CN114268607A - 固定ip地址分配方法、系统、用户面功能网元和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通信技术领域，提供一种固定IP地址分配方法、系统、用户面功能网元和存储介质。应用于UPF网元的固定IP地址分配方法包括：响应于携带终端标识的固定IP签约请求，获取一固定IP地址，与终端标识对应存储；响应于来自SMF网元的携带终端标识的会话建立请求，查询获得签约的固定IP地址；以固定IP地址替换会话建立请求携带的动态IP地址，并将会话建立响应的终端IP地址字段的固定IP指示位置位，返回给SMF网元，以使SMF网元根据置位的固定IP指示位，回收动态IP地址并将固定IP地址传递给终端。本发明对UPF网元进行服务增强，实现固定IP分配，支持企业客户自主运维固定IP，保障业务灵活性，且无需改动大网消息流程，满足工业互联网应用场景。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体地说，涉及一种固定IP地址分配方法、系统、用户面功能网元和存储介质。
背景技术
经MEC(Mobile Edge Computing，移动边缘计算)项目相关的客户调研获知，在5G(5th Generation Mobile Communication Technology，第五代移动通信技术)2B(Business，企业)场景，特别是工业互联网场景，有大量的固定IP(Internet Protocol，网际互连协议)地址需求，例如应用服务器需主动向终端下发指令/升级文件。
目前5G系统通过在UDM(Unified Data Management，统一数据管理功能)网元签约的方式，满足终端固定IP的需求。具体来说，在5G行业专网部署方案中，一般在园区部署UPF(User Plane Function，用户面功能)网元，如果要为终端签约固定IP地址，按照3GPP(3rdGeneration Partnership Project，第三代合作伙伴计划)标准方案，需要在大网(5G核心网)的UDM网元进行签约操作。
图1示出目前3GPP定义的固定IP地址实现方案的流程，包括：
S110，经过工单申请后，通过运营商BOSS系统(Business and Operation SupportSystem，业务运营支撑系统)在UDM网元为终端静态签约一个固定IP；
S120～S170，终端请求建立PDU(Protocol Data Unit，协议数据单元)会话时，AMF(Access and Mobility Management Function，接入及移动性管理功能)网元向SMF(Session Management Function，会话管理功能)网元请求创建会话管理上下文；UDM网元会根据签约数据将终端对应的固定IP下发给SMF网元，由SMF网元将固定IP通知给终端及UPF网元；SMF网元具体向AMF网元返回创建的会话管理上下文，将分配的固定IP传递给UPF网元，并建立N1N2消息请求，传递固定IP给AMF网元；
S180和S190，AMF网元将携带固定IP的N1N2消息请求传递给(R)AN((Radio)AccessNetwork，(无线)接入网络)；(R)AN向终端返回携带固定IP的PDU会话建立响应，从而完成为终端分配的固定IP的下发过程。
目前3GPP定义的固定IP地址实现方案，存在如下缺陷：
在UDM网元为终端静态签约固定IP，当终端建立PDU会话时，SMF网元从UDM网元获取签约的固定IP下发给终端的方式，需要进行工单申请并由大网的BOSS系统及UDM网元配合操作，对于业务发展快、有自主配置需求的企业客户存在明显局限性，企业客户无法实现灵活自主的新增/修改/删除终端固定IP等配置主动权；
在5G行业客户发展迅速、海量终端数量的场景下，频繁的工单流程以及基于大网操作来实现终端固定IP地址，显然无法满足行业客户灵活多变的业务需求，存在流程冗长、效率低、使用体验差的局限性，不适用于工业互联网应用场景。
需要说明的是，上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种固定IP地址分配方法、系统、用户面功能网元和存储介质，通过对下沉园区的UPF网元进行服务增强，实现固定IP地址分配，支持企业客户自主运维固定IP地址，保障业务灵活性，且无需改动大网消息流程，满足工业互联网的固定IP地址需求场景。
根据本发明的一个方面，提供一种固定IP地址分配方法，应用于用户面功能网元，包括：响应于携带终端标识的固定IP签约请求，获取一固定IP地址，将所述终端标识与所述固定IP地址的对应关系存储进固定IP签约关系中；响应于来自会话管理功能网元的携带终端标识的会话建立请求，查询所述固定IP签约关系，获得与所述终端标识对应的固定IP地址；以所述固定IP地址替换所述会话建立请求携带的动态IP地址，并将会话建立响应的终端IP地址字段的固定IP指示位置位；向所述会话管理功能网元返回携带所述固定IP地址的所述会话建立响应，以使所述会话管理功能网元根据置位的所述固定IP指示位，回收所述动态IP地址并将所述固定IP地址传递给所述终端标识对应的终端。
在一些实施例中，所述固定IP地址获取自所述用户面功能网元的固定IP地址池中。
在一些实施例中，所述固定IP签约请求还携带所述终端标识对应的终端所在的移动网络的网络名称和网络切片标识；所述对应关系中，还包含所述网络名称和所述网络切片标识。
在一些实施例中，所述固定IP指示位是所述终端IP地址字段中的预留位；置位的所述固定IP指示位用于指示已为对应的终端分配固定IP地址。
在一些实施例中，所述向所述会话管理功能网元返回携带所述固定IP地址的所述会话建立响应，还使所述会话管理功能网元确定所述固定IP地址的合法性。
根据本发明的一个方面，提供一种用户面功能网元，包括：固定IP签约模块，用于响应于携带终端标识的固定IP签约请求，获取一固定IP地址，将所述终端标识与所述固定IP地址的对应关系存储进固定IP签约关系中；会话请求响应模块，用于响应于来自会话管理功能网元的携带终端标识的会话建立请求，查询所述固定IP签约关系，获得与所述终端标识对应的固定IP地址；IP地址替换模块，用于以所述固定IP地址替换所述会话建立请求携带的动态IP地址，并将会话建立响应的终端IP地址字段的固定IP指示位置位；会话响应返回模块，用于向所述会话管理功能网元返回携带所述固定IP地址的所述会话建立响应，以使所述会话管理功能网元根据置位的所述固定IP指示位，回收所述动态IP地址并将所述固定IP地址传递给所述终端标识对应的终端。
根据本发明的一个方面，提供一种用户面功能网元，包括：处理器；存储器，所述存储器中存储有可执行指令；其中，所述可执行指令被所述处理器执行时，实现如上述任意实施例所述的固定IP地址分配方法。
根据本发明的一个方面，提供一种计算机可读的存储介质，用于存储程序，所述程序被处理器执行时实现如上述任意实施例所述的固定IP地址分配方法。
根据本发明的一个方面，提供一种固定IP地址分配方法，包括：用户面功能网元响应于携带终端标识的固定IP签约请求，获取一固定IP地址，将所述终端标识与所述固定IP地址的对应关系存储进固定IP签约关系中；会话管理功能网元响应于携带终端标识的会话建立请求，自IP地址池中为所述终端标识对应的终端分配一动态IP地址，并将携带所述动态IP地址的会话建立请求发送给所述用户面功能网元；所述用户面功能网元响应于所述会话建立请求，查询所述固定IP签约关系，获得与所述终端标识对应的固定IP地址以替换所述动态IP地址，并将会话建立响应的终端IP地址字段的固定IP指示位置位，向所述会话管理功能网元返回携带所述固定IP地址的所述会话建立响应；所述会话管理功能网元根据置位的所述固定IP指示位，回收所述动态IP地址，确定所述固定IP地址的合法性，并将所述固定IP地址传递给所述终端。
根据本发明的一个方面，提供一种固定IP地址分配系统，包括：用户面功能网元，用于响应于携带终端标识的固定IP签约请求，获取一固定IP地址，将所述终端标识与所述固定IP地址的对应关系存储进固定IP签约关系中；会话管理功能网元，用于响应于携带终端标识的会话建立请求，自IP地址池中为所述终端标识对应的终端分配一动态IP地址，并将携带所述动态IP地址的会话建立请求发送给所述用户面功能网元；所述用户面功能网元，还用于响应于所述会话建立请求，查询所述固定IP签约关系，获得与所述终端标识对应的固定IP地址以替换所述动态IP地址，并将会话建立响应的终端IP地址字段的固定IP指示位置位，向所述会话管理功能网元返回携带所述固定IP地址的所述会话建立响应；所述会话管理功能网元，还用于根据置位的所述固定IP指示位，回收所述动态IP地址，确定所述固定IP地址的合法性，并将所述固定IP地址传递给所述终端。
本发明与现有技术相比的有益效果至少包括：
相比现有的3GPP技术方案，本发明对下沉园区的UPF网元进行服务增强，通过终端固定IP的签约存储、以及基于会话消息字段进行固定IP签约信息的指示和携带，实现固定IP地址分配，满足企业客户灵活自主的配置主动权，支持企业客户自主运维固定IP地址，保障业务灵活性，满足工业互联网的固定IP地址需求场景；
且本发明无需改变5G核心网已有的PDU会话建立流程以及网络IP地址分配流程，保障不影响现网运营；
此外，在6G(6th Generation Mobile Communication Technology，第六代移动通信技术)及未来网络场景中，本发明的固定IP地址分配方案同样能够适用。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出现有技术中由3GPP定义的固定IP地址实现方案的流程示意图；
图2示出本发明一实施例中应用于UPF网元的固定IP地址分配方法的步骤示意图；
图3示出本发明一实施例中终端IP地址字段的示意图；
图4示出本发明一实施例中UPF网元的模块示意图；
图5示出本发明又一实施例中UPF网元的模块示意图；
图6示出本发明一实施例中应用于UPF网元和SMF网元的固定IP地址分配方法的步骤示意图；
图7示出本发明一实施例中实现固定IP地址分配方法的网络架构示意图；
图8示出本发明一实施例中实现固定IP地址分配方法的交互流程示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使本发明全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
附图仅为本发明的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
此外，附图中所示的流程仅是示例性说明，不是必须包括所有的步骤。例如，有的步骤可以分解，有的步骤可以合并或部分合并，且实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。
图2示出一实施例中应用于UPF网元的固定IP地址分配方法的主要步骤，参照图2所示，本实施例中固定IP地址分配方法包括：
步骤S210，响应于携带终端标识的固定IP签约请求，获取一固定IP地址，将终端标识与固定IP地址的对应关系存储进固定IP签约关系中。
本实施例中的UPF网元，是下沉企业园区的UPF网元。所称的终端，主要是指物联网终端。终端标识，可以是物联网终端绑定的手机号，或者是物联网终端的设备标识。固定IP签约请求由企业的自主运维平台发起，企业客户可通过自主运维平台，向下沉园区的UPF网元发送对终端进行新增/修改/删除固定IP等操作的固定IP签约请求。
固定IP地址，获取自UPF网元的固定IP地址池中。企业向电信运营商购买物联卡(用于物联网终端访问物联网应用)时，电信运营商分配给企业一批固定IP地址，形成下沉该企业园区的UPF网元的固定IP地址池。
UPF网元获取到可分配的固定IP地址后，将终端标识与固定IP地址对应存储进固定IP签约关系中。固定IP签约关系中，存储多对终端标识与固定IP地址的对应关系。
进一步地，在一个实施例中，固定IP签约请求还携带终端标识对应的终端所在的移动网络的网络名称和网络切片标识；对应关系中，还包含网络名称和网络切片标识。也即，UPF网元收到固定IP签约请求后，会将<User ID(终端标识)、Static IP(固定IP地址)、DNN(网络名称)、S-NSSAI(网络切片标识)>的对应关系存储进固定IP签约关系中。
步骤S220，响应于来自SMF网元的携带终端标识的会话建立请求，查询固定IP签约关系，获得与终端标识对应的固定IP地址。
终端建立PDU会话时，SMF网元按照5G核心网的现网流程，将从其IP地址池分配一个动态IP给终端；SMF网元通过N4(SMF网元与UPF网元之间的通信接口)SessionEstablishment Request(会话建立请求)的UE IP Address(终端IP地址)字段，将动态IP携带给UPF网元，还携带终端标识，以及DNN和S-NSSAI信息。
UPF网元接收到会话建立请求，基于终端标识，以及DNN和S-NSSAI信息，查询固定IP签约关系，即可获得终端签约的固定IP地址。
步骤S230，以固定IP地址替换会话建立请求携带的动态IP地址，并将会话建立响应的终端IP地址字段的固定IP指示位置位。
固定IP指示位是UE IP Address(终端IP地址)字段中的预留位，置位的固定IP指示位用于指示已为对应的终端分配固定IP地址。UPF网元通过在N4 SessionEstablishment Response(会话建立响应)的UE IP Address字段，用固定IP地址替换动态IP地址，并将预留的固定IP指示位置位，来指示已为终端分配了固定IP地址。
图3示出一实施例中终端IP地址字段的示意，参照图3所示，Octet是因特网标准使用的八位组，1octet＝8bit(位)。根据29244规范8.2.62，终端IP地址字段300的Octet 5Bit8(命名为静态，即Static，标示为330)原是预留位，本实施例利用此预留位，指示终端在UPF网元签约了固定IP地址。UPF网元向SMF网元返回N4会话建立响应时，SMF网元检查该静态位330(即固定IP指示位)是否置位，若是则可获知终端签约了固定IP地址。
步骤S240，向SMF网元返回携带固定IP地址的会话建立响应，以使SMF网元根据置位的固定IP指示位，回收动态IP地址并将固定IP地址传递给终端标识对应的终端。
在一个实施例中，向SMF网元返回携带固定IP地址的会话建立响应，还使SMF网元确定固定IP地址的合法性，包括检查固定IP地址是否地址冲突、是否在合法地址段等操作。
SMF网元接收到UPF网元的N4会话建立响应后，通过固定IP指示位获知终端签约了固定IP地址，SMF网元将回收原先分配的动态IP地址，并且确定固定IP地址的合法性，然后将固定IP地址通知给终端。从而，终端获取到固定IP地址用于数据通信。
上述的固定IP地址分配方法，对下沉园区的UPF网元进行服务增强，以通过UPF网元进行终端固定IP地址的签约存储，并基于会话消息字段实现固定IP地址签约信息的指示和携带，实现向终端分配固定IP地址；SMF网元只需根据固定IP指示位的置位信息，回收原分配的动态IP地址，并检查签约固定IP地址的合法性，无需改变5G核心网已有的PDU会话建立流程以及网络IP地址分配流程，保障不影响现网运营。采用上述的固定IP地址分配方法，能够满足企业客户灵活自主的配置主动权，支持企业客户自主运维固定IP地址，保障业务灵活性，满足工业互联网的固定IP地址需求场景。
此外，上述的固定IP地址分配方法同样能够适用于6G网络环境、以及未来可能发展出的其他网络环境中；在6G及未来网络中，若存在UPF网元等，则可直接采用UPF网元实现上述的固定IP地址分配方法；或者，在6G及未来网络中，可以采用与UPF网元具有类似作用的用户面功能网元/实体，来实现上述的固定IP地址分配方法。即，在无需改变大网流程的情况下通过用户面功能来实现固定IP地址分配的方案，均在本发明的保护范围之内。
本发明实施例还提供一种UPF网元，可用于实现上述任意实施例描述的固定IP地址分配方法。上述任意实施例描述的固定IP地址分配方法的特征和原理均可应用至下面的UPF网元实施例。在下面的UPF网元实施例中，对已经阐明的关于固定IP地址分配的特征和原理不再重复说明。
图4示出一实施例中UPF网元的主要模块，参照图4所示，本实施例的UPF网元400包括：固定IP签约模块410，用于响应于携带终端标识的固定IP签约请求，获取一固定IP地址，将终端标识与固定IP地址的对应关系存储进固定IP签约关系中；会话请求响应模块420，用于响应于来自SMF网元的携带终端标识的会话建立请求，查询固定IP签约关系，获得与终端标识对应的固定IP地址；IP地址替换模块430，用于以固定IP地址替换会话建立请求携带的动态IP地址，并将会话建立响应的终端IP地址字段的固定IP指示位置位；会话响应返回模块440，用于向SMF网元返回携带固定IP地址的会话建立响应，以使SMF网元根据置位的固定IP指示位，回收动态IP地址并将固定IP地址传递给终端标识对应的终端。
进一步地，UPF网元400还可包括实现上述各固定IP地址分配方法实施例的其他流程步骤的模块，各个模块的具体原理可参照上述各固定IP地址分配方法实施例的描述，此处不再重复说明。
本实施例的UPF网元400，能够进行终端固定IP地址的签约存储，并基于会话消息字段实现固定IP地址签约信息的指示和携带，实现向终端分配固定IP地址；SMF网元只需根据固定IP指示位的置位信息，回收原分配的动态IP地址，并检查签约固定IP地址的合法性，无需改变5G/6G等核心网已有的PDU会话建立流程以及网络IP地址分配流程，保障不影响现网运营；从而，能够满足企业客户灵活自主的配置主动权，支持企业客户自主运维固定IP地址，保障业务灵活性，满足工业互联网的固定IP地址需求场景。
本发明实施例还提供一种UPF网元，图5示出该UPF网元500的主要模块。本实施例的UPF网元500与图4所示的UPF网元400的区别在于，本实施例中UPF网元500的内部架构和模块组成，并不局限于图4所示，UPF网元500可以是任意的具备执行能力的通用电子设备，只要其能实现上述各实施例的固定IP地址分配方法即可。
参照图5所示，UPF网元500包括：存储器510，用于存储可执行指令；处理器520，用于执行可执行指令，实现上述任意实施例描述的固定IP地址分配方法。例如，处理器520执行存储器510中存储的可执行指令时，实现图2所示的步骤。
存储器510可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)和/或高速缓存存储单元，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)。存储器510还可以包括具有一个或多个程序模块的程序/实用工具，这样的程序模块包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
存储器510与处理器520之间，可通过总线530相连。总线530可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
UPF网元500也可以与一个或多个外部设备通信，外部设备可以包括终端设备、5G核心网网元设备等等。这种通信可以通过UPF网元500的输入/输出(I/O)接口进行。UPF网元500还可以与多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。
本实施例的UPF网元500，同样能够进行终端固定IP地址的签约存储，并基于会话消息字段实现固定IP地址签约信息的指示和携带，实现向终端分配固定IP地址；SMF网元只需根据固定IP指示位的置位信息，回收原分配的动态IP地址，并检查签约固定IP地址的合法性，无需改变5G核心网已有的PDU会话建立流程以及网络IP地址分配流程，保障不影响现网运营；从而，能够满足企业客户灵活自主的配置主动权，支持企业客户自主运维固定IP地址，保障业务灵活性，满足工业互联网的固定IP地址需求场景。
本发明实施例还提供一种计算机可读的存储介质，用于存储程序，程序被处理器执行时实现上述任意实施例描述的固定IP地址分配方法。例如，该存储介质可形成为U盘、容器资源等形式，其内存储程序代码，当该存储介质在设备上运行时，例如在UPF网元设备中运行时，则程序代码能够使运行设备实现上述任意实施例描述的固定IP地址分配方法。
程序代码可以作为一个独立的软件包完全地在UPF网元设备上执行，或者部分在UPF网元设备上执行部分在远程计算设备/云端计算设备上执行。远程计算设备/云端计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到UPF网元设备，以实现上述各实施例的固定IP地址分配方法，使UPF网元设备实现向终端分配固定IP地址。
本实施例的计算机可读的存储介质当被处理器执行时，能够进行终端固定IP地址的签约存储，并基于会话消息字段实现固定IP地址签约信息的指示和携带，实现向终端分配固定IP地址；SMF网元只需根据固定IP指示位的置位信息，回收原分配的动态IP地址，并检查签约固定IP地址的合法性，无需改变5G核心网已有的PDU会话建立流程以及网络IP地址分配流程，保障不影响现网运营；从而，能够满足企业客户灵活自主的配置主动权，支持企业客户自主运维固定IP地址，保障业务灵活性，满足工业互联网的固定IP地址需求场景。
下面结合UPF网元和5G核心网网元，对固定IP地址分配方法的完整过程进行说明。
图6示出一实施例中应用于UPF网元和SMF网元的固定IP地址分配方法的主要步骤，参照图6所示，本实施例中固定IP地址分配方法包括：S610，UPF网元响应于携带终端标识的固定IP签约请求，获取一固定IP地址，将终端标识与固定IP地址的对应关系存储进固定IP签约关系中；S620，SMF网元响应于携带终端标识的会话建立请求，自IP地址池中为终端标识对应的终端分配一动态IP地址，并将携带动态IP地址的会话建立请求发送给UPF网元；S630，UPF网元响应于会话建立请求，查询固定IP签约关系，获得与终端标识对应的固定IP地址以替换动态IP地址，并将会话建立响应的终端IP地址字段的固定IP指示位置位，向SMF网元返回携带固定IP地址的会话建立响应；S640，SMF网元根据置位的固定IP指示位，回收动态IP地址，确定固定IP地址的合法性，并将固定IP地址传递给终端。
UPF网元和SMF网元执行的各个步骤的具体原理可参见上述各固定IP地址分配方法实施例的描述，上述任意实施例描述的固定IP地址分配方法的特征和原理均可应用至本实施例中。因此，本实施例对于已经阐明的关于固定IP地址分配的特征和原理不再重复说明。
本发明实施例还提供一种固定IP地址分配系统，可用于实现上述应用于UPF网元和SMF网元的固定IP地址分配方法。固定IP地址分配系统包括：UPF网元，用于响应于携带终端标识的固定IP签约请求，获取一固定IP地址，将终端标识与固定IP地址的对应关系存储进固定IP签约关系中；SMF网元，用于响应于携带终端标识的会话建立请求，自IP地址池中为终端标识对应的终端分配一动态IP地址，并将携带动态IP地址的会话建立请求发送给UPF网元；UPF网元还用于响应于会话建立请求，查询固定IP签约关系，获得与终端标识对应的固定IP地址以替换动态IP地址，并将会话建立响应的终端IP地址字段的固定IP指示位置位，向SMF网元返回携带固定IP地址的会话建立响应；SMF网元还用于根据置位的固定IP指示位，回收动态IP地址，确定固定IP地址的合法性，并将固定IP地址传递给终端。
上述应用于UPF网元和SMF网元的固定IP地址分配方法和系统，能够实现通过UPF网元进行终端固定IP地址的签约存储，UPF网元还基于会话消息字段实现固定IP地址签约信息的指示和携带，实现向终端分配固定IP地址；SMF网元只需根据固定IP指示位的置位信息，回收原分配的动态IP地址，并检查签约固定IP地址的合法性，无需改变5G核心网已有的PDU会话建立流程以及网络IP地址分配流程，保障不影响现网运营；从而，能够满足企业客户灵活自主的配置主动权，支持企业客户自主运维固定IP地址，保障业务灵活性，满足工业互联网的固定IP地址需求场景。
进一步地，图7示出一实施例中实现固定IP地址分配方法的网络架构，图8示出一实施例中实现固定IP地址分配方法的交互流程，结合图7和图8所示：
终端710能够通过gNB(5G基站)720与部署于运营商公网，即5G核心网的AMF网元730和部署于企业园区的UPF网元740通信。企业的自主运维平台760能够通过UPF网元740实现终端固定IP地址签约。此外，企业应用770与UPF网元740通信，以供终端710访问。
UPF网元740能够与部署于运营商公网的SMF网元750通信，且AMF网元730与SMF网元750通信。此外，AMF网元730还与部署于运营商公网的UDM网元780通信，本发明的固定IP地址分配无需UDM网元780配合操作。SMF网元750还与部署于运营商公网的PCF(PolicyControl function，策略控制功能)网元790通信。
固定IP地址分配方法的完整过程包括：
S810，企业客户通过自主运维平台760向UPF网元740发送固定IP签约请求，UPF网元将<User ID(终端标识)、Static IP(固定IP地址)、DNN(网络名称)、S-NSSAI(网络切片标识)>的对应关系存储进固定IP签约关系中。
S820，终端710发起PDU会话建立请求。
S830，AMF网元730收到PDU会话建立请求后，创建会话管理上下文请求发送给对应的SMF网元750；SMF网元750收到会话管理上下文请求后，创建会话管理上下文响应返回给AMF网元730。
S840，SMF网元750按照现网流程，自IP地址池中为终端分配一动态IP地址；SMF网元750进而创建携带分配的动态IP地址的N4会话建立请求，发送给对应的UPF网元740。
S850，UPF网元740查询固定IP签约关系，获得签约的固定IP地址替换动态IP地址，并将N4会话建立响应的UE IP Address字段的固定IP指示位置位；UPF网元740进而将携带签约的固定IP地址的N4会话建立响应返回给SMF网元750。
S860，SMF网元750检查Static字段是否置位，若是则回收原先分配的动态IP地址，并确定固定IP地址的合法性；SMF网元750进而建立N1N2消息请求，传递固定IP地址给AMF网元730。
S870，AMF网元730建立携带固定IP地址的N1N2消息请求，发送给5G基站720。
S880，5G基站720向终端710返回携带固定IP地址的PDU会话建立响应，从而终端710获得固定IP地址用于数据通信。
本实施例的各个步骤的具体原理可参见上述各固定IP地址分配方法实施例的描述，上述任意实施例描述的固定IP地址分配方法的特征和原理均可应用至本实施例中。因此，本实施例对于已经阐明的关于固定IP地址分配的特征和原理不再重复说明。
综上，本发明针对目前基于3GPP标准的固定IP地址方案的局限性，通过对UPF网元进行服务增强以及对N4会话流程进行优化的方式，实现向终端分配固定IP地址。UPF网元支持向企业自主运维平台开放固定IP地址的签约服务，企业客户可基于User ID、DNN、S-NSSAI以及规划的Static IP，通过自主运维平台向UPF网元写入签约信息，UPF网元根据签约消息以及更新消息，维护<User ID、Static IP、DNN、S-NSSAI>的对应关系；UPF网元通过在N4 Session Establishment Response的UE IP Address字段携带签约的固定IP地址，并将UE IP Address字段的Octet 5 Bit 8预留位置位(指示固定IP地址分配)，使SMF网元获取该指示位的置位信息后，回收原先分配的动态IP地址并确定固定IP地址的合法性，将固定IP地址传递给终端。本发明的方案，能够满足企业客户灵活自主的配置主动权，同时避免对大网现有流程做出改动，保障原有5G网络的稳定运营。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种固定IP地址分配方法，其特征在于，应用于用户面功能网元，包括：
响应于携带终端标识的固定IP签约请求，获取一固定IP地址，将所述终端标识与所述固定IP地址的对应关系存储进固定IP签约关系中；
响应于来自会话管理功能网元的携带终端标识的会话建立请求，查询所述固定IP签约关系，获得与所述终端标识对应的固定IP地址；
以所述固定IP地址替换所述会话建立请求携带的动态IP地址，并将会话建立响应的终端IP地址字段的固定IP指示位置位；
向所述会话管理功能网元返回携带所述固定IP地址的所述会话建立响应，以使所述会话管理功能网元根据置位的所述固定IP指示位，回收所述动态IP地址并将所述固定IP地址传递给所述终端标识对应的终端。
2.如权利要求1所述的固定IP地址分配方法，其特征在于，所述固定IP地址获取自所述用户面功能网元的固定IP地址池中。
3.如权利要求1所述的固定IP地址分配方法，其特征在于，所述固定IP签约请求还携带所述终端标识对应的终端所在的移动网络的网络名称和网络切片标识；
所述对应关系中，还包含所述网络名称和所述网络切片标识。
4.如权利要求1所述的固定IP地址分配方法，其特征在于，所述固定IP指示位是所述终端IP地址字段中的预留位；
置位的所述固定IP指示位用于指示已为对应的终端分配固定IP地址。
5.如权利要求1所述的固定IP地址分配方法，其特征在于，所述向所述会话管理功能网元返回携带所述固定IP地址的所述会话建立响应，还使所述会话管理功能网元确定所述固定IP地址的合法性。
6.一种用户面功能网元，其特征在于，包括：
固定IP签约模块，用于响应于携带终端标识的固定IP签约请求，获取一固定IP地址，将所述终端标识与所述固定IP地址的对应关系存储进固定IP签约关系中；
会话请求响应模块，用于响应于来自会话管理功能网元的携带终端标识的会话建立请求，查询所述固定IP签约关系，获得与所述终端标识对应的固定IP地址；
IP地址替换模块，用于以所述固定IP地址替换所述会话建立请求携带的动态IP地址，并将会话建立响应的终端IP地址字段的固定IP指示位置位；
会话响应返回模块，用于向所述会话管理功能网元返回携带所述固定IP地址的所述会话建立响应，以使所述会话管理功能网元根据置位的所述固定IP指示位，回收所述动态IP地址并将所述固定IP地址传递给所述终端标识对应的终端。
7.一种用户面功能网元，其特征在于，包括：
处理器；
存储器，所述存储器中存储有可执行指令；
其中，所述可执行指令被所述处理器执行时，实现如权利要求1-5任一项所述的固定IP地址分配方法。
8.一种计算机可读的存储介质，用于存储程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的固定IP地址分配方法。
9.一种固定IP地址分配方法，其特征在于，包括：
用户面功能网元响应于携带终端标识的固定IP签约请求，获取一固定IP地址，将所述终端标识与所述固定IP地址的对应关系存储进固定IP签约关系中；
会话管理功能网元响应于携带终端标识的会话建立请求，自IP地址池中为所述终端标识对应的终端分配一动态IP地址，并将携带所述动态IP地址的会话建立请求发送给所述用户面功能网元；
所述用户面功能网元响应于所述会话建立请求，查询所述固定IP签约关系，获得与所述终端标识对应的固定IP地址以替换所述动态IP地址，并将会话建立响应的终端IP地址字段的固定IP指示位置位，向所述会话管理功能网元返回携带所述固定IP地址的所述会话建立响应；
所述会话管理功能网元根据置位的所述固定IP指示位，回收所述动态IP地址，确定所述固定IP地址的合法性，并将所述固定IP地址传递给所述终端。
10.一种固定IP地址分配系统，其特征在于，包括：
用户面功能网元，用于响应于携带终端标识的固定IP签约请求，获取一固定IP地址，将所述终端标识与所述固定IP地址的对应关系存储进固定IP签约关系中；
会话管理功能网元，用于响应于携带终端标识的会话建立请求，自IP地址池中为所述终端标识对应的终端分配一动态IP地址，并将携带所述动态IP地址的会话建立请求发送给所述用户面功能网元；
所述用户面功能网元，还用于响应于所述会话建立请求，查询所述固定IP签约关系，获得与所述终端标识对应的固定IP地址以替换所述动态IP地址，并将会话建立响应的终端IP地址字段的固定IP指示位置位，向所述会话管理功能网元返回携带所述固定IP地址的所述会话建立响应；
所述会话管理功能网元，还用于根据置位的所述固定IP指示位，回收所述动态IP地址，确定所述固定IP地址的合法性，并将所述固定IP地址传递给所述终端。
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