CN113973340A - 区域分流实现方法和系统 - Google Patents

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

本公开公开了一种区域分流实现方法和系统，涉及无线通信领域。该方法包括：私网基站接收终端发送的上行数据流量，建立终端到公网的会话；若上行数据流量归属的网络切片中包含支持私网访问的标识，则建立终端到私网的会话；将上行数据流量中的第一部分流量通过私网UPF网元发送至数据网络服务器；以及将上行数据流量中的除第一部分流量外的第二部分流量通过公网UPF网元发送至数据网络服务器。本公开私网基站屏蔽终端侧和网络侧的版本和配置差异，体现为终端和核心网都不需要感知的区域分流，从而降低了区域分流的复杂度，能够适应于应急通信场景，并减少了设备成本。

Description

区域分流实现方法和系统
技术领域
本公开涉及无线通信领域，尤其涉及一种区域分流实现方法和系统。
背景技术
在5G应急通信方面，为了提升用户的体验度降低访问时延，通过网络切片实现将数据分流到区域的DN(Data Network，数据网络)。而规范定义的非公共网络尚不成熟且方案需要依托于公网，其公网核心网、UE(终端)都需要感知私网，如果应用到应急通信中，将无法满足快速部署应急的目的。同时，从兼容性的角度来讲，应急通信短期来看很难实现完全兼容。
发明内容
本公开要解决的一个技术问题是，提供一种区域分流实现方法和系统，能够降低区域分流的复杂度，适应于应急通信场景。
根据本公开一方面，提出一种区域分流实现方法，包括：私网基站接收终端发送的上行数据流量，建立终端到公网的会话；若上行数据流量归属的网络切片中包含支持私网访问的标识，则建立终端到私网的会话；将上行数据流量中的第一部分流量通过私网用户面功能UPF网元发送至数据网络服务器；以及将上行数据流量中的除第一部分流量外的第二部分流量通过公网UPF网元发送至数据网络服务器。
在一些实施例中，数据网络服务器发送下行数据流量时，判断是否存在已建立的终端到私网的会话；若存在已建立的终端到私网的会话，则向路由器发送第一通告，以便路由器根据已建立到私网会话的第一终端的IP地址生成静态路由，并基于静态路由通过私网UPF网元将待发送到第一终端的第一下行流量数据发送至第一终端，基于默认路由，通过公网UPF网元将待发送到未建立到私网会话的第二终端的第二下行流量数据发送至第二终端。
在一些实施例中，私网基站将第一部分流量发送至私网UPF网元包括：通过私网通用分组无线服务隧道协议GTP隧道封装第一部分流量，并将封装后的第一部分流量发送至私网UPF网元。
在一些实施例中，路由器根据第一终端的IP地址生成静态路由包括：路由器根据私网UPF网元保存的转发信息表，查询第一终端的IP地址，其中，私网UPF网元在接收到第一部分流量后，提取第一部分流量的终端IP地址，并将终端IP地址与私网GTP隧道的对应关系保存在转发信息表。
在一些实施例中，数据网络服务器若确定第一终端到私网的会话被删除，则向路由器发送第二通告，以使路由器删除静态路由消息。
在一些实施例中，若网络切片中不包含支持私网访问的标识，则上行数据流量通过公网UPF网元发送至数据网络服务器。
在一些实施例中，若不存在已建立的终端到私网的会话，则向路由器发送第三通告，以便路由器基于默认路由，通过公网UPF网元将下行流量数据发送至对应的终端。
根据本公开的另一方面，还提出一种区域分流实现系统，包括：私网基站，被配置为接收终端发送的上行数据流量，建立终端到公网的会话；若上行数据流量归属的网络切片中包含支持私网访问的标识，则建立终端到私网的会话；将上行数据流量中的第一部分流量发送至私网用户面功能UPF网元，将上行数据流量中的除第一部分流量外的第二部分流量发送至公网UPF网元；私网UPF网元，被配置为将第一部分数据流量发送至数据网络服务器；公网UPF网元，被配置为第二部分流量发送至数据网络服务器；以及数据网络服务器，被配置为接收第一部分流量和第二部分流量。
在一些实施例中，该区域分流实现系统还包括路由器，其中，数据网络服务器还被配置为发送下行数据流量时，判断是否已建立终端到私网的会话，若已建立终端到私网的会话，则向路由器发送第一通告；以及路由器被配置为根据已建立到私网会话的第一终端的IP地址生成静态路由，并基于静态路由通过私网UPF网元将待发送到第一终端的第一下行流量数据发送至第一终端，基于默认路由，通过公网UPF网元将待发送到未建立到私网会话的第二终端的第二下行流量数据发送至第二终端。
根据本公开的另一方面，还提出一种区域分流实现系统，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器的指令执行如上述的区域分流实现方法。
根据本公开的另一方面，还提出一种非瞬时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现上述的区域分流实现方法。
本公开实施例中，私网基站若确定上行数据流量归属的网络切片中包含支持私网访问的标识，则将一部分流量数据通过私网UPF网元发送至数据网络服务器，一部分流量数据通过公网私网UPF网元发送至数据网络服务器，从而实现区域分流。该实施例中，私网基站屏蔽终端侧和网络侧的版本和配置差异，最终体现为终端和核心网都不需要感知的区域分流，从而降低了区域分流的复杂度，减少设备成本，能够适应于应急通信场景。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1为现有PNI-PNP组网架构示意图。
图2为本公开的区域分流实现方法的一些实施例的流程示意图。
图3为本公开的一些实施例中上行流量数据传输示意图。
图4为本公开的一些实施例的组网架构示意图。
图5为本公开的区域分流实现方法的另一些实施例的流程示意图。
图6为本公开的一些实施例中下行数据流量传输示意图。
图7为本公开的区域分流实现系统的一些实施例的结构示意图。
图8为本公开的区域分流实现系统的另一些实施例的结构示意图。
图9为本公开的区域分流实现系统的另一些实施例的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
非公共网络是一种区别于公共网络的为特定用户提供服务的网络，在3GPP协议TS23.501 R16的定义中，非公共网络有以下两种类型：第一种类型为独立组网的NPN(Non-Public Network非公共网络)，该网络不依赖于PLMN(Public Land Mobile Network，公共陆地移动网络)网络，由SNPN运营商运营。第二种类型为PNI(Public network integrated，非独立组网)-NPN，该网络依赖于PLMN网络，由传统运营商运营。
在应急通信场景下，大多采用PNI-NPN型的网络架构，其架构如图1所示。公共网络集成NPN需要私网网元融合到公网，公网网元需要和私网网元上下文同步，私网基站才能访问公网。此时，私网是依托于公网的。另外，终端根据CAG(Cell Access Group，闭合接入组)策略接入到CAG对应的基站，公网基站和核心网需要感知终端是否已进入自己负责的区域，部署成本较大。终端位置更新后，从私网接入变为公网接入。此时如果终端想要接入公网，则公网需要提前感知终端的CAG，进而确定是否有终端打算接入进来，然后公网网元需订阅终端CAG变化事件，并出发配置更新流程到终端，因此，对终端兼容性有很高要求。再者，对于5G基站，私网基站接入公共承载网络时，对基站兼容性提出很高要求。
图2为本公开的区域分流实现方法的一些实施例的流程示意图。
在步骤210，私网基站接收终端发送的上行数据流量，建立终端到公网的会话。
私网基站即非公共网络的基站。在一些实施例中，私网基站建立终端到公网的PDU(Protocol Data Unit，协议数据单元)会话。
在步骤220，若上行数据流量归属的网络切片中包含支持私网访问的标识，则建立终端到私网的会话。
上行数据流量到达私网基站后，私网基站在控制信令处理中提取网络切片的关键信息，例如，是否包含支持私网访问的标识，若是，则建立该终端到私网的PDU会话。
在步骤230，将上行数据流量中的第一部分流量通过私网UPF(User PlaneFunction，用户面功能)网元发送至数据网络服务器。
在一些实施例中，私网基站通过私网GTP(General Packet Radio ServiceTunnelling Protocol，通用分组无线服务隧道协议)隧道封装第一部分流量，并将封装后的第一部分流量发送至私网UPF网元。
如图3所示，上行数据流量通过DRB(Data Radio Bearer，数据无线电承载)达到私网基站后，将一部分数据流量通过N3通道发送至UPF网元。
在步骤240，将上行数据流量中的除第一部分流量外的第二部分流量通过公网UPF网元发送至数据网络服务器。
在一些实施例中，根据公网能力和私网能力，确定通过私网UPF网元和公网UPF网元传输的流量数据。公网UPF网元通过承载网将剩余部分流量发送至数据网络服务器。
步骤230和步骤240可以同时执行，也可以不分先后执行。
在上述实施例中，私网基站若确定上行数据流量归属的网络切片中包含支持私网访问的标识，则将一部分流量数据通过私网UPF网元发送至数据网络服务器，一部分流量数据通过公网私网UPF网元发送至数据网络服务器，从而实现区域分流。该实施例中，私网基站屏蔽终端侧和网络侧的版本和配置差异，最终体现为终端和核心网都不需要感知的区域分流，从而降低了区域分流的复杂度，减少设备成本，能够适应于应急通信场景。
在一些实施例中，若网络切片中不包含支持私网访问的标识，则上行数据流量通过公网UPF网元发送至数据网络服务器。
图4为本公开的一些实施例的组网架构示意图。该5G系统包括公共网络和非公共网络。公共网络中包括公网签约数据库411、公网5G核心网412、公网UPF网元413，非公共网络中包括私网基站421、私网签约数据库422、私网5G核心网423、私网UPF网元424、DN服务器425和路由器426。公网UPF网元413通过承载网414与私网中的路由器426交互。图中虚线表示控制信令流，实现表示用户面数据流。
与图1相比，私网不再依赖于公网，通过网络切片中的标识、GTP通道等相关操作即可访问公网。另外，由于终端直接从私网基站接入公网，终端无需感知公网基站以及公网核心网，因此，能够降低访问时延，并且简化了配置，无需考虑终端兼容性问题，节省了成本。再者，该实施例中的私网基站不用接入公共承载网络而直接接入公网核心网，因此不考虑私网基站兼容性问题。
在一些实施例中，私网UPF网元在接收到第一部分流量后，提取第一部分流量的终端IP地址，并将终端IP地址与私网GTP隧道的对应关系保存在转发信息表。
例如，私网UPF网元接收到第一个数据包，则提取该数据包内层的终端IP地址，将终端IP地址与私网GTP隧道的对应关系保存在FIB(Forwarding Information Base，转发信息表)，便于发送下行流量数据时的查表。
在一些实施例中，如图4所示，当DN连接到承载网，支持通过公网访问的情况下，需要考虑下行流量数据如何分流的问题。
图5为本公开的区域分流实现方法的另一些实施例的流程示意图。
在步骤510，数据网络服务器发送下行数据流量时，判断是否存在已建立的终端到私网的会话。
在步骤520，若存在已建立的终端到私网的会话，数据网络服务器向路由器发送第一通告。例如，通过OSPF(Open Shortest Path First，开放式最短路径优先)路由重分发通告到路由器。
在步骤530，路由器根据已建立到私网会话的第一终端的IP地址生成静态路由，并基于静态路由通过私网UPF网元将待发送到第一终端的第一下行流量数据发送至第一终端。
在一些实施例中，路由器根据私网UPF网元保存的转发信息表，查询第一终端的IP地址。
在一些实施例中，数据网络服务器若确定第一终端到私网的会话被删除，则向路由器发送第二通告，以使路由器删除静态路由消息。
在步骤540，路由器基于默认路由，通过公网UPF网元将待发送到未建立到私网会话的第二终端的第二下行流量数据发送至第二终端。
步骤530和步骤540可以同时执行，也可以部分先后执行。
在一些实施例中，如图6所示，路由器配置默认路由控制未在私网建立的PDU会话、已在私网建立的PDU会话需要通过私网UPF联动路由策略进行路由。
在上述实施例中，如果存在已建立的终端到私网的会话，则优先通过私网向终端发送下行流量数据，对于没有建立到私网的会话的终端，基于默认路由通过公网向终端发送下行流量数据，从而实现了下行流量数据的区域分流。
在一些实施例中，若不存在已建立的终端到私网的会话，数据网络服务器向路由器发送第三通告。路由器基于默认路由，通过公网UPF网元将下行流量数据发送至终端。
图7为本公开的区域分流实现系统的一些实施例的结构示意图。该系统包括私网基站710、私网UPF网元720、公网UPF网元730和数据网络服务器740。
私网基站710被配置为接收终端发送的上行数据流量，建立终端到公网的会话；若上行数据流量归属的网络切片中包含支持私网访问的标识，则建立终端到私网的会话；将上行数据流量中的第一部分流量发送至私网UPF网元，将上行数据流量中的除第一部分流量外的第二部分流量发送至公网UPF网元。
在一些实施例中，会话例如为PDU会话。上行数据流量到达私网基站后，私网基站在控制信令处理中提取网络切片的关键信息，例如，是否包含支持私网访问的标识，若是，则建立该终端到私网的PDU会话。
在一些实施例中，私网基站通过私网GTP隧道封装第一部分流量，并将封装后的第一部分流量发送至私网UPF网元。
在一些实施例中，根据公网能力和私网能力，确定通过私网UPF网元和公网UPF网元传输的流量数据。
私网UPF网元720被配置为将第一部分数据流量发送至数据网络服务器。
公网UPF网元730被配置为第二部分流量发送至数据网络服务器。
在一些实施例中，公网UPF网元通过承载网将剩余部分流量发送至数据网络服务器。
数据网络服务器740被配置为接收第一部分流量和第二部分流量。
在上述实施例中，私网基站若确定上行数据流量归属的网络切片中包含支持私网访问的标识，则将一部分流量数据通过私网UPF网元发送至数据网络服务器，一部分流量数据通过公网私网UPF网元发送至数据网络服务器，从而实现区域分流。该实施例中，私网基站屏蔽终端侧和网络侧的版本和配置差异，最终体现为终端和核心网都不需要感知的区域分流，从而降低了区域分流的复杂度，减少设备成本，能够适应于应急通信场景。
在本公开的另一些实施例中，私网基站710还被配置为若网络切片中不包含支持私网访问的标识，则将上行流量数据发送至公网UPF网元，公网UPF网元740通过承载网将上行流量数据发送至数据网络服务器740。
在本公开的另一些实施例中，如图8所示，该系统还包括路由器810。
数据网络服务器750还被配置为发送下行数据流量时，判断是否已建立终端到私网的会话，若已建立终端到私网的会话，则向路由器发送第一通告。例如，通过OSPF路由重分发通告到路由器。
路由器810被配置为根据已建立到私网会话的第一终端的IP地址生成静态路由，并基于静态路由通过私网UPF网元720将待发送到第一终端的第一下行流量数据发送至第一终端，基于默认路由，通过公网UPF网元730将待发送到未建立到私网会话的第二终端的第二下行流量数据发送至第二终端。
在一些实施例中，路由器810根据私网UPF网元720保存的转发信息表，查询第一终端的IP地址。
在一些实施例中，数据网络服务器750还被配置为若确定第一终端到私网的会话被删除，则向路由器810发送第二通告。路由器810删除静态路由消息。
在上述实施例中，如果存在已建立的终端到私网的会话，则优先通过私网向终端发送下行流量数据，对于没有建立到私网的会话的终端，基于默认路由通过公网向终端发送下行流量数据，从而实现了下行流量数据的区域分流。
在一些实施例中，若不存在已建立的终端到私网的会话，数据网络服务器750向路由器发送第三通告。路由器810被配置为基于默认路由，通过公网UPF网元将下行流量数据发送至终端。
在本公开的一些实施例中，私网基站、私网UPF网元、公网UPF网元、数据网络服务器和路由器构建的组网架构如图2所示。
图9为本公开的区域分流实现系统的另一些实施例的结构示意图。该系统中每个设备包括存储器910和处理器920。其中：存储器910可以是磁盘、闪存或其它任何非易失性存储介质。存储器用于存储图2、5所对应实施例中的指令。处理器920耦接至存储器910，可以作为一个或多个集成电路来实施，例如微处理器或微控制器。该处理器920用于执行存储器中存储的指令。
在一些实施例中，处理器920通过BUS总线930耦合至存储器910。该系统900还可以通过存储接口940连接至外部存储系统950以便调用外部数据，还可以通过网络接口960连接至网络或者另外一台计算机系统(未标出)。此处不再进行详细介绍。
在该实施例中，通过存储器存储数据指令，再通过处理器处理上述指令，降低了区域分流的复杂度，减少设备成本，能够适应于应急通信场景。
在另一些实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现图2、5所对应实施例中的方法的步骤。本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
至此，已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (11)

1.一种区域分流实现方法，包括：
私网基站接收终端发送的上行数据流量，建立终端到公网的会话；
若所述上行数据流量归属的网络切片中包含支持私网访问的标识，则建立终端到私网的会话；
将所述上行数据流量中的第一部分流量通过私网用户面功能UPF网元发送至数据网络服务器；以及
将所述上行数据流量中的除所述第一部分流量外的第二部分流量通过公网UPF网元发送至所述数据网络服务器。
2.根据权利要求1所述的区域分流实现方法，其中，
所述数据网络服务器发送下行数据流量时，判断是否存在已建立的终端到私网的会话；
若存在已建立的终端到私网的会话，则向路由器发送第一通告，以便所述路由器根据已建立到私网会话的第一终端的IP地址生成静态路由，并基于所述静态路由通过所述私网UPF网元将待发送到所述第一终端的第一下行流量数据发送至所述第一终端，基于默认路由，通过所述公网UPF网元将待发送到未建立到私网会话的第二终端的第二下行流量数据发送至所述第二终端。
3.根据权利要求2所述的区域分流实现方法，其中，
所述私网基站通过私网通用分组无线服务隧道协议GTP隧道封装所述第一部分流量，并将封装后的第一部分流量发送至所述私网UPF网元。
4.根据权利要求3所述的区域分流实现方法，其中，所述路由器根据第一终端的IP地址生成静态路由包括：
所述路由器根据所述私网UPF网元保存的转发信息表，查询所述第一终端的IP地址，其中，所述私网UPF网元在接收到所述第一部分流量后，提取所述第一部分流量的终端IP地址，并将终端IP地址与私网GTP隧道的对应关系保存在所述转发信息表。
5.根据权利要求2所述的区域分流实现方法，其中，
所述数据网络服务器若确定第一终端到私网的会话被删除，则向所述路由器发送第二通告，以使所述路由器删除所述静态路由消息。
6.根据权利要求1至5任一所述的区域分流实现方法，其中，
若所述网络切片中不包含支持私网访问的标识，则所述上行数据流量通过所述公网UPF网元发送至所述数据网络服务器。
7.根据权利要求2至5任一所述的区域分流实现方法，其中，
若不存在已建立的终端到私网的会话，则向路由器发送第三通告，以便所述路由器基于默认路由，通过所述公网UPF网元将所述下行流量数据发送至对应的终端。
8.一种区域分流实现系统，包括：
私网基站，被配置为接收终端发送的上行数据流量，建立终端到公网的会话；若所述上行数据流量归属的网络切片中包含支持私网访问的标识，则建立终端到私网的会话；将所述上行数据流量中的第一部分流量发送至私网用户面功能UPF网元，将所述上行数据流量中的除所述第一部分流量外的第二部分流量发送至公网UPF网元；
私网UPF网元，被配置为将所述第一部分数据流量发送至数据网络服务器；
公网UPF网元，被配置为所述第二部分流量所述发送至所述数据网络服务器；以及
数据网络服务器，被配置为接收所述第一部分流量和所述第二部分流量。
9.根据权利要求8所述的区域分流实现系统，还包括路由器，其中，
所述数据网络服务器还被配置为发送下行数据流量时，判断是否已建立终端到私网的会话，若已建立终端到私网的会话，则向路由器发送第一通告；以及
所述路由器被配置为根据已建立到私网会话的第一终端的IP地址生成静态路由，并基于所述静态路由通过所述私网UPF网元将待发送到所述第一终端的第一下行流量数据发送至所述第一终端，基于默认路由，通过所述公网UPF网元将待发送到未建立到私网会话的第二终端的第二下行流量数据发送至所述第二终端。
10.一种区域分流实现系统，包括：
存储器；以及
耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令执行如权利要求1至7任一项所述的区域分流实现方法。
11.一种非瞬时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的区域分流实现方法。
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