CN114845382B - 一种5g专网与公网组网方法 - Google Patents

一种5g专网与公网组网方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种5G专网与公网组网方法，该方法包括专网发卡开户签约，专网卡注册到专网中；专网AMF和公网UDM/SMF用公网中继用户号建立常连接通道；中继卡在公网开户签约，专网AMF将中继卡注册到公网中；用户终端做数据服务时，建立会话控制的信息，被专网AMF转换成公网中继卡的会话控制信息，公网SMF识别公网中继号的会话控制，对中继卡路由和计费。通过上述组网方式，实现了5G专网和公网的互联，同时专网使用独立发卡，自由发展用户，自由度高，公网给专网中继号码，控制速率和带宽，收取中继费用，收费标准简单明确，公网只需提供少量的公网号码，专网多用户共享。

Description

一种5G专网与公网组网方法
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其是一种5G专网与公网组网方法。
背景技术
5G技术开启万物互联的新时代。作为通信市场新的重要增长点，5G不仅能够大幅提升移动互联网用户的高带宽业务体验，更能契合物联网大连接、低功耗的业务需求。通过与工业、交通、农业等垂直行业广泛、深度融合，进而实现从支撑移动互联网向支撑各行业全面数字化、网络化和智能化的全新转型。随着信息技术的不断发展，5G已经成为引领社会数字化转型的基础技术。5G专网为垂直行业提供定制化的网络服务，支撑千行百业的智能化升级，呈现出蓬勃的发展趋势。在5G网络中，有专网和公网两种。其中专网就是专用于特定行业或企业的移动通信网络。公网就是5G无线公网通信是指使用由电信部门建设、维护和管理,面向社会开放的通信系统和设备所提供的公共通信服务。
现有技术中，5G网络公网和专网方案中，有两种方式：一是公网负责发卡，用户在公网和专网中使用同一个号码。二是公网负责发公网卡，专网负责发专网卡，用户在两个网内切换要换卡。称为专网安全独立发卡。
因此，现有技术中存在如下问题：
现有的5G核心网，专网用户要占用公网号码资源才能使用。专网不能自由的发卡，发卡受限，从而业务发展受限。而专网完全独立发卡，公网运营商收取不到专网发展的费用。
发明内容
(一)解决的技术问题
为了解决上述技术问题，本发明提供一种5G专网与公网组网方法，该方法通过专网发用户卡管理最终用户，公网上给专网分配固定的中继用户卡，管理中继速率和中继接入费用的方式，实现专网和公网的互联。
(二)技术方案
为了解决上述存在的技术问题，实现发明目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种5G专网与公网组网方法，包括如下步骤：
S1：专网发卡开户签约。专网卡注册到专网中，信令无需到达公网。
S2：专网的AMF和公网的SMF连接。专网AMF和公网UDM/SMF用公网中继用户号建立常连接通道；中继卡在公网开户签约，专网AMF将中继卡注册到公网中。,
S3：用户终端连接基站和专网AMF。
S4：用户终端连上AMF后通过专网UDM和AUSF鉴权。
S5：终端做数据服务时，建立会话控制的信息，被专网AMF转换成公网中继卡的会话控制信息。AMF按照配置，把用户终端转换成中继用户卡用户。
S6：用户终端做数据服务时，建立会话控制的信息，专网卡会话控制通过专网AMF转换到中继卡的会话控制；
S7：公网SMF识别公网中继号的会话控制，对中继卡路由和计费。
进一步地，步骤S3还包括：
S31：用户终端发起注册(UE—>(R)AN)
用户终端向连接基站发送信息AN message，AN message里面包含了AN参数和注册请求；
S32：AMF选择基站
基站执行选择AMF Selection，基于用户终端给的Requested NSSAI选择一个AMF
S33基站到AMF((R)AN——>AMF)；
基站这一侧发送一个N2 Message给AMF，N2 Message里面包括N2参数和S31中的注册请求Registration Request，还有一个可选的LTE-M Indication，由RAT Type决定是否包含该参数；
S34：专网AUSF的选择(AMF)
AMF执行AUSF Selection，具体为基于收到的SUCI or SUPI选择一个专网AUSF；
进一步地，步骤S4还包括：
S41：专网AUSF的鉴权(AMF—>AUSF—>UDM—>AUSF—>AMF)
AMF执行UDM选择，AMF基于收到的用户终端SUCI or SUPI选择一个UDM；
S42：AMF与专网UDM的交互
由于是初始注册，此时UDM中没有对应UE的上下文，AMF需要向UDM进行终端连接管理的注册，从UDM取终端的签约信息，以及在UDM进行签约信息改变的订阅。
S43：PCF的选择，AMF执行PCF选择。此步骤为可选步骤，基于专网选择是否执行该步骤。
S44：注册接受(AMF—>UE)
至此，UE注册已经被专网认可。
进一步地，步骤S5还包括：
S51：公网AUSF的选择，公网AMF执行AUSF选择。
S52：公网AUSF的鉴权(AMF—>AUSF—>UDM—>AUSF—>AMF)
UDM的选择，AMF执行UDM Selection，AMF会基于收到的SUCI or SUPI选择一个UDM。
S53：AMF与公网UDM的交互
由于是初始注册，此时UDM中没有对应UE的上下文，AMF需要向公网UDM进行终端连接管理的注册，从公网UDM取终端的签约信息，以及在公网UDM进行签约信息改变的订阅。
S54：PCF的选择，AMF执行PCF选择。此步骤为可选步骤，基于公网选择是否执行该步骤。
S55：公网注册接受(AMF—>UE)
至此，中继用户卡用户注册已经被公网认可。
S56：AMF返回接收注册消息到用户终端UE。
如果已经建立并保持UE使用的中继用户卡用户注册有效，可以省略上面步骤S51-S54执行，直接执行步骤S55-S56。
(三)有益效果
(1)专网使用独立发卡，自由发展用户，自由度高。
(2)专网没有流量控制，不按流量收费，可以采用包月收取专网内用户费用，公网给专网中继号码，控制速率和带宽，收取中继费用。收费标准简单明确。
(3)公网只需提供少量的公网号码，专网多用户共享。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例的网络拓扑图；
图2是根据本申请实施例的组网流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
参见图1，网络包括四个部分，用户终端UE，基站(R)AN，专网和公网。其中，专网包括网元UDM，AUSF和AMF；公网包括网元UDM，AUSF，SMF，UPF，PCF,AF,DN。5G核心网由核心网网元组成。
主要网元说明：
AMF：接入和移动性管理
SMF：会话管理
UPF：用户平面功能
UDM：统一数据管理
PCF：策略控制功能
NRF：网络注册功能
NF：网元通用名
各网元独立对等，不存在服务端和客户端之分。
UDM：统一数据管理功能Unified Data Management，负责用户标识、签约数据、鉴权数据的管理、用户的服务网元注册管理(比如当前为终端提供业务的AMF、SMF等，如当用户切换了访问的AMF时，UDM还会向旧的AMF发起注销消息，要求旧的AMF删除用户相关信息)。
AUSF：鉴权服务功能Authentication Server Function，AUSF用于接收AMF(access and mobility management function，AMF)对UE进行身份验证的请求，通过向UDM请求密钥，再将UDM下发的密钥转发给AMF进行鉴权处理。
AF(Application Function，应用功能)可以向5GC NFs发送请求以影响PDUSession流量的路由决策(Traffic Routing)。
按照3GPP标准，用户终端UE和AMF采用N1接口连接；基站(R)AN和AMF采用N2接口连接；基站(R)AN和UPF采用N3接口连接；
AMF网元的连接：
除了用户终端UE和AMF采用N1接口连接；基站(R)AN和AMF采用N2接口连接；
还有AMF和SMF采用N11接口连接；AMF与UDM采用N8接口连接；AMF与AUSF采用N12接口连接；
UDM网元的连接：
除了AMF与UDM采用N8接口连接外；还有UDM与SMF采用N10接口连接；UDM与AUSF采用N13接口连接；
UPF网元的连接：
除了基站(R)AN和UPF采用N3接口连接外；还有UPF与SMF采用N4接口连接；UPF与DN采用N6接口连接；
SMF网元的连接：
AMF和SMF采用N11接口连接；UDM与SMF采用N10接口连接；UPF与SMF采用N4接口连接；UPF与PCF采用N7接口连接；
PCF网元的连接：
UPF与PCF采用N7接口连接；PCF与AF采用N5接口连接。
参见图2，一种5G专网与公网组网方法包括如下步骤：
S1：专网发卡开户签约。专网卡注册到专网中，信令无需到达公网。
S2：专网的AMF和公网的SMF连接.专网AMF和公网UDM/SMF用公网中继用户号建立常连接通道；中继卡在公网开户签约，专网AMF将中继卡注册到公网中。,
S3：用户终端UE连接基站(R)AN和专网AMF。
UE先进入专网，具体包括：
S31：用户终端UE发起注册(UE—>(R)AN)
用户终端UE向连接基站(R)AN发送信息AN message，AN message里面包含了AN参数和注册请求Registration Request；
S32：AMF选择((R)AN)
基站(R)AN执行选择AMF Selection，基于用户终端UE给的Requested NSSAI选择一个AMFS33(R)AN到AMF((R)AN——>AMF)
基站(R)AN这一侧发送一个N2 Message给AMF，N2 Message里面包括N2参数和S31中的Registration Request，还有一个可选的LTE-M Indication，由RAT Type决定是否包含该参数；
S34：专网AUSF的选择(AMF)
AMF执行AUSF Selection，具体为基于收到的SUCI or SUPI选择一个专网AUSF；
S4：用户终端UE连上AMF后通过专网UDM和AUSF鉴权。
具体包括：
S41：专网AUSF的鉴权(AMF—>AUSF—>UDM—>AUSF—>AMF)
AMF执行UDM选择，AMF基于收到的用户终端SUCI or SUPI选择一个UDM；
S42：AMF与专网UDM的交互
由于是初始注册，此时UDM中没有对应UE的上下文，AMF需要向UDM进行终端连接管理的注册，从UDM取终端的签约信息，以及在UDM进行签约信息改变的订阅。
S43：PCF的选择，AMF执行PCF选择。此步骤为可选步骤，基于专网选择是否执行该步骤。
S44：注册接受(AMF—>UE)
至此，UE注册已经被专网认可。
S5：终端做数据服务时，建立session的信息，被专网AMF转换成公网中继卡的session信息。AMF按照配置，把UE转换成中继用户卡用户。包括如下步骤：
S51：公网AUSF的选择，公网AMF执行AUSF选择。
S52：公网AUSF的鉴权(AMF—>AUSF—>UDM—>AUSF—>AMF)
UDM的选择，AMF执行UDM Selection，AMF会基于收到的SUCI or SUPI选择一个UDM。
S53：AMF与公网UDM的交互
由于是初始注册，此时UDM中没有对应UE的上下文，AMF需要向公网UDM进行终端连接管理的注册，从公网UDM取终端的签约信息，以及在公网UDM进行签约信息改变的订阅。
S54：PCF的选择，AMF执行PCF选择。此步骤为可选步骤，基于公网选择是否执行该步骤。
S55：公网注册接受(AMF—>UE)
至此，中继用户卡用户注册已经被公网认可。
S56：AMF返回Registration Accept消息到用户终端UE。
如果已经建立并保持UE使用的中继用户卡用户注册有效，可以省略上面步骤S51-S54执行，直接执行步骤S55-S56。
S6：用户终端做数据服务时，建立session的信息，专网卡session通过专网AMF转换到中继卡的session；
S7：公网SMF识别公网中继号的session，对中继卡路由和计费。
通过上述的组网方式，无线通信核心网组网中，专网和公网通过公网中继号组网，专网AMF通过替换用户号码，通过公网鉴权，实现了通过专网独立发卡，自由发展用户，而通过公网中继卡来限制专网的容量，和收取专网的费用。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种5G专网与公网组网方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：专网发卡开户签约，专网卡注册到专网中，信令无需到达公网；
S2：专网的AMF和公网的SMF连接，专网AMF和公网UDM/SMF用公网中继用户号建立常连接通道；中继卡在公网开户签约，专网AMF将中继卡注册到公网中；
S3：用户终端连接基站和专网AMF；
S4：用户终端连上专网AMF后通过专网UDM和AUSF鉴权；
S5：终端做数据服务时，建立会话控制的信息，被专网AMF转换成公网中继卡的会话控制信息；专网AMF按照配置，把用户终端转换成中继用户卡用户；
S6：用户终端做数据服务时，建立会话控制的信息，专网卡会话控制通过专网AMF转换到中继卡的会话控制；
S7：公网SMF识别公网中继号的会话控制，对中继卡路由和计费。
2.根据权利要求1所述的5G专网与公网组网方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：
S31：用户终端发起注册；
用户终端向连接基站发送接入网消息，接入网消息里面包含了AN 参数和注册请求；
S32：AMF选择；
基站执行AMF Selection，基于用户终端给的Requested NSSAI选择一个AMF；
S33：基站发送信息给AMF；
S34：专网AUSF的选择；
AMF执行AUSF Selection，具体为基于收到的SUCI或SUPI选择一个专网AUSF。
3.根据权利要求2所述的5G专网与公网组网方法，其特征在于，所述步骤S33还包括：
基站一侧发送一个N2 Message给AMF，N2 Message里面包括N2 参数和S31中的注册请求，还有一个可选的LTE-M Indication，由RAT Type决定是否包含该参数。
4.根据权利要求1所述的5G专网与公网组网方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：
S41：专网AUSF的鉴权；
AMF执行UDM选择，AMF基于收到的用户终端SUCI或SUPI选择一个UDM；
S42：AMF与专网UDM的交互；
S43：PCF的选择，AMF执行PCF选择；
S44：注册接受。
5.根据权利要求1所述的5G专网与公网组网方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：
S41：专网AUSF的鉴权；
AMF执行UDM选择，AMF基于收到的用户终端SUCI或SUPI选择一个UDM；
S42：AMF与专网UDM的交互；
S43：注册接受。
6.根据权利要求4或5所述的5G专网与公网组网方法，其特征在于，所述步骤S42包括：AMF向UDM进行终端连接管理的注册，从UDM取终端的签约信息，以及在UDM进行签约信息改变的订阅。
7.根据权利要求1所述的5G专网与公网组网方法，其特征在于，所述步骤S5还包括：
S51：公网AUSF的选择，公网AMF执行AUSF 选择；
S52：公网AUSF的鉴权，包括UDM的选择， AMF执行UDM Selection，AMF会基于收到的SUCI 或 SUPI选择一个UDM；
S53：AMF与公网UDM的交互
S54：PCF的选择，AMF执行PCF选择；
S55：公网注册接受；
S56：AMF返回接收注册消息到用户终端UE。
8.根据权利要求1所述的5G专网与公网组网方法，其特征在于，所述步骤S5还包括：
S51：公网AUSF的选择，公网AMF执行AUSF 选择；
S52：公网AUSF的鉴权，包括UDM的选择， AMF执行UDM Selection，AMF会基于收到的SUCI 或 SUPI选择一个UDM；
S53：AMF与公网UDM的交互
S54：公网注册接受；
S55：AMF返回接收注册消息到用户终端UE。
9.根据权利要求7或8所述的5G专网与公网组网方法，其特征在于，所述步骤S52包括：AMF向公网UDM进行终端连接管理的注册，从公网UDM取终端的签约信息，以及在公网UDM进行签约信息改变的订阅。
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