CN113692006B - 通信管理方法、接入网单元及通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通信管理方法、接入网单元及通信系统。通信管理方法包括：首先当检测到第一通信单元作为主用通信单元出现异常时，向核心网单元发送通信会话变更信息，以接收核心网单元返回的与第一通信单元之间通信会话的关联信息；其次将主用通信单元的设定信息，由设定第一通信单元为主用通信单元变更为设定第二通信单元的为主用通信单元；然后根据变更后的主用通信单元的设定信息，向第二通信单元发送通信连接重置指令；最后在第二通信单元完成通信连接重置后，与变更为主用通信单元的第二通信单元建立通信会话连接。本发明可以保证业务服务器与业务终端之间较高的通信可靠性，使业务终端可以持续保持正常的工作状态。

Description

通信管理方法、接入网单元及通信系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种通信管理方法、接入网单元及通信系统。

背景技术

在工业领域中，无线通信网络(包括2G网络、3G网络、4G网络、5G网络或行业通信专网)可以使业务服务器向业务终端发送控制指令或工作数据。例如在电力行业，自动电压无功控制系统(AVC)作为业务服务器，电站控制单元(VCZ)作为业务终端，自动电压无功控制系统可以通过5G网络向电站控制单元的通信单元，发送发电机端的电压调压、变压器变比调压、补偿设备的调压等工作指令和参数设定。

现有技术中，业务服务器与业务终端之间的通信一般采用单一的通信链路，通信可靠性不高，当业务终端的通信单元出现异常情况，使业务终端无法及时准确的接收业务服务器的信息，导致业务终端无法正常工作。

发明内容

基于上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种通信管理方法、接入网单元及通信系统，可以保证业务服务器与业务终端之间较高的通信可靠性。

为实现上述目的，本发明首先提供一种通信管理方法，应用于通信系统的接入网单元，通信系统还包括核心网单元、第一通信单元、第二通信单元、业务终端及业务服务器，第一通信单元和第二通信单元其中之一作为主用通信单元，另一个作为备用通信单元，业务服务器通过核心网单元连接接入网单元，接入网单元通过主用通信单元与业务终端形成通信会话连接；通信管理方法包括：

当检测到第一通信单元作为主用通信单元出现异常时，向核心网单元发送通信会话变更信息，以接收核心网单元返回的与第一通信单元之间通信会话的关联信息，通信会话的关联信息包括主用通信单元的设定信息；

将主用通信单元的设定信息，由设定第一通信单元为主用通信单元变更为设定第二通信单元的为主用通信单元；

根据变更后的主用通信单元的设定信息，向第二通信单元发送通信连接重置指令，以使第二通信单元进行通信连接重置；

在第二通信单元完成通信连接重置后，与变更为主用通信单元的第二通信单元建立通信会话连接。

可选地，在当检测到第一通信单元作为主用通信单元出现异常时，向核心网单元发送通信会话变更信息的步骤之前，还包括：

与第一通信单元形成有数据传输的通信会话连接；

与第二通信单元形成无数据传输的通信网络连接。

可选地，与变更为主用通信单元的第二通信单元建立通信会话连接的步骤，包括：

与第二通信单元建立有数据传输的通信会话连接；

与第一通信单元建立无数据传输的通信网络连接。

可选地，核心网单元包括用户面功能单元，用于用户面的数据传输，业务服务器通过用户面功能单元向接入网单元传输数据；在当检测到第一通信单元作为主用通信单元出现异常时，向核心网单元发送通信会话变更信息的步骤之前，还包括：

向用户面功能单元发送确认信息，确认信息是业务终端确认收到业务服务器的通信数据后通过第一通信单元返回的。

可选地，在与变更为主用通信单元的第二通信单元建立通信会话连接的步骤之后，包括：

接收用户面功能单元发送的二次通信数据，二次通信数据是在向第一通信单元发送一次通信数据，且未收到业务终端返回收到一次通信数据的确认信息后，由用户面功能单元缓存的；

向第二通信单元发送二次通信数据。

可选地，核心网单元还包括通信会话管理单元，用于管理用户面功能单元与主用通信单元之间的通信会话；在将主用通信单元的设定信息，由设定第一通信单元为主用通信单元变更为设定第二通信单元为主用通信单元的步骤之前，还包括：

向通信会话管理单元发送主用通信单元变更信息，主用通信单元变更信息包括第二通信单元的设定信息；

接收通信会话管理单元返回的主用通信单元变更为第二通信单元的信息。

可选地，核心网单元还包括接入和移动性管理单元，用于管理接入网单元与主用通信单元的信息传输；在将主用通信单元的设定信息，由设定第一通信单元为主用通信单元变更为设定第二通信单元为主用通信单元的步骤之前，包括：

通过接入和移动性管理单元向通信会话管理单元发送主用通信单元变更信息；

通过接入和移动性管理单元接收通信会话管理单元返回的主用通信单元变更为第二通信单元的信息。

本发明同时提供一种接入网单元，应用于通信系统，通信系统包括核心网单元、接入网单元、第一通信单元、第二通信单元、业务终端及业务服务器，第一通信单元和第二通信单元其中之一作为主用通信单元，另一个作为备用通信单元，业务服务器与核心网单元连接，核心网单元与接入网单元连接，接入网单元通过主用通信单元与业务终端形成通信会话连接；接入网单元包括：

第一发送模块，用于当检测到第一通信单元作为主用通信单元出现异常时，向核心网单元发送通信会话变更信息，以接收核心网单元返回的与第一通信单元之间通信会话的关联信息，通信会话的关联信息包括主用通信单元的设定信息；

信息变更模块，用于将主用通信单元的设定信息，由设定第一通信单元为主用通信单元变更为设定第二通信单元为主用通信单元；

第二发送模块，用于根据变更后的主用通信单元的设定信息，向第二通信单元发送通信连接重置指令，以使第二通信单元进行通信连接重置；

会话连接模块，用于在第二通信单元完成通信连接重置后，与变更为主用通信单元的第二通信单元建立通信会话连接。

本发明同时提供一种通信会话管理装置，应用于通信系统的核心网单元，通信系统包括核心网单元、接入网单元、第一通信单元、第二通信单元、业务终端及业务服务器，第一通信单元和第二通信单元其中之一作为主用通信单元，另一个作为备用通信单元，业务服务器通过核心网单元连接接入网单元，接入网单元通过主用通信单元与业务终端形成通信会话连接；通信会话管理装置包括：

消息管理模块，用于接收核心网单元的接入和移动性管理单元的会话变更信息，所述会话变更信息是当接入网单元检测到第一通信单元作为主用通信单元出现异常时，由接入网单元向接入和移动性管理单元发送的；

会话管理模块，用于在接收到会话变更信息或者会话建立信息之后，通过接入网单元将主用通信单元变更为第二通信单元，使得接入网单元通过第二通信单元与业务终端形成通信会话连接。

本发明同时提供一种接入和移动性管理装置，应用于通信系统的核心网单元，通信系统包括核心网单元、接入网单元、第一通信单元、第二通信单元、业务终端及业务服务器，第一通信单元和第二通信单元其中之一作为主用通信单元，另一个作为备用通信单元，业务服务器通过核心网单元连接接入网单元，接入网单元通过主用通信单元与业务终端形成通信会话连接；接入和移动性管理装置包括：

消息管理模块，用于当接入网单元检测到第一通信单元作为主用通信单元出现异常时，接收来自于接入网单元的通信会话变更信息，并将会话变更信息发送给核心网单元的会话管理单元；

消息转发模块，用于接收通信会话管理单元返回的会话变更完成信息，并将会话变更完成信息发送给接入网单元；

通信单元管理模块，用于记录第一通信单元或者第二通信单元变更为主用通信单元或备用通信单元的历史信息。

本发明还提供一种通信系统，应用上述的通信管理方法，其包括核心网单元、接入网单元、第一通信单元、第二通信单元、业务终端及业务服务器，第一通信单元和第二通信单元其中之一作为主用通信单元，另一个作为备用通信单元，业务服务器与核心网单元存在通信连接，核心网单元与接入网单元存在通信连接，接入网单元通过主用通信单元与业务终端形成通信会话连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：业务服务器通过核心网单元、接入网单元及主用通信单元，与业务终端形成通信会话连接，向业务终端传输数据。当主用通信单元(第一通信单元)出现异常情况，无法与业务终端或接入网单元进行正常的通信时，将原备用通信单元(第二通信单元)切换为新的主用通信单元，使业务终端与接入网单元继续保持正常的通信。这样就保证了业务服务器与业务终端之间较高的通信可靠性，使业务服务器可以持续准确的向业务终端发送工作数据，让业务终端保持正常的工作状态。

附图说明

为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例通信系统的网络连接图一；

图2是本发明实施例通信管理方法的步骤流程图；

图3是本发明实施例通信系统的网络连接图二；

图4是本发明实施例通信系统的网络连接图三；

图5是本发明实施例通信管理方法的信息传递流程图一；

图6是本发明实施例通信管理方法的数据传输流程图；

图7是本发明实施例通信管理方法的信息传递流程图二

图8是本发明实施例通信管理装置的模块连接图；

图9是本发明实施例计算机设备处理器和存储介质的连接示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性、优先级或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。

本发明实施例提供一种通信管理方法，应用于通信系统的接入网单元4，如图1所示，通信系统还包括核心网单元6、第一通信单元1、第二通信单元2、业务终端3及业务服务器5。

其中，第一通信单元1和第二通信单元2可以直接与业务终端3相连，也可以通过HUB(多端口转发器)或交换机与业务终端3相连。

第一通信单元1和第二通信单元2其中之一作为主用通信单元，另一个作为备用通信单元。第一通信单元1和第二通信单元2都需要在通信网络中进行注册登记，以便于后续业务数据的传输。在第一通信单元1和第二通信单元2上电后，第一次进行主用通信单元和备用通信单元的确认可以采用两种方法：第一种是随机确认，第一通信单元1和第二通信单元2两者中，先完成注册登记的被确认为主用通信单元，由核心网单元的接入和移动性管理单元确认主用通信单元身份。第二种是由OAM(操作维护管理)单元配置确定，OAM单元分别给第一通信单元1和第二通信单元2发送配置命令，两者根据收到的配置命令确认自己是主用通信单元还是备用通信单元。

业务服务器5与核心网单元6存在通信连接，核心网单元6与接入网单元4存在通信连接，接入网单元4通过主用通信单元与业务终端3形成通信会话连接。

在本实施例中，业务终端3可以包含多个，每个业务终端3都匹配一个主用通信单元和至少一个备用通信单元。如图1所示，业务终端3为两个时候的连接方式。业务终端3还可以为三个或更多，本实施例不做一一列举。

在本实施例中，通信系统可以为电站专网系统，其通信网络可以为5G专网或其他通信网络。业务终端3可以包括电站控制单元，业务服务器5可以包括自动电压无功控制设备，接入网单元4可以包括5G基站。第一通信单元1和第二通信单元2为同等的通信单元。

如图2所示，下面以接入网单元4为执行主体，来说明本实施例的通信管理方法，包括以下步骤：

步骤100，当检测到第一通信单元1作为主用通信单元出现异常时，向核心网单元发送通信会话变更信息，以接收核心网单元返回的与第一通信单元1之间通信会话的关联信息，通信会话的关联信息包括主用通信单元的设定信息，本实施例中设定信息可以具体为设备标识。

在本实施例的一种实施方式中，第一通信单元1的设备标识可以为UE1ID，第二通信单元2的设备标识可以为UE2ID，接入网单元4与第一通信单元1之间通信会话可以为PDUSession(协议数据单元会话)，通信会话的关联信息可以为PDU Session context(协议数据单元会话的上下文)。当第一通信单元1作为主用通信单元时，PDU Session context中绑定的主用通信单元的设备标识为UE1ID。

在上述步骤中，当接入网单元4发现作为主用通信单元的第一通信单元1出现异常情况，不能进行正常的通信传输时，开始进行主用通信单元和备用通信单元的切换。

步骤200，将主用通信单元的设定信息，由设定第一通信单元1为主用通信单元变更为设定第二通信单元2为主用通信单元。

具体的，将通信会话的关联信息中主用通信单元的设备标识由第一通信单元1的设备标识，变更为第二通信单元2的设备标识。

在上述步骤中，将PDU Session context中绑定的主用通信单元的设备标识由UE1ID变更为UE2ID。

步骤300，根据变更后的主用通信单元的设定信息(设备标识)，向第二通信单元2发送通信连接重置指令，以使第二通信单元进行通信连接重置。

在上述步骤中，主用通信单元的设备标识为UE2ID，通信连接重置指令可以为“RRCreconfiguration”，其中RRC为Radio Resource Control的简写，意思为无线资源控制，reconfiguration的意思为重新配置。接入网单元4根据通信业务需求为第二通信单元2分配资源，建立相应的协议栈实体。通信连接重置指令中包含PDU Session的必要参数，可以参考接入网单元4发送给主用通信单元的NAS消息(non-access layer message，非访问层消息)中的参数，包含PDU Session establishment(建立)和/或PDU Sessionestablishment complete(建立完成)中的参数内容，例如SSC mode(会话和服务连续模式)、IPaddress(IP地址)中是否Ip头压缩等信息。

此时，第二通信单元2由拥塞状态变为启用状态，可以与接入网单元4进行数据传输。

同时，接入网单元4也向第一通信单元1发送RRC reconfiguration指令，第一通信单元1收到指令后切换为备用通信单元，并向接入网单元4返回RRCreconfigurationcomplete(重置完成)的信息。

第一通信单元1由启用状态变为拥塞状态，与接入网单元4保持连接状态，但是不进行数据传输。

如果第一通信单元1发生异常的原因是第一通信单元1有物理损坏，则接入网单元4不再与第一通信单元1有连接以及信息交换。

步骤400，在第二通信单元2完成通信连接重置后，与变更为主用通信单元的第二通信单元2建立通信会话连接。

在上述步骤中，RRC reconfiguration指令信息中包含有UU接口(通用用户网络接口)的配置参数，第二通信单元2按照配置参数重置UU接口中的Context(上下文)和各层协议栈实体参数，按照携带的NAS消息参数来建立PDU Session Context以及UP面(用户面)的协议栈实体参数。此时，第二通信单元2的IP地址和原来的主用通信单元的IP地址相同，PDUSession的SessionID(会话识别标识)也相同。

这样，第二通信单元2替换第一通信单元1成为主用通信单元后，可以继续保持原来的主用通信单元的用户面数据传输路径，使主用通信单元和备用通信单元的切换可以及时准确的衔接。

本实施例中，业务终端3通过主用通信单元与接入网单元4形成通信会话连接，接收业务服务器5传输的数据。当主用通信单元(第一通信单元1)出现异常情况，无法与业务终端3或接入网单元4进行正常的通信时，将原备用通信单元(第二通信单元2)切换为新的主用通信单元，使业务终端3与接入网单元4继续保持正常的通信。这样就保证了业务终端3与业务服务器5之间较高的通信可靠性，使业务终端3可以持续准确的接收业务服务器5的信息，保持正常的工作状态。

在本实施例的一种实施方式中，在主用通信单元正常工作时，备用通信单元的连接的状况为：备用通信单元与接入网单元之间的通信状态为拥塞状态，主用通信单元与接入网单元之间的通信连接为正常的通信会话状态。虽然主用通信单元与备用通信单元分两条通信链路与接入网单元连接，但是在核心网单元与接入网单元之间可以只共用一个通信连接。

在本实施例的一种实施方式中，在步骤100之前包括以下步骤：

与第一通信单元1形成有数据传输的通信会话连接；

与第二通信单元2形成无数据传输的通信网络连接。

在上述步骤中，第一通信单元1作为主用通信单元，第二通信单元2作为备用通信单元，接入网单元4与主用通信单元之间的连接为由数据传输的通信会话连接，与备用通信单元之间的连接为无数据传输的通信网络连接。如图1和3所示，接入网单元4与第一通信单元1之间保持在RRC_connected(无线资源控制连接)状态，并建立PDU session。接入网单元4与第二通信单元2之间保持在RRC_Inactive(无线资源控制不活跃)状态，不需要建立PDU会话。这样，接入网单元4与第一通信单元1通过PDU session进行通信连接和数据传输，接入网单元4与第二通信单元2仅保持网络连接状态，两者之间不进行数据传输，这样可以避免备用通信单元占用不必要的网络资源，并且当需要进行通信单元主备切换时，接入网单元4可以迅速与第二通信单元2建立通信会话连接。

对应的，业务服务器5通过第一通信单元1与业务终端3形成有数据传输的通信连接，业务服务器5通过第二通信单元2与业务终端3只存在无数据传输的通信网络连接。这样也可以避免备用通信单元占用不必要的网络资源，并且当需要进行通信单元主备切换时，第二通信单元2可以迅速与业务终端3建立通信会话连接。

在本实施例的一种实施方式中，步骤300包括以下步骤：

与第二通信单元2建立有数据传输的通信会话连接；

与第一通信单元1建立无数据传输的通信网络连接。

在上述步骤中，在进行通信单元主备切换时，主用通信单元切换为第二通信单元2，备用通信单元切换为第一通信单元1。如图4所示，接入网单元4与第二通信单元2之间切换为RRC_connected状态，并与核心网单元6的UPF(User Plane Function，用户面功能)单元建立PDU session。接入网单元4与第一通信单元1之间切换为RRC_Inactive状态，第一通信单元1与核心网单元6的UPF单元63之间不需要PDU会话。这样可以在第二通信单元2出现故障时，可以再一次快速的进行主备用通信单元切换。

在本实施例的一种实施方式中，核心网单元6包括通信会话管理单元、接入和移动性管理单元和用户面功能单元。

通信会话管理单元具体的可以为SMF(Session Management Function，会话管理功能)单元61，用于管理用户面功能单元与主用通信单元之间的通信会话。在步骤200之前，还包括以下步骤：

向通信会话管理单元发送主用通信单元变更信息，主用通信单元变更信息包括第二通信单元2的设备标识。

接收通信会话管理单元返回的主用通信单元变更为第二通信单元2的信息。

在上述步骤中，主用通信单元变更信息可以为“PDU Session Modification(改变)”，主用通信单元变更为第二通信单元2的信息可以为“PDU Session ModificationComplete”。PDU Session Modification信息中携带有UE1ID、UE2ID以及主备切换的原因等等。通信会话管理单元将PDU Session Modification信息进行解析后，将PDU Sessioncontext中绑定的主用通信单元的UEID变更为UE2ID，然后向接入网单元4返回PDU SessionModification Complete。

接入和移动性管理单元可以具体为AMF(Access and Mobility ManagementFunction，接入和移动性管理)单元62，用于管理接入网单元4与主用通信单元的信息传输。在步骤200之前，包括以下步骤：

通过接入和移动性管理单元向通信会话管理单元发送主用通信单元变更信息。

通过接入和移动性管理单元接收通信会话管理单元返回的主用通信单元变更为第二通信单元2的信息。

在上述步骤中，接入网单元4和SMF单元61之间通过AMF单元62进行信息传输。当决定进行主备用通信单元切换时，接入网单元4向AMF单元62发送PDU Session Modification信息，AMF单元62收到PDU Session Modification信息后进行解析，然后向SMF单元61发送包含的PDU Session Modification信息的消息，SMF单元61接收并解析PDU SessionModification信息，然后根据PDU Session Modification将主用通信单元的设备标识更改为UE2ID，再经AMF单元62返回PDU Session Modification Complete至接入网单元4。

在本实施例的一种实施方式中，用户面功能单元可以具体为UPF(User PlaneFunction，用户面功能)单元8，用于用户面的数据传输，业务服务器5通过用户面功能单元向接入网单元4传输数据。在步骤100之前，包括以下步骤：

向用户面功能单元发送确认信息，确认信息是业务终端3确认收到业务服务器5的通信数据后通过第一通信单元1返回的。

在上述步骤中，第一通信单元1为主用通信单元。业务服务器5向业务终端3发送数据信息，首先数据信息传输至UPF单元63，UPF单元63再传输至接入网单元4，经第一通信单元1后被业务终端3接收，业务终端3接收到数据信息后，返回确认信息，确认信息经第一通信单元1传输至接入网单元4，再传输至UPF单元63，最终返回到业务服务器5，这样业务服务器5就可以知道业务终端3是否正常收到其发送的数据信息。

在本实施例的一种实施方式中，在步骤400之后，还包括以下步骤：

接收用户面功能单元8发送的二次通信数据，二次通信数据是在向第一通信单元1发送一次通信数据，且未收到业务终端3返回收到一次通信数据的确认信息后，由用户面功能单元缓存的。

向第二通信单元2发送二次通信数据。

上述步骤中，在主用通信单元变更为第二通信单元2之前，经UPF单元63传输至第一通信单元1的一次通信数据，因第一通信单元1出现异常情况(例如网络拥塞、掉电)，使得业务终端3无法正常接收到此一次通信数据，也就无法返回收到此一次通信数据的确认信息。在主用通信单元切换为第二通信单元2之后，UPF单元63与业务终端3之间的通信链路恢复正常，UPF单元63则将没有返回确认信息的一次通信数据进行再次发送，此为二次通信数据。

这样可以使业务服务器5与业务终端3之间的信息传输，不会因为主备用通信单元的切换而导致数据丢包的情况发生。

本实施例中，如图5所示，当原主用通信单元为第一通信单元1时，主用通信单元和备用通信单元的切换流程如下：

(1)接入网单元4向AMF单元62发送PDU SessionModification变更信息，要求通信会话数据传输通道变更，即变更主通信单元。

(2)AMF单元62解析PDU SessionModification信息，然后将信息转发给SMF单元61。

(3a)SMF单元61解析PDU SessionModification信息，一方面将PDU Sessioncontext中绑定的主用通信单元的UEID变更为UE2ID，一方面发送PDU SessionModification消息给UPF单元63。

(3b)SMF单元61得到UPF单元63的回应消息，表示UPF已经将PDU session绑定的UEID变更为UE2 ID，SMF则生成PDU SessionModification Complete变成完成信息，经AMF单元62传输至接入网单元4。

(4)接入网单元4将PDU Session context中绑定的主用通信单元的UEID变更为UE2ID，并分别向第一通信单元1和第二通信单元2发送RRC reconfiguration重置指令，第一通信单元1根据指令变更为备用通信单元，第二通信单元2根据指令进行通信资源的重置，变更为主用通信单元。其中RRC reconfiguration配置指令中包含了PDU session要求的Qos(服务质量)要求，这使第二通信单元2能够和第一通信单元1的传输数据的时延和可靠性要求一致。

(5)第一通信单元1和第二通信单元2在主备切换后，向接入网单元4返回RRCreconfiguration Complete重置完成的信息。

步骤(5)完成以后，UPF单元63与接入网单元4之间的PDU session对应的通信单元为第二通信单元，实现了不必重新建立UPF单元63与接入网单元4之间的针对第二通信单元的PDU session过程，节省了主备切换的时间，同时实现了数据传输的连续性。

在本实施例的一种实施方式中，主用通信单元还能与接入网单元4进行通信时，在某些特殊情况下，例如维护检修，也可以主动进行主备用通信单元的切换。

在本实施例的一种实施方式中，当主备用通信单元进行切换时，第一通信单元1的下行数据传输如图6所示，例如UPF单元63的协议层GTP-U(用户面的GPRS隧道协议)x，其数据经过SDAP(Service Data Adaptation Protocol,服务数据适配协议)层和PDCP(PacketData Convergence Protocol，分组数据汇聚协议)层已经传输了一部分。

即，第一通信单元1收到来自协议层PDCP PDU1的数据，并且给接入网单元4回应了确认信息，此确认信息为ACK。

若协议层PDCP PDU2和协议层PDCP PDU3没有返回确认信息，接入网单元4由于无法收到确认信息，则认为数据已丢失。

接入网单元4通过协议层PDCP1的ACK信息，则可以确认协议层GTP-Ux的前一层协议层GTP-Ux-1的数据包，已经被第一通信单元1正确接收，并送到了业务终端3的应用层，而协议层GTP-U x的数据则需要重新发送。

GTP-U x数据包会根据新的主用通信单元即第二通信单元2的无线资源参数，进行SDAP层和PDCP层的处理，处理过程包括：数据包的分割或者组装，添加包头，PDCP层进行加密和包头压缩处理，然后形成新的PDCP PDU数据。这些新的PDCP PDU数据经过接入网单元4的下行空口资源发送给第二通信单元2，第二通信单元2收到之后再递交到业务终端3的应用层。

在本实施例的一种实施方式中，当主备用通信单元进行切换时，原主用通信单元即第一通信单元1的上行数据在第一通信单元1内部SDAP以下层的协议数据单元都丢弃即可，并通知业务终端的应用层停止传输数据。

若第一通信单元1还能与接入网单元4进行通信，则可以继续给接入网单元4发送已经处理完成的SDAP PDU数据，然后通知业务终端的应用层停止传输数据。

当第一通信单元1变为备用通信单元，第二通信单元2变为主用通信单元后，通知业务终端应用层继续传输数据，通知信息中至少携带第二通信单元2的物理地址，例如物理连接端口号等。

接入网单元4给第二通信单元2发送SDAP协议数据信息，在SDAP协议层中下一个接收数据的协议层的序号SN为：NextSN(下一个序号)。第二通信单元2将应用层数据按照SDAP的协议格式要求封装为SDAP PDU，PDU的序号SN从NextSN开始计数。

接入网单元4接收到第二通信单元2的数据后进行处理，然后通过之前第一通信单元1作为主用通信单元使用的传输路径递交给UPF单元63。

在本实施例的一种实施方式中，主用通信单元与业务服务器5建立的通信连接为TCP(传输控制协议)类型。第一通信单元1变为备用通信单元，第二通信单元2变为主用通信单元时，为了保持TCP连接不断链，需要让变更后新的主用通信单元知晓原主用通信单元的TCP上下文。这样可以让新的主用通信单元在TCP协议栈中复制能够保持链接的参数，可以通过下面两种方法实现：

第一种方法：当第一通信单元1切换为备用通信单元之前，并且可以与接入网单元4通信的情况下，将第一通信单元1内部的TCP上下文传输给接入网单元4，由接入网单元4转给新的主用通信单元，即第二通信单元2。

第二种方法：接入网单元4上加载一个TCP Proxy(代理)，这样可以完整保存主用通信单元和备用通信单元对应的所有TCP上下文。这其中，接入网单元4需要深度解析每一个GTP-U PDU，并且在某些时候，在主备用通信单元切换期间，接入网单元4需要伪装成通信单元发送TCP ACK给业务服务器5的应用层。

采用上述方法，当网络单元的空口资源丰富时，主备用通信单元快速切换完成之后，由于没有建立PDU Session这些过程，而是直接使用原有的Session path(会话路径)，TCP连接可以继续保持良好的连接状态。

在实施例的一种实施方式中，主用通信单元与备用通信单元可以共用一条与业务服务器5的通信链路，即UPF单元63与业务服务器5之间只有一条通信链路。这种方式可以减少通信链路，避免通信资源的浪费。

在实施例的一种实施方式中，主用通信单元与备用通信单元可以分别使用不同的通信链路，即UPF单元63与业务服务器5之间存在多条通信链路，主用通信单元和备用通信单元的分别对应一条通信链路。在这种情况下，主用通信单元和备用通信单元都建立了PDUSession，主用通信单元与备用通信单元都被UPF单元63分配了IP地址。

当业务服务器5的应用层支持MPTCP(多路TCP)时，主用通信单元和备用通信单元都与业务服务器5上的应用建立了MPTCP连接，其中主用通信单元(第一通信单元1)使用数据传输通道PDU Session ID1，备用通信单元(第二通信单元2)使用数据传输通道PDUSession ID2。

主用通信单元正常工作时，业务服务器5的应用层数据流使用数据传输通道PDUSession ID1传输，数据传输通道PDU Session ID1为激活状态，备用通信单元对应的数据传输通道PDU Session ID2则处于拥塞状态。

如图7所示，接入网单元4决定进行主备通信单元切换之后，接入网单元4通知UPF单元63启用激活数据传输通道PDU Session 2，数据传输通道PDUSession 1则变为备用通道。备用通信单元对应的数据传输通道PDU Session 2激活开始启用传输，通过MPTCP协议自动将数据通过数据传输通道PDUSession 2进行传输。原主用通信单元的数据传输通道PDU Session 1则变为拥塞状态。接入网单元4通知UPF单元63的消息是通过AMF单元62和SMF单元61转发的方式，AMF单元62和SMF单元61同时也会记录这两个PDU session的状态；接入网单元4通知UPF单元63另一种方式是通过控制PDU来实现GTP-U PDU中携带控制字段来指明PDU session的状态。

这种方式可以实现主备通信单元更快速的切换。

本发明实施例提供一种接入网单元，应用于通信系统，如图1、图3和图4所示，通信系统还包括核心网单元6、第一通信单元1、第二通信单元2、业务终端3及业务服务器5，第一通信单元1和第二通信单元2其中之一作为主用通信单元，另一个作为备用通信单元，业务服务器5通过核心网单元6连接接入网单元4，接入网单元4通过主用通信单元与业务终端3形成通信会话连接；如图8所示，接入网单元4包括：

第一发送模块500，用于当检测到第一通信单元1作为主用通信单元出现异常时，向核心网单元6发送通信会话变更信息，以接收核心网6元返回的与第一通信单元1之间通信会话的关联信息，通信会话的关联信息包括主用通信单元的设备标识；

信息变更模块600，用于将主用通信单元的设定信息，由设定第一通信单元1为主用通信单元变更为设定第二通信单元2为主用通信单元；

第二发送模块700，用于根据变更后的主用通信单元的设定信息，向第二通信单元2发送通信连接重置指令，以使第二通信单元2进行通信连接重置；

会话连接模块800，用于在第二通信单元2完成通信连接重置后，与变更为主用通信单元的第二通信单元2建立通信会话连接。

本实施例的通信管理装置应用上述实施例提供的通信管理方法，业务终端3通过主用通信单元与接入网单元4，核心网单元6形成通信会话连接，接收业务服务器5传输的数据。当主用通信单元(第一通信单元1)出现异常情况，无法与业务终端3或接入网单元4进行正常的通信时，将原备用通信单元(第二通信单元2)切换为新的主用通信单元，使业务终端3与接入网单元4继续保持正常的通信。这样就保证了业务终端3与业务服务器5之间较高的通信可靠性，使业务终端3可以持续准确的接收业务服务器5的信息，保持正常的工作状态。

本发明同时提供一种通信会话管理装置，应用于通信系统的核心网单元，通信系统包括核心网单元6、接入网单元4、第一通信单元1、第二通信单元2、业务终端3及业务服务器5，第一通信单元1和第二通信单元2其中之一作为主用通信单元，另一个作为备用通信单元，业务服务器5通过核心网单元6连接接入网单元4，接入网单元4通过主用通信单元与业务终端3形成通信会话连接；通信会话管理装置可以为SMF单元61，包括：

消息管理模块，用于接收核心网单元的接入和移动性管理单元的会话变更信息，所述会话变更信息是当接入网单元检测到第一通信单元作为主用通信单元出现异常时，由接入网单元向接入和移动性管理单元发送的；

会话管理模块，用于在接收到会话变更信息或者会话建立信息之后，通过接入网单元将主用通信单元变更为第二通信单元，使得接入网单元通过第二通信单元与业务终端形成通信会话连接。

本实施例的通信会话管理装置应用上述实施例提供的通信管理方法，业务终端3通过主用通信单元与接入网单元4形成通信会话连接，接收业务服务器5传输的数据。当主用通信单元(第一通信单元1)出现异常情况，无法与业务终端3或接入网单元4进行正常的通信时，将原备用通信单元(第二通信单元2)切换为新的主用通信单元，使业务终端3与接入网单元4继续保持正常的通信。这样就保证了业务终端3与业务服务器5之间较高的通信可靠性，使业务终端3可以持续准确的接收业务服务器5的信息，保持正常的工作状态。

本发明实施例同时提供一种接入和移动性管理装置，应用于通信系统的核心网单元，通信系统包括核心网单元6、接入网单元4、第一通信单元1、第二通信单元2、业务终端3及业务服务器5，第一通信单元1和第二通信单元2其中之一作为主用通信单元，另一个作为备用通信单元，业务服务器5通过核心网单元6连接接入网单元4，接入网单元4通过主用通信单元与业务终端3形成通信会话连接；接入和移动性装置包括：

消息管理模块，用于当接入网单元检测到第一通信单元作为主用通信单元出现异常时，接收来自于接入网单元的会话变更信息，并将会话变更信息发送给核心网单元的会话管理单元；

消息转发模块，用于接收会话管理单元返回的会话变更完成信息，并将会话变更完成信息发送给接入网单元；

通信单元管理模块，用于记录第一通信单元或者第二通信单元变更为主用通信单元或备用通信单元的历史信息。

本实施例的接入和移动性管理装置应用上述实施例提供的通信管理方法，业务终端3通过主用通信单元与接入网单元4形成通信会话连接，接收业务服务器5传输的数据。当主用通信单元(第一通信单元1)出现异常情况，无法与业务终端3或接入网单元4进行正常的通信时，将原备用通信单元(第二通信单元2)切换为新的主用通信单元，使业务终端3与接入网单元4继续保持正常的通信。这样就保证了业务终端3与业务服务器5之间较高的通信可靠性，使业务终端3可以持续准确的接收业务服务器5的信息，保持正常的工作状态。

本发明实施例还提供一种通信系统，如图1所示，应用上述实施例提供的通信管理方法，其包括核心网单元6、接入网单元4，第一通信单元1、第二通信单元2、业务终端3及业务服务器5，第一通信单元1和第二通信单元2其中之一作为主用通信单元，另一个作为备用通信单元，业务服务器5连接核心网单元，核心网单元与接入网单元4，主用通信单元形成通信会话连接，主用通信单元与业务终端3形成通信连接。

本实施例的通信系统应用上述实施例提供的通信管理方法，业务终端3通过主用通信单元与接入网单元4形成通信会话连接，接收业务服务器5传输的数据。当主用通信单元(第一通信单元1)出现异常情况，无法与业务终端3或接入网单元4进行正常的通信时，将原备用通信单元(第二通信单元2)切换为新的主用通信单元，使业务终端3与接入网单元4继续保持正常的通信。这样就保证了业务终端3与业务服务器5之间较高的通信可靠性，使业务终端3可以持续准确的接收业务服务器5的信息，保持正常的工作状态。

本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储介质和处理器，存储介质存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例提供的任一通信管理方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解，上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤可以通过指令(计算机程序)来完成，或通过指令(计算机程序)控制相关的计算机设备的硬件来完成，该指令可以存储于计算机可读存储介质中，并由处理器进行加载和执行。为此，本发明实施例计算机设备的存储介质中存储有多条指令，该指令能够被处理器进行加载，以执行本发明实施例所提供的任一通信管理方法的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机可读的存储介质，其存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例提供的任一通信管理方法的步骤。

如图9所示，存储介质和处理器之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可以通过一条或者多条通信总线或信号线电性连接，如可以通过总线连接。存储介质中存储有实现数据访问控制方法的计算机执行指令，包括至少一个可以软件或固件的形式存储于存储介质中的软件功能模块，处理器通过运行存储在存储介质内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储介质可以是，但不限于，随机存取存储介质(RandomAccessMemory，简称：RAM)，只读存储介质(ReadOnlyMemory，简称：ROM)，可编程只读存储介质(ProgrammableRead-OnlyMemory，简称：PROM)，可擦除只读存储介质(ErasableProgrammableRead-OnlyMemory，简称：EPROM)，电可擦除只读存储介质(ElectricErasableProgrammableRead-OnlyMemory，简称：EEPROM)等。其中，存储介质用于存储程序，处理器在接收到执行指令后，执行程序。进一步地，上述存储介质内的软件程序以及模块还可包括操作系统，其可包括各种用于系统任务(例如内存管理、存储设备控制、电源管理等)的软件组件和/或驱动，并可与各种硬件或软件组件相互通信，从而提供其他软件组件的运行环境。处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。所述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称：CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称：NP)等。可以实现或者执行本实施例中公开的各方法、步骤及逻辑流程框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

由于该存储介质中所存储的指令，可以执行本发明实施例所提供的任一通信管理方法的步骤，因此，可以实现本发明实施例所提供的任一通信管理方法所能实现的有益效果，详见前面的实施例，在此不再赘述。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种通信管理方法，其特征在于，应用于通信系统的接入网单元，所述通信系统还包括核心网单元、第一通信单元、第二通信单元、业务终端及业务服务器，所述第一通信单元和所述第二通信单元其中之一作为主用通信单元，另一个作为备用通信单元，所述业务服务器与所述核心网单元连接，所述核心网单元与所述接入网单元连接，所述接入网单元通过主用通信单元与所述业务终端形成通信会话连接；所述通信管理方法包括：

当检测到所述第一通信单元作为主用通信单元出现异常时，向所述核心网单元发送通信会话变更信息，以接收所述核心网单元返回的与所述第一通信单元之间通信会话的关联信息，所述通信会话的关联信息包括主用通信单元的设定信息；所述通信会话为协议数据单元PDU会话，所述通信会话的关联信息为所述PDU会话的上下文；

将所述PDU会话的上下文中绑定的所述主用通信单元的设定信息，由设定第一通信单元为主用通信单元变更为设定第二通信单元为主用通信单元；

根据变更后的主用通信单元的设定信息，向所述第二通信单元发送通信连接重置指令，以使所述第二通信单元进行通信连接重置；

在所述第二通信单元完成通信连接重置后，与变更为主用通信单元的所述第二通信单元建立通信会话连接。

2.根据权利要求1所述的通信管理方法，其特征在于，在所述当检测到所述第一通信单元作为主用通信单元出现异常时，向所述核心网单元发送通信会话变更信息的步骤之前，还包括：

与所述第一通信单元形成有数据传输的通信会话连接；

与所述第二通信单元形成无数据传输的通信网络连接。

3.根据权利要求1所述的通信管理方法，其特征在于，所述与变更为主用通信单元的所述第二通信单元建立通信会话连接的步骤，包括：

与所述第二通信单元建立有数据传输的通信会话连接；

与所述第一通信单元建立无数据传输的通信网络连接。

4.根据权利要求1所述的通信管理方法，其特征在于，所述核心网单元包括用户面功能单元，用于用户面的数据传输，所述业务服务器通过所述用户面功能单元向所述接入网单元传输数据；在所述当检测到所述第一通信单元作为主用通信单元出现异常时，向所述核心网单元发送通信会话变更信息的步骤之前，还包括：

向所述用户面功能单元发送确认信息，所述确认信息是所述业务终端确认收到所述业务服务器的通信数据后通过所述第一通信单元返回的。

5.根据权利要求4所述的通信管理方法，其特征在于，在所述与变更为主用通信单元的所述第二通信单元建立通信会话连接的步骤之后，包括：

接收所述用户面功能单元发送的二次通信数据，所述二次通信数据是在向所述第一通信单元发送一次通信数据，且未收到所述业务终端返回收到所述一次通信数据的确认信息后，由所述用户面功能单元缓存的；

向所述第二通信单元发送所述二次通信数据。

6.根据权利要求4所述的通信管理方法，其特征在于，所述核心网单元还包括通信会话管理单元，用于管理所述用户面功能单元与所述主用通信单元之间的通信会话；在所述将所述主用通信单元的设定信息，由设定第一通信单元为主用通信单元变更为设定第二通信单元为主用通信单元的步骤之前，还包括：

向所述通信会话管理单元发送主用通信单元变更信息，所述主用通信单元变更信息包括所述第二通信单元的设定信息；

接收所述通信会话管理单元返回的主用通信单元变更为所述第二通信单元的信息。

7.根据权利要求4所述的通信管理方法，其特征在于，所述核心网单元还包括接入和移动性管理单元，用于管理所述接入网单元与主用通信单元的信息传输；在所述将所述主用通信单元的设定信息，由设定第一通信单元为主用通信单元变更为设定第二通信单元为主用通信单元的步骤之前，包括：

通过所述接入和移动性管理单元向所述通信会话管理单元发送主用通信单元变更信息；

通过所述接入和移动性管理单元接收所述通信会话管理单元返回的主用通信单元变更为所述第二通信单元的信息。

8.一种接入网单元，其特征在于，应用于通信系统，所述通信系统包括核心网单元、接入单元、第一通信单元、第二通信单元、业务终端及业务服务器，所述第一通信单元和所述第二通信单元其中之一作为主用通信单元，另一个作为备用通信单元，所述业务服务器与所述核心网单元连接，所述核心网单元与所述接入网单元连接，所述接入网单元通过主用通信单元与所述业务终端形成通信会话连接；所述接入网单元包括：

第一发送模块，用于当检测到所述第一通信单元作为主用通信单元出现异常时，向所述核心网单元发送通信会话变更信息，以接收所述核心网单元返回的与所述第一通信单元之间通信会话的关联信息，所述通信会话的关联信息包括主用通信单元的设定信息；所述通信会话为协议数据单元PDU会话，所述通信会话的关联信息为所述PDU会话的上下文；

信息变更模块，用于将所述PDU会话的上下文中绑定的所述主用通信单元的设定信息，由设定第一通信单元为主用通信单元变更为设定第二通信单元为主用通信单元；

第二发送模块，用于根据变更后的主用通信单元的设定信息，向所述第二通信单元发送通信连接重置指令，以使所述第二通信单元进行通信连接重置；

会话连接模块，用于在所述第二通信单元完成通信连接重置后，与变更为主用通信单元的所述第二通信单元建立通信会话连接。

9.一种通信会话管理装置，其特征在于，应用于通信系统的核心网单元，所述通信系统包括核心网单元、接入网单元、第一通信单元、第二通信单元、业务终端及业务服务器，所述第一通信单元和所述第二通信单元其中之一作为主用通信单元，另一个作为备用通信单元，所述业务服务器与所述核心网单元连接，所述核心网单元与所述接入网单元连接，所述接入网单元通过主用通信单元与所述业务终端形成通信会话连接；所述通信会话为协议数据单元PDU会话，所述通信会话的关联信息为所述PDU会话的上下文；所述通信会话管理装置包括：

消息管理模块，用于接收所述核心网单元的接入和移动性管理单元的会话变更信息，所述会话变更信息是当所述接入网单元检测到所述第一通信单元作为主用通信单元出现异常时，由所述接入网单元向所述接入和移动性管理单元发送的；

会话管理模块，用于在接收到会话变更信息或者会话建立信息之后，通过所述接入网单元将所述PDU会话的上下文中绑定的主用通信单元变更为所述第二通信单元，使得所述接入网单元通过所述第二通信单元与所述业务终端形成通信会话连接。

10.一种接入和移动性管理装置，其特征在于，应用于通信系统的核心网单元，所述通信系统包括核心网单元、接入网单元、第一通信单元、第二通信单元、业务终端及业务服务器，所述第一通信单元和所述第二通信单元其中之一作为主用通信单元，另一个作为备用通信单元，所述业务服务器与所述核心网单元连接，所述核心网单元与所述接入网单元连接，所述接入网单元通过主用通信单元与所述业务终端形成通信会话连接；所述通信会话为协议数据单元PDU会话，所述通信会话的关联信息为所述PDU会话的上下文；接入和移动性管理装置包括：

消息管理模块，用于当所述接入网单元检测到所述第一通信单元作为主用通信单元出现异常时，接收来自于所述接入网单元的会话变更信息，并将会话变更信息发送给所述核心网单元的通信会话管理单元；

消息转发模块，用于接收所述通信会话管理单元返回的会话变更完成信息，并将会话变更完成信息发送给所述接入网单元，以使所述接入网单元将所述PDU会话的上下文中绑定的所述主用通信单元的设定信息，由设定第一通信单元为主用通信单元变更为设定第二通信单元为主用通信单元；

通信单元管理模块，用于记录所述第一通信单元或者所述第二通信单元变更为主用通信单元或备用通信单元的历史信息。

11.一种通信系统，其特征在于，应用权利要求1至7任一项所述的通信管理方法，其包括接入网单元、核心网单元、第一通信单元、第二通信单元、业务终端及业务服务器，所述第一通信单元和所述第二通信单元其中之一作为主用通信单元，另一个作为备用通信单元，所述业务服务器与所述核心网单元连接，所述核心网单元与所述接入网单元连接，所述接入网单元通过主用通信单元与所述业务终端形成通信会话连接。

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