CN114390629A - 5g网络终端回程路由的控制方法、系统、装置及介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种5G网络终端回程路由的控制方法、系统、装置及介质,包括:通过OMC将终端IP地址总范围及终端IP地址管理算法发送给SMF;SMF接收终端IP地址总范围及终端IP地址管理算法,并根据终端IP地址总范围、终端IP地址管理算法及UPF状态信息计算每个UPF处理的终端IP地址范围;SMF根据每个UPF处理的终端IP地址范围生成路由信息,并将路由信息通过OSPF发送给路由器;路由器接收路由信息,并根据路由信息生成路由表。本发明实施例实现动态地将终端IP地址分配给可用的UPF,无需人工排故,减少数据业务的中断时间,提高用户体验,可广泛应用于移动通信网络。

Description

5G网络终端回程路由的控制方法、系统、装置及介质
技术领域
本发明涉及移动通信网络,尤其涉及一种5G网络终端回程路由的控制方法、系统、装置及介质。
背景技术
在现有的5G网络中,终端在核心网注册后进行数据业务时,上行流量经过基站到数据面网元UPF(User Plane Function,用户面功能),从UPF网元的N6接口向外发送;下行流量需要从路由器回到UPF网元的N6接口上,这时需要网络管理员为终端IP地址添加静态路由。根据TS 3GPP当前最新的23501-h20、23502-h21和29244-h21标准协议,5G核心网中的终端IP地址主要由控制面网元SMF(Session Management Function,会话管理功能)分配或支持分配终端IP地址的数据面网元UPF分配,另外由UDM(Unified Data Management,统一数据管理)签约时分配固定IP地址,或者由RADIUS(Remote Authentication Dial In UserService,远程用户拨号认证服务)等第三方机构分配IP地址。
终端使用的数据业务服务需要在路由器上配置静态路由,将终端的下行数据路由回到UPF网元的N6接口,此时当终端IP地址不是由UPF网元分配时会存在一个问题,这些静态分配的终端IP地址也只能固定地把会话建立到指定的UPF网元上,当该UPF网元发生网络异常后,这些终端IP地址将无法进行数据业务。只能通知网络管理员排查网络问题并修改静态路由,这样会导致核心网数据业务会有一定时间的中断,影响终端使用数据业务。当SMF网元与多个UPF网元偶联时,也增加了人工排查终端归属的UPF网元并修改静态路由的风险和难度,难以直接确定静态路由的下一跳地址信息。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例的目的是提供一种5G网络终端回程路由的控制方法、系统、装置及介质,实现动态地将终端IP地址分配给可用的UPF,无需人工排故,减少数据业务的中断时间,提高用户体验。
第一方面,本发明实施例提供了一种5G网络终端回程路由的控制方法,包括以下步骤:
通过OMC将终端IP地址总范围及终端IP地址管理算法发送给SMF;
所述SMF接收所述终端IP地址总范围及所述终端IP地址管理算法,并根据所述终端IP地址总范围、所述终端IP地址管理算法及UPF状态信息计算每个UPF处理的终端IP地址范围;
所述SMF根据每个UPF处理的终端IP地址范围生成路由信息,并将所述路由信息通过OSPF发送给路由器;
所述路由器接收所述路由信息,并根据所述路由信息生成路由表。
可选地,所述据所述终端IP地址总范围、所述终端IP地址管理算法及UPF状态信息计算每个UPF处理的终端IP地址范围,具体包括:
根据终端IP地址总范围计算可分配地址数量;
根据所述可分配地址数量确定基础掩码长度;
根据所述终端IP地址总范围及所述基础掩码长度确定若干个连续地址段;
根据所述若干个连续地址段及UPF状态信息确定每个UPF处理的终端IP地址范围。
可选地,SMF将所述路由信息通过OSPF发送给路由器,具体包括:
所述SMF按照第一预设时间间隔发送HELLO报文寻找邻居路由器;
当所述SMF发现邻居路由器,向所述邻居路由器发送数据库描述报文以将路由信息发送给路由器;其中,所述路由信息由所述SMF根据邻居路由器发送的HELLO报文确定。
可选地,所述方法还包括:
当所述邻居路由器接收新路由信息,向所述SMF发起链路状态请求报文以请求新路由信息;
所述SMF接收所述链路状态请求报文,将需要发布的路由信息通过链路状态更新报文发送给所述路由器;
所述路由器收到所述链路状态更新报文,并根据所述链路状态更新报文生成新路由表,并返回链路确认给SMF。
可选地,所述方法还包括:
所述SMF按照第二预设时间间隔向UPF请求网元网络状态;
当所述SMF收到UPF发送的网络异常状态或所述SMF未收到预设次数的状态更新,所述SMF重新触发所述终端IP地址管理算法以更新路由信息。
可选地,所述SMF重新触发所述终端IP地址管理算法以更新路由信息,具体包括:
所述SMF确定正常状态的UPF,并根据所述正常状态的UPF及所述终端IP地址管理算法重新确定每个所述正常状态的UPF处理的终端IP地址范围,以及通过所述OSPF发布新的路由信息给路由器以更新路由表。
第二方面,本发明实施例提供了一种5G网络终端回程路由的控制装置,包括:
至少一个处理器;
至少一个存储器,用于存储至少一个程序;
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行,使得所述至少一个处理器实现如上述的方法。
第三方面,本发明实施例提供了一种存储介质,其中存储有处理器可执行的程序,所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行上述的方法。
第四方面,本发明实施例提供了一种5G网络终端回程路由的控制系统,包括OMC、SMF和路由器;其中,
所述OMC,用于终端IP地址总范围及终端IP地址管理算法发送给SMF;
所述SMF,用于接收所述终端IP地址总范围及所述终端IP地址管理算法,并根据所述终端IP地址总范围、所述终端IP地址管理算法及UPF信息计算每个UPF处理的终端IP地址范围,并根据每个UPF处理的终端IP地址范围生成路由信息,并将所述路由信息通过OSPF发送给路由器;
所述路由器,用于接收所述路由信息,并根据所述路由信息生成路由表。
实施本发明实施例包括以下有益效果:本实施例通过OMC将终端IP地址总范围及终端IP地址管理算法发送给SMF,SMF根据终端IP地址总范围、终端IP地址管理算法及UPF状态信息计算每个UPF处理的终端IP地址范围,SMF并将根据每个UPF处理的终端IP地址范围生成的路由信息通过OSPF发送给路由器作为回程路由,从而实现动态地将终端IP地址分配给可用的UPF,无需人工排故,减少数据业务的中断时间,提高用户体验。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种5G网络终端回程路由的控制方法的步骤流程示意图;
图2是本发明实施例提供的一种5G网络终端回程路由的控制方法的时序图;
图3是本发明实施例提供的一种SMF通过OSPF发布路由信息的时序图;
图4是本发明实施例提供的一种SMF建立会话流程的时序图;
图5是本发明实施例提供的一种SMF检测UPF网络状态的时序图;
图6是本发明实施例提供的一种SMF更新路由信息的时序图;
图7是本发明实施例提供的一种5G网络终端回程路由的控制装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号,其仅为了便于阐述说明而设置,对步骤之间的顺序不做任何限定,实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
如图1所示,本发明实施例提供了一种5G网络终端回程路由的控制方法,其包括的步骤如下所示。
S100、通过OMC(Operation and Maintenance Center,操作维护中心)将终端IP地址总范围及终端IP地址管理算法发送给SMF(会话管理功能)。
S200、所述SMF接收所述终端IP地址总范围及所述终端IP地址管理算法,并根据所述终端IP地址总范围、所述终端IP地址管理算法及UPF(User Plane Function)状态信息计算每个UPF处理的终端IP地址范围。
S300、所述SMF根据每个UPF处理的终端IP地址范围生成路由信息,并将所述路由信息通过OSPF(Open Shortest Path First,开放式最短路径优先)发送给路由器。
S400、所述路由器接收所述路由信息,并根据所述路由信息生成路由表。
需要说明的是,终端IP地址总范围和终端IP地址管理算法可以由管路员设置。终端IP地址管理算法可以使用终端地址段分段算法或终端地址池分组算法等。
需要说明的是,UPF状态信息包括正常可用状态和异常不可用状态。SMF请求UPF的网络状态信息,UPF能返回自身的网络状态信息。
参阅图2,当OMC发现SMF网元启动或终端IP地址管理算法更新时,OMC会把终端IP地址管理算法信息下发到SMF上,确保SMF获取到最新的算法信息。当SMF网元收到终端IP地址管理算法后,根据终端IP地址管理算法并结合UPF网元信息计算每个UPF网元处理的终端IP地址的范围,SMF与UPF之间执行偶联流程,并生成路由信息通过OSPF发布给路由器。当路由器收到SMF发布的路由信息生成路由表后,终端业务数据的下行数据回程链路就完成了。
实施本发明实施例包括以下有益效果:本实施例通过OMC将终端IP地址总范围及终端IP地址管理算法发送给SMF,SMF根据终端IP地址总范围、终端IP地址管理算法及UPF状态信息计算每个UPF处理的终端IP地址范围,SMF并将根据每个UPF处理的终端IP地址范围生成的路由信息通过OSPF发送给路由器作为回程路由,从而实现动态地将终端IP地址分配给可用的UPF,无需人工排故,减少数据业务的中断时间,提高用户体验。
可选地,所述据所述终端IP地址总范围、所述终端IP地址管理算法及UPF状态信息计算每个UPF处理的终端IP地址范围,具体包括:
S210、根据终端IP地址总范围计算可分配地址数量;
S220、根据所述可分配地址数量确定基础掩码长度;
S230、根据所述终端IP地址总范围及所述基础掩码长度确定若干个连续地址段;
S240、根据所述若干个连续地址段及UPF状态信息确定每个UPF处理的终端IP地址范围。
需要说明的是,基础掩码长度根据实际应用确定,本实施例不做具体限制,如基础掩码长度包括8、16、24或32中的任一种。
在一个具体的实施例中,SMF网元有IMSI段460001234500001-460001234599999,可用的UPF有5台,其中460001234500001-460001234510000的终端用户使用静态地址池10.0.0.1-10.0.39.255,OMC发送的算法中终端地址段为10.0.0.1-10.0.39.255,算法选择终端地址段分段算法,SMF网元收到算法信息后,根据可用的UPF为5台,需要将终端地址段分为5段地址段。根据算法下发的地址池获取到地址个数为10239个,起始地址为10.0.0.1,结束地址大于10.0.0.255且小于10.0.255.255,掩码长度为16-32位,取起始地址段10.0.0.1/24,结束地址为10.0.39.255,满足地址段10.0.39.0/24。此时,终端地址段分为起始地址段10.0.0.1/24和剩余地址段10.0.1.0-10.0.39.255,剩余地址个数9984个,可分为24位掩码的39个地址段,起始地址段掩码长度和剩余地址段掩码长度一样,共计24位掩码的40个连续地址段,根据5台UPF分为5段地址段,将8个24位掩码的连续地址段合并为1个21位掩码的地址段并分配给UPF,分别为10.0.0.1/21、10.0.8.0/21、10.0.16.0/21、10.0.24.0/21、10.0.32.0/21,并结合终端地址段生成回程路由信息发布给路由器,在用户上线时将终端用户选择到处理对应终端地址段的UPF上。
可选地,SMF将所述路由信息通过OSPF发送给路由器,具体包括:
S310、所述SMF按照第一预设时间间隔发送HELLO报文寻找邻居路由器;
S320、当所述SMF发现邻居路由器,向所述邻居路由器发送数据库描述报文以将路由信息发送给路由器;其中,所述路由信息由所述SMF根据邻居路由器发送的HELLO报文确定。
可选地,所述方法还包括:
S330、当所述邻居路由器接收新路由信息,向所述SMF发起链路状态请求报文以请求新路由信息;
S340、所述SMF接收所述链路状态请求报文,将需要发布的路由信息通过链路状态更新报文发送给所述路由器;
S350、所述路由器收到所述链路状态更新报文,并根据所述链路状态更新报文生成新路由表,并返回链路确认给SMF。
参阅图3,SMF网元在启动时会进入邻居发现流程,通过发送HELLO报文寻找邻居路由器,同时也可以应答路由器发送的HELLO报文。在收到邻居路由器的HELLO报文以后,SMF网元会记录邻居路由器信息,确定路由数据信息的交换对象。SMF网元发现邻居路由器后会发送数据库描述报文,将路由信息告诉路由器。路由器在发现新路由信息时会向SMF网元发起链路状态请求报文来请求新的路由信息。SMF网元收到路由器发来的链路状态请求报文后,会将需要发布的路由信息通过链路状态更新报文发布给路由器。路由器收到链路状态更新报文后会根据报文中的路由信息生成新路由表,并返回链路确认给SMF。
参阅图4,SMF网元会话建立流程如下:
终端上线时SMF网元会向UDM(Unified Data Management,统一数据管理)网元请求该终端用户的签约数据,为终端建立会话。
SMF网元会根据UDM网元返回的终端签约数据来分配会话资源,如果终端用户签约数据中已配置静态IP地址,SMF网元将不会再次分配地址给终端用户。
当终端用的会话分配资源完成后,SMF网元会将终端的会话信息发送到UPF网元上建立会话。附着流程完成后,终端即可通过该UPF网元进行数据业务。
可选地,所述5G网络终端回程路由的控制方法还包括:
S500、所述SMF按照第二预设时间间隔向UPF请求网元网络状态;
S600、当所述SMF收到UPF发送的网络异常状态或所述SMF未收到预设次数的状态更新,所述SMF重新触发所述终端IP地址管理算法以更新路由信息。
参阅图5,SMF网元会按照一定的时间间隔向UPF网元请求网元网络状态。
如果UPF返回网络异常或SMF未收到一定次数的状态更新,SMF会判断UPF状态不可用进而触发终端IP地址管理算法更新路由信息。
可选地,所述SMF重新触发所述终端IP地址管理算法以更新路由信息,具体包括:
S610、所述SMF确定正常状态的UPF,并根据所述正常状态的UPF及所述终端IP地址管理算法重新确定每个所述正常状态的UPF处理的终端IP地址范围;
S620、通过所述OSPF发布新的路由信息给路由器以更新路由表。
参阅图6,在一个具体实施例中,SMF发现有3个UPF可用,根据终端地址管理算法,将300个终端地址划分到3个UPF的终端处理范围中。终端上线时SMF会根据之前为每个UPF网元划分的终端处理范围选择合适的UPF网元建立会话。附着完成后,终端可以正常进行数据业务。
当UPF-1发生网络异常后,SMF网元会检测到该UPF网元状态不可用,这时候SMF网元会根据终端IP地址管理算法结合调整UPF-2和UPF-3处理终端的范围,并再次通过OSPF发布新的路由信息给路由器更新路由表。
此时终端上线,SMF网元在UPF选择流程中会根据调整后的UPF网元处理终端的范围,选择新的UPF网元建立会话,附着完成后,终端可以正常进行数据业务。
当SMF网元发现UPF网元出现网络问题时会重新根据静态IP地址算法选择可用的UPF网元,并再次通过OSPF发布路由信息给路由器。由静态IP地址的算法动态选择可用的UPF网元发布回程路由信息,降低人工参与排查网络问题的时间开销及风险难度。
如图7所示,本发明实施例提供了一种5G网络终端回程路由的控制装置,包括:
至少一个处理器;
至少一个存储器,用于存储至少一个程序;
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行,使得所述至少一个处理器实现如上述的方法。
可见,上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中,本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同,并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
此外,本申请实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序,计算机程序产品或计算机程序存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机程序,处理器执行该计算机程序,使得该计算机设备执行上述的方法。同样地,上述方法实施例中的内容均适用于本存储介质实施例中,本存储介质实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同,并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
本发明实施例提供了一种5G网络终端回程路由的控制系统,包括OMC、SMF和路由器;其中,
所述OMC,用于终端IP地址总范围及终端IP地址管理算法发送给SMF;
所述SMF,用于接收所述终端IP地址总范围及所述终端IP地址管理算法,并根据所述终端IP地址总范围、所述终端IP地址管理算法及UPF信息计算每个UPF处理的终端IP地址范围,并根据每个UPF处理的终端IP地址范围生成路由信息,并将所述路由信息通过OSPF发送给路由器;
所述路由器,用于接收所述路由信息,并根据所述路由信息生成路由表。
可见,上述方法实施例中的内容均适用于本系统实施例中,本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同,并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明,但本发明创造并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换,这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种5G网络终端回程路由的控制方法,其特征在于,包括:
通过OMC将终端IP地址总范围及终端IP地址管理算法发送给SMF;
所述SMF接收所述终端IP地址总范围及所述终端IP地址管理算法,并根据所述终端IP地址总范围、所述终端IP地址管理算法及UPF状态信息计算每个UPF处理的终端IP地址范围;
所述SMF根据每个UPF处理的终端IP地址范围生成路由信息,并将所述路由信息通过OSPF发送给路由器;
所述路由器接收所述路由信息,并根据所述路由信息生成路由表。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述据所述终端IP地址总范围、所述终端IP地址管理算法及UPF状态信息计算每个UPF处理的终端IP地址范围,具体包括:
根据终端IP地址总范围计算可分配地址数量;
根据所述可分配地址数量确定基础掩码长度;
根据所述终端IP地址总范围及所述基础掩码长度确定若干个连续地址段;
根据所述若干个连续地址段及UPF状态信息确定每个UPF处理的终端IP地址范围。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,SMF将所述路由信息通过OSPF发送给路由器,具体包括:
所述SMF按照第一预设时间间隔发送HELLO报文寻找邻居路由器;
当所述SMF发现邻居路由器,向所述邻居路由器发送数据库描述报文以将路由信息发送给路由器;其中,所述路由信息由所述SMF根据邻居路由器发送的HELLO报文确定。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
当所述邻居路由器接收新路由信息,向所述SMF发起链路状态请求报文以请求新路由信息;
所述SMF接收所述链路状态请求报文,将需要发布的路由信息通过链路状态更新报文发送给所述路由器;
所述路由器收到所述链路状态更新报文,并根据所述链路状态更新报文生成新路由表,并返回链路确认给SMF。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
所述SMF按照第二预设时间间隔向UPF请求网元网络状态;
当所述SMF收到UPF发送的网络异常状态或所述SMF未收到预设次数的状态更新,所述SMF重新触发所述终端IP地址管理算法以更新路由信息。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述SMF重新触发所述终端IP地址管理算法以更新路由信息,具体包括:
所述SMF确定正常状态的UPF,并根据所述正常状态的UPF及所述终端IP地址管理算法重新确定每个所述正常状态的UPF处理的终端IP地址范围,以及通过所述OSPF发布新的路由信息给路由器以更新路由表。
7.一种5G网络终端回程路由的控制装置,其特征在于,包括:
至少一个处理器;
至少一个存储器,用于存储至少一个程序;
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行,使得所述至少一个处理器实现如权利要求1-6任一项所述的方法。
8.一种存储介质,其中存储有处理器可执行的程序,其特征在于,所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如权利要求1-6任一项所述的方法。
9.一种5G网络终端回程路由的控制系统,其特征在于,包括OMC、SMF和路由器;其中,
所述OMC,用于终端IP地址总范围及终端IP地址管理算法发送给SMF;
所述SMF,用于接收所述终端IP地址总范围及所述终端IP地址管理算法,并根据所述终端IP地址总范围、所述终端IP地址管理算法及UPF信息计算每个UPF处理的终端IP地址范围,并根据每个UPF处理的终端IP地址范围生成路由信息,并将所述路由信息通过OSPF发送给路由器;
所述路由器,用于接收所述路由信息,并根据所述路由信息生成路由表。
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