CN113766443B - 一种处理海量5g消息会话管理的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种处理海量5G消息会话管理的方法,涉及5G通信技术领域,解决当前计费方式不能满足5G通信要求的技术问题,方法包括:通过基于3GPP规范中计费服务Nchf_ConvergedCharging的接口,实现与SMF网元对接的计费事件交互能力;通过基于3GPP规范中Nchf_SpendingLimitControl的接口,实现与PCF网元对接的计费控制交互能力;通过基于NRF网元的计费服务注册交互能力、更新交互能力、下线交互能力和状态更新交互能力,实现CHF服务对外的服务注册、发现和服务调用;CHF服务包括注册中心、配置中心、Nrf注册中心客户端、OCS客户端服务、DchfService5G消息会话管理服务。本发明通过遵循3GPP制定的“5G核心网协议”的要求,提供基于流的多路复用,保证海量5G话单数据快速交互。

Description

一种处理海量5G消息会话管理的方法及系统
技术领域
本发明涉及5G通信技术领域,更具体地说,它涉及一种处理海量5G消息会话管理的方法及系统。
背景技术
5G时代到来,对计费提出更高的要求,包括4/5G差异批价,与网元交互由文件计费转变为消息计费,需要支撑多量纲计费等能力。为适应5G时代的大流量话单,在计费侧(Billing Domain)解决计费功能(CHF)与网元的Nchf消息交互、会话管理等功能。
在5G时代计费系统与核心网交互,市面上的普遍存在的问题:
功能上:不支持5G融合计费架构,缺乏基于3GPP规范的计费服务;缺乏SMF与CHF之间使用Nchf接口发送request消息和response消息进行交互、缺乏CHF会话数据消息化、协议适配等;
性能上:业务稍大,同步进程堵塞延迟,影响下游业务;
技术上:以话单文件方式交互,影响批价时效性;
可用性:容错机制差,高可用切换或扩容性差等。
面对这些问题,现成方案难以满足电信庞大的5G消息会话管理,于是需用引入一套处理海量5G消息会话管理的方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足,本发明的目的一是提供一种可以有效满足5G通信的处理海量5G消息会话管理的方法。
本发明的目的一是提供一种可以有效满足5G通信的处理海量5G消息会话管理的系统。
为了实现上述目的一,本发明提供一种处理海量5G消息会话管理的方法,包括:
通过基于3GPP规范中计费服务Nchf_ConvergedCharging的接口,实现与SMF网元对接的计费事件交互能力,以满足基于会话的数据业务计费能力;
通过基于3GPP规范中Nchf_SpendingLimitControl的接口,实现与PCF网元对接的计费控制交互能力;
通过基于NRF网元的计费服务注册交互能力、更新交互能力、下线交互能力和状态更新交互能力,实现CHF服务对外的服务注册、发现和服务调用;
所述CHF服务包括注册中心、配置中心、Nrf注册中心客户端、OCS客户端服务、DchfService5G消息会话管理服务;
所述OCS客户端服务用于实现在线话单的chargingdata数据交互,Session的更新和释放;
所述DchfService5G消息会话管理服务用于与SMF网元的5G消息会话数据包交互,负责I/U/D数据包处理和转发,根据分布式缓存的资料数据设置5G消息会话的动态步长,减少网元与IT交互的频度,负责把5G消息会话数据消息化,把接收到数据按照协议格式发送到分布式消息队列,实现采用服务消费5G消息包。
作为进一步地改进,所述Nchf_ConvergedCharging的接口包括创建接口、更新接口、终止接口和通知接口。
进一步地,所述Nchf_SpendingLimitControl的接口包括订阅接口、去订阅接口、通知接口。
进一步地,所述CHF服务为通过基于SpringCloud微服务框架实现。
进一步地,通过基于vert.x的http2异步非阻塞协议通讯与所述SMF网元通讯。
进一步地,所述注册中心是采用SpringCloud的eureka-server注册中心,专门负责在线计费服务、CHF的DchfService服务发现与注册。
进一步地,所述配置中心是基于http1.1协议获取应用配置的restful服务,让客户端负载均衡获取具体服务或指定服务。
进一步地,所述Nrf注册中心客户端是根据CHF发送Nnrf_NFManagement_NFRegister/NFUpdate/NFDeregister/NFDiscovery请求到NRF,携带自己的NF profile信息发给NRF,通知CHF NF功能是否可用,所述NF profile信息包括注册服务信息、注销服务信息、发送心跳、更新服务信息。
进一步地,所述OCS客户端服务是一个基于http2.0协议的Restful服务。
进一步地,所述CHF服务获取OCS客户端服务在线计费服务列表,再根据负载均衡策略,把在线话单发送到OCS客户端服务。
为了实现上述目的二,本发明提供一种处理海量5G消息会话管理的系统,包括SMF服务集群、Nrf注册中心、CGF服务集群、在线计费OCS、离线计费CBS,其特征在于,还包括CHF服务模块、数据层,所述CHF服务模块包括注册中心模块、配置中心模块、Nrf注册中心客户端模块、OCS客户端服务模块、DchfService5G消息会话管理服务模块,所述数据层分布式缓存资料模块、分布式消息MQ模块、分布式文件HDFS/DFS模块;所述注册中心模块、配置中心模块、Nrf注册中心客户端模块、OCS客户端服务模块、DchfService5G消息会话管理服务模块根据上述的一种处理海量5G消息会话管理的方法处理海量5G消息。
有益效果
本发明与现有技术相比,具有的优点为:
本发明采用中国电信计费系统与网络设备之间的接口遵循3GPP制定的“5G核心网协议”的要求,将TCP、HTTP/2、JSON、Restful、OpenAPI 3.0进行组合应用,序列化协议采取JSON,IDL(接口描述语言)采取OpenAPI 3.0,API设计风格以Restful为主,提供基于流的多路复用,保证海量5G话单数据快速交互。
本发明中CHF与计费各环节交互,采用数据消息化通讯,CHF各节点内部采用多线程异步把5G消息会话数据消息化,作为分布式消息队列的生产者,把数据发送到各个topic,保证数据与应用分离,在系统扩缩容下,不需要人工干预新节点配置。
附图说明
图1为本发明的服务架构图;
图2为本发明中SMF核心网与融合计费Billing数据交互图;
图3为本发明中CHF与离线计费的数据交互图;
图4为本发明中的功能架构图;
图5为本发明实际应用中5G消息会话生命周期处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。
参阅图1-5,一种处理海量5G消息会话管理的方法,包括:
通过基于3GPP规范中计费服务Nchf_ConvergedCharging的接口,实现与SMF网元对接的计费事件交互能力,以满足基于会话的数据业务计费能力,Nchf_ConvergedCharging的接口包括创建接口、更新接口、终止接口和通知接口;
通过基于3GPP规范中Nchf_SpendingLimitControl的接口,实现与PCF网元对接的计费控制交互能力,Nchf_SpendingLimitControl的接口包括订阅接口、去订阅接口、通知接口;
通过基于NRF网元的计费服务注册交互能力、更新交互能力、下线交互能力和状态更新交互能力,实现CHF服务对外的服务注册、发现和服务调用;
CHF服务包括注册中心、配置中心、Nrf注册中心客户端、OCS客户端服务、DchfService5G消息会话管理服务;
OCS客户端服务用于实现在线话单的chargingdata数据交互,Session的更新和释放;
DchfService5G消息会话管理服务用于与SMF网元的5G消息会话数据包交互,负责I/U/D数据包处理和转发,根据分布式缓存的资料数据设置5G消息会话的动态步长,减少网元与IT交互的频度,负责把5G消息会话数据消息化,把接收到数据按照协议格式发送到分布式消息队列,实现采用服务消费5G消息包。
本发明采用服务化技术架构,技术架构采用社区成熟的开源技术和电信集团组件,如SpringCloud、vert.x、Http2、集团分布式消息MQ、分布式缓存redis、DFS等,数据存储采用集团分布式组件,如分布式消息队列、分布式缓存、分布式文件系统等,架构服务后,能根据业务量、数据量的情况自动扩缩容,保证系统可扩展性。
优选的,CHF服务为通过基于SpringCloud微服务框架实现,通过基于vert.x的http2异步非阻塞协议通讯与SMF网元通讯。
注册中心是采用SpringCloud的eureka-server注册中心,专门负责在线计费服务、CHF的DchfService服务发现与注册。
配置中心是基于http1.1协议获取应用配置的restful服务,让客户端负载均衡获取具体服务或指定服务;基于spring-cloud-config,获取路径:http://{ip}:{port}/{appName}/{profile}/{lable},可以让客户端负载均衡获取具体服务或指定服务。
Nrf注册中心客户端是根据CHF发送Nnrf_NFManagement_NFRegister/NFUpdate/NFDeregister/NFDiscovery请求到NRF,携带自己的NF profile信息发给NRF,通知CHF NF功能是否可用,NF profile信息包括注册服务信息、注销服务信息、发送心跳、更新服务信息。
OCS客户端服务是一个基于http2.0协议的Restful服务,CHF服务获取OCS客户端服务在线计费服务列表,再根据负载均衡策略,把在线话单发送到OCS客户端服务。
一种处理海量5G消息会话管理的系统,包括SMF服务集群、Nrf注册中心、CGF服务集群、在线计费OCS、离线计费CBS,还包括CHF服务模块、数据层,CHF服务模块通信连接SMF服务集群、Nrf注册中心、CGF服务集群、在线计费OCS、离线计费CBS、数据层。CHF服务模块包括注册中心模块、配置中心模块、Nrf注册中心客户端模块、OCS客户端服务模块、DchfService5G消息会话管理服务模块。数据层分布式缓存资料模块、分布式消息MQ模块、分布式文件HDFS/DFS模块。系统采用服务化技术架构,技术架构采用社区成熟的开源技术和电信集团组件,如SpringCloud、vert.x、Http2、集团分布式消息MQ、分布式缓存redis、DFS等。所述注册中心模块、配置中心模块、Nrf注册中心客户端模块、OCS客户端服务模块、DchfService5G消息会话管理服务模块根据上述的一种处理海量5G消息会话管理的方法处理海量5G消息。
本发明的核心机制保障:
1、功能上:本方案按照中国电信5G消息会话技术相关规范,实现了SMF与CHF之间使用Nchf接口发送request消息和response消息进行交互,5G消息会话动态步长设置、5G消息数据消息化,5G在线话单数据OCS计费转发。
2、性能上:随着5G用户增多,业务大,本方案已经在广东电信落地并正常运营,本方案采用服务化,具有快速弹性扩容、限流、熔断&降级。服务内部采用多线程http2.0异步非阻塞处理每一次数据请求,可以满足海量5G消息会话数据处理。
3、技术上:采用用微服务SpringCloud框架相关技术,https2.0多线程异步非阻塞处理数据,同时采用集团分布式消息队列把数据消息化,可以并发处理海量5G消息会话数据,交由下游系统消费消息。在设置SMF与CHF动态步长时,用户资料采用分布式缓存存储,Dchfservice各服务节点判断5G用户是否需调整步长。
4、可用性:基于服务化+数据消息化,SMF核心网与CHF的数据交互采用服务架构,CHF异步数据消息化,服务异常处理机制,SMF与CHFrequest和response通讯,服务节点异常重试机制,异常5G话单文件落地,保证系统的数据一致性、高性能、高可靠性、高可用性。
本发明采用中国电信计费系统与网络设备之间的接口遵循3GPP制定的“5G核心网协议”的要求,将TCP、HTTP/2、JSON、Restful、OpenAPI 3.0进行组合应用,序列化协议采取JSON,IDL(接口描述语言)采取OpenAPI 3.0,API设计风格以Restful为主。提供基于流的多路复用。保证海量5G话单数据快速交互。
本发明的CHF与计费各环节交互,采用数据消息化通讯,CHF各节点内部采用多线程异步把5G消息会话数据消息化,作为分布式消息队列的生产者,把数据发送到各个topic,保证数据与应用分离,在系统扩缩容下,不需要人工干预新节点配置。
本发明以json格式写入到kafka,由于是一种中间格式,可兼容各种异构数据同步。
实际应用
本发明已应用在电信运营商核心业务系统中,处理大量5G消息会话数据,从技术层面实现SMF核心网元与CHF的服务注册、CHF服务更新、注销、发现。实现业务数据的Create、Update、Release三类服务及服务的数据响应,如下:
Nchf_ConvergedCharging_Create:提供带配额管理和不带配额管理的计费功能,以及生成计费信息记录。它同时用于基于会话和事件的计费。
Nchf_ConvergedCharging_Update:服务操作用于报告使用情况,并可能进一步请求配额授权,如果发生触发条件,此操作可能导致更新CDR或在CHF中生成临时CDR。
Nchf_ConvergedCharging_Release:提供使用报告和收费信息记录生成功能,并关闭CHF中已打开的CDR。
实现CHF服务的重新认证/授权。该服务可以由任何服务器发送给提供会话服务的接入设备,来请求对用户进行重新认证/授权。该服务名为Nchf_ConvergedCharging_Notify,用于向NF使用者提供订阅事件的通知。
从业务流程层面实现了基于事件的计费流程、基于会话的计费流程、计费通知流程、异常处理流程。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.一种处理海量5G消息会话管理的方法,其特征在于,包括:
通过基于3GPP规范中计费服务Nchf_ConvergedCharging的接口,实现与SMF网元对接的计费事件交互能力,以满足基于会话的数据业务计费能力;
通过基于3GPP规范中Nchf_SpendingLimitControl的接口,实现与PCF网元对接的计费控制交互能力;
通过基于NRF网元的计费服务注册交互能力、更新交互能力、下线交互能力和状态更新交互能力,实现CHF服务对外的服务注册、发现和服务调用;
所述CHF服务包括DchfService5G消息会话管理服务,所述DchfService5G消息会话管理服务用于与SMF网元的5G消息会话数据包交互,负责I/U/D数据包处理和转发,根据分布式缓存的资料数据设置5G消息会话的动态步长,减少网元与IT交互的频度,负责把5G消息会话数据消息化,把接收到数据按照协议格式发送到分布式消息队列,实现采用服务消费5G消息包。
2.根据权利要求1所述的一种处理海量5G消息会话管理的方法,其特征在于,所述Nchf_ConvergedCharging的接口包括创建接口、更新接口、终止接口和通知接口。
3.根据权利要求1所述的一种处理海量5G消息会话管理的方法,其特征在于,所述Nchf_SpendingLimitControl的接口包括订阅接口、去订阅接口、通知接口。
4.根据权利要求1所述的一种处理海量5G消息会话管理的方法,其特征在于,所述CHF服务为通过基于SpringCloud微服务框架实现;通过基于vert.x的http2异步非阻塞协议通讯与所述SMF网元通讯。
5.根据权利要求1所述的一种处理海量5G消息会话管理的方法,其特征在于,所述CHF服务还包括注册中心、配置中心、Nrf注册中心客户端、OCS客户端服务。
6.根据权利要求5所述的一种处理海量5G消息会话管理的方法,其特征在于,所述注册中心是采用SpringCloud的eureka-server注册中心,专门负责在线计费服务、CHF的DchfService服务发现与注册。
7.根据权利要求5所述的一种处理海量5G消息会话管理的方法,其特征在于,所述配置中心是基于http1.1协议获取应用配置的restful服务,让客户端负载均衡获取具体服务或指定服务。
8.根据权利要求5所述的一种处理海量5G消息会话管理的方法,其特征在于,所述Nrf注册中心客户端是根据CHF发送
Nnrf_NFManagement_NFRegister/NFUpdate/NFDeregister/NFDiscovery请求到NRF,携带自己的NF profile信息发给NRF,通知CHF NF功能是否可用,所述NF profile信息包括注册服务信息、注销服务信息、发送心跳、更新服务信息。
9.根据权利要求5所述的一种处理海量5G消息会话管理的方法,其特征在于,所述OCS客户端服务用于实现在线话单的chargingdata数据交互,Session的更新和释放;
所述OCS客户端服务是一个基于http2.0协议的Restful服务,所述CHF服务获取OCS客户端服务在线计费服务列表,再根据负载均衡策略,把在线话单发送到OCS客户端服务。
10.一种处理海量5G消息会话管理的系统,包括SMF服务集群、Nrf注册中心、CGF服务集群、在线计费OCS、离线计费CBS,其特征在于,还包括CHF服务模块、数据层,所述CHF服务模块包括注册中心模块、配置中心模块、Nrf注册中心客户端模块、OCS客户端服务模块、DchfService5G消息会话管理服务模块,所述数据层分布式缓存资料模块、分布式消息MQ模块、分布式文件HDFS/DFS模块;所述注册中心模块、配置中心模块、Nrf注册中心客户端模块、OCS客户端服务模块、DchfService5G消息会话管理服务模块根据权利要求1-9任意一项所述的一种处理海量5G消息会话管理的方法处理海量5G消息。
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