CN115209402B - 一种无线能力开放系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种无线能力开放系统，该系统包括，MEC先向核心网发起针对目标用户端的无线能力信息获取请求；核心网则根据无线能力信息获取请求获取目标用户端所在的目标RAN节点，并将RAEF实体对应的PDU会话的地址发送至MEC；MEC通过由上述地址信息确定出目标PDU会话的目标用户面通道将无线能力开放请求消息发送至目标RAEF实体；以使目标RAEF实体获取目标RAN节点本地的无线能力开放信息；并根据无线能力开放请求消息确定目标用户端的目标无线能力开放信息，再将目标无线能力开放信息发送至MEC；使得MEC接收到目标无线能力开放信息。可见，实施这种实施方式，能够利用用户面数据传输低延迟的特点，为MEC更实时地提供移动通信网络中的无线能力开放信息。

Description

一种无线能力开放系统

技术领域

本申请涉及5G安全领域，具体而言，涉及一种无线能力开放系统。

背景技术

目前，第五代移动通信技术(5th-Generation，5G)已得到广泛应用。其中，5G核心网通过定义网络能力开放功能(Network Exposure Function，NEF)来实现网络能力的开放，而运营商则通过NEF向应用提供移动网络中一些与用户行为和实际业务相关的信息。众所周知，5G网络提供的网络能力，既包括核心网的网络能力，也包括接入网相关的网络能力。当应用根据网络能力开放信息时，能够更有针对性地进行应用和业务的优化和调整，达到更好的用户体验。

另一方面，MEC(Multi-Access Edge Computing，多接入边缘计算)作为5G的核心应用之一，其能够通过将用户常用到的数据，放在离用户比较近的边缘节点，从而实现降低用户访问延迟，并降低核心网络的流量的作用。随着低时延和高带宽应用越来越多地部署在MEC平台，使得MEC根据5G网络的信息(特别是接入网络信息，例如无线网络的覆盖状态、用户无线网络的空口速率和带宽等信息等)能够更有针对性地优化应用部署，从而能够提供更好的时延和带宽性能。

然而，5G网络通过NEF提供的网络能力开放并未向应用开放无线接入网的能力，且由于MEC与NEF部署位置不同，目前暂无法满足实时性要求较高应用的时延要求。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种无线能力开放系统，该系统能够利用用户面数据传输低延迟的特点，为MEC更实时地提供移动通信网络中的无线能力开放信息。同时，基于该无线能力开放系统，该方法还提出了无线能力开放请求寻址方法，从而能够解决无线能力开放申请者和提供者的匹配问题，进而使得MEC能在核心网的辅助下找到所需的无线能力开放信息由哪个RAN节点提供。

本申请实施例第一方面提供了一种无线能力开放系统，所述无线能力开放系统包括目标RAN节点、所述目标RAN节点上的目标RAEF实体、MEC以及核心网，其中，

所述MEC，用于当需要获取目标用户端的无线能力开放信息时，向所述核心网发起针对所述目标用户端的无线能力信息获取请求；

所述核心网，用于接收所述无线能力信息获取请求，并根据所述无线能力信息获取请求获取所述目标用户端所在的所述目标RAN节点；以及将包括所述目标RAEF实体的地址信息的第一响应消息发送至所述MEC；

所述MEC，还用于接收所述第一响应消息，并根据所述地址信息确定所述目标RAEF实体对应的目标PDU会话和所述目标PDU会话的目标用户面通道，以及通过所述目标用户面通道将无线能力开放请求消息发送至所述目标RAEF实体；

所述目标RAEF实体，用于接收所述无线能力开放请求消息，并通过与所述目标RAN节点连接的接口获取所述目标RAN节点本地的无线能力开放信息；根据所述无线能力开放请求消息，从所述目标RAN节点本地的无线能力开放信息中确定所述目标用户端的目标无线能力开放信息；以及通过所述目标PDU会话的所述目标用户面通道将包括所述目标无线能力开放信息的第二响应消息发送至所述MEC；

所述MEC，还用于接收所述第二响应消息。

在上述实现过程中，该无线能力开放系统中MEC可以向核心网发起针对目标用户端的无线能力信息获取请求；以使核心网根据无线能力信息获取请求获取目标用户端所在的目标RAN节点，并将包括目标RAEF实体的地址信息的第一响应消息发送至MEC。可见，该步骤中MEC可以在核心网中获取目标RAEF实体的地址信息，为后续建立连接的过程做出准备。然后，MEC可以根据地址信息确定目标RAN节点与核心网之间预先建立的目标PDU会话，并进一步确定目标PDU会话的目标用户面通道，然后再通过目标用户面通道将无线能力开放请求消息发送至目标RAEF实体；以使目标RAEF实体可以通过与目标RAN节点的接口获取目标RAN节点本地的无线能力开放信息；并根据无线能力开放请求消息，从目标RAN节点本地的无线能力开放信息中确定目标用户端的目标无线能力开放信息；再通过目标用户面通道将包括目标无线能力开放信息的第二响应消息发送至MEC，并使得MEC接收到第二响应消息。可见，该步骤中MEC和目标RAEF实体之间的交互可以获取到RAN节点本地的无线能力信息，从而实现实时获取移动通信网络中的无线能力开放信息的效果。

进一步地，所述目标RAN节点，用于在所述目标RAN节点上增加所述目标RAEF实体；其中，所述目标RAEF实体通过新的接口与所述目标RAN节点连接；

所述目标RAEF实体，还用于当所述目标RAN节点与所述核心网建立连接后，读取分配的USIM信息，并根据所述USIM信息构造Registration Request消息；根据所述Registration Request消息模拟UE发起用户注册流程请求；在发起所述用户注册流程之后，通过所述目标RAN节点将所述PDU会话建立请求发送到所述核心网，以通过所述PDU会话建立请求与所述核心网建立目标PDU会话，以及根据所述PDU会话建立请求建立所述目标PDU会话的目标用户面通道。

在上述实现过程中，目标RAEF实体能够通过通信处理单元建立专用的PDU会话，从而实现为RAEF与MEC的无线能力开放信息交互提供数据传输通道的效果。

进一步地，所述核心网，还用于在与所述目标RAEF实体之间建立目标PDU会话和所述目标用户面通道时，为所述目标PDU会话分配IP地址，并记录目标PDU会话与所述目标RAN节点的关联关系。

在上述实现过程中，该核心网可以在注册和PDU会话建立流程中，为RAEF PDU会话分配IP地址，并记录RAEF PDU会话与RAN节点的对应关系。

进一步地，所述MEC，还用于根据所述地址信息确定所述目标RAEF实体的地址，并根据所述核心网预先建立的关联关系确定所述目标RAEF实体、所述目标RAEF实体对应的所述目标PDU会话以及所述目标PDU会话的目标用户面通道，其中，所述目标RAEF实体的地址为所述核心网为所述目标PDU会话分配的IP地址。

在上述实现过程中，MEC可以根据RAN节点的地址信息确定出RAN标识和目标RAEF实体的地址，并进一步确定目标用户面通道，从而便于实现RAN节点与MEC之间的数据通信。

进一步地，所述MEC，还用于当需要获取目标用户端的无线能力开放信息时，获取所述目标用户端的用户参数信息，并向所述核心网发起包括所述用户参数信息的无线能力信息获取请求；其中，所述用户参数信息至少包括所述MEC的标识、所述MEC的地址、应用的程序标识、所述目标用户端的用户标识以及期望获取的能力开放信息类型中的一种或者多种。

在上述实现过程中，MEC在需要获取目标用户的无线能力开放信息时，可以通过以上方法向核心网发起无线能力信息获取请求，以使核心网更有针对性的给予相应回复。

进一步地，所述无线能力开放请求消息的源地址为所述MEC的地址，所述无线能力开放请求消息的目的地址为所述目标RAEF实体的地址；

所述无线能力开放请求消息至少包括所述MEC的标识、应用的程序标识、RAN标识、所述目标用户端的用户标识以及所述期望获取的能力开放信息类型中的一种或者多种。

在上述实现过程中，该种设定能够丰富无线能力开放过程中所需要的细节信息，从而使得无线能力开放能够更有效的完成申请者与提供者之间的匹配，进而实现更有效的无线能力开放。

进一步地，所述MEC，还用于向所述目标RAEF实体请求订阅所述目标用户端的无线能力开放信息的变化情况；

所述目标RAEF实体，用于当检测到所述目标用户端的无线能力开放信息发生变化时，获取所述目标用户端的无线能力开放信息的具体变化信息；以及发送所述具体变化信息至所述MEC。

在上述实现过程中，MEC和RAEF两者能够在无线能力开放信息发生变化时，快速进行响应，从而保证无线能力开放的效果。

进一步地，所述MEC，还用于接收所述具体变化信息，并根据所述具体变化信息判断出所述目标用户端已不在所述目标RAN节点时，执行所述的向所述核心网发起针对所述目标用户端的无线能力信息获取请求，以重新获取所述目标用户端的无线能力信息。

在上述实现过程中，MEC能够实现对目标用户端的实时检测，从而进一步保障无线能力开放的效果。

进一步地，所述目标RAEF实体，还用于在请求响应模式下，根据所述具体变化信息构造携带结果码的响应消息，将所述响应消息发送至所述MEC，以通过所述结果码通知所述MEC申请的所述目标用户端已不在所述目标RAN节点。

在上述实现过程中，目标RAEF实体能够实时发送具体变化信息构造携带结果码的响应消息至MEC，从而保障MEC能够实时了解到目标客户端的状态信息。

进一步地，所述目标RAEF实体，还用于在订阅通知模式下，根据所述具体变化信息向所述MEC发送通知消息，以通知所述MEC申请的所述目标用户端的无线能力发生变化。

在上述实现过程中，目标RAEF实体能够实时向MEC进行汇报，从而保障MEC时刻了解目标用户端的无线能力是否发生变化。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请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一种无线能力开放系统的系统结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种RAEF实体建立RAEF PDU会话的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种获取某用户的无线能力开放信息的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的一种核心网的业务流程与NF间交互的一种实现流程示意图。

具体实施方式

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描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

请参看图1，图1为本申请实施例提供了一种无线能力开放系统的系统示意图。其中，该无线能力开放系统包括目标RAN节点、目标RAN节点上的目标RAEF实体、MEC以及核心网，其中，

MEC，用于当需要获取目标用户端的无线能力开放信息时，向核心网发起针对目标用户端的无线能力信息获取请求；

核心网，用于接收无线能力信息获取请求，并根据无线能力信息获取请求获取目标用户端所在的目标RAN节点；以及将包括目标RAEF实体的地址信息的第一响应消息发送至MEC；

MEC，还用于接收第一响应消息，并根据地址信息确定目标RAEF实体对应的目标PDU会话和目标PDU会话的目标用户面通道，以及通过目标用户面通道将无线能力开放请求消息发送至目标RAEF实体；

目标RAEF实体，用于接收无线能力开放请求消息，并通过与目标RAN节点连接的接口获取目标RAN节点本地的无线能力开放信息；根据无线能力开放请求消息，从目标RAN节点本地的无线能力开放信息中确定目标用户端的目标无线能力开放信息；以及通过目标PDU会话的目标用户面通道将包括目标无线能力开放信息的第二响应消息发送至MEC；

MEC，还用于接收第二响应消息。

本实施例中，目标RAN节点，用于在目标RAN节点上增加目标RAEF实体；其中，目标RAEF实体通过新的接口与目标RAN节点连接；

目标RAEF实体，还用于当目标RAN节点与核心网建立连接后，读取分配的USIM信息，并根据USIM信息构造Registration Request消息；根据Registration Request消息模拟UE发起用户注册请求；在发起用户注册流程之后，通过目标RAN节点将PDU会话建立请求发送到核心网，以通过PDU会话建立请求与核心网建立目标PDU会话，以及根据PDU会话建立请求建立目标PDU会话的目标用户面通道。

在本实施例中，该过程为建立数据连接的过程，而该建立数据连接的过程是本系统运行时的初始过程。

本实施例中，核心网，还用于在与目标RAEF实体之间建立目标PDU会话和目标用户面通道时，为目标PDU会话分配IP地址，并记录目标PDU会话与目标RAN节点的关联关系。

本实施例中，MEC，还用于当需要获取目标用户端的无线能力开放信息时，获取目标用户端的用户参数信息，并向核心网发起包括用户参数信息的无线能力信息获取请求；其中，用户参数信息至少包括MEC的标识、MEC的地址、应用的程序标识、目标用户端的用户标识以及期望获取的能力开放信息类型中的一种或者多种。

在本实施例中，该过程为MEC在需要获取目标用户的无线能力开放信息时，向核心网发起针对目标用户的无线能力信息获取请求的具体过程。

本实施例中，MEC，还用于根据地址信息确定目标RAEF实体的地址，并根据所述核心网预先建立的关联关系确定目标RAEF实体、目标RAEF实体对应的目标PDU会话以及目标PDU会话的目标用户面通道，其中，目标RAEF实体的地址为核心网为目标PDU会话分配的IP地址。

在本实施例中，上述过程为MEC根据地址信息确定目标RAEF实体对应的目标PDU会话和目标PDU会话的目标用户面通道的具体过程。

本实施例中，MEC向目标RAEF实体发送无线能力开放请求消息，用于获取无线能力开放信息；无线能力开放请求消息的源地址为MEC的地址，无线能力开放请求消息的目的地址为目标RAEF实体的地址；

无线能力开放请求消息至少包括MEC的标识、应用的程序标识、RAN标识、目标用户端的用户标识以及期望获取的能力开放信息类型中的一种或者多种。

在本实施例中，上述过程皆为无线能力开放信息的获取过程。

本实施例中，MEC，还用于向目标RAEF实体请求订阅目标用户端的无线能力开放信息的变化情况；

目标RAEF实体，用于当检测到目标用户端的无线能力开放信息发生变化时，获取目标用户端的无线能力开放信息的具体变化信息；以及发送具体变化信息至MEC。

本实施例中，MEC，还用于接收具体变化信息，并根据具体变化信息判断出目标用户端已不在目标RAN节点时，执行向核心网发起针对目标用户端的无线能力信息获取请求，以重新获取目标用户端的无线能力信息。

本实施例中，目标RAEF实体，还用于在请求响应模式下，根据具体变化信息构造携带结果码的响应消息，将响应消息发送至MEC，以通过结果码通知MEC申请的目标用户端已不在目标RAN节点。

在本实施例中，该过程为目标RAEF实体发送具体变化信息至MEC的过程。

本实施例中，目标RAEF实体，还用于在订阅通知模式下，根据具体变化信息向MEC发送通知消息，以通知MEC申请的目标用户端的无线能力发生变化。

在本实施例中，该过程为目标RAEF实体发送具体变化信息至MEC的过程。与上述过程属同类过程，故可以取两种过程中的一种过程加以实施。

本实施例中，该无线能力开放系统可以在RAN节点上增加无线能力开放实体(Radio Access Exposure Function，RAEF)，包括通信处理单元和无线能力开放单元。其中的通信处理单元，支持基于USIM的用户注册和PDU会话建立流程。RAEF实体的通信处理单元利用分配的USIM建立专用PDU会话后，RAEF实体可通过此PDU会话的用户面通道，经UPF与MEC通信。MEC可使用此用户面通道向RAN节点的RAEF实体发送无线能力开放请求消息，RAEF发送的响应消息也通过此通道发给MEC。

同时，为解决MEC在第一次通信之前不知道向哪个RAN节点的RAEF发起请求的问题，设计一种核心网辅助的无线能力开放请求寻址方法。MEC作为AF向NEF发起请求，携带无线能力开放涉及的目标UE或无线小区信息，NEF通过查询UDM、AMF等核心网NF，确定AF请求信息的提供者节点，并提供此节点上RAEF专用PDU会话的IP地址。MEC将专用PDU会话的IP地址作为目的地址，向RAN请求无线能力开放信息。

在本实施例中，该无线能力开放系统能够优先建立数据连接，并在RAN节点(例如gNB、gNB-CU等)增加RAEF实体，RAEF实体通过新的接口与RAN节点连接。新增的RAEF实体和接口不影响RAN节点原有的架构和功能。其中，RAN节点上的RAEF实体，包括通信处理单元和无线能力开放单元。其中的通信处理单元利用分配的USIM，模拟UE实现用户注册和PDU会话建立。RAN节点上的RAEF实体可通过此PDU会话的用户面通道，经UPF与MEC通信，实现RAEF实体与MEC之间无线能力开放信息的转发。其中的无线能力开放单元，一方面通过RAEF实体与RAN节点的接口获取RAN节点的无线能力开放信息，另一方面接收通信处理单元转发的来自MEC的无线能力开放请求消息，处理后构造响应消息，再通过通信处理单元发送给MEC。可见，该部分描述了RAEF实体如何通过通信处理单元建立专用的PDU会话，为RAEF与MEC的无线能力开放信息交互提供数据传输通道的过程。

本实施例中，当RAN与核心网通过N2接口建立连接后，RAN节点上RAEF实体读取分配的USIM信息，构造Registration Request消息，模拟UE发起用户注册流程，并建立PDU会话(专门用于无线能力开放的特殊PDU会话，下称“RAEF PDU会话”，用于与其他普通用户区分)。RAEF PDU会话建立后，REAF实体可通过此PDU会话的用户面通道，经UPF与MEC通信。

RAEF实体利用USIM建立RAEF PDU会话的过程，至少有下面两种可选的实现方式：

(1)第一种实现方式

第一种实现方式，RAEF实体作为类似UE的外设，支持UE包括无线通信在内的全部通信功能(包括空口协议栈、NAS消息处理)。从移动通信网络角度看，这种实现方式下的RAEF实体相当于5G网络架构图中的UE，因此RAN节点与MEC的无线能力开放消息交互仍通过空口。与其他UE的区别仅体现在应用层功能上，即，通过此PDU会话的用户面通道传输的内容是RAN节点的无线能力开放信息，而建立PDU会话和数据传输的过程与其他UE无差别。

这种实现方式的特点是：(1)RAEF实体与RAN节点原有通信功能和架构无耦合关系，逻辑简单；(2)由于数据传输经过空口，数据传输质量受空口限制，且传输经过的节点数量比第二种实现方式多，实时性和带宽性能比第二种实现方式差。

(2)第二种实现方式

第二种实现方式，RAEF实体作为运行在RAN节点上的应用，通过短接RAN节点通信协议栈方式跳过空口，且能与分配的USIM(RAEF用户)配合实现用户标识加密、用户认证和秘钥计算。

在5G RAN的CU-DU分离架构下，CU和DU既可集成为同一设备，也可部署在不同位置。由于CU和DU的协议栈不同，为便于描述业务流程，在下文中按照RAEF实体部署于CU，接收和处理来自N2和N3逻辑接口的消息。关于RAEF部署位置，本节结尾有专门说明。

这种实现方式的特点是：(1)RAEF实体需通过与RAN节点协议栈的新增接口实现消息收发；(2)数据传输不经过空口，减少了空口协议栈处理，从N2/N3协议栈直接到达RAEF，实时性和带宽性能比第一种实现方式更好。

可见，在第二种实现方式下，可将RAEF实体模拟的UE视为RAN节点协议栈的上层应用，从而跳过RAEF实体与RAN之间的空口协议栈。具体而言，REAF实体的通信处理单元位于RAN协议栈的应用层，实现3GPP定义的UE侧NAS消息处理。RAN在N2和N3接口的协议栈处理后，识别属于RAEF用户的消息，并将RAEF用户的消息转发给通信处理单元，因此通信处理单元跳过空口协议栈，处理收到的NAS消息。这种方式的通信路径更短，且不受空口条件影响，时延更小，但对RAN的协议栈处理功能有一定改动。通过这种实现方式，RAEF实体建立RAEFPDU会话的流程如下所示。

请参阅图2，图2示出了RAEF实体发起的建立数据通道的流程，其中包括用户注册、PDU会话建立和上下行数据交互三部分。此流程图适用于本节的两种实现方式。其中的RAEF实体，物理上部署于RAN节点，逻辑上作为一个独立实体，模拟UE完成业务流程。从实现角度，RAEF实体与RAN的交互，根据实现方式，既可采用第一种实现方式，通过空口，也可采用第二种实现方式，通过RAN节点上的不同模块间消息。

对第二种实现方式说明如下。RAEF实体建立RAEF PDU会话的流程中，RAEF实体首先发起注册流程：通信处理单元构造Registration Request消息，并将消息发给RAN节点的N2协议栈，此过程不经过空口。RAN节点的N2协议栈记录RAEF用户ID，并在随后的N2协议栈处理中识别REAF用户ID的消息。RAN节点从N2接口收到RAEF用户ID的消息后，将信令发给通信处理单元。后续的N2和N3接口消息处理过程类似。

注册成功后，通信处理单元构造并发送PDU Session Establishment Request消息，发起PDU会话建立流程，消息通过RAN节点的N2协议栈发送到核心网。RAEF PDU会话建立过程中，会建立RAN-UPF-MEC的用户面通道。

会话建立成功后，RAEF实体与MEC可通过RAEF PDU会话的用户面通道进行数据交互。RAEF的用户面数据(例如无线能力开放消息)发给RAN节点的N3协议栈。RAN节点的N3协议栈记录RAEF PDU会话的IP地址，将消息通过N3接口发出，经UPF到达MEC。MEC的消息经相同路径发送给RAEF实体。

对核心网的AMF、SMF及UPF等NF而言，RAN节点上RAEF实体发起的注册、会话建立等业务流程与普通UE相比，在业务流程上没有差别。可通过设置RAEF用户的DNN，以及在核心网为RAEF用户设置特定签约信息，确保SMF选择正确的UPF。在UDM的用户信息应标记RAEF用户的特殊用途，并在AMF建立RAN ID与RAEF用户ID的关联关系。

由于RAEF用户的位置与RAN节点相同，且不会移动，因此建立数据连接后，不需考虑因位置更新导致的切换等场景。

本实施例中，关于RAEF实体的部署位置，现说明如下：

(1)从实现RAEF实体与MEC数据连接的角度，RAEF实体部署于gNB或CU、DU均可。

第一种实现方式下，由于RAN节点原协议栈架构，RAEF实体的部署位置可根据实际需要灵活调整，部署CU、DU均可。第二种实现方式下，可将RAEF实体视为RAN节点协议栈的上层应用，需增加与RAN节点协议栈的接口。部署于CU时，RAEF实体与N2/N3接口协议栈增加接口；部署于DU时，与F1接口协议栈增加接口。

(2)从核心网寻址角度，当RAEF实体部署于DU时，由于DU与核心网不直接相连，无法通过核心网寻址，即不能使用3.1.2节的核心网辅助的寻址方法。

因此，若仅需建立RAEF实体与MEC的数据连接，RAEF实体可根据实际需要，灵活部署在包括CU、DU在内的各RAN节点。若需通过核心网辅助进行RAEF寻址，RAEF实体所在的RAN节点需与核心网有N2连接，RAEF实体的部署位置包括gNB、gNB-CU。

另外，RAEF实体部署于CU时，MEC请求的无线能力开放信息可能需要CU从DU获取。由于本方法侧重于在RAN与MEC之间建立无线能力开放信息的数据传输通道，而CU提供的信息是否从DU获取并非本方法的侧重点，因此在本方法的描述中不区分无线能力开放信息来自CU还是DU。

本实施例中，关于无线能力开放这一部分的说明如下：

在RAEF实体与MEC间通过RAEF PDU会话的用户面建立数据连接后，MEC可通过此通道获取RAN节点上某用户或某无线小区的无线能力开放信息。在MEC与RAEF实体交互之前，为解决MEC向哪个RAN节点的RAEF获取所需的无线能力开放信息的问题，设计一种核心网辅助的无线能力开放请求寻址方法。该方法适用于RAEF实体所在RAN节点与核心网有N2连接的情况。一个完整的无线能力开放信息获取流程包括如下步骤(如图3，图3示出了一种获取某用户的无线能力开放信息的流程示意图)：

(1)RAN节点上的RAEF实体通过通信处理单元向核心网发起注册和会话建立流程，建立RAEF PDU会话。RAEF PDU会话的用户面为RAN的无线能力开放相关的业务交互提供传输通道。在注册和会话建立流程中，核心网为RAEF PDU会话分配IP地址，并记录RAEF PDU会话与RAN节点的对应关系。

(2)某普通用户(为便于描述，称为第二用户)在移动网络建立PDU会话后，访问MEC上的应用。

(3)MEC需要获取第二用户的无线能力开放信息(例如此用户的空口测量报告)，向核心网的NEF发起请求，请求消息中携带MEC ID，MEC地址，应用的APP ID，第二用户ID，期望获取的能力开放信息类型等参数。

(4)核心网NEF收到MEC的请求后，经过查询核心网的NF，找到第二用户所在的RAN节点，并将RAN ID和目标RAEF实体的地址(即RAN节点上RAEF建立的RAEF PDU会话的IP地址)通过响应消息发送给MEC。

(5)MEC收到NEF的响应消息后，根据响应消息中提供的目标RAEF实体的地址，建立目标RAEF实体的地址与RAN ID的关联关系，发送无线能力开放请求消息。消息的源地址为MEC地址，目的地址为目标RAEF实体的地址，消息携带MEC ID，应用的APP ID，RAN ID，第二用户ID，期望获取的第二用户的能力开放信息类型和具体信息等参数。消息通过RAEF PDU会话的用户面通道，经UPF到达RAN上的RAEF实体。

(6)RAEF实体收到MEC的无线能力开放请求消息后，通过与RAN节点的接口获取RAN节点本地的无线能力开放信息，构造响应消息，并将响应消息通过RAEF PDU会话发送给MEC。

具体的，RAN上的RAEF实体包括通信处理单元和无线能力开放单元。通信处理单元收到MEC的无线能力开放请求消息后，将消息转给无线能力开放单元。无线能力开放单元解析处理收到的请求消息，通过与RAN节点的接口查询RAN节点的无线能力开放信息，构造响应消息，经通信处理单元添加本地和对端地址信息，通过RAEF PDU会话的用户面通道发出。响应消息经UPF到达MEC。

MEC收到RAEF实体的无线能力开放响应消息后，如还需要获取第二用户的其他无线能力开放信息，可直接向这个RAEF实体继续发送请求，不必先通过核心网获取目标RAEF实体的地址。步骤(5)～(6)的交互过程可持续多次。

(7)MEC与RAEF实体的交互，除了采用上述的“请求-响应”模式，也可采用“订阅-通知”模式，即MEC向RAEF实体请求订阅某无线能力开放信息的变化，当变化发生时，RAEF实体发送通知消息，通知MEC变化的具体信息。

(8)如第二用户由于位置移动等原因，从当前RAN节点移动到其他RAN节点，则当前RAN节点的RAEF实体无法继续提供第二用户的信息。

当前RAN节点的RAEF实体通过与RAN节点的接口获取第二用户的信息更新后，有两种方式通知MEC：一种方式是，在“请求-响应”模式下，RAEF收到MEC的请求消息后，构造的响应消息携带结果码，结果码表示申请的第二用户已不在当前RAN节点；另一种方式是，在“订阅-通知”模式下，如果MEC订阅了第二用户的位置变化或切换(Handover)信息，在第二用户移出时，RAEF会向MEC发送通知消息(如上图的“UE无线能力变化通知”)。

收到携带结果码的响应消息或通知消息后，MEC应重复步骤(3)～(4)的流程，向核心网请求能提供无线能力开放信息的目标RAEF实体的地址。

在这个流程的步骤(3)～(4)中，核心网的作用是协助MEC找到能提供MEC请求的无线能力开放信息的RAEF实体，从功能上与DNS寻址有相似之处。核心网的业务流程与NF间交互有多种实现方式，当MEC请求某用户端的无线能力开放信息时，本申请提供一种可能的实现方式，如图4所示。具体如下：

(1)建立数据关联

RAEF PDU会话建立流程中，UDM记录此会话为特殊会话类型，用于无线能力开放，记录RAEF PDU会话所在的AMF；AMF记录RAEF用户ID与RAN ID的对应关系。

(2)MEC向NEF发起请求

第二用户注册和建立会话，并访问部署于MEC的应用。MEC向NEF发送UE无线能力查询请求消息，请求获取第二用户所对应的目标RAEF实体的地址，请求消息的内容包含MECID，MEC地址，应用的APP ID，第二用户ID，期望获取的能力开放信息类型等参数。

(3)NEF向UDM查询第二用户ID所在的AMF

NEF收到请求消息，确认MEC权限与请求的信息匹配，向UDM请求第二用户所在的AMF。UDM根据保存的数据发送响应消息，携带AMF信息。

(4)NEF向AMF查询第二用户ID所在的RAN节点

NEF向AMF请求与第二用户对应的RAN信息。AMF根据第二用户ID找到第二用户所在的RAN，并根据步骤(1)建立的数据关联关系，由RAN ID找到此RAN节点对应RAEF实体(即RAEF用户ID)，向NEF发送响应消息，携带RAEF用户ID。

(5)NEF向SMF查询RAEF PDU会话的IP地址

NEF根据从AMF获取的RAEF用户ID，向SMF请求RAEF PDU的地址。SMF将RAEF PDU会话的地址发送给NEF。

(6)可选的，NEF可通知PCF更新RAEF PDU会话的转发规则(图4未包含此步骤)。

NEF的请求消息中可携带MEC ID、MEC地址，PCF查看RAEF PDU会话的转发策略，判断MEC与RAN能否通过RAEF PDU会话的用户面建立连接，若不能，则PCF通知SMF，再由SMF可通过N4接口发起会话更新，通知UPF更新RAEF PDU会话的转发策略、Qos策略，保证数据连接和带宽。如果RAEF PDU会话建立PCF时已确保数据连接，则不需要NEF与PCF的交互。

(7)NEF发送UE无线能力查询响应消息给MEC，消息中携带查询结果，包括RAN ID，RAEF PDU会话的IP地址等。MEC根据从核心网收到的信息，通过RAEF PDU会话的用户面，向RAEF请求第二用户的无线能力开放信息。

本实施例中，该无线能力开放系统中具有批量寻址功能。具体的，若MEC需一次获取多个目标用户的无线能力开放信息，可在发送给NEF的消息中携带多个目标用户的ID信息。NEF经核心网查询后，在响应消息中携带多个目标用户对应的RAN ID和目标RAEF实体的地址。对多个目标用户在同一个RAN节点的场景，使用批量寻址方式可以减少MEC与核心网的信令数量，加快寻址速度。

本实施例中，提供一种用以实现上述方法中无线接入能力开放实体(RAEF)功能的通信装置。该通信装置可以包括通信处理单元和无线能力开放单元。其中，通信处理单元，支持3GPP定义的UE侧NAS(Non-Access-Stratum)消息处理功能，用于读取USIM信息，处理NAS消息，以及转发无线能力开放消息。通过NAS消息建立RAEF PDU会话，实现RAN节点与MEC通过用户面通道的数据通信。无线能力开放单元，用于处理MEC的无线能力开放消息，支持“请求-响应”和“订阅-通知”模式：接收MEC的无线能力开放信息查询请求，并提供对应的响应消息；接收MEC的无线能力开放信息变化订阅请求，当订阅的信息发生变化时，发送通知消息。

在本实施例中，该通信装置在无线能力开放流程中的功能如下：

(1)建立数据连接阶段

RAN开机并与核心网AMF建立连接后，通信处理单元构造NAS消息，发起RAEF用户的注册流程。通信处理单元读取USIM的用户ID信息，构造Registration Request消息，并将消息通过RAEF与RAN节点的接口发送到RAN节点的N2接口协议栈。消息经协议栈封装后，通过N2接口发送给AMF。

RAN节点的N2协议栈收到来自AMF的消息，判断消息属于RAEF用户，通过接口发送给通信处理单元。通信处理单元发现此消息是属于RAEF用户的Authentication Request，解析消息内容，与USIM交互获取用户认证的运算结果(RES)，构造AuthenticationResponse消息。响应消息发送到N2接口协议栈，经协议栈封装后，通过N2接口发给AMF。

在注册过程的后续消息交互流程中，通信处理单元处理属于RAEF用户的NAS消息，构造响应消息，通过N2接口发送给AMF。后续处理类似，直至注册成功。

RAEF用户注册成功后，通信处理单元发起PDU会话建立流程，构造PDU SessionEstablishment Request，通过N2接口发送给AMF。业务流程中，通信处理单元处理属于RAEF用户的NAS消息，构造响应消息，通过N2接口发送给AMF，接收并处理收到的消息。后续处理类似，直至PDU会话(RAEF PDU会话)建立成功。

RAEF PDU会话建立成功后，通信处理单元可通过RAEF PDU会话的用户面通道与MEC交互。通信处理单元构造消息，发送给RAN的N3接口协议栈。消息经N3协议栈封装，添加GTP头后，通过RAN与UPF见的N3接口发送到UPF。UPF根据RAEF PDU会话的转发策略，将消息转发到MEC所在的N6逻辑接口。MEC发送的消息通过相同的路径到达RAN节点，RAN节点的N3协议栈接收到RAEF PDU会话的消息，通过与RAEF的接口发送给通信处理单元。

(2)无线能力开放阶段

MEC通过RAEF PDU用户的用户面通道，向RAEF实体发送消息。为便于说明，以无线能力开放信息请求消息为例，其他消息如订阅请求的处理过程类似。

通信处理单元通过与RAN节点的接口接收N3协议栈收到的来自MEC的消息，解析消息类型后，将消息转发给无线能力开放单元。

无线能力开放单元通过RAEF与RAN节点的接口获取目标UE的无线能力开放信息。无线能力开放单元从通信处理单元接收消息，解析消息内容，根据请求消息内容，通过RAEF与RAN节点的接口查询RAN本地的无线能力开放信息，根据查询结果构造响应消息并发给通信处理单元。响应消息可能是包含请求内容的成功响应，也可能是包含错误码的失败响应。

无线能力开放单元还支持处理无线能力开放订阅请求，当订阅的信息变化时，向订阅方发送通知消息。此功能要求无线能力开放单元能通过RAEF与RAN的接口向RAN订阅目标UE或无线小区的信息变化。

举例来说，当用户通过移动网络访问部署在MEC的应用时，MEC需要实时获取网络状态信息，包括无线网络状态信息，并基于网络状态实时调整业务，提高移动通信网络特别是无线网络的利用效率，提供更好的用户体验。通过本发明提供的方法，MEC可实时获取无线网络能力信息，具体步骤如下：

(1)RAN采用本发明提供的方法，通过用户面与MEC建立连接，为MEC获取RAN上的无线能力开放信息提供数据通道。

(2)用户通过移动网络访问部署在MEC的本地应用APP。

(3)MEC通过步骤1提供的数据通道，能从RAN更实时地获取与用户相关或与无线小区相关的无线能力开放信息。

(4)MEC根据获取的无线网络信息实时调整业务，为用户提供更好的使用体验。例如，当MEC发现用户所在的无线小区拥塞时，为用户发送提示信息，并根据APP用户级别和APP业务类型等实时信息，调整不同用户的Qos策略，更有效地利用现有的带宽资源，优先保证游戏等业务的时延要求和高等级用户视频业务的带宽要求，在此前提下，为低等级用户提供带宽允许条件下的最优带宽方案。

再举例来说，在机场(车站)、商场等人流密集场所，部署在MEC的本地应用可通过本方法，从RAN实时获取终端的位置信息和移动轨迹，实现多用户的室内高精度定位，并基于定位结果提供高效引导服务，提升运营效率。

可见，实施本实施例所描述的无线能力开放系统，能够利用用户面数据传输低延迟的特点，为MEC更实时地提供移动通信网络中的无线能力开放信息。同时，该系统中还具有核心网的无线能力开放请求寻址功能，从而能够解决无线能力开放申请者和提供者的匹配问题，进而使得MEC能在核心网的辅助下找到所需的无线能力开放信息是由哪个RAN节点提供的。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也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，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块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存储介质中。基于这样的理解，本申请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)执行本申请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，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，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。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种无线能力开放系统，其特征在于，所述无线能力开放系统包括目标RAN节点、所述目标RAN节点上的目标RAEF实体、MEC以及核心网，其中，

所述MEC，用于当需要获取目标用户端的无线能力开放信息时，向所述核心网发起针对所述目标用户端的无线能力信息获取请求；

所述核心网，用于接收所述无线能力信息获取请求，并根据所述无线能力信息获取请求获取所述目标用户端所在的所述目标RAN节点；以及将包括所述目标RAEF实体的地址信息的第一响应消息发送至所述MEC；

所述MEC，还用于接收所述第一响应消息，并根据所述地址信息确定所述目标RAEF实体对应的目标PDU会话和所述目标PDU会话的目标用户面通道，以及通过所述目标用户面通道将无线能力开放请求消息发送至所述目标RAEF实体；

所述目标RAEF实体，用于接收所述无线能力开放请求消息，并通过与所述目标RAN节点连接的接口获取所述目标RAN节点本地的无线能力开放信息；根据所述无线能力开放请求消息，从所述目标RAN节点本地的无线能力开放信息中确定所述目标用户端的目标无线能力开放信息；以及通过所述目标PDU会话的所述目标用户面通道将包括所述目标无线能力开放信息的第二响应消息发送至所述MEC；

所述MEC，还用于接收所述第二响应消息。

2.根据权利要求1所述的无线能力开放系统，其特征在于，所述目标RAN节点，用于在所述目标RAN节点上增加所述目标RAEF实体；其中，所述目标RAEF实体通过新的接口与所述目标RAN节点连接；

所述目标RAEF实体，还用于当所述目标RAN节点与所述核心网建立连接后，读取分配的USIM信息，并根据所述USIM信息构造Registration Request消息；根据所述RegistrationRequest消息模拟UE发起用户注册流程；在发起所述用户注册流程之后，通过所述目标RAN节点将所述PDU会话建立请求发送到所述核心网，以通过所述PDU会话建立请求与所述核心网建立目标PDU会话，以及根据所述PDU会话建立请求建立所述目标PDU会话的目标用户面通道。

3.根据权利要求1所述的无线能力开放系统，其特征在于，所述核心网，还用于在与所述目标RAEF实体之间建立目标PDU会话和所述目标用户面通道时，为所述目标PDU会话分配IP地址，并记录目标PDU会话与所述目标RAN节点的关联关系。

4.根据权利要求3所述的无线能力开放系统，其特征在于，所述MEC，还用于根据所述地址信息确定所述目标RAEF实体的地址，并根据所述核心网预先建立的关联关系确定所述目标RAEF实体、所述目标RAEF实体对应的所述目标PDU会话以及所述目标PDU会话的目标用户面通道，其中，所述目标RAEF实体的地址为所述核心网为所述目标PDU会话分配的IP地址。

5.根据权利要求4所述的无线能力开放系统，其特征在于，所述MEC，还用于当需要获取目标用户端的无线能力开放信息时，获取所述目标用户端的用户参数信息，并向所述核心网发起包括所述用户参数信息的无线能力信息获取请求；其中，所述用户参数信息至少包括所述MEC的标识、所述MEC的地址、应用的程序标识、所述目标用户端的用户标识以及期望获取的能力开放信息类型中的一种或者多种。

6.根据权利要求5所述的无线能力开放系统，其特征在于，所述无线能力开放请求消息的源地址为所述MEC的地址，所述无线能力开放请求消息的目的地址为所述目标RAEF实体的地址；

所述无线能力开放请求消息至少包括所述MEC的标识、应用的程序标识、RAN标识、所述目标用户端的用户标识以及所述期望获取的能力开放信息类型中的一种或者多种。

7.根据权利要求1所述的无线能力开放系统，其特征在于，所述MEC，还用于向所述目标RAEF实体请求订阅所述目标用户端的无线能力开放信息的变化情况；

所述目标RAEF实体，用于当检测到所述目标用户端的无线能力开放信息发生变化时，获取所述目标用户端的无线能力开放信息的具体变化信息；以及发送所述具体变化信息至所述MEC。

8.根据权利要求7所述的无线能力开放系统，其特征在于，所述MEC，还用于接收所述具体变化信息，并根据所述具体变化信息判断出所述目标用户端已不在所述目标RAN节点时，执行所述的向所述核心网发起针对所述目标用户端的无线能力信息获取请求，以重新获取所述目标用户端的无线能力信息。

9.根据权利要求7所述的无线能力开放系统，其特征在于，所述目标RAEF实体，还用于在请求响应模式下，根据所述具体变化信息构造携带结果码的响应消息，将所述响应消息发送至所述MEC，以通过所述结果码通知所述MEC申请的所述目标用户端已不在所述目标RAN节点。

10.根据权利要求7所述的无线能力开放系统，其特征在于，所述目标RAEF实体，还用于在订阅通知模式下，根据所述具体变化信息向所述MEC发送通知消息，以通知所述MEC申请的所述目标用户端的无线能力发生变化。

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