CN114630355A - 基于核心网的故障恢复方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

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CN114630355A CN202210335978.8A CN202210335978A CN114630355A CN 114630355 A CN114630355 A CN 114630355A CN 202210335978 A CN202210335978 A CN 202210335978A CN 114630355 A CN114630355 A CN 114630355A
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Abstract

本申请提供了一种基于核心网的故障恢复方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：主网元获取主网元的业务数据，将业务数据写入存储集群，并按照预设周期更新存储集群中的主网元的网元主键，若在任意预设周期未对主网元的网元主键进行更新，则向存储集群发送删除指示，以便删除存储集群中的主网元的网元主键，备用网元按照预设周期从存储集群读取对应的网元主键，判断是否可读取到对应的网元主键，若无法读取到对应的网元主键，则从存储集群中读取对应的网元主键的主网元的业务数据，切换为主网元并执行业务数据对应的业务处理。本申请面向所有网元，在主网元故障时可由备用网元接替工作，保证终端的正常通信。

Description

基于核心网的故障恢复方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本申请涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种基于核心网的故障恢复方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
5G核心网(5th Generation Mobile Communication Technology Core Network，5GC)负责对5G网络进行管理和控制，采用开放的服务化架构(Service BasedArchitecture，SBA)，将网络功能(Network Function，NF)定义为多个相对独立可被灵活调用的服务模块。
目前，5GC的网络容错主要依赖针对移动管理功能(Access and MobilityManagement Function，AMF)网元的池化能力，即通过部署多个AMF网元保证在某些AMF故障时，终端设备(user equipment，UE)仍能正常通信。
然而，目前的这种容错机制无法保证AMF网元之外的其他网元故障时，UE可正常通信。
发明内容
本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种基于核心网的故障恢复方法、装置、设备及存储介质，以面向所有网元，在主网元故障时可由备用网元接替工作，保证终端的正常通信。
为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本申请一实施例提供了一种基于核心网的故障恢复方法，应用于通信网元系统中的主网元，通信网元系统包括至少一个主网元、以及各主网元对应的备用网元，方法包括：
获取主网元的业务数据；
将业务数据写入存储集群，并按照预设周期更新存储集群中的主网元的网元主键；
若在任意预设周期未对主网元的网元主键进行更新，则向存储集群发送删除指示，以便删除存储集群中的主网元的网元主键，备用网元用于按照预设周期从存储集群中读取对应的主网元的网元主键，并在无法读取到对应的主网元的网元主键时，以使备用网元成为主网元时根据主网元的网元主键获取对应的业务数据。
可选地，获取业务数据之前，还包括：
向存储集群写入本地网元主键，其中，多个竞争网元竞争向存储集群写入自身的本地网元主键；
从存储集群读取网元主键，获取读取的网元主键；
判断读取的网元主键与本地网元主键是否匹配；
若读取的网元主键与本地网元主键匹配，则确定本网元为主网元。
可选地，将业务数据写入存储集群，包括：
在业务数据更新时，实时更新存储集群中的业务数据。
可选地，主网元与对应的备用网元位于不同的物理设备上，且各物理设备配置相同的地址信息，地址信息用于与终端建立通信连接。
第二方面，本申请另一实施例提供了一种基于核心网的故障恢复方法，应用于通信网元系统中的备用网元，通信网元系统包括至少一个主网元、以及各主网元对应的备用网元，方法包括：
按照预设周期从存储集群读取对应的网元主键，判断是否可读取到对应的网元主键；
若无法读取到对应的网元主键，则从存储集群中读取对应的网元主键的主网元的业务数据；
切换为主网元并执行业务数据对应的业务处理。
可选地，按照预设周期从存储集群读取对应的网元主键，判断是否可读取到对应的网元主键之前，还包括：
向存储集群写入本地网元主键，其中，多个竞争网元竞争向存储集群写入自身的本地网元主键；
从存储集群读取网元主键，获取读取的网元主键；
判断读取的网元主键与本地网元主键是否匹配；
若读取的网元主键与本地网元主键不匹配，则确定本网元为备用网元。
可选地，主网元与对应的备用网元部署在不同的物理设备上，且各物理设备配置相同的地址信息，地址信息用于与终端建立通信连接。
可选地，方法还包括：
按照预设周期向存储集群中写入备用网元的网元主键。
第三方面，本申请另一实施例提供了一种基于核心网的故障恢复装置，包括：
获取模块，用于获取主网元的业务数据；
写入模块，用于将业务数据写入存储集群，并按照预设周期更新存储集群中的主网元的网元主键；
发送模块，用于若在任意预设周期未对主网元的网元主键进行更新，则向存储集群发送删除指示，以便删除存储集群中的主网元的网元主键，备用网元用于按照预设周期从存储集群中读取对应的主网元的网元主键，并在无法读取到对应的主网元的网元主键时，以使备用网元成为主网元时根据主网元的网元主键获取对应的业务数据。
第四方面，本申请另一实施例提供了一种基于核心网的故障恢复装置，包括：
判断模块，用于按照预设周期从存储集群读取对应的网元主键，判断是否可读取到对应的网元主键；
读取模块，用于若无法读取到对应的网元主键，则从存储集群中读取对应的网元主键的主网元的业务数据；
切换模块，用于切换为主网元并执行业务数据对应的业务处理。
第五方面，本申请另一实施例提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，存储器存储有处理器可执行的计算机程序，当电子设备运行时，处理器与存储器之间通过总线通信，处理器执行计算机程序，以执行第一方面和第二方面任一项的基于核心网的故障恢复方法。
第六方面，本申请另一实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行第一方面和第二方面任一项的基于核心网的故障恢复方法。
本申请的有益效果是：
本申请提供的基于核心网的故障恢复方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：主网元获取主网元的业务数据，将业务数据写入存储集群，并按照预设周期更新存储集群中的主网元的网元主键，若在任意预设周期未对主网元的网元主键进行更新，则向存储集群发送删除指示，以便删除存储集群中的主网元的网元主键，备用网元按照预设周期从存储集群读取对应的网元主键，判断是否可读取到对应的网元主键，若无法读取到对应的网元主键，则从存储集群中读取对应的网元主键的主网元的业务数据，切换为主网元并执行业务数据对应的业务处理。本申请面向所有网元，在主网元故障时可由备用网元接替工作，保证终端的正常通信。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的5G通信系统的网络架构图；
图2为本申请实施例提供的基于核心网的故障恢复的网络架构的示意图；
图3为本申请实施例提供的基于核心网的故障恢复方法的交互示意图；
图4为本申请实施例提供的存储集群中网元主键的变化过程的示意图；
图5为本申请实施例提供的一种基于核心网的故障恢复方法的流程示意图；
图6为本申请实施例提供的另一种基于核心网的故障恢复方法的流程示意图；
图7为本申请实施例提供的一种基于核心网的故障恢复装置的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的另一种基于核心网的故障恢复装置的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应该理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。
另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请实施例中将会用到术语“包括”，用于指出其后所声明的特征的存在，但并不排除增加其它的特征。
首先对本申请实施例的应用场景进行说明，本申请实施例的技术方案可以应用于各种通信系统，例如：全球移动通讯(global system for mobile communications，GSM)系统、码分多址(code division multiple access，CDMA)系统、宽带码分多址(widebandcode division multiple access，WCDMA)系统、通用分组无线业务(general packetradio service，GPRS)、长期演进(long term evolution，LTE)系统、LTE频分双工(frequency division duplex，FDD)系统、LTE时分双工(time division duplex，TDD)、通用移动通信系统(universal mobile telecommunication system，UMTS)、全球互联微波接入(worldwide interoperability for microwave access，WiMAX)通信系统、第五代(5thgeneration，5G)通信系统或未来的新无线接入技术(new radio access technology，NR)等。
图1为本申请实施例提供的5G通信系统的网络架构图，如图1所示，5G无线接入网络包括5G无线接入网(Next Generation-Access Network，NG-RAN)和5G核心网(5G core，5GC)。
其中，5G核心网负责对整个5G网络进行管理和控制，是很多网元设备的统称，并非特指某一种网元设备，NG-RAN通常由5G基站组成，负责为终端(user equipment，UE)提供无线通信链路，其中，5G基站包括：gNB(generation Node)、ng-eNB(next generationeNodeB)。
5G核心网采用开放的服务化架构(Service Based Architecture，SBA)，将网络功能(Network Function，NF)定义为多个相对独立可被灵活调用的服务模块，任何其他NF或者业务应用都可以通过标准规范的接口访问该NF提供的服务，SBA架构采用超文本传输协议(Hyper Text Transfer Protocol，HTTP)协议完成信令交互，将相同或相似的消息提取出来以应用程序编程接口(Application Programming Interface，API)能力调用的形式封装起来，供其它网元进行访问。
5G网络架构通过模块化实现网络功能间的解耦和整合，解耦后的网络功能可独立扩容、独立演进、按需部署，所有NF之间通过API接口进行交互，同一种服务可以被多种NF调用，降低NF之间接口定义的耦合度，最终实现整网功能的按需定制，灵活支持不同的业务场景和需求。
图2为本申请实施例提供的基于核心网的故障恢复的网络架构的示意图，如图2所示，该网络架构包括：
1、终端设备(user equipment，UE)：也可以称用户设备、终端、接入终端、用户单元、用户站、移动站、移动台、远方站、远程终端、移动设备、用户终端、无线通信设备、用户代理或用户装置。UE还可以是蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(session initiationprotocol，SIP)电话、无线本地环路(wireless local loop，WLL)站、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备、可穿戴设备，5G网络中的终端设备或者未来演进的公用陆地移动通信网络(public land mobile network，PLMN)中的终端设备等，还可以是端设备，逻辑实体，智能设备，如手机，智能终端等终端设备，或者服务器，网关，基站，控制器等通信设备，或者物联网设备，如传感器，电表，水表等物联网(Internet ofthings，IoT)设备。本申请实施例对此并不限定。
2、接入网(Radio access network，AN)：为特定区域的授权用户提供入网功能，并能够根据用户的级别，业务的需求等使用不同质量的传输隧道。接入网络可以为采用不同接入技术的接入网络。目前的无线接入技术有两种类型：第三代合作伙伴计划(3rdGeneration Partnership Project，3GPP)接入技术(例如3G、4G或5G系统中采用的无线接入技术)和非第三代合作伙伴计划(non-3GPP)接入技术。3GPP接入技术是指符合3GPP标准规范的接入技术，采用3GPP接入技术的接入网络称为无线接入网络(Radio AccessNetwork，RAN)，其中，5G系统中的接入网设备称为下一代基站节点(next generation NodeBase station，gNB)。非3GPP接入技术是指不符合3GPP标准规范的接入技术，例如，以wifi中的接入点(access point，AP)为代表的空口技术。
基于无线通信技术实现接入网络功能的接入网可以称为无线接入网(radioaccess network，RAN)。无线接入网能够管理无线资源，为终端提供接入服务，进而完成控制信号和用户数据在终端和核心网之间的转发。
其中，接入网设备可以包括接入网中在空中接口上通过一个或多个扇区与无线终端通信的设备。接入网系统可用于将收到的空中帧与网际协议(Internet Protocol，IP)分组进行相互转换，作为无线终端与接入网的其余部分之间的路由器，其中接入网的其余部分可包括IP网络。无线接入网系统还可协调对空中接口的属性管理。应理解，接入网设备包括但不限于：演进型节点B(evolved NodeB，eNB)、无线网络控制器(Radio NetworkController，RNC)、节点B(Node B，NB)、基站控制器(Base Station Controller，BSC)、基站收发台(Base Transceiver Station，BTS)、家庭基站(例如，Home evolved NodeB，或HomeNodeB，HNB)、基带单元(Base Band Unit，BBU)，无线保真(Wireless Fidelity，WIFI)系统中的接入点(Access Point，AP)、无线中继节点、无线回传节点、传输点(transmission andreception point，TRP或者transmission point，TP)等，还可以为5G，如，NR，系统中的gNB，或，传输点(TRP或TP)，5G系统中的基站的一个或一组(包括多个天线面板)天线面板，或者，还可以为构成gNB或传输点的网络节点，如基带单元(BBU)，或，分布式单元(distributedunit，DU)等。
在一些部署中，gNB可以包括集中式单元(centralized unit，CU)和DU。gNB还可以包括射频单元(radio unit，RU)。CU实现gNB的部分功能，DU实现gNB的部分功能，比如，CU实现无线资源控制(radio resource control，RRC)，分组数据汇聚层协议(packet dataconvergence protocol，PDCP)层的功能，DU实现无线链路控制(radio link control，RLC)、媒体接入控制(media access control，MAC)和物理(physical，PHY)层的功能。由于RRC层的信息最终会变成PHY层的信息，或者，由PHY层的信息转变而来，因而，在这种架构下，高层信令，如RRC层信令，也可以认为是由DU发送的，或者，由DU+CU发送的。可以理解的是，接入网设备可以为CU节点、或DU节点、或包括CU节点和DU节点的设备。此外，CU可以划分为接入网(radio access network，RAN)中的接入网设备，也可以将CU划分为核心网(corenetwork，CN)中的接入网设备，在此不做限制。
3、接入和移动管理功能(Access and Mobility Management Function，AMF)实体，为RAN信令接口(N2)的终结点、非接入层(non-access stratum，NAS)信令的MM消息接口(N1)的终结点，主要功能包括：NAS消息的加密和完整性保护，负责注册、接入、移动性管理、鉴权、短信等功能。
4、会话管理功能(Session Management Function，SMF)实体，为NAS消息的SM消息的终结点，主要功能包括：会话(session)的建立、修改、释放、UE互联网协议地址(InternetProtocol Address，IP)的分配管理、动态主机配置协议(Dynamic Host ConfigurationProtocol，DHCP)功能、地址解析协议(Address Resolution Protocol，ARP)代理或以太网(Ethernet)协议数据单元(Protocol Data Unit，PDU)场景下的互联网协议第6版(Internet Protocol Version 6，IPv6)邻居请求代理、为一个会话选择和控制用户端口功能(User Port Function，UPF)、计费数据的收集以及支持计费接口、决定一个会话的会话和服务连续模式(Session and Service Continuity Mode，SSC)、下行数据指示。
5、用户面管理功能(User Plane Function，UPF)实体，主要功能包括：数据包路由转发、服务质量(quality of service，QoS)流映射、外部PDU与数据网络互连的会话点、分组路由和转发，例如，支持上行链路分类器以将业务流路由到数据网络的实例，支持分支点以支持多宿主PDU会话、数据包检查，例如，基于服务数据流模板的应用流程检测以及从SMF接收的可选PFD、用户平面部分策略规则实施，例如，门控，重定向，流量转向、合法拦截(UP收集)、流量使用报告、用户平面的QoS处理，例如，上传(Upload，UL)/下载(Download，DL)速率实施，DL中的反射QoS标记)、上行链路流量验证(例如业务数据流(Service data flow，SDF)到QoS流量映射)、上行链路和下行链路中的传输级分组标记、下行数据包缓冲和下行数据通知触发、将一个或多个“结束标记”发送和转发到源NG-RAN节点。
6、策略控制功能(Policy Control Function，PCF)实体，支持统一的策略框架并管理网络行为，向网络实体提供策略规则，访问统一数据仓库(Universal DataRepository，UDR)的订阅信息，PCF只能访问和其相同公共陆地移动网(Public LandMobile Network，PLMN)的UDR，还可用于分组路由和转发、或用户面数据的服务质量(quality of service，QoS)处理等。
7、网络业务呈现功能(Network Exposure Function，NEF)实体，主要功能包括：3GPP网元通过NEF将其能力呈现给其它网元、NEF将相关信息存储到UDR中、也可以从UDR获取相关的信息，其中，NEF只能访问和其相同PLMN的UDR、NEF提供相应的安全保障来保证外部应用到3GPP网络的安全、3GPP内部和外部相关信息的转换，例如AF-Service-Identifier和5G核心网内部的数据网络名称(Data Network Name，DNN)、S-NSSAI等的转换，尤其是网络和用户敏感信息一定要对外部网元隐藏、NEF可以通过访问UDR获取到其它网元的相关信息，NEF只能访问和其相同PLMN的UDR。
8、网络贮存功能(network function(NF)repository function，NRF)实体，主要功能包括：支持业务发现功能，也就是接收网元发过来的业务发现请求(NF-Discovery-Request)，然后提供发现的网元信息给请求方、维护可用网元实例的特征和其支持的业务能力，其中，一个网元的特征参数主要有：网元实例身份标识号(Identity document，ID)、网元类型、PLMN、网络分片的相关ID，如单网络切片选择辅助信息(Single Network SliceSelection Assistance Information，S-NSSAI)、网络切片实例标识符(Network SliceInstance IDentifier，NSIID)、网元的IP或者域名、网元的能力信息、支持的业务能力名字等。
9、统一数据管理(Unified Data Manager，UDM)实体，主要功能有：产生3GPP鉴权证书/鉴权参数、存储和管理5G系统的永久性用户ID，如用户永久标识符(SubscriptionPermanent Identifier，SUPI)、订阅信息管理、下行短信息服务(Mobile originate-ShortMessaging Service，MT-SMS)递交、SMS管理、用户的服务网元注册管理，例如当前为终端提供业务的AMF、SMF等。
10、鉴权服务器功能(Authentication Server Function，AUSF)实体，支持3GPP接入的鉴权和受信任非3GPP(untrusted non3GPP)接入的鉴权。
11、应用功能(application function，AF)实体，用于进行应用影响的数据路由，接入网络开放功能网元，或，与策略框架交互进行策略控制等。
12、运营商数据网络(Data Network，DN)，用户数据通过UPF实体接入该网络。
在该网络架构中，N1接口为UE与AMF实体之间的参考点；N2接口为(R)AN和AMF实体的参考点，用于NAS消息的发送等；N3接口为(R)AN和UPF实体之间的参考点，用于传输用户面的数据等；N4接口为SMF实体和UPF实体之间的参考点，用于传输例如N3连接的隧道标识信息，数据缓存指示信息，以及下行数据通知消息等信息；N6接口为UPF实体与DN之间的参考点。
Nnef接口为AMF实体对外提供的业务访问接口；Nnrf接口为NRF实体对外提供的业务访问接口；Npef接口为PCF实体对外提供的业务访问接口；Nudm接口为UDM实体对外提供的业务访问接口；Naf接口为AF实体对外提供的业务访问接口；Nausf接口为AUSF实体对外提供的业务访问接口；Namf接口为AMF实体对外提供的业务访问接口；Nsmf接口为SMF实体对外提供的业务访问接口。
应理解，上述应用于本申请实施例的网络架构仅是举例说明的从传统点到点的架构和服务化架构的角度描述的网络架构，适用本申请实施例的网络架构并不局限于此，任何能够实现上述各个网元的功能的网络架构都适用于本申请实施例。应理解，上述网元之间可以通过预设接口进行通信，在此不再赘述。
还应理解，图1中所示的AMF实体、SMF实体、UPF实体、PCF实体、NEF实体、NRF实体、UDM实体、AUSF实体、AF实体可以理解为核心网中用于实现不同功能的网元，例如可以按需组合成网络切片。这些核心网网元可以各自独立的设备，也可以集成于同一设备中实现不同的功能，本申请对此不做限定。
下文中，为便于说明，将用于实现AMF的实体记作AMF，将用于实现PCF的实体记作PCF，其他标记与此类似，在此不再赘述。应理解，上述命名仅为用于区分不同的功能，并不代表这些网元分别为独立的物理设备，本申请对于上述网元的具体形态不作限定，例如，可以集成在同一个物理设备中，也可以分别是不同的物理设备。此外，上述命名仅为便于区分不同的功能，而不应对本申请构成任何限定，本申请并不排除在5G网络以及未来其它的网络中采用其他命名的可能。例如，在6G网络中，上述各个网元中的部分或全部可以沿用5G中的术语，也可能采用其他名称等。在此进行统一说明，以下不再赘述。
还应理解，图2中的各个网元之间的接口名称只是一个示例，具体实现中接口的名称可能为其他的名称，本申请对此不作具体限定。此外，上述各个网元之间的所传输的消息(或信令)的名称也仅仅是一个示例，对消息本身的功能不构成任何限定。
针对现有技术中，5GC的网络容错主要依赖AMF池化能力，即通过部署多个AMF保证在某些AMF出现故障时，UE仍能正常通信，但是该方法无法保证其他网元(例如，SMF、UPF)出现故障时，UE仍能正常通信。
基于此，本申请可面向所有网元，通过提供一种基于核心网的通信网元系统，该通信网元系统包括至少一个主网元和各主网元对应的备用网元，也即，核心网网元同时启动两套，包括主网元(Master)和备用网元(Slave)，在主网元故障时可由备用网元接替工作，以保证终端的正常通信。
下面结合几个具体实施例对本申请提供的基于核心网的故障恢复方法进行详细说明。
图3为本申请实施例提供的基于核心网的故障恢复方法的交互示意图，该方法可应用于通信网元系统，通信网元系统包括至少一个主网元和各主网元对应的备用网元。
其中，至少一个主网元可以包括：AMF主网元、SMF主网元、UPF主网元、PCF主网元、NEF主网元、NRF主网元、UDM主网元、AUSF主网元、AF主网元。
各主网元对应的备用网元可以包括：AMF备用网元、SMF备用网元、UPF备用网元、PCF备用网元、NEF备用网元、NRF备用网元、UDM备用网元、AUSF备用网元、AF备用网元。
如图3所示，该方法可以包括：
S101、主网元获取主网元的业务数据。
在一些实施例中，主网元的业务数据可以为通信系统运行过程中各主网元所获取的通信业务数据，该业务数据可以包括：业务上下文、用户数据、路由数据等。作为一种示例，对于AMF主网元和SMF主网元，在通信系统运行过程中AMF主网元和SMF主网元可获取对应的业务上下文数据；对于UPF主网元，在通信系统运行过程中UPF主网元可获取对应的路由数据；对于NRF主网元、UDM主网元及UDR主网元，在通信系统运行过程中NRF主网元、UDM主网元及UDR主网元可获取对应的用户数据，用户数据为UE的开户数据，可以包括：PDU会话的类型信息、PCC规则策略、接入DNN的标识等。
其中，业务上下文可以包括：
1、UE标识(Key-Type)，包括：国际移动用户识别码(International MobileSubscriber Identification Number，IMSI)、国际移动设备识别码(InternationalMobile Equipment Identity，IMEI)；
2、AMF或者SMF的ID(Key-ID)；
3、注册表管理状态(registMngtState)；
4、连接表管理状态(connMngtState)；
5、PDU会话列表(PduSessList)；
其中，PDU会话列表包括：
PDU会话标识(PduSessionId)、N4会话标识(N4SessionID)、终端地址(UE IP)、PDU会话类型(PduSessType)、会话和服务连续模式(Session and Service Continuity Mode，SSC)、数据网络名称(Data Network Name，DNN)、单个网络分片标识(Single NetworkSlice Selection Assistance Information，S-NSSAI)、报文转发控制协议处理速率(Packet Forwarding Control Protocol Product Design Review，PFCPPDR)、PDCP报文转发操作规则(PFCPFAR)、PFCP参数(PFCPParameters)、数据面静默定时器值(UPInactiveTimer)、数据面上下文状态(UPCnxState)、上行链路保证流比特率(GFBRUplinkContent)、下行链路保证流比特率(GFBRDownlinkContent)、行链路最大流比特率(MFBRUplinkContent)、下行链路最大流比特率(MFBRDownlinkContent)、网元定时器值(Timer)。
6、UE在AMF侧的NG应用程序协议(NG Application Protocol，NGAP)ID；
7、UE在RAN侧的NGAP ID(ranUeNgapID)；
8、5G全局唯一临时UE标识(Guti5g)；
9、跟踪区标识列表(TaiList)；
10、允许的NSSAI列表(AllowedNssai)；
11、服务区列表(ServiceAreaList)；
12、最新访问的TA标识(LastVisited tracking area identity，LastVisitedTAI)；
13、网络周期性注册更新定时器(T3512)；
14、请求使用的NSSAI(RequestNssai)；
15、5G移动性管理能力(MmCapbility5G)。
其中，路由数据可以包括：
1、UPF主网元和SMF主网元之间的管理会话ID(SEID)；
2、UPF主网元和UE的之间的PDU会话ID(PduSessionId)；
3、UE的用户永久标识(Subscription Permanent Identifier，SUPI)；
4、数据包检测规则(Packet Detection Rules，PDRs)；
5、用量上报规则(Usage Reporting Rules，URRs)；
6、Qos实施规则(Qos Enforcement Rules，QERs)；
7、转发规则(Forwarding Action Rules，FARs)；
8、缓存动作规则(Buffering Action Rule，BAR)；
9、公用数据网类型(Public Data NetworkType，PDNType)；
10、用户面静默定时器(User Plane Inactivity Timer)；
11、用户标识(User ID)；
12、踪迹信息(Trace Information)；
13、本地转发移动管理实体(Mobility Management Entity，MME)/GPRS服务支持节点(Serving GPRS Support Node，SGSN)全量隧道端点标识(Local Full QualifiedTEID，LocalF-TEID)；
14、网络实例编号(NetworkInstance)；
15、PDR中采用的Qos流ID(PDRQFIs)；
16、业务数据流过滤规则(SDFFilters)；
17、应用程序标识(ApplicationID)；
18、以太网数据包过滤规则(EthPacketFilters)。
S102、主网元将业务数据写入存储集群，并按照预设周期更新存储集群中的主网元的网元主键。
其中，主网元的网元主键(网元key)由网元的名称和主机ID组成，主网元的名称例如可以为AMF、SMF、UPF、PCF、NEF、NRF、UDM、AUSF、AF，主机ID为支撑主网元运行的物理设备的主板序列号，该物理设备可以为物理服务器，其中，各主网元可以运行在同一物理服务器上，因此对于各主网元来说，主机ID是相同的。
各主网元根据自身属性可将自身的业务数据写入存储集群，并按照预设周期更新存储集群中主网元的网元主键，其中，存储集群可以部署在第三方物理服务器上，也就是说，按照预设周期获取主网元的网元主键，并按照预设周期删除存储集群中的主网元的网元主键，并重新写入主网元的网元主键，以保证存储集群中的主网元的网元主键即为最新写入的。
S103、若在任意预设周期未对主网元的网元主键进行更新，则向存储集群发送删除指示，以便删除存储集群中的主网元的网元主键。
若在任意预设周期未对存储集群中主网元的网元主键进行更新，说明执行更新操作的主网元故障，则不会更新存储集群中主网元的网元主键，则该主网元向存储集群发送删除指示，以便删除存储集群中的主网元的网元主键，也就是说，存储集群中的主网元的网元主键为空，因此，主网元对应的备用网元可按照预设周期从存储集群执行读取操作，即读取对应的主网元的网元主键，并在无法读取到对应的主网元的网元主键时，以使备用网元成为主网元时根据该主网元的网元主键获取对应的业务数据。
图4为本申请实施例提供的存储集群中网元主键的变化过程的示意图，如图4所示，主网元在第一个预设周期T0的终止时间点将主网元的网元主键key写入存储集群，之后，在第二个预设周期T0的终止时间点更新存储集群中主网元的网元主键key，若在第三个预设周期T0的终止时间点未对存储集群中主网元的网元主键key进行更新，即未重新写入主网元的网元主键key，则启动定时器T1，在定时器T1超时时，向存储集群发送删除指示，以便删除存储集群中主网元的网元主键key，即第二个预设周期T0的终止时间点写入的主网元的网元主键key。
其中，定时器T1超时时间点与对应预设周期T0的起始时间点的时间间隔大于预设周期T0的时间间隔，例如预设周期T0可以为0.5秒，定时器T1超时时间点与预设周期T0的起始时间点的时间间隔为0.6秒，可以根据实际需求设定，本实施例对此不做特别限定。
S104、备用网元按照预设周期从存储集群读取对应的网元主键，判断是否可读取到对应的网元主键。
备用网元按照预设周期从存储集群读取对应的网元主键，该对应的网元主键为与备用网元对应的主网元的网元主键，例如AMF备用网元按照预设周期从存储集群读取AMF主网元的网元主键，SMF备用网元按照预设周期从存储集群读取SMF主网元的网元主键。
S105、若无法读取到对应的网元主键，则备用网元从存储集群中读取对应的网元主键的主网元的业务数据。
若无法读取到对应的网元主键，说明目标主网元写入的网元主键为空(Null)，则备用网元可确定对应的网元主键的主网元故障，备用网元可从存储集群中读取对应的网元主键的主网元的业务数据。
其中，可先确定无法读取到的对应的网元主键的主网元，然后从存储集群中读取该主网元的业务数据，例如，若AMF备用网元无法从存储集群中读取到AMF主网元的网元主键，则确定AMF主网元故障，AMF备用网元可从存储集群中读取AMF主网元的业务数据。
需要说明的是，读取网元主键的预设周期可以与往存储集群中写入网元主键的预设周期对应，也就是说，一旦写入就执行读取操作，其中，删除存储集群中主网元的网元主键的时间可以认为是瞬时的，该删除操作所耗费的时间可以忽略不计。
S106、备用网元切换为主网元并执行业务数据对应的业务处理。
备用网元切换为主网元并执行业务数据对应的业务处理，这样，在主网元故障时可由对应的备用网元接替相应的通信流程，终端可正常进行通信。
需要说明的是，备用网元切换为主网元后，可继续执行主网元所执行的方法流程，即将业务数据写入存储集群，以及按照预设周期向存储集群中写入将备用网元的网元主键，相应地，存储集群可按照预设周期删除上一个预设周期写入的备用网元的网元主键，具体实现过程与上述实现流程类似，在此不再赘述。
在本实施例的基于核心网的故障恢复方法中，主网元获取主网元的业务数据，将业务数据写入存储集群，并按照预设周期更新存储集群中的主网元的网元主键，若在任意预设周期未对主网元的网元主键进行更新，则向存储集群发送删除指示，以便删除存储集群中的主网元的网元主键，备用网元按照预设周期从存储集群读取对应的网元主键，判断是否可读取到对应的网元主键，若无法读取到对应的网元主键，则从存储集群中读取对应的网元主键的主网元的业务数据，切换为主网元并执行业务数据对应的业务处理。本申请面向所有网元，在主网元故障时可由备用网元接替工作，保证终端的正常通信。
可选地，将业务数据写入存储集群可以包括：在业务数据更新时，实时更新存储集群中的业务数据。
其中，主网元在运行时，可实时获取对应的业务数据，并在业务数据更新时，实时更新存储集群中的业务数据，即将更新的业务数据写入存储集群，存储集群中的业务数据为最新的业务数据。这样，可保证备用网元成功接替主网元的工作，保证终端的正常通信，避免备用网元获取的业务数据不是最新的，导致终端无法正常通信。
可选地，主网元与对应的备用网元部署在不同的物理设备上，且部署该主网元和对应的备用网元的物理设备配置相同的地址信息，地址信息用于与终端建立通信连接。
其中，主网元与对应的备用网元可以部署在不同的物理设备上，例如部署在不同的物理服务器上，且各物理设备配置相同的地址信息(即IP地址)，该地址信息用于与终端建立通信连接，这样，在通信过程中，若主网元故障则在极短时间内由另一物理服务器上的备用网元接替工作，终端无需重新发起网络连接，即可在备用网元所在物理服务器上重建最新的通信流程，终端的通信不会中断。
需要说明的是，在部署主网元和备用网元时，网络管理系统可部署网元的物理设备的IP地址，以及5G基站的IP地址写入存储集群，其中，网络管理系统可部署在其他物理设备上。
在一些情况下，主网元可以是通过多个竞争网元竞争而从中确定，下面结合图5实施例进行详细说明。
图5为本申请实施例提供的一种基于核心网的故障恢复方法的流程示意图，本实施例的执行主体可以为通信网元系统中的主网元，如图5所示，主网元获取业务数据之前，该方法还可以包括：
S201、向存储集群写入本地网元主键。
在确定主网元的过程中，多个竞争网元可竞争向存储集群写入自身的本地网元主键，本地网元主键为各竞争网元的网元主键，其中，在获取业务数据之前，该主网元可属于多个竞争网元，因此，该主网元可向存储集群写入本地网元主键。
S202、从存储集群读取网元主键，获取读取的网元主键。
S203、判断读取的网元主键与本地网元主键是否匹配。
S204、若读取的网元主键与本地网元主键匹配，则确定本网元为主网元。
该主网元可从存储集群读取网元主键，获取读取的网元主键，判断读取的网元主键与该主网元的本地网元主键是否匹配，若读取的网元主键与本地网元主键匹配，则该确定本网元为主网元，也就是说，本网元成功将自身的本地网元主键写入到存储集群中，则本网元即为主网元。
其中，各竞争网元可部署在不同的物理设备上，可通过对比写入的本地网元主键中的主机ID，以判断哪个竞争网元成功写入本地网元主键。
例如，对于AMF来说存在多个竞争网元，各竞争网元竞争写入自身的本地网元主键，存储集群中可成功写入一个本地网元主键，则将成功写入的竞争网元确定为主网元。
需要说明的是，在后续往存储集群写入网元主键时，竞争过程中写入存储集群的网元主键会被覆盖。
在本实施例的基于核心网的故障恢复方法中，向存储集群写入本地网元主键，其中，多个竞争网元竞争向存储集群写入自身的本地网元主键，从存储集群读取网元主键，获取读取的网元主键，判断读取的网元主键与本地网元主键是否匹配，若读取的网元主键与本地网元主键匹配，则确定本网元为主网元。通过竞争确定主网元，保证了主网元的写入性能优于备用网元。
在一些情况下，本实施例中的备用网元可以是通过多个竞争网元竞争而从中确定，下面结合图6实施例进行详细说明。
图6为本申请实施例提供的另一种基于核心网的故障恢复方法的流程示意图，本实施例的执行主体可以为通信网元系统中的备用网元。如图6所示，按照预设周期从存储集群读取对应的网元主键，判断是否可读取到对应的所述网元主键之前，该方法还可以包括：
S301、向存储集群写入本地网元主键。
在确定备用网元的过程中，多个竞争网元可竞争向存储集群写入自身的本地网元主键，本地网元主键为各备用网元的网元主键，其中，在按照预设周期从存储集群读取对应的网元主键，判断是否可读取到对应的所述网元主键之前，该备用网元可属于多个竞争网元，因此，该备用网元可向存储集群写入本地网元主键。
S302、从存储集群读取网元主键，获取读取的网元主键。
S303、判断读取的网元主键与本地网元主键是否匹配。
S304、若读取的网元主键与本地网元主键不匹配，则确定本网元为备用网元。
该备用网元从存储集群读取网元主键，获取读取的网元主键，判断读取的网元主键与该备用网元的本地网元主键是否匹配，若读取的网元主键与本地网元主键不匹配，则该确定本网元为备用网元，也就是说，本网元未成功将自身的本地网元主键写入到存储集群中，则本网元即为备用网元。
需要说明的是，若存在多个未成功将本地网元主键写入存储集群的网元，则确定其中任意一个网元为该备用网元。
例如，对于AMF来说存在多个竞争网元，各竞争网元竞争写入自身的本地网元主键，存储集群中可成功写入一个本地网元主键，则将未成功写入的一个竞争网元确定为备用网元。
图7为本申请实施例提供的一种基于核心网的故障恢复装置的结构示意图，该装置可通过前述主网元实现。如图7所示，该装置包括：
获取模块401，用于获取主网元的业务数据；
发送模块402，用于若在任意预设周期未对主网元的网元主键进行更新，则向存储集群发送删除指示，以便删除存储集群中的主网元的网元主键，备用网元用于按照预设周期从存储集群中读取对应的主网元的网元主键，并在无法读取到对应的主网元的网元主键时，以使备用网元成为主网元时根据主网元的网元主键获取对应的业务数据。
可选地，还包括：
写入模块403，还于：
向存储集群写入本地网元主键，其中，多个竞争网元竞争向存储集群写入自身的本地网元主键；
处理模块404，用于：
从存储集群读取网元主键，获取读取的网元主键；
判断读取的网元主键与本地网元主键是否匹配；
若读取的网元主键与本地网元主键匹配，则确定本网元为主网元。
可选地，获取模块401，具体用于：
在业务数据更新时，实时更新存储集群中的业务数据。
可选地，主网元与对应的备用网元部署在不同的物理设备上，且部署主网元和对应的备用网元的物理设备配置相同的地址信息，地址信息用于与终端建立通信连接。
关于装置中的各模块的处理流程、以及各模块之间的交互流程的描述可以参照前述方法实施例中主网元所执行步骤的相关说明，这里不再详述。
图8为本申请实施例提供的另一种基于核心网的故障恢复装置的结构示意图，该装置可通过前述备用网元实现。如图8所示，该装置包括：
处理模块501，用于按照预设周期从存储集群读取对应的网元主键，判断是否可读取到对应的网元主键；
读取模块502，用于若无法读取到对应的网元主键，则从存储集群中读取对应的网元主键的主网元的业务数据；
处理模块501，还用于切换为主网元并执行业务数据对应的业务处理。
可选地，还包括：
写入模块503，用于向存储集群写入本地网元主键，其中，多个竞争网元竞争向存储集群写入自身的本地网元主键；
读取模块502，还用于从存储集群读取网元主键，获取读取的网元主键；
处理模块501，还用于：
判断读取的网元主键与本地网元主键是否匹配；
若读取的网元主键与本地网元主键不匹配，则确定本网元为备用网元。
可选地，主网元与对应的备用网元部署在不同的物理设备上，且部署主网元和对应的备用网元的物理设备配置相同的地址信息，地址信息用于与终端建立通信连接。
可选地，写入模块503，还用于：
按照预设周期向存储集群中写入备用网元的网元主键。
关于装置中的各模块的处理流程、以及各模块之间的交互流程的描述可以参照前述方法实施例中备用网元所执行步骤的相关说明，这里不再详述。
图9为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图，该电子设备可以为前述实施例中的主网元、备用网元。如图9所示，该电子设备包括：处理器601、存储器602和总线603，存储器602存储有处理器601可执行的计算机程序，当电子设备运行时，处理器601与存储器602之间通过总线603通信，处理器601执行计算机程序，以执行上述方法实施例。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考方法实施例中的对应过程，本申请中不再赘述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于核心网的故障恢复方法，其特征在于，应用于通信网元系统中的主网元，所述通信网元系统包括至少一个所述主网元、以及各所述主网元对应的备用网元，所述方法包括：
获取所述主网元的业务数据；
将所述业务数据写入存储集群，并按照预设周期更新所述存储集群中的所述主网元的网元主键；
若在任意所述预设周期未对所述主网元的网元主键进行更新，则向所述存储集群发送删除指示，以便删除所述存储集群中的所述主网元的网元主键，所述备用网元用于按照所述预设周期从所述存储集群中读取对应的所述主网元的网元主键，并在无法读取到对应的所述主网元的网元主键时，以使所述备用网元成为主网元时根据所述主网元的网元主键获取对应的业务数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取业务数据之前，还包括：
向所述存储集群写入本地网元主键，其中，多个竞争网元竞争向所述存储集群写入自身的本地网元主键；
从所述存储集群读取网元主键，获取读取的网元主键；
判断所述读取的网元主键与所述本地网元主键是否匹配；
若所述读取的网元主键与所述本地网元主键匹配，则确定本网元为所述主网元。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述业务数据写入存储集群，包括：
在所述业务数据更新时，实时更新所述存储集群中的所述业务数据。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述主网元与对应的所述备用网元位于不同的物理设备上，且部署所述主网元和对应的所述备用网元的所述物理设备配置相同的地址信息，所述地址信息用于与终端建立通信连接。
5.一种基于核心网的故障恢复方法，其特征在于，应用于通信网元系统中的备用网元，所述通信网元系统包括至少一个主网元、以及各所述主网元对应的所述备用网元，所述方法包括：
按照预设周期从存储集群读取对应的网元主键，判断是否可读取到对应的所述网元主键；
若无法读取到对应的所述网元主键，则从所述存储集群中读取对应的所述网元主键的主网元的业务数据；
切换为主网元并执行所述业务数据对应的业务处理。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述按照预设周期从存储集群读取对应的网元主键，判断是否可读取到对应的所述网元主键之前，还包括：
向所述存储集群写入本地网元主键，其中，多个竞争网元竞争向所述存储集群写入自身的本地网元主键；
从所述存储集群读取网元主键，获取读取的网元主键；
判断所述读取的网元主键与所述本地网元主键是否匹配；
若所述读取的网元主键与所述本地网元主键不匹配，则确定本网元为所述备用网元。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述主网元与对应的所述备用网元部署在不同的物理设备上，且部署所述主网元和对应的所述备用网元的所述物理设备配置相同的地址信息，所述地址信息用于与终端建立通信连接。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
按照所述预设周期向所述存储集群中写入所述备用网元的网元主键。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的计算机程序，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述处理器执行所述计算机程序，以执行权利要求1-8任一项所述的基于核心网的故障恢复方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行权利要求1-8任一项所述的基于核心网的故障恢复方法。
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