请求。V-SMF实行UPF选择过程并向h-SMF发送‘Nsmf_PDUSession_Create’请求。该请求携带S-NSSAI和v-UPF-IP，并且遍历IPX网络中的5G HTTP/2代理。5G HTTP/2代理捕获请求消息内的S-NSSAI和v-UPF的IP地址，以及从h-SMF到v-SMF的对应响应消息内的h-VPU的IP地址。5G HTTP/2代理基于指示其地理位置的S-NSSAI和VPLMN以及HPLMN身份而确定用户有效载荷业务的最佳路由选择路径。
在实施例中，通过在IPX网络中的不同路径/链路处部署UPF-代理，用第3层路由选择技术引导移动设备业务。5G HTTP/2代理分别操纵‘Nsmf_PDUSession_Create’请求和响应消息中的‘vcnTunnelInfo’属性和‘hcnTunnelInfo’属性，并将这些属性中的UPFipv4Addr(或ipv6Addr)替换为期望的路由选择路径的选定的UPF代理的IP。
在另一实施例中，通过部署可以沿着IPX网络中的不同路径/链路路由选择业务的SDN交换机，用第2层路由选择技术引导移动设备业务。‘GTP引导控制器’充当支持OpenFlow协议的SDN控制器。它从5G HTTP/2代理获得S-NSSAI信息，并在SDN交换机处安装规则以检验GTP-U分组，并将其路由选择到期望的路径。OpenFlow匹配规则指定了v-UPF与h-UPF之间的IP流的5个元组(源P、目的地IP、源端口、目的地端口、协议id)，以及GTP-U分组的上行链路和下行链路隧道ID。OpenFlow动作规则指定应将业务递送到哪个出口网络接口/端口。
附图说明
为了更全面地理解本发明，应结合附图参考以下具体实施方式，在附图中：
图1是示意性地绘示了归属路由选择场景中的5G漫游架构的框图，其中来自VPLMN的移动用户数据被发送回HPLMN以到达PDN网络。
图2是示意性地绘示PDU会话创建(Nsmf_PDUSession_Create)请求和响应消息的数据结构的图解。GTP-U隧道信息和S-NSSAI的信息要素如图所示。
图3是示意性地绘示使用UPF-代理方法的实施例的框图。增强型移动宽带(eMBB)数据分组是通过用于eMBB的专用UPF代理进行引导的，而大规模物联网(mIoT)数据分组是通过用于mIoT的专用UPF代理进行引导的。往返于eMBB的UPF代理的路由选择路径具有低延迟但成本较高，而往返于mIoT的UPF代理的路由选择路径具有高延迟但成本较低。
图4是示意性地绘示具有UPF代理方法的PDU会话的呼叫流程的顺序图。在部署在IPX网络处的5G HTTP/2代理处对Nsmf_PDUSession_Create请求和响应消息进行代理。在确立PDU会话之后，在根据与PDU会话相关联的S-NSSAI值选择的UPF代理处对v-UPF与h-UPF之间的GTP-U数据分组进行代理。
图5是绘示通过位于世界不同地区的不同IP链路来路由选择的移动设备数据路径的图解。eMBB业务是通过低延迟、高成本链路路由选择的，而mIoT业务是通过高延迟、低成本链路路由选择的。
图6是示意性地绘示使用SDN方法的实施例的框图。GTP引导控制器被部署成充当OpenFlow控制器以控制SDN交换机。有关eMBB和mIoT数据的GTP-U业务是通过不同的IP链路进行引导的。eMBB的IP链路具有低延迟但成本较高，而mIoT的IP链路具有高延迟但成本较低。
图7是示意性地绘示具有SDN方法的PDU会话的呼叫流程的顺序图。在部署在IPX处的5G HTTP/2代理处对Nsmf_PDUSession_Create请求和响应消息进行代理。GTP引导控制器在PDU会话确立期间从5G HTTP/2代理接收关于S-NSSAI和UPF IP的信息，并向SDN交换机发送OpenFlow命令以安装Openflow规则以进行业务路由选择。在确立了PDU会话之后，v-UPF与h-UPF之间的GTP-U数据分组经由通过SDN交换机根据PDU会话的S-NSSAI值选择的不同IP路径进行路由选择。
具体实施方式
图1绘示了在归属公共陆地移动网络(HPLMN)12和访问的公共陆地移动网络(VPLMN)14直接互连而不使用互联网络分组交换(IPX)网络的场景中用于归属路由选择业务的5G漫游架构。在该场景中，移动用户数据从在VPLMN 12中漫游的用户装备(UE)16发送回HPLMN 14以到达公共数据网络(PDN)16。该场景中的网络接口包括以下内容：(1)访问的会话管理功能(v-SMF)22与归属会话管理功能(h-SMF)24之间的N16接口20；以及(2)访问的用户面功能(v-UPF)28与归属用户面功能(h-UPF)30之间的N9接口26。
根据TS23.502，网络切片选择过程在注册和协议数据单元(PDU)会话确立过程中发生。在PDU会话确立期间，网络切片选择过程用于在访问的网络侧选择适当的v-UPF 28，并且还在归属网络侧选择适当的h-UPF 30。基于用例的类型而选择v-UPF 28和h-UPF 30，例如增强型移动宽带(eMBB)、大规模物联网(mIoT)和超可靠低延迟通信(uRLLC)。
在归属路由选择漫游场景中，PDU会话确立过程开始于用户装备(UE)32向接入和移动性管理功能(AMF)38发送PDU会话确立请求。接着，AMF 38向v-SMF 22发送PDU会话创建请求(‘Nsmf_PDUSession_CreateSMContext请求’)，针对该请求，v-SMF 22用响应回复AMF38。然后，v-SMF 22基于用例的类型而为该会话选择适当的v-UPF 28。
在选择适当的v-UPF 28之后，VPLMN 12将该信息传达给HPLMN14。该步骤通过v-SMF 22向h-SMF 24发送PDU会话创建请求('Nsmf_PDUSession_Create')来完成。PDU会话创建请求携带有关v-UPF28的单网络切片选择辅助信息(S-NSSAI)40属性和隧道信息。接着，HPLMN 14在归属网络侧上选择适当的h-UPF 30。要选择适当的h-UPF30，h-SMF 24实行UPF选择过程。在选择适当的h-UPF 30之后，h-SMF24用PDU会话创建响应(‘Nsmf_PDUSession_Create响应’)回复v-SMF22，该响应携带有关选定h-UPF 30的隧道信息。
图2中绘示了PDU会话创建请求消息42和PDU会话创建响应消息44的结构。在5G网络中，每个网络切片都由称为S-NSSAI 40的属性识别，该属性指示期望的服务的类别(eMBB、mIoT、uRLLC等)。S-NSSAI40包括以下两个标识符：(1)强制切片服务类型(SST)，它是识别切片类型的整数(0到255)；以及(2)切片区分器(SD)，以进一步区分同一SST的切片。UE32可以利用PDN 16建立直至8个切片。
图2绘示了PDU会话创建请求消息42与PDU会话创建响应消息44的在v-SMF 22与h-SMF 24之间交换的消息主体的数据结构。如图2中所示，S-NSSAI 40包括在请求消息42和响应消息44两者中。V-SMF 22和h-SMF 24使用S-NSSAI 40来选择适当的v-UPF 28和h-UPF30，并向PDU会话指派适当的QoS配置文件。作为IP隧道协议的通用分组无线电服务隧道协议用户面(GTP-U)分组中携带用户业务，其中用户分组通过GTP报头进行隧道传输。
图2示出，除了S-NSSAI 40之外，PDU会话创建请求消息42(Nsmf_PDUSession_Create)的数据结构还包含有关选定的v-UPF 28的GTP-U隧道信息。具体地，在PDU会话创建请求消息42中，vcnTunnelInfo属性46包含选定的v-UPF 28的互联网协议(IP)地址和下行链路GTP-U数据路径(即，从h-UPF 30到v-UPF 28的数据路径)的隧道ID。
图2还绘示了PDU会话创建响应消息44(Nsmf_PDUSessionCreate)的数据结构，该消息是从h-SMF 24发送到v-SMF 22的响应消息。PDU会话创建响应消息包括S-NSSAI 40和有关选定的h-UPF 30的GTP-U隧道信息。具体，hcnTunnelInfo属性48包含选定的h-UPF30的IP地址和上行链路GTP-U数据路径(即，从v-UPF28到h-UPF 30的数据路径)的隧道ID。
图3中绘示了本发明的实施例。3GPP中阐述的网络切片选择过程没有解决IPX网络50中业务路由选择的需求。本发明通过以下方式解决该问题：提供使用S-NSAAI 40、选定的v-UPF 28和h-UPF 30的IP地址以及下行链路和上行链路GTP-U数据路径的隧道ID的新颖且非显而易见的方法，以实现IPX网络50中的网络切片。
图3绘示了VPMN 12和HPMN 14经由IPX网络50连接。在归属路由选择漫游场景中，信令和用户有效载荷业务两者穿过IPX网络50。在IPX网络50中，有多个IP电路连接VPLMN12和HPLMN 14以用于冗余目的，并且为不同的移动用户需求提供不同的QoS。本发明使用这些多个IP电路以将用户业务引导到IPX网络50中的不同路由选择路径，从而实现IPX网络50中的网络切片。
如图3中所示，在本发明的实施例中，5G HTTP/2代理52部署在v-SMF 22与h-SMF24之间的IPX网络50中。5G HTTP/2代理52被配置成代理VPLMN 12与HPLMN 14之间的HTTP/2消息。具体地，5G HTTP/2代理52被配置成代理v-SMF 22与h-SMF 24之间的PDU会话创建请求以及响应消息42和44。5G HTTP/2代理52还被配置成提取S-NSAAI 40的值、选定的v-UPF28和h-UPF 30的IP地址以及下行链路和上行链路GTP-U数据路径的隧道ID，以及PDU会话创建请求和响应消息42和44。
在图3中绘示的实施例中，用UPF代理方法实现业务引导。在该实施例中，多个UPF代理(在该示例中，UPF代理54和UPF代理56)被部署在IPX网络50中。每个UPF代理54/56被配置成处置对应于预定义用例类别的业务。例如，图3绘示了被配置用于eMBB业务的第一UPF代理54和被配置用于mIoT业务的第二UPF代理56。往返于eMBB的第一UPF代理54的IP链路具有低延迟但成本高，而往返于mIoT的第二UPF代理56的IP链路具有高延迟但成本低。通过选择最适合用于特定类型业务的UPF代理，本发明经由IPX网络50实现网络切片。
如以下参考图4更详细地讨论的，5G HTTP/2代理52在PDU会话创建请求和响应消息42和44中调解GTP-U隧道信息(vcnTunnelInfo属性46和hcnTunnelInfo属性48)。作为这种调解的结果，v-UPF 28和h-UPF30两者变得被配置成将业务路由选择到第一UPF代理54或第二UPF代理56。以这种方式，对于诸如eMBB和mIoT等具体用例，N9接口中从v-UPF 28到h-UPF 30的GTP-U数据在专用UPF代理54/56处锚定在IPX网络50中。
在图4中绘示的实施例中，图示了用UPF代理54/56方法引导业务。响应于从UE 32接收到确立PDU会话的请求，在步骤102中，AMF 38向v-SMF 22发送PDU会话创建场境(Nsmf_PDUSession_Create_SMContext)请求。该请求携带S-NSSAI值40，指示期望的服务类别(eMBB、mIoT、uRLLC等)。在步骤104中，v-SMF 22用PDU会话创建场境(Nsmf_PDUSession_Create_SMContext)响应回复AMF 38。接着，在步骤106中，v-SMF 22基于接收到的S-NSSAI值40而执行UPF选择过程。
在步骤108中，v-SMF经由5G HTTP/2代理52向h-SMF 24发送PDU会话创建请求42(Nsmf_PDUSession_Create请求)。PDU会话创建请求42携带S-NSSAI值40和选定的v-UPF 28的IP地址。在步骤110中，5G HTTP/2代理52执行UPF代理选择过程，以基于由S-NSSAI值40所指示的业务类型以及VPLMN 12和HPLMN 14的地理位置而确定最佳UPF代理54或56。在该示例中，如果S-NSSAI值40指示eMBB业务，则5G HTTP/2代理52被配置成选择第一UPF代理54，或者替代地，如果S-NSSAI值40指示mIoT业务则选择第二UPF代理56。
接着，5G HTTP/2代理52通过用选定的UPF代理54/56的IP地址替换v-UPF 28的IP地址来调解PDU会话创建请求消息42。通过替换PDU会话创建请求42中的IP地址，将来自h-UPF 30的后续下行链路GTP-U业务将路由选择到选定的UPF代理54/56。在步骤112中，将经修改的PDU会话创建请求消息42发送到h-SMF 24。
在步骤114中，h-SMF 24基于PDU会话创建请求42中的S-NSSAI值40而选择适当的h-UPF 30。在步骤116中，h-SMF 24用PDU会话创建响应44回复PDU会话创建请求42，该响应携带选定的h-UPF 30的IP地址。经由IPX网络50中的5G HTTP/2代理52发送PDU会话创建响应44。5G HTTP/2代理52调解PDU会话创建响应44，从而用选定的UPF代理54/56的IP地址替换h-UPF 30的IP地址。因此，将来自v-UPF 28的后续上行链路GTP-U业务将路由选择到选定的UPF代理54/56。应当注意，5G HTTP/2代理可为上行链路(从v-UPF 28到h-UPF 30)和下行链路(从h-UPF 30到v-UPF 28)GTP-U(非对称业务)选择不同的UPF代理54/56。
在步骤118中，5G HTTP/2代理52将经修改的PDU会话创建响应46发送到v-SMF 22以确立PDU会话。在步骤120至124中，经由适当的UPF代理(在本示例中，UPF代理54用于eMBB业务或UPF代理56用于mIoT业务)在v-UPF 28与h-UPF 30之间路由选择后续数据业务。
图5图示了可以经由可以部署在世界不同地区的UPF代理54/56通过不同的IP链路来引导数据业务。例如，图5描绘了第一UPF代理54部署在日本，而第二UPF代理56部署在大洋洲。在本示例中，第一UPF代理54用于具有低延迟的IP链路。虽然这些IP链路可能具有高成本，然而，无论怎样，它们在低延迟是关键的用例(例如，eMBB业务)中可能更可取。图5还绘示了通过部署在大洋洲的第二UPF代理56路由选择的IP链路可能具有较低的成本，但延迟较高。这些成本较低的IP链路对于mIoT业务可能更可取，为此成本节省的重要性可能超过增加的延迟。
在图6中绘示的实施例中，用软件定义的联网(SDN)方法实现了业务引导。在本实施例中，使GTP引导控制器58部署在IPX网络50中。GTP引导控制器58充当OpenFlow控制器以使用Openflow协议控制SDN交换机60和62。
在本实施例中，5G HTTP/2代理52拦截PDU会话创建请求和响应消息42和44，但不修改它们的属性。相反，5G HTTP/2代理52从消息42和/或44中提取S-NSSAI值40、v-UPF 28的IP地址、h-UPF 30的IP地址和GTP-U隧道ID，并将这些值传递给GTP引导控制器58。
在本实施例中，使多个SDN交换机(例如，SDN交换机60和62)部署在IPX网络50中。基于提取的v-UPF的IP地址、h-UPF的IP地址和隧道ID，而将Openflow匹配和动作规则安装在每个PDU会话的每个SDN交换机60/62处，以使得后续GTP-U业务被引导到期望的IP链路。例如，eMBB的GTP-U业务被引导通过与mIoT的GTP-U业务不同的路由选择路径。eMBB的路由选择路径(IP链路)具有低延迟但成本较高，而mIoT的路由选择路径(IP链路)具有高延迟但成本较低。
图7提供了图示用于图6中绘示的实施例的数据业务引导的信令流程图。在步骤202中，AMF 38向v-SMF 22发送PDU会话创建场境(Nsmf_PDUSession_Create_SMContext)请求。该请求携带S-NSSAI值40。在步骤204中，v-SMF 22用PDU会话创建场境(Nsmf_PDUSession_Create_SMContext)响应回复AMF 38。接着，在步骤206中，v-SMF 22基于接收到的S-NSSAI值40而执行v-UPF选择过程。
在步骤208中，v-SMF 22发送PDU会话创建请求消息42，该消息携带S-NSSAI 40和v-UPF 28的IP地址。5G HTTP/2代理52拦截PDU会话创建请求消息42并提取S-NSSAI 40和v-UPF 28的IP地址。在步骤210中，5G HTTP/2代理52向h-SMF 24发送PDU会话创建请求消息42。在步骤212中，h-SMF 24选择h-UPF 30。在步骤214中，h-SMF 24发送PDU会话创建响应消息44。5G HTTP/2代理52也会捕获该消息。5G HTTP/2代理52从PDU会话创建响应消息44中提取选定的h-UPF 30的IP地址。在步骤216中，5G HTTP/2代理52向AMF 38发送PDU会话创建响应消息44。
接着，5G HTTP/2代理52实行其逻辑以根据S-NSSAI值40和VPMN12和HPMN 14的地理位置为PDU会话选择v-UPF 28与h-UPF 30之间的适当路由选择路径/IP链路。在步骤218中，5G HTTP/2代理52向GTP引导控制器58发送命令以执行引导。该命令包含PDU会话信息，包括v-UPF 28的IP地址、h-UPF 30的IP地址、上行链路和下行链路GTP-U隧道id和S-NSSAI40。在步骤220中，GTP引导控制器58向SDN交换机60/62发送Openflow命令以创建规则来执行业务引导(OFPT_FLOW_MOD)，这属于“修改流程表”消息。匹配规则是GTP-U IP 5元组(源IP、源端口、目的地IP、目的地端口和IP协议)，以及上行链路和下行链路GTP-U隧道id。动作规则用来确定应将业务递送到哪个出口网络接口端口。应当注意，用于上行链路(从v-UPF28到h-UPF 30)和下行链路(从h-UPF30到v-UPF 28)GTP-U的IP路径/链路可能是不同的(非对称业务)。
在步骤222至226中，在确立了PDU会话之后，将在VPLMN 12与HPLMN 14之间发送的后续数据分组递送到SDN交换机60/62。在步骤228中，SDN交换机60/62根据在步骤220中确立的Openflow规则来路由选择数据分组。以这种方式，经由IPX网络中的路由选择路径来引导数据分组，该路由选择路径最适合用于基于数据分组的类型(即，eMBB、mIoT和uRLLC)而处置它们。
软件示例和硬件示例
可以结合硬件或软件或者在适当的时候结合两者的组合来实现本文描述的各种技术。因此，本文描述的方法和系统或其某些方面或部分可以采用在有形介质(诸如，硬盘驱动器、固态驱动器或任何其他机器可读存储介质)中体现的程序代码(即，指令)的形式，其中当程序代码被加载到诸如计算设备等机器中并由其实行时，该机器变成用于实践本发明的装置。在可编程计算机上实行程序代码的情况下，计算设备通常将包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)、至少一个输入设备以及至少一个输出设备。如果期望，程序可以用汇编语言或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译型或解释型语言，并且与硬件实施方式相结合。
还可以经由以程序代码形式体现的通信来实践本发明，该程序代码通过某种传输介质传输，诸如通过电气布线或电缆，通过光纤，或经由任何其他形式的传输，其中当接收到程序代码并加载到机器(诸如，EPROM、门阵列、可编程逻辑设备(PLD)、客户端计算机等)中并由其实行时，该机器变成用于实践本发明的装置。当在通用处理器上实现时，程序代码与处理器组合以提供操作以调用本发明的功能性的独特装置。另外，结合本发明使用的任何存储技术可以是硬件和软件的组合。
高效地取得了上面阐述的优点以及从前述公开中显而易见的那些优点。因为在不脱离本发明的范围的情况下可以对以上构造做出某些改变，所以意图在于包含在前述公开中或在附图中示出的所有内容应被解释为是说明性的而不是限制性意义。

Claims (20)

1.一种在经由互联网络分组交换(IPX)网络互连的访问的公共陆地移动网络(VPLMN)与归属公共陆地移动网络(HPLMN)之间路由选择5G漫游移动数据业务的方法，所述IPX网络具有多个预定义的路由选择路径，所述方法包括：
在所述IPX网络内从所述VPLMN捕获协议数据单元(PDU)会话创建请求消息，其中，所述PDU会话创建请求消息携带单网络切片选择辅助信息(S-NSSAI)值和访问的用户面功能(v-UPF)的互联网协议(IP)地址；
识别所述PDU会话创建请求消息内的所述S-NSSAI值；
基于从所述PDU会话创建请求消息中识别的所述S-NSSAI值，从所述IPX网络中的所述多个预定义路由选择路径中选择第一路由选择路径，其中，所述第一路由选择路径与部署在所述IPX网络中的第一UPF代理相关联，所述第一路由选择路径被配置成为与所述S-NSSAI值相关联的数据业务提供预定义的服务质量(QoS)；
通过将所述v-UPF的所述IP地址替换为所述第一UPF代理的IP地址来修改所述PDU会话创建请求消息，从而创建经修改的PDU会话创建请求消息；
向所述HPLMN发送所述经修改的PDU会话创建请求消息；
在所述IPX网络内从所述HPLMN捕获PDU会话创建响应消息，其中，所述PDU会话创建响应消息携带所述归属用户面功能(h-UPF)的IP地址；
通过将所述h-UPF的所述IP地址替换为与所述IPX网络中的第二路由选择路径相关联的第二UPF代理的IP地址来修改所述PDU会话创建响应消息，从而创建经修改的PDU会话创建响应消息；以及
向所述VPLMN发送所述经修改的PDU会话创建响应消息；
其中，经由所述IPX网络中的所述第一路由选择路径将从所述VPLMN到所述HPLMN的后续上行链路数据分组递送到所述第一UPF代理，并且其中，经由所述IPX网络中的所述第二路由选择路径将从所述HPLMN到所述VPLMN的后续下行链路数据分组递送到所述第二UPF代理。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二路由选择路径与所述第一路由选择路径相同，并且所述第二UPF代理与所述第一UPF代理相同。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二路由选择路径不同于所述第一路由选择路径，并且所述第二UPF代理不同于所述第一UPF代理。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述VPLMN或所述HPLMN的地理位置被用作选择所述第一路由选择路径、所述第二路由选择路径或两者的因素。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述PDU会话创建请求消息的‘vcnTunnelInfo’属性中的‘ipv4Addr’值或‘ipv6Addr’值替换为所述第一UPF代理的所述IP地址。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述PDU会话创建响应消息的‘hcnTunnelInfo’属性中的所述‘ipv4Addr’值或所述‘ipv6Addr’值替换为所述第二UPF代理的所述IP地址。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述IPX网络中的所述多个路由选择路径中的每个都具有与5G用例相关联的一个或多个属性。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述5G案例选自由增强型移动宽带(eMBB)、大规模物联网(mIoT)和超可靠低延迟通信(uRLLC)组成的组。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，与所述5G用例相关联的所述一个或多个属性选自由带宽、延迟、成本、容量和可靠性组成的组。
10.一种在经由互联网络分组交换(IPX)网络互连的访问的公共陆地移动网络(VPLMN)与归属公共陆地移动网络(HPLMN)之间路由选择5G漫游移动数据业务的方法，所述IPX网络具有多个预定义的路由选择路径，所述方法包括：
在所述IPX网络内捕获从所述VPLMN到所述HPLMN的协议数据单元(PDU)会话创建请求消息，其中，所述PDU会话创建请求消息携带单网络切片选择辅助信息(S-NSSAI)值和访问的用户面功能(v-UPF)的互联网协议(IP)地址；
从所述PDU会话创建请求消息中提取所述S-NSSAI值和所述v-UPF的所述IP地址；
向所述HPLMN发送所述PDU会话创建请求消息；
在所述IPX网络内捕获从所述HPLMN到所述VPLMN的PDU会话创建响应消息，其中，所述PDU会话创建请求消息携带所述S-NSSAI值和归属用户面功能(h-UPF)的IP地址；
从所述PDU会话创建响应消息中提取所述h-UPF的所述IP地址；
向所述VPLMN发送所述PDU会话创建响应消息；
基于所述S-NSSAI值从所述IPX网络中的所述多个预定义路由选择路径中选择第一路由选择路径，其中，所述第一路由选择路径被配置成为对应于所述S-NSSAI值的数据业务提供预定义的服务质量(QoS)；以及
为部署在所述IPX网络处的一个或多个软件定义的联网(SDN)交换机确立第一规则，以经由所述IPX网络中的所述第一路由选择路径在所述v-UPF与所述h-UPF之间路由选择所述数据业务；
其中，所述一个或多个SDN交换机被配置成根据所述第一规则经由所述IPX网络中的所述第一路由选择路径将后续上行链路数据分组从所述v-UPF路由选择到所述h-UPF。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括：
从所述IPX网络中的所述多个预定义路由选择路径中选择第二路由选择路径，以用于将下行链路数据分组从所述h-UPF路由选择到所述v-UPF；以及
为一个或多个SDN交换机确立第二规则，以用于经由所述IPX网络中的所述第二路由选择路径将所述数据业务从所述h-UPF路由选择到所述v-UPF；
其中，所述一个或多个SDN交换机被配置成根据所述第二规则经由所述IPX网络中的所述第二路由选择路径将后续下行链路数据分组从所述h-UPF路由选择到所述v-UPF。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述VPLMN或所述HPLMN的地理位置被用作选择所述第一路由选择路径的因素。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，GTP引导控制器向所述一个或多个SDN交换机发送OpenFlow命令以沿着所述第一路由选择路径引导所述数据业务。
14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述IPX网络中的所述多个路由选择路径中的每个都具有与5G用例相关联的一个或多个属性。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述5G案例选自由增强型移动宽带(eMBB)、大规模物联网(mIoT)和超可靠低延迟通信(uRLLC)组成的组。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，与所述5G用例相关联的所述一个或多个属性选自由带宽、延迟、成本、容量和可靠性组成的组。
17.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一规则是Openflow规则。
18.根据权利要求10所述的方法，其中，所述一个或多个SDN交换机被配置成基于源IP、源端口、目的地IP、目的地端口、IP协议和隧道标识而匹配所述数据业务。
19.根据权利要求10所述的方法，其中，用来自部署在所述IPX网络中的引导控制器的命令将所述第一规则传达给所述一个或多个SDN交换机。
20.根据权利要求10所述的方法，其中，基于从所述PDU会话创建请求消息或所述PDU会话创建响应消息中提取的所述S-NSSAI值和所述PDU会话信息而选择所述第一路由选择路径。
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