CN114026832A

CN114026832A - 对用户平面业务启用nat

Info

Publication number: CN114026832A
Application number: CN202080045216.3A
Authority: CN
Inventors: 杨涌; 朱婷; 维罗尼卡·桑切斯维加; 米格尔·安吉尔·穆诺茨德拉托雷阿朗索; 哈维尔·米诺基施伯格
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2019-07-16
Filing date: 2020-07-14
Publication date: 2022-02-08
Also published as: JP2022540672A; WO2021009166A1; EP4000243A1; US20220377043A1

Abstract

提供了用于提供网络地址转换(NAT)的系统和方法。在一些实施例中，操作被配置为支持NAT的功能实体的方法包括：启用控制平面(CP)功能，以指示用户平面(UP)功能将NAT功能应用于至少一个特定服务数据流。通过这种方式，产生了一个或多个好处，例如：引入了一种机制，其允许CP功能指示UP功能对一个或多个业务数据流执行NAT功能；当CP和UP功能分离时，使用NAT功能可以保护私有网络免受潜在的非法入侵，以及在服务发起和终止时延迟NAT IP地址和端口分配和撤回可以节省公共IP地址空间。此外，公开了一项或多项改进，例如允许网络运营商在支持CUPS的4G/5G网络的上下文中支持NAT策略。

Description

对用户平面业务启用NAT

技术领域

本公开涉及通信网络中的网络地址转换(NAT)。

背景技术

网络地址转换(NAT)是通过以下方式将一个互联网协议(IP)地址空间重新映射到另一个IP地址空间的方法：在分组通过业务路由设备传输时修改分组的IP报头中的网络地址信息。网络地址和端口转换(NAPT)还包括修改传输报头中的源端口。NAT和NAPT以类似或对应的方式操作。

NAT提供了一种转换技术，其允许多个末端客户在内部使用公共且重叠的私有IP地址范围。任意数量的末端客户可以使用相同的私有IP地址范围。为了路由到外部互联网IP地址，NAT将私有IP地址转换为公共IP地址，例如，需要将私有IPv4地址转换为公共IPv4地址的NAT44，以应对IPv4地址耗尽的问题。

随着企业和家庭解决方案的出现以及向IPv6的迁移，服务提供商已经部署了运营商级NAT(CGNAT)，其提供附加的NAT方案，例如，NAT64或NAT444。

由于NAT可破坏一些在其信令中包括IP地址值的上层应用协议(例如，文件传输协议(FTP)、会话发起协议(SIP))，因此CGNAT需要支持修改这些协议的应用级网关(ALG)。CGNAT服务器通常部署在服务提供商服务局域网(LAN)中。需要用于提供网络地址转换的改进系统和方法。

发明内容

提供了用于提供网络地址转换(NAT)的系统和方法。在一些实施例中，操作被配置为支持NAT的功能实体的方法包括：启用控制平面(CP)功能，以指示用户平面(UP)功能将NAT功能应用于至少一个特定服务数据流。通过这种方式，产生了一个或多个好处，例如：引入了一种机制，以在CP和UP功能分离时，允许CP功能指示UP功能对一个或多个业务数据流执行NAT功能；使用NAT功能可以保护私有网络免受潜在的非法入侵；以及在服务发起和终止时延迟NAT互联网协议(IP)地址和端口分配和撤回可以节省公共IP地址空间。

此外，本公开的实施例可能导致一种或多种改进，例如允许网络运营商在支持EPC节点的控制和用户平面分离(CUPS)的4G/5G网络的上下文中支持NAT策略。这例如对于接入业务引导、交换和拆分(ATSSS)功能很有价值，其中，会话管理功能(SMF)可以对从链路特定地址到分配给多路接入分组数据单元(PDU)会话的公共IP地址的转换进行编程。

在一些实施例中，该至少一个特定服务数据流属于给定的分组流控制协议(PFCP)会话。在一些实施例中，启用CP功能以指示UP功能包括使用新的UP功能特征，该特征在一些实施例中被称为“对UP功能中的网络地址转换的支持”(NATU)。

在一些实施例中，启用CP功能以指示UP功能包括使用可以在“UP功能特征”信元(IE)中定义的新特征比特。在一些实施例中，启用CP功能以指示UP功能包括在转发动作规则(FAR)中的转发参数(Forwarding Parameters)IE中使用新的NAT IE。在一些实施例中，启用CP功能以指示UP功能涉及对以下各项中的至少一项的增强：3GPP N4接口、Npcf接口和Nudr接口(基于服务的接口)。

在一些实施例中，启用CP功能以指示UP功能包括在服务发起时延迟NAT IP地址和端口分配。在一些实施例中，启用CP功能以指示UP功能包括在服务终止时延迟NAT IP地址和端口撤回。

在一些实施例中，启用CP功能以指示UP功能包括启用以下各项中的至少一项的NAT粒度：以全局为基础；以每个订户为基础；以每个数据网络名称(DNN)为基础；以每个PDU会话为基础；以每个数据流为基础；以及以每个应用为基础。

在一些实施例中，该方法还包括：提供订户感知和上层应用协议检查，以提供订户感知NAT日志或应用感知NAT。

在一些实施例中，功能实体在第五代核心(5GC)网络中操作。在一些实施例中，功能实体是以下各项中的一项或多项：用户平面功能(UPF)；会话管理功能(SMF)；策略控制功能(PCF)；以及任何这些功能实体的组合。

在一些实施例中，功能实体在演进分组核心(EPC)网络中操作。在一些实施例中，功能实体是以下各项中的一项或多项：分组数据网络(PDN)网关(PGW)CP功能(PGW-C)节点；PGW UP功能(PGW-U)节点；以及策略控制规则功能(PCRF)节点。

附图说明

并入本说明书中并且形成其一部分的附图示出了本公开的若干方面，并且与描述一起用于解释本公开的原理。

图1示出了根据本公开的一些实施例的蜂窝通信网络的一个示例；

图2示出了表示为由核心网络功能(NF)组成的5G网络架构的无线通信系统，其中，任何两个NF之间的交互由点对点参考点/接口表示；

图3示出了5G网络架构，其在控制平面中NF之间使用基于服务的接口，而不是图2的5G网络架构中使用的点对点参考点/接口；

图4示出了使用多个虚拟专用网络(VPN)可能导致歧义的示例；

图5示出了网络地址转换(NAT)互联网协议(IP)在需要之前被分配的示例；

图6示出了没有NAT IP地址的示例和有NAT IP地址的示例；

图7示出了服务接入时的NAT IP分配的示例；

图8A和图8B示出了分组流控制协议(PFCP)交互的示例性实施例；

图9示出了演进分组核心(EPC)核心网络的示例；

图10示出了反映控制平面和用户平面分离的示例；

图11示出了4G和5G互通架构的示例；

图12示出了以每个订户为基础配置的NAT策略以及在SMF中处理NAT IP地址池时的示例；

图13是根据本公开的一些实施例的无线电接入节点的示意性框图；

图14是示出了根据本公开的一些实施例的图13的无线电接入节点的虚拟化实施例的示意性框图；

图15是根据本公开的一些其它实施例的图13的无线电接入节点的示意性框图；

图16是根据本公开的一些实施例的用户设备(UE)的示意性框图；

图17是根据本公开的一些其它实施例的图16的UE的示意性框图。

具体实施方式

下面阐述的实施例呈现使本领域技术人员实践实施例的信息并且示出实践实施例的最佳模式。在根据附图阅读以下描述以后，本领域技术人员将理解本公开的构思并且将认识到本文未具体给出的这些构思的应用。应当理解的是，这些构思和应用落入本公开的范围内。

无线电节点：如本文所使用的，“无线电节点”是无线电接入节点或无线设备。

无线电接入节点：如本文所使用的，“无线电接入节点”或“无线电网络节点”是进行操作以无线地发送和/或接收信号的蜂窝通信网络的无线电接入网中的任何节点。无线电接入节点的一些示例包括但不限于基站(例如，第三代合作伙伴计划(3GPP)第五代(5G)NR网络中的新无线电(NR)基站(gNB)或3GPP长期演进(LTE)网络中的增强或演进的节点B(eNB))、高功率或宏基站、低功率基站(例如，微基站、微微基站、家庭eNB等)、和中继节点。

核心网节点：如本文所使用的，“核心网络节点”是核心网络中的任何类型的节点，或实现核心网络功能的任何节点。核心网络节点的一些示例包括例如移动性管理实体(MME)、分组数据网络网关(PGW)、服务能力开放功能(SCEF)、归属订户服务器(HSS)等。核心网络节点的一些其他示例包括实现以下各项的节点：接入和移动性功能(AMF)、用户平面功能(UPF)、会话管理功能(SMF)、认证服务器功能(AUSF)、网络切片选择功能(NSSF)、网络开放功能(NEF)、网络功能(NF)存储库功能(NRF)、策略控制功能(PCF)、或统一数据管理(UDM)等。

无线设备：如本文所使用的，“无线设备”是通过无线地向无线电接入节点发送信号和/或接收信号到无线电接入节点来接入蜂窝通信网络(即，由蜂窝通信网络服务)的任何类型的设备。无线设备的一些示例包括但不限于3GPP网络中的用户装置设备(UE)和机器类型通信(MTC)设备。

网络节点：本文中所使用的，“网络节点”是作为蜂窝通信网络/系统的无线电接入网或核心网的一部分的任何节点。

请注意，本文给出的描述侧重于3GPP蜂窝通信系统，并且因此经常使用3GPP LTE术语或与3GPP LTE术语类似的术语。然而，本文公开的概念不限于3GPP系统。

请注意，在本文的描述中，可以参考术语“小区”，然而，特别是关于5G NR概念，可以使用波束来代替小区，且因此重要的是注意到本文描述的概念同等适用于小区和波束二者。

图1

图1示出了可以实现本公开的实施例的蜂窝通信系统100的一个示例。在本文描述的实施例中，蜂窝通信系统100是包括NR无线电接入网(RAN)的5G系统(5GS)或包括LTE RAN的演进分组系统(EPS)。在该示例中，RAN包括在LTE中被称为eNB和在5G NR中被称为gNB的基站102-1和102-2，基站102-1和102-2控制对应的(宏)小区104-1和104-2。基站102-1和102-2在本文中通常被统称为基站102，并且分别地被称为基站102。同样，(宏)小区104-1和104-2在本文中通常被统称为(宏)小区104，并且分别地被称为(宏)小区104。RAN还可以包括控制对应小小区108-1至108-4的多个低功率节点106-1至106-4。低功率节点106-1至106-4可以是小型基站(例如，微微或毫微微基站)或远程无线电头端(RRH)等。值得注意的是，尽管未示出，但是可以备选地由基站102提供一个或多个小小区108-1至108-4。低功率节点106-1至106-4在本文中通常被统称为低功率节点106，并且分别地被称为低功率节点106。同样，小小区108-1至108-4在本文中通常被统称为小小区108，并且分别地被称为小小区108。蜂窝通信系统100还包括核心网络110，其在5GS中被称为5G核心(5GC)。基站102(以及可选的低功率节点106)连接到核心网络110。

基站102和低功率节点106向对应小区104和108中的无线设备112-1至112-5提供服务。无线设备112-1至112-5在本文中通常被统称为无线设备112，并且分别地被称为无线设备112。无线设备112有时在本文中也被称为UE。

图2

图2示出了表示为由核心网络功能(NF)组成的5G网络架构的无线通信系统，其中，任何两个NF之间的交互由点对点参考点/接口表示。图2可被视为图1的系统100的一种特定实现。

从接入侧看，图2中所示的5G网络架构包括连接到无线电接入网(RAN)或接入网(AN)以及接入和移动性管理功能(AMF)的多个用户设备(UE)。通常，R(AN)包括基站，例如，演进型节点B(eNB)或5G基站(gNB)等。从核心网络侧看，图2所示的5G核心NF包括网络切片选择功能(NSSF)、认证服务器功能(AUSF)、统一数据管理(UDM)、AMF、会话管理功能(SMF)、策略控制功能(PCF)和应用功能(AF)。

PCF支持统一的策略框架以管理网络行为。具体地，在一些实施例中，PCF向策略和计费强制执行功能(PCEF)(SMF/UPF，其根据提供的PCC规则强制执行策略和计费决策)提供策略和计费控制(PCC)规则。SMF支持不同的功能，具体地，在一些实施例中，SMF从PCF接收PCC规则，并相应地配置UPF。UPF支持基于从SMF接收到的规则来处理用户平面业务，具体地，在一些实施例中，分组检查和不同的强制执行操作(服务质量(QoS)、计费等)。

在规范标准化中，5G网络架构的参考点表示用于形成详细的呼叫流程。N1参考点被定义为在UE和AMF之间承载信令。用于AN和AMF之间以及AN和UPF之间连接的参考点分别被定义为N2和N3。在AMF和SMF之间存在参考点N11，这意味着SMF至少部分地由AMF控制。SMF和UPF使用N4，以便可以使用SMF生成的控制信号设置UPF以及UPF可以将其状态报告给SMF。分别地，N9是不同UPF之间的连接的参考点，N14是不同AMF之间进行连接的参考点。由于PCF分别将策略应用于AMF和SMP，因此定义了N15和N7。AMF需要N12来执行对UE的认证。定义N8和N10是因为AMF和SMF需要UE的订户数据。

5G核心网络旨在分离用户平面和控制平面。在网络中，用户平面承载用户业务，而控制平面承载信令。在图2中，UPF在用户平面中，并且所有其他NF，即，AMF、SMF、PCF、AF、AUSF和UDM都在控制平面中。分离用户平面和控制平面可确保能够独立缩放每个平面资源。它还允许UPF以分布式方式与控制平面功能分开部署。在该架构中，UPF可以非常靠近UE部署以针对需要低延时的一些应用缩短UE和数据网络之间的往返时间(RTT)。

核心5G网络架构由模块化功能组成。例如，AMF和SMF是控制平面中的独立功能。分离的AMF和SMF允许独立的演化和缩放。其他控制平面功能(如PCF和AUSF)可以分开，如图2所示。模块化功能设计使5G核心网络能够灵活地支持各种服务。

每个NF直接与另一个NF交互。可以使用中间功能将消息从一个NF路由到另一个NF。在控制平面中，两个NF之间的一组交互被定义为服务，以便可以重用它。此服务实现对模块化的支持。用户平面支持诸如不同UPF之间的转发操作之类的交互。

图3

图3示出了5G网络架构，其在控制平面中NF之间使用基于服务的接口，而不是图2的5G网络架构中使用的点对点参考点/接口。然而，上面参考图2描述的NF对应于图3中所示的NF。NF提供给其他授权NF的服务等可以通过基于服务的接口暴露给授权的NF。在图3中，基于服务的接口由字母“N”后跟NF的名称来指示，例如，Namf指示AMF的基于服务的接口，并且Nsmf指示SMF的基于服务的接口等。图3中的网络开放功能(NEF)和网络功能(NF)存储库功能(NRF)未在上面讨论的图2中示出。然而，应该澄清的是，尽管在图2中没有明确示出，图2中描绘的所有NF可以根据需要与图3的NEF和NRF交互。

可以以下面的方式描述图2和3中所示的NF的一些性质。AMF提供基于UE的认证、授权、移动性管理等。即使使用多种接入技术的UE基本上与单个AMF连接，因为AMF独立于接入技术。SMF负责会话管理并为UE分配互联网协议(IP)地址。它还选择和控制UPF以进行数据传输。如果UE具有多个会话，则可以将不同的SMF分配给每个会话以单独管理它们并且可能提供每个会话不同的功能。AF向负责策略控制的PCF提供有关分组流的信息，以支持服务质量(QoS)。根据这些信息，PCF确定有关移动性和会话管理的策略，以使AMF和SMF正常运行。AUSF支持对UE的认证功能等，因此存储用于UE的认证等的数据，而UDM存储UE的订阅数据。不是5G核心网络的一部分的数据网络(DN)提供互联网接入或运营商服务等。

NF可以实现为专用硬件上的网络元件，实现为在专用硬件上运行的软件实例，或者实现为在适当的平台(例如，云基础设施)上实例化的虚拟化功能。

由于NAT可破坏一些在其信令中包括IP地址值的上层应用协议(例如，文件传输协议(FTP)、会话发起协议(SIP))，因此CGNAT需要支持修改这些协议的应用级网关(ALG)。CGNAT服务器通常部署在服务提供商服务LAN中。需要用于提供网络地址转换的改进系统和方法。

最近，3GPP Rel16已将对UPF中多路径传输控制协议(MPTCP)代理的支持标准化为UE和UPF引导关于3GPP或非3GPP接入的业务的方法。通过这种解决方案，当UE设置与5GC的多路接入会话时，除了公共PDU会话IP地址外，SMF还会为UE分配两个链路特定地址(不可通过N6路由)以仅用于每次接入中的MPTCP子流。3GPP已经定义了N4 MAR规则扩展以启用此类代理。

然而，关于不同的NAT适用领域可能存在问题。现有的CGNAT使用在3GPP Rel16中定义的案例部署和新多路接入解决方案(ATSSS)。有关详细信息，请参见3GPP TS 23.502。

CGNAT部署面临一些挑战：

a.CGNAT实体通常负载高且成本高；他们需要接收来自数百万订户的所有业务，即使对于许多用例来说，应用NAT方法相对简单。

b.在大多数情况下，国家监管法律要求服务提供商记录订户活动，包括经过NAT处理的IP地址和订户身份。这迫使服务提供商将CGNAT与可以提供订户身份的其他网络实体集成。

由于CGNAT被认为是N6 LAN服务，因此3GPP目前在现有策略框架中不支持NAT策略。另外，UPF不支持(基于上述NAT策略的)NAT强制执行。

在采用MPTCP方法的3GPP Rel16 ATSSS解决方案的情况下，将私有IP用于UE和UPF之间的MPTCP业务迫使UPF对上行链路业务(从MPTCP代理功能到N6)和下行链路业务(从N6到MPTCP代理功能)进行NAT。当前的N4 ATSSS扩展未解决这样的NAT。

此外，当应用控制平面和用户平面分离(CUPS)时，可能不清楚UP功能应如何处理那些需要NAT功能的用户平面IP分组，包括一个或多个NAT IP地址和/或端口的分配/解除分配。在用户会话激活时，即使某些服务(例如，无线应用协议(WAP))很少使用，或者某些服务直到会话被激活很长时间才使用，PGW也会向UE分配NAT IP地址。在这些场景中，自会话建立以来分配的NAT IP资源是一种资源浪费。

提供了用于支持NAT的系统和方法。在一些实施例中，在5GC和/或EPC中，当CP功能和UP功能分离时，存在一种机制，该机制启用控制平面(CP)功能以指示用户平面(UP)功能将NAT功能应用于给定的分组流控制协议(PFCP)会话的至少一个特定服务数据流。在一些实施例中，这是通过新的UP功能特征来实现的，该新的UP功能特征在一些实施例中被称为“对UP功能中的网络地址转换的支持”(NATU)。在一些实施例中，可以在3GPP TS 29.244的8.2.25中指定的IE“UP功能特征”中定义新的特征比特。在一些实施例中，通过在转发动作规则(FAR)中的转发参数IE中创建新的NAT IE来扩展PFCP协议。一些实施例涉及3GPP N4接口中的增强，但也涉及Npcf和Nudr接口中的增强。

本公开的实施例可能会导致一个或多个改进，例如：引入了一种机制，以在CP和UP功能分离时，允许CP功能指示UP功能对一个或多个业务数据流执行NAT功能；使用NAT功能可以保护私有网络免受潜在的非法入侵；以及在服务发起和终止时延迟NAT IP地址和端口分配和撤回可以节省公共IP地址空间。

此外，本公开的实施例可能导致一种或多种改进，例如允许网络运营商在支持CUPS的4G/5G网络的上下文中支持NAT策略。这例如对于ATSSS功能很有价值，其中，SMF可以对从链路特定地址到分配给多路接入PDU会话的公共IP地址的转换进行编程。

一些实施例允许网络运营商支持具有不同粒度的NAT策略：以全局为基础；以每个订户为基础；以每个数据网络名称(DNN)为基础；以每个PDU会话为基础；以每个数据流为基础；和/或以每个应用为基础。另外，可以利用现有的UPF订户感知和上层应用协议检查来提供订户感知NAT日志或应用感知NAT，这些是难以通过独立的CGNAT解决方案实现的。一些实施例允许网络运营商支持UPF中的NAT强制执行。这避免了对任何外部NAT SF的需要，或者至少允许卸载某些NAT用例的外部CGNAT。

当与单个UE设备和一个APN相关的业务被划分并路由到若干VPN(例如，互联网、WAP或其他企业VPN)时，如果UE仅使用一个IP地址，则路由可能会出现歧义。因此，响应分组存在多个返回路径，并且有效载荷可能返回到与其源自的VPN不同的VPN。

图4

为了消除这种歧义，可以通过配置一个或多个IP地址范围来对服务VPN启用NAT，该一个或多个IP地址范围包含替代原始源IP地址的地址。图4示出了多个VPN可能导致歧义的示例。例如，图4示出了对分组2的响应通过VPN 1返回，即使请求分组2来自VPN 2。类似地，对分组1的响应被示出为通过VPN 2返回，即使请求分组1来自VPN 1。需要用于提供网络地址转换的改进系统和方法。

在用户会话激活时，演进分组网关(EPG)在NAT的启用所针对于的基础APN上允许的每个服务VPN上向UE分配唯一的IP地址。地址是从本地共享地址池或RADIUS分配的。在UE会话停用后，IP地址将被撤回并可用于分配给另一个UE。

当EPG接收到上行链路分组时，将分组的IP报头中的原始源IP地址替换为分配给UE的NAT IP地址，该上行链路分组是根据数据分组的业务等级检测到的，且应被路由到NAT的启用所针对于的服务VPN。在返回有效载荷时，分组的目标字段中的NAT IP地址被替换为原始UE IP地址。

图5

图5示出了一个示例，在该示例中，在图5的步骤1中用点画来标记所分配的NATIP。然而，在步骤2中检测到有效载荷且在步骤3中关联并允许特定PCC规则之前，不使用NATIP。

在第一实施例中，期望UP功能是自执行的以处理适用于NAT的用户平面分组，其中，有少量指令来自CP功能。在一些实施例中，这包括以下各项中的一项或多项：

a.在PFCP关联设立/更新过程中，UP功能指示其支持NATU；

b.当PFCP会话级别的指示提供(即，NAT功能)适用于所述PFCP会话控制的所有业务时，CP功能指示可能需要将NAT功能用于所述PFCP会话，或者，如果提供这样的指示与网络实例和/或源/目标接口相关联，该CP功能指示可能需要将NAT功能用于从由网络实例(Network Instance)IE或源/目标接口(Source/Destination Interface)IE标识的某个网络域或接口接收到/向其发送的业务。这种指示可以是存在优选地被称为“NAT地址和/或端口(NAT Address and/or Port)”的新IE和/或存在优选地被称为“需要NAT(NAT require)”的新指示，该新指示给予UP功能显式的指示。如上所述，可以在PFCP会话级别提供这种指示(例如包括在PFCP会话建立请求消息级别中)，或与目标/源接口和/或网络实例相关联(例如包括在DL PDR中)。

c.接收到例如来自网络实例的用户平面IP分组(其中设置了NAT指示)后，即，用户平面分组匹配分组检测规则(PDR)，该分组检测规则被提供以匹配来自所述网络实例的用户平面业务(假没来自所述网络实例的分组可始终是向UE发送的下行链路分组)，则UP功能应将目标IP地址和/或端口号替换为真实的UE IP地址，该真实的UE IP地址由现有的IE UEIP地址设置；类似地，朝向设置了NAT指示的网络实例，即，用户平面分组被基于FAR转发给所述网络实例(假设朝向所述网络实例的分组可始终是向特定的服务分组数据网络发送的上行链路分组)，UP功能应将源IP地址和/或端口号替换为NAT IP地址和/或端口，该NAT IP地址和/或端口配备有与所述网络示例相关联的新IE“NAT地址和/或端口(NAT Addressand/or Port)”。

在一些实施例中，该方法需要UP功能基于上行链路或下行链路业务来智能地将源或目标IP地址替换为NAT地址或真实的UE IP地址。

在第二实施例中，期望UP功能完全由CP功能指示以执行IP报头修改，例如替换/更改源/目标IP地址和/或端口。在一些实施例中，这包括以下各项中的一项或多项：

a.在PFCP关联设立/更新过程期间，UP功能指示其支持NATU，但在该备选方案中，仅期望UP支持下面的如下所述的新IE。

b.CP功能向UL提供一个PDR，并且向DL提供一个PDR，以匹配服务的用户平面分组(因此那些匹配PDR的用户平面分组属于针对所述服务/应用的服务数据流)；

c.CP功能提供使用报告规则，以请求UP功能生成报告来报告对服务业务的检测；

d.CP功能将使用报告规则(URR)(在步骤2中创建)与PDR(在步骤1中创建)相关联；

e.UP功能检测匹配PDR的用户平面分组，并向CP功能发送报告；

f.如果在UP功能中支持(步骤0所述的)NAT功能(其被经由UP功能特征(UPFunction Features)IE指示给CP功能)，则基于本地配置或通过向AAA/Radius服务器发起信令，CP功能获得NAT IP地址和/或端口(例如，如下图中用于远程信息处理(telematics)服务的183.1.50.4)；

g.CP功能在PFCP会话修改(建立)请求消息中提供如下控制规则：

i.用于识别PFCP会话的新DL PDR，其包括：

1.优选地被称为NAT IP地址(NAT IP Address)的新IE或者(更一般地)附加的UEIP地址，其与特定的网络实例相关联，以使PDR能够仅匹配来自特定服务VPN的业务；或备选地

2.重用现有IE Framed-Route(或Framed-IPv6-Route)，其也与特定的网络实例相关联，以使PDR仅匹配来自特定服务VPN的业务；

ii为了匹配来自特定服务VPN的业务，使用相关的服务数据过滤器或应用ID来创建新的DL PDR，以匹配来自专用于服务VPN的特定网络实例的业务；

iii.创建新的FAR，以与DL PDR(在步骤b中创建)相关联

1.新的IE，优选地被称为“IP报头修改(IP header Modification)IE”，其指示UPF应将用户平面分组的目标IP地址和/或目标端口(其是NAT IP地址(例如，183.1.50.4))替换为真实的UE IP地址(196.120.0.4)和源端口(在UE发起UL业务时所使用的，见e1)；或备选地

2.重用现有IE Outer Header Creation(外部报头创建)，添加新值，该新值指示UPF应将用户平面分组的目标IP地址和目标端口(其是NAT IP地址(例如，183.1.50.4))替换为真实的UE IP地址(196.120.0.4)和合适的端口(源端口(在UE发起UL业务时所使用的，见e1))；

3.重用现有IE Forwarding Policy(转发策略)，其指向本地配置的指示相同内容的策略标识符，但在这种情况下，CP功能不能经由该IE来动态地提供NAT IP地址和端口，即，这种NAT IP和/或端口信息必须对应于转发策略ID预先配置在UP功能中。

类似地，对于UL业务：

a.为了匹配到特定的服务APN的业务，要创建新的UL PDR；该新的UL PDR是使用相关的服务数据过滤器或应用ID创建的，以将来自UE的业务匹配到专用于服务APN的特定网络实例。要与UL PDR相关联的新FAR，其中，在该新FAR中，它包括使业务能够发送给服务VPN的新网络实例，另外：

i.新的IE，指示UPF应将用户平面分组的源IP地址和源端口(例如，196.120.0.4)替换为NAT IP地址(183.1.50.4)和NAT端口；或备选地

ii重用现有IE Outer Header Creation(外部报头创建)，其中，新值指示UPF应将用户平面分组的源IP地址和源端口替换为NAT IP地址和NAT端口；或备选地

iii.重用现有IE Forwarding Policy(转发策略)，其指向本地配置的指示相同内容的策略标识符，但在这种情况下，CP功能不能经由该IE来动态地提供NAT IP地址和端口，即，这种NAT IP和/或端口信息必须对应于转发策略ID预先配置在UP功能中。

图6

图6示出了没有NAT IP地址的示例系统和有NAT IP地址的示例系统。该图的顶部没有使用NAT，并且重用了UE IP地址。三个有效载荷中的每一个示出相同的源IP(在该示例中为196.120.0.4)。相比之下，该图的底部使用NAT，并且UE具有针对每个企业的源IP地址。三个有效载荷中的每一个示出不同的源IP地址(在该示例中分别为183.1.50.4、199.2.7.13和200.0.0.67)。

在一些实施例中，可以在CP和UP功能之间协商对NATU的特征支持。这可涉及UP功能特征(UP Function Features)IE中的NAT功能(例如，以八位字节/比特表示的“NATU”为6/8)，以描述是否可以在UP功能中应用NAT功能。例如，UP功能可以通过设置标志或比特掩码(例如以IE中(例如，UP功能特征IE中)的一个或多个比特(参见“NATU”)的形式)来指示其支持NAT，并在合适的消息中向CP功能发送该IE。例如，当CP功能经由PFCP关联设立或更新请求来要求“NATU”时，UP功能可以经由PFCP关联设立或更新响应通过设置UP功能特征IE中的“NATU”标志来指示对NAT功能的支持。

如果UP功能中支持“NATU”，则CP功能可以在与PDU会话相关联的PDR中包括NAT IP地址和/或端口信息，并向UP功能提供该PDR。NAT地址和/或端口信息可以例如由CP功能经由SGi/Radius获得，或者可以在CP功能中或UP功能中预先配置。在一些实施例中，由CP功能提供的NAT地址和/或端口信息应优先于在UP功能中预先配置的NAT地址和/或端口信息。

如果UP功能中不支持“NATU”，则经由UP功能特征IE将该标志设置为0，并且CP功能将不会对该UP功能应用NAT。

下表示出了可如何将NATU功能添加到UP功能特征IE。然而，本公开不限于该实施方式：

图7

在一些实施例中，代替在会话创建时分配用于相关服务VPN的所有NAT IP地址和端口，PGW仅在检测到分组并且激活相关联的PCC规则时才分配用于服务VPN的NAT IP地址和端口。相关联的PCC规则可以由PCRF激活，或无需PCRF而由本地策略激活。图7示出了服务接入时的NAT IP分配的示例。

对于CUPS情况，当针对使用报告的会话创建/修改通知使用应用ID检测到的特定应用时，将向UP功能发送带有报告触发器START的使用报告规则(URR)。一旦检测到应用，UP功能就发送带有START触发器的使用报告以通知CP功能。在默认情况下，有效载荷取决于其在UP功能中的配置被缓冲或丢弃，直到分配了NAT IP地址和端口。如果未检测到服务，则原始网络实例被用于有效载荷路由。

当PGW-C接收到带有触发START的使用报告时，PGW-C将关联PCC规则。如果激活了PCC规则，则PGW-C将分配来自本地共享IP池或Radius的NAT IP地址和端口。PGW-C将NAT IP地址和端口打包到PDR/FAR中，以供UP功能传送有效载荷。接收到NAT IP地址和端口后，UP功能可以基于NAT IP地址和端口传送有效载荷。如果提供了关于服务接入的NAT IP分配，则该关于服务接入的NAT IP分配具有更高的优先级。

在一些实施例中，PGW-C负责维护UE IP地址和NAT IP地址之间的NAT IP映射。PGW-C通知UP功能通过与PDU会话相关联的PDR/FAR来用给定的NAT IP地址替换UE IP地址。另外，NAT IP分配前缓冲的分组将被传送给服务VPN。

在一些实施例中，NAT IP地址和端口在PDR中。可以使用若干选项向UP功能传送NAT IP地址和端口。在第一选项中，在用于下行链路(DL)PDR的分组检测信息(PDI)或创建业务端点(Create Traffic Endpoint)IE中引入新的IE，该新的IE优选地被称为“NAT IP地址端口(NAT IPAddress Port)”或“附加的UE IP地址端口(Additional UE IP AddressPort)”。包含源或目标IP地址的该新IE的示例包括在下面：

以下标志被编码在八位字节5中：

a.比特1-V6：如果该比特被设置为“1”，则IPv6地址字段应存在于UE IP地址中，否则IPv6地址字段应不存在。

b.比特2-V4：如果该比特被设置为“1”，则IPv4地址字段应存在于UE IP地址中，否则IPv4地址字段应不存在。

包含源或目标IP地址的新IP报头修改(IP header Modification)IE的示例包括在下面：

以下标志被编码在八位字节5中：

c.比特3-RED：如果该比特被设置为“1”，则应使用八位字节(m至m+3)和(p至p+15)中分别包括的IPv4或IPv6地址来替换目标IP地址。

d.比特4-RED：如果该比特被设置为“1”，则应使用八位字节(m至m+3)和(p至p+15)中分别包括的IPv4或IPv6地址来替换目标IP地址。

重用现有IE Create Outer Heade(创建外部报头)(其包含创建外部报头的指令)的示例包括在下面：

外部报头创建描述字段，当存在时，应按照表8.2.56-1中的规定进行编码。它采用比特掩码的形式，其中，每个比特指示要在传出分组中创建的外部报头。接收机应忽略备用比特。

外部报头创建描述包括在下面：

图8A和图8B

图8A和图8B示出了PFCP交互的示例性实施例。这示出了当创建会话时用于应用启动检测的PDR/FAR/URR。请注意，该图示与EPC核心网络相关，这在下面将更详细地讨论。如图所示，诸如UE的无线设备已经可选地执行附接过程，并且可能创建与SGW-C的会话，然后SGW-C向PGW-C发送创建会话请求。在会话建立期间，PGW-C(或任何其他合适的CP实体)可以向PGW-U(或任何其他合适的UP实体)发送PFCP会话建立请求(步骤800)。该请求可以包括创建PDR、创建FAR和/或创建URR/开始(START)。PGW-U向PGW-C发送PFCP会话建立响应(步骤802)。该响应可以包括创建的PDR。稍后，在第一上行链路数据和/或服务检测后，设立PFCF会话报告。在NAT IP分配后，PGW-C向PGW-U发送PFCP会话修改请求(步骤804)。这可以包括对更新PDR的指示。PGW-U向PGW-C发送PFCP会话修改响应(步骤806)。另外或替代地，在SGW-C向PGW-C发送修改承载请求之后，PGW-C向PGW-U发送PFCP会话修改请求(步骤808)。如果添加了新的PDR，则这可以包括对URR应被关联的指示。PGW-U向PGW-C发送PFCP会话修改响应(步骤810)。

图9

图9示出了EPC核心网络的示例。

图10

另外，图10示出了反映控制平面和用户平面分离的示例。图10示出了在控制平面和用户平面之间分离的情况下的架构参考模型。该架构参考模型涵盖非漫游以及归属地路由和本地逃脱(breakout)漫游场景。具体地，可以注意到PDN网关(PGW)已经被分成PDN网关-C(PGW-C)和PDN网关-U(PGW-U)。PGW-C和PGW-U可以经由Sxb接口进行通信。

虽然先前的讨论侧重于EPC核心网，但这些原则也适用于5G核心网，上面已针对图2和图3对其进行了讨论。在一些实施例中，4GPGW的一些功能已经在PGW-C和PGW-U之间进行了拆分，并且在5G中，PGW-C变成了SMF，并且PGW-U变成了UPF。UPF在SMF的控制下处理用户平面业务。

图11

在一些实施例中，假设组合的SMF/PGW-C，即，结合了4G和5G网络之间的互通。在这种情况下，UPF还需要支持Sxb(以与PGW-C通信)。图11示出了4G和5G互通架构的示例。在一些实施例中，具有拆分的UP(PGW-U)和CP(PGW-C)的PGW应该/可以被视为拆分的SMF和UPF。在一些实施例中，不存在组合的SMF和UPF。

在一些实施例中，通过在FAR的转发参数(Forwarding Parameters)IE中创建新的NAT IE，解决方案包括对3GPP PFCP协议的扩展。这允许SMF指示UPF强制执行NAT策略。在一些实施例中，在Npcf和Nudr接口中需要附加的扩展以将NAT策略携带到UPF，UPF将使用其来对用户的业务应用(源)NAT强制执行。在一些实施例中，在SMF中处理NAT IP地址池。在一些实施例中，在UPF中处理NAT IP地址池。

图12

图12示出了以每个订户为基础配置的NAT策略以及在SMF中处理NAT IP地址池时的示例。图12中的过程假设NAT策略在UDR中被预先配置为订户策略数据，并且NAT IP地址池在SMF处配置。步骤1和2示出了：在UPF和SMF实体之间的PFCP关联过程中，以新能力(NAT强制执行：NATU，例如，参见上面的UP功能特征IE表)来扩展现有的报告UPF能力的机制。这将允许SMF知道哪些UPF支持该能力，从而可以对UPF选择产生影响。

步骤3和步骤4示出了：UE通过向AMF发送PDU会话建立请求来触发PDU会话建立。AMF选择SMF来管理PDU会话(AMF中的SMF选择功能基于从NRF获得的可用SMF实例或基于AMF中配置的SMF信息来选择SMF实例)，并触发NsmfPDU会话创建。请注意，图12中的序列图不包括PDU会话建立过程中涉及的所有信令消息。

步骤5示出了：SMF触发Npcf_SMPolicyControl_Create请求消息以取得针对用户PDU会话的SM策略。步骤6示出了：PCF触发Nudr_Query请求消息以取得与针对该PDU会话的UE相关联的订户策略数据。

步骤7示出了：UDR使用Nudr_Query响应消息进行回复，该消息包括订户策略数据，订户策略数据包括NAT策略。该NAT策略可能包括对附加地运行ALG功能的需求。步骤8示出了：PCF基于订户策略数据生成对应的PCC规则。

步骤9示出了：基于上述所述，PCF触发Npcf_SMPolicyControl_Create响应消息，该消息包括要应用于该用户PDU会话的PCC规则。在这种情况下，作为示例，将会存在针对YouTube应用的PCC规则，该PCC规则包括一些强制操作(NAT、计费和QoS)。

步骤10示出了：基于从PCF接收到的PCC规则(包括或至少指示NAT策略)，SMF选择支持NAT策略的强制执行的UPF。步骤11示出了：SMF触发包括对应PCC规则(PDR/FAR/QER/URR)的PFCP会话建立请求消息。在该示例中，将存在具有PDI(其应用类型为appId＝YouTube)的PDR，以及对应的FAR、QER和URR。建议通过在转发参数(ForwardingParameters)IE中创建新的网络地址转换(Network Address Translation)IE来扩展FAR，如下所示：

作为示例，建议“网络地址转换(Network Address Translation)”IE具有以下内容(可存在端口转换相关信息，但为了简单起见，不包括在内)：

“地址类型”指示地址的类型。建议将其编码如下：

地址类型	值(十进制)
		IPv4地址	0
IPv6地址	1
		备用，以备将来使用。	4至15

“地址长度”指示地址的长度。“地址”以UTF8String格式编码，并且包含将替换IP报头处的原始源地址的源地址。

以下标志被编码在八位字节5中：

a.比特5-Ext：如果该比特被设置为“1”，则还应多提供一个地址以支持双栈IP地址，即，一个地址类型设置为0，并且另一个地址类型设置为1，否则这些字段应不存在。

b.比特6至8：备用，以备将来使用并设置为0。

在该示例序列图中，假设NAT IP地址池在SMF中处理。如上所述，SMF具有本地配置的NAT IP地址池，这是用于(源)NAT目的的IP地址池。如果PDU会话是：

a.IPv4会话：SMF将从池中选择一个IPv4地址，并将其包括在“地址”字段中。SMF将会将“地址类型”设置为0(IPv4)，并将八位字节5中的比特5设置为0。

b.IPv6会话：SMF将从池中选择一个IPv6地址，并将其包括在“地址”字段中。SMF将会将“地址类型”设置为1(IPv6)，并将八位字节5中的比特5设置为0。

c.双栈(IPv4v6)会话：SMF将从池中选择两个IP地址(一个IPv4地址和一个IPv6地址)，并将它们包括在对应的“地址”字段中，一个具有设置为0(IPv4)的“地址类型”，并且另一个具有设置为1(IPv6)的“地址类型”。SMF还将八位字节5中的比特5设置为1。

如果NAT策略指示附加地运行ALG功能(参见上面的步骤7)，则八位字节5中的备用比特之一可以用于指示UPF运行ALG功能。如上所述，存在一些在其信令中包括IP地址值的应用协议(例如FTP、SIP)，并且在这种情况下，UPF需要支持修改这些协议的应用级网关(ALG)(例如，通过将私有IP地址替换为公共IP地址)。

在图12的序列图中未示出，但也有可能在UPF中本地处理NAT IP地址池。在这种情况下，NAT IP地址池将在UPF处(而不是SMF处)本地配置，并且SMF仅需要在UPF中启用NAT功能。这可以通过标志(例如，通过设置八位字节5中的备用比特6使用“网络地址转换”IE)或通过预定义规则(例如，通过使用PFCP协议中的“创建/更新PDR”IE中的“激活预定义规则”IE)来完成。

图12的步骤12示出了：UPF存储PDR/FAR/QER/URR，并用PFCP会话建立响应消息回复SMF。步骤13、14、15和16示出了用户启动应用(例如，YouTube)的情况。UPF基于上述PDR信息检测YouTube应用业务。如果匹配，则通过将IP报头处的原始源IP地址(例如，A.B.C.D)替换为NAT策略中指示的IP地址(例如，E.F.G.H)，将分组分类为YouTube并执行NAT强制操作。

在双栈PDU会话(IPv4v6)的情况下：

a.如果匹配的分组是IPv4分组，则原始源IPv4地址将被对应的源IPv4地址(即，“地址类型”＝0(IPv4地址)的地址)替换。

b.如果匹配的分组是IPv6分组，则原始源IPv6地址将被对应的源IPv6地址(即，“地址类型”＝1(IPv6地址)的地址)替换。

另外，在一些实施例中，如果NAT策略这样指示，也可以用NAT策略中指示的端口(例如，端口Y)替换传输报头(例如，TCP或UDP)处的原始源端口(例如，端口X)。

图12中(并在上面的步骤中详述)的示例用例允许以每个订户为基础支持NAT策略。但是所提出的机制是通用的，并且允许支持具有不同粒度的NAT策略：

a.以全局为基础(即，对于任何订户的PDU会话)，通过针对任何订户的PDU会话中的任何PDR安装包括新网络地址转换(Network Address Translation)IE的FAR。

b.以每个订户为基础，通过针对订户的PDU会话中的任何PDR安装包括新网络地址转换IE的FAR。

c.以每个订户和每个DNN为基础，通过针对订户的PDU会话中的任何PDR安装包括新网络地址转换IE的FAR，但仅用于感兴趣的DNN。建议如下：在FAR中，存在被称为网络实例的参数(由SMF向UPF提供)，其是针对IP域、VPN、传输路径等的标识符。因此，仅当网络实例对应于感兴趣的DNN时，SMF才需要安装包含新网络地址转换IE的FAR。

d.以每个订户和每个应用为基础，通过针对在订户的PDU会话中的某个PDR(例如，appId＝YouTube)安装包含新网络地址转换IE的FAR。

虽然上述讨论侧重于5G网络架构，但同样的机制也可以应用于4G。在一些实施例中，这可以通过替换以下各项中的一项或多项来实现：

a.将PCF替换为PCRF

b.将SMF替换为PGW-C或TDF-C

c.将UPF替换为PGW-U或TDF-U

d.将DNN替换为APN

图13

图13是根据本公开的一些实施例的无线电接入节点1300的示意性框图。无线电接入节点1300可以是例如基站102或106。如图所示，无线电接入节点1300包括控制系统1302，控制系统1302包括一个或多个处理器1304(例如，中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等)、存储器1306和网络接口1308。一个或多个处理器1304在本文中被称为处理电路。另外，无线电接入节点1300包括一个或多个无线电单元1310，每个无线电单元1310包括与一个或多个天线1316耦接的一个或多个发射机1312以及一个或多个接收机1314。无线电单元1310可以被称为无线电接口电路，或者是无线电接口电路的一部分。在一些实施例中，无线电单元1310在控制系统1302的外部，并且经由例如有线连接(例如，光缆)连接到控制系统1302。然而，在一些其它实施例中，无线电单元1310和可能的天线1316与控制系统1302集成在一起。一个或多个处理器1304用于提供如本文所述的无线电接入节点1300的一个或多个功能。在一些实施例中，所述功能以例如存储器1306中存储的并由一个或多个处理器1304执行的软件来实现。

图14

图14是示出了根据本公开的一些实施例的无线电接入节点1300的虚拟化实施例的示意性框图。该讨论同样适用于其它类型的网络节点。此外，其它类型的网络节点可以具有类似的虚拟化架构。

如本文所使用的，“虚拟化的”无线电接入节点是(例如，经由在网络中的物理处理节点上执行的虚拟机)无线电接入节点1300的功能的至少一部分被实现为虚拟组件的无线电接入节点1300的实现。如所示，在该示例中，无线电接入节点1300包括控制系统1302，控制系统1302包括一个或多个处理器1304(例如，CPU、ASIC、FPGA等)、存储器1306和网络接口1308以及一个或多个无线电单元1310，每个无线电单元1310如上所述的包括一个或多个发射机1312和与一个或多个天线1316耦接的一个或多个接收机1314。控制系统1302经由例如光缆等连接到无线电单元1310。控制系统1302经由网络接口1308连接到一个或多个处理节点1400，处理节点1400与网络1402耦接或被包括作为网络1402的一部分。每个处理节点1400包括一个或多个处理器1404(例如，CPU、ASIC、FPGA等)、存储器1406和网络接口1408。

在该示例中，本文所述的无线电接入节点1300的功能1410在一个或多个处理节点1400处实现，或者以任何期望的方式分布在控制系统1302和一个或多个处理节点1400上。在一些特定实施例中，本文所述的无线电接入节点1300的功能1410中的一些或所有功能被实现为由在由处理节点1400托管的虚拟环境中实现的一个或多个虚拟机执行的虚拟组件。如本领域普通技术人员将认识到的那样，为了执行期望功能1410中的至少一些，使用处理节点1400和控制系统1302之间的附加信令或通信。值得注意的是，在一些实施例中，可以不包括控制系统1302，在这种情况下，无线电单元1310经由适当的网络接口直接与处理节点1400通信。

在一些实施例中，提供了包括指令的计算机程序，所述指令在由至少一个处理器执行时使得至少一个处理器执行无线电接入节点1300或根据本文所述的任何实施例的虚拟环境中的实现无线电接入节点1300的功能1410的一个或多个功能的节点(例如，处理节点1400)。在一些实施例中，提供了包括上述计算机程序产品的载体。该载体是电子信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质(例如，诸如存储器的非暂时性计算机可读介质)之一。

图15

图15是根据本公开的一些其它实施例的无线电接入节点1300的示意性框图。无线电接入节点1300包括一个或多个模块1500，模块1500中的每一个以软件实现。一个或多个模块1500提供本文所述的无线电接入节点1300的功能。该讨论同样适用于图14的处理节点1400，其中模块1500可以在处理节点1400中的一个处实现或分布在多个处理节点1400上和/或分布在处理节点1400和控制系统1302上。

图16

图16是根据本公开的一些实施例的UE 1600的示意性框图。如图所示，UE 1600包括一个或多个处理器1602(例如，CPU、ASIC、FPGA等)、存储器1604以及一个或多个收发机1606，每个收发机1606包括与一个或多个天线1612耦接的一个或多个发射机1608和一个或多个接收机1610。如本领域的普通技术人员将理解的，收发机1606包括连接到天线1612的无线电前端电路，其被配置为调节天线1612和处理器1602之间传递的信号。处理器1602在本文中也被称为处理电路。收发机1606在本文中也被称为无线电电路。在一些实施例中，上述UE 1600的功能可完全或部分地以例如存储器1604中存储的并由处理器1602执行的软件来实现。请注意，UE 1600可以包括图16中未示出的附加组件，例如，一个或多个用户界面组件(例如，包括显示器、按钮、触摸屏、麦克风、扬声器等的输入/输出界面和/或用于允许将信息输入到UE 1600中和/或允许从UE 1600输出信息的任何其他组件)、电源(例如，电池和相关联的电源电路)等。

在一些实施例中，提供了一种包括指令的计算机程序，所述指令当由至少一个处理器执行时使得该至少一个处理器执行根据本文所述的任何一个实施例的UE 1600的功能。在一些实施例中，提供了包括上述计算机程序产品的载体。该载体是电子信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质(例如，诸如存储器的非暂时性计算机可读介质)之一。

图17

图17是根据本公开的一些其它实施例的UE 1600的示意性框图。UE 1600包括一个或多个模块1700，模块1700中的每一个以软件实现。模块1700提供本文所述的UE 1600的功能。

上面描述的一些实施例可以以下面逐项列出方式来概括：

1.一种操作控制平面CP实体的方法，所述CP实体被配置为支持网络地址转换NAT，所述方法包括以下各项中的至少一项：

获得NAT信息，其中，所述NAT信息指示将要应用于无线设备的用户平面UP互联网协议IP数据分组的NAT策略；以及

向能够处理所述无线设备的UP IP数据分组的UP实体提供所述NAT信息。

2.根据项目1所述的方法，其中，获得所述NAT信息还包括以下各项中的至少一项：

所述NAT信息被预先配置在所述CP实体中；以及

从诸如策略控制功能PCF或策略控制规则功能PCRF节点等的策略和计费实体获得所述NAT信息。

3.根据项目1至2中任一项所述的方法，其中，所述NAT信息可以在以下各项中的至少一项中提供：

策略和计费控制PCC规则；和/或

PCC规则优选地包括的分组检测规则PDR；和/或

PDR优选地包括的转发动作规则FAR。

4a.根据前述项目中任一项所述的方法，其中：

所述NAT信息指示基于所述无线设备的订阅信息的NAT策略。

4b.根据前述项目中任一项所述的方法，其中：

所述NAT信息和所述NAT策略表示对应的信息，并且可以相同。

4c.根据前述项目中任一项所述的方法，其中：

所述NAT信息可以指示例如“附加的UE IP地址IE”包括的IP地址，所述IP地址可以用于识别或匹配应用所述NAT策略的UP数据分组。

4d.根据前述项目中任一项所述的方法，其中：

所述NAT信息可以指示例如“IP报头修改IE”包括的替换信息，所述替换信息包含IPv4/IPv6地址和/或端口号，在所述UP IP数据分组中，所述IPv4/IPv6地址和/或所述端口号可用于分别替换源/目标IPv4/IPv6地址和分别替换源/目标端口；

4e.根据前述项目中任一项所述的方法，其中：

所述NAT信息可以由诸如所述PCF或所述PCRF之类的策略和计费实体实体基于所述无线设备的订阅信息生成，其中，所述策略和计费实体可以从诸如统一数据存储库UDR之类的存储库实体或认证、授权和记费AAA/Radius功能获得所述订阅信息。

5.根据前述项目中任一项所述的方法，还包括：

获得针对至少一个UP实体的支持信息，所述支持信息指示该UP实体支持NAT。

6.根据项目5所述的方法，其中，获得支持信息还包括以下各项中的至少一项：

所述支持信息被预先配置在所述CP实体中；

在所述CP实体与所述UP实体相关联时获得所述支持信息；

从所述UP实体获得所述支持信息；以及

从存储库功能实体(例如，网络存储库功能(NRF)等)获得所述支持信息。

7.根据项目5至6中任一项所述的方法，还包括：

基于获得的支持信息，选择能够处理所述无线设备的UP IP数据分组的UP实体。

8.根据项目1至7中任一项所述的方法，其中，所述UP IP数据分组中的所述至少一个属于给定的分组流控制协议PFCP会话。

9.根据项目1至8中任一项所述的方法，其中，所述NAT信息指示要通过以下方式将所述NAT策略应用于所述UP IP数据分组：

以全局为基础(例如，针对与所述无线设备相关联的所有UP IP数据分组)；或

以每个订户为基础(例如，由与所述无线设备相关联的订阅来定义)；或

以每个数据网络名称DNN为基础(例如，针对与所述无线设备和特定DNN相关联的所有UP IP数据分组)；或

以每个PDU会话为基础(例如，针对与所述无线设备的特定PDU会话相关联的所有UP IP数据分组)；或

以每个数据流为基础(例如，针对与所述无线设备的特定数据流相关联的所有UPIP数据分组)；或

以每个应用为基础(例如，针对与所述无线没备和特定应用相关联的所有UP IP数据分组)。

10.根据以上项目中任一项所述的方法，其中，所述CP实体在第五代核心5GC网络中操作。

11.根据项目10所述的方法，其中，所述CP实体是以下各项中的一项或多项：用户平面功能UPF；会话管理功能SMF；策略控制功能PCF；以及任何这些实体的组合。

12.根据以上项目中任一项所述的方法，其中，所述CP实体在演进分组核心EPC网络中操作。

13.根据项目12所述的方法，其中，所述CP实体是以下各项中的一项或多项：分组数据网络PDN网关PGW CP功能PGW-C节点；PGW UP功能PGW-U节点；策略控制规则功能PCRF节点。

14.一种控制平面CP实体，被配置为支持网络地址转换NAT，所述CP实体包括存储器和至少一个处理器，所述存储器包括可由所述至少一个处理器执行的指令，由此功能实体可操作以：

15.根据项目14所述的CP实体，其中，可操作以获得所述NAT信息还包括：可操作以执行以下各项中的至少一项：

所述NAT信息被预先配置在所述CP实体中；以及

从诸如策略控制功能PCF或策略控制规则功能PCRF节点的策略和计费实体获得所述NAT信息。

16.根据项目14-15中任一项所述的CP实体，其中，所述NAT信息可以包括在以下各项中的至少一项中：

策略和计费控制PCC规则；

PCC规则优选地包括的分组检测规则PDR；以及

PDR优选地包括的转发动作规则FAR。

17a.根据项目14-16中任一项所述的CP实体，其中：

所述NAT信息指示基于所述无线设备的订阅信息的NAT策略。

17b.根据项目14-17a中任一项所述的CP实体，其中：

所述NAT信息和所述NAT策略表示对应的信息，并且可以相同。

17c.根据项目14-17b中任一项所述的CP实体，其中：

17d.根据项目14-17c中任一项所述的CP实体，其中：

所述NAT信息指示例如“IP报头修改IE”包括的替换信息，所述替换信息包含IPv4/IPv6地址和/或端口号，在所述IP数据分组中，所述IPv4/IPv6地址和/或所述端口号可用于分别替换源/目标IPv4/IPv6地址和分别替换源/目标端口；

17e.根据项目14-17d中任一项所述的CP实体，其中：

18.根据项目14-17e中任一项所述的CP实体，还可操作以：

19.根据项目18所述的CP实体，其中，可操作以获得支持信息还包括：可操作以执行下各项中的至少一项：

所述支持信息被预先配置在所述CP实体中；以及

在所述CP实体与所述UP实体相关联时获得所述支持信息；

从所述UP实体获得所述支持信息；以及

20.根据项目14-19中任一项所述的CP实体，还可操作以：

21.根据项目14-20中任一项所述的CP实体，其中，所述UP IP数据分组中的至少一个属于给定的分组流控制协议PFCP会话。

22.根据项目14-21中任一项所述的CP实体，其中，所述NAT信息指示要通过以下方式将所述NAT策略应用于所述UP IP数据分组：

以每个应用为基础(例如，针对与所述无线设备和特定应用相关联的所有UP IP数据分组)。

23.根据项目14-22中任一项所述的CP实体，其中，所述CP实体在第五代核心5GC网络中操作。

24.根据项目23所述的CP实体，其中，所述CP实体是以下各项中的一项或多项：用户平面功能UPF；会话管理功能SMF；策略控制功能PCF；以及任何这些实体的组合。

24.根据项目14-23中任一项所述的CP实体，其中，所述CP实体在演进分组核心EPC网络中操作。

25.根据项目24所述的CP实体，其中，所述CP实体是以下各项中的一项或多项：分组数据网络PDN网关PGW CP功能PGW-C节点；PGW UP功能PGW-U节点；策略控制规则功能PCRF节点。

26.一种CP实体，被配置为支持网络地址转换NAT，所述CP实体适于根据项目1至13中任一项所述的方法进行操作。

27.一种CP实体，被配置为支持网络地址转换NAT，所述CP实体包括：

NAT信息获得模块，可操作以获得NAT信息，其中，所述NAT信息指示将要应用于无线设备的用户平面UP互联网协议IP数据分组的NAT策略；以及

NAT信息提供模块，可操作以向能够处理所述无线设备的UP IP数据分组的UP实体提供所述NAT信息。

可以通过一个或多个虚拟装置的一个或多个功能单元或模块来执行本文公开的任何适合的步骤、方法、特征、功能或益处。每个虚拟装置可以包括多个这些功能单元。这些功能单元可以通过处理电路实现，处理电路可以包括一个或多个微处理器或微控制器以及其他数字硬件(可以包括DSP、专用数字逻辑等)。处理电路可以被配置为执行存储在存储器中的程序代码，该存储器可以包括一种或几种类型的存储器，例如，ROM、RAM、高速缓冲存储器、闪存设备、光学存储设备等。存储在存储器中的程序代码包括用于执行一种或多种电信和/或数据通信协议的程序指令，以及用于执行本文所述的一种或多种技术的指令。在一些实现中，处理电路可用于使相应功能单元根据本公开的一个或一个实施例执行对应功能。

虽然附图中的过程示出了本公开的某些实施例执行的特定操作顺序，但是应当理解，这种顺序是示例性的(例如，备选实施例可以以不同的顺序执行操作、组合某些操作、重叠某些操作等)。

在本公开中可以使用以下缩写中的至少一些。如果缩略语之间存在不一致，则应优先考虑上面如何使用它。如果在下面多次列出，则首次列出应优先于任何后续列出。

·3GPP第三代合作伙伴计划

·5G第五代

·5GC第五代核心

·5GS第五代系统

·AAA认证、授权和计费

·AF应用功能

·AMF认证管理功能

·AN接入网

·APN接入点名称

·AS应用服务器

·ATSSS接入引导交换拆分

·AUSF认证服务器功能

·CP控制平面

·CUPS控制用户平面分离

·DL下行链路

·DNN数据网络名称

·eNB增强或演进型节点B

·EPC演进分组核心

·EPG演进分组网关

·EPS演进分组系统

·FAR转发动作规则

·FTP文件传输协议

·gNB新无线电基站

·HSS归属订户服务器

·IE信元

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本领域技术人员将认识到对本公开的实施例的改进和修改。所有这些改进和修改被认为落入本文公开的构思的范围内。

Claims

2.根据权利要求1所述的方法，其中，获得所述NAT信息还包括以下各项中的至少一项：

所述NAT信息被预先配置在所述CP实体中；以及

从策略和计费PCF实体或策略控制规则功能PCRF节点获得所述NAT信息。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述NAT信息在以下各项中的至少一项中提供：

策略和计费控制PCC规则；

分组检测规则PDR；以及

转发动作规则FAR。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述NAT信息：

所述NAT信息指示基于所述无线设备的订阅信息的NAT策略；和/或

所述NAT信息和所述NAT策略表示相同的或对应的信息；和/或

所述NAT信息指示IP地址，所述IP地址能够用于识别或匹配应该应用所述NAT策略的UP数据分组；和/或

所述NAT信息指示包含IPv4/IPv6地址和/或端口号的替换信息，在所述UP IP数据分组中，所述IPv4/IPv6地址和/或所述端口号能够用于分别替换源/目标IPv4/IPv6地址和分别替换源/目标端口；和/或

所述NAT信息由所述策略和计费实体基于所述无线设备的订阅信息生成，其中，所述策略和计费实体从存储库实体UDR或认证、授权和计费AAA/Radius功能获得所述订阅信息。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，还包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其中，获得支持信息还包括以下各项中的至少一项：

所述支持信息被预先配置在所述CP实体中；

在所述CP实体与所述UP实体相关联时获得所述支持信息；

从所述UP实体获得所述支持信息；以及

从存储库功能实体获得所述支持信息。

7.根据权利要求5至6中的任一项所述的方法，还包括：

基于获得的支持信息，选择能够处理所述无线设备的UPIP数据分组的UP实体。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述UPIP数据分组中的所述至少一个属于给定的分组流控制协议PFCP会话。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述NAT信息指示要通过以下方式将所述NAT策略应用于所述UPIP数据分组：

以全局为基础；或

以每个订户为基础；或

以每个数据网络名称DNN为基础；或

以每个PDU会话为基础；或

以每个数据流为基础；或

以每个应用为基础。

10.一种控制平面CP实体，被配置为支持网络地址转换NAT，所述CP实体包括存储器和至少一个处理器，所述存储器包括所述至少一个处理器可执行的指令，由此功能实体能够操作以：

11.根据权利要求10所述的CP实体，其中，能够操作以获得所述NAT信息还包括：能够操作以执行以下各项中的至少一项：

所述NAT信息被预先配置在所述CP实体中；以及

12.根据权利要求10-11中任一项所述的CP实体，其中，所述NAT信息在以下各项中的至少一项中提供：

策略和计费控制PCC规则；

分组检测规则PDR；以及

转发动作规则FAR。

13.根据权利要求10-12中任一项所述的CP实体，其中：

所述NAT信息和所述NAT策略表示相同的或对应的信息；和/或

14.根据权利要求10-13中任一项所述的CP实体，还能够操作以：

15.根据权利要求10所述的CP实体，其中，能够操作以获得支持信息还包括能够操作以执行下各项中的至少一项：

所述支持信息被预先配置在所述CP实体中；以及

在所述CP实体与所述UP实体相关联时获得所述支持信息；

从所述UP实体获得所述支持信息；以及

从存储库功能实体获得所述支持信息。

16.根据权利要求10-15中任一项所述的CP实体，还能够操作以：

17.根据权利要求10-16中任一项所述的CP实体，其中，所述UP IP数据分组中的至少一个属于给定的分组流控制协议PFCP会话。

18.根据权利要求10-17中任一项所述的CP实体，其中，所述NAT信息指示要通过以下方式将所述NAT策略应用于所述UP IP数据分组：

以全局为基础；或

以每个订户为基础；或

以每个数据网络名称DNN为基础；或

以每个PDU会话为基础；或

以每个数据流为基础；或

以每个应用为基础。