CN115515091A - 网络地址转换方法、中继设备、通信系统以及存储介质 - Google Patents

网络地址转换方法、中继设备、通信系统以及存储介质 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种网络地址转换方法、中继设备、通信系统以及存储介质，其中的方法包括：中继设备为远程终端分配端口范围，并为远程终端建立协议数据单元PDU会话，中继终端使用的中继通信方式包括：层三中继通信方式；中继设备将远程终端信息发送给网络侧，远程终端信息包括：远程终端ID、端口范围和PDU会话ID；中继设备基于端口范围对远程终端的报文进行地址转换处理，并使用PDU会话对远程终端的报文进行转发处理。本公开可以保证SMF能够精确识别中继设备和远程终端的流量，保证计费和监控等业务处理的正确性，提高了用户的使用感受。

Description

网络地址转换方法、中继设备、通信系统以及存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种网络地址转换方法、中继设备、通信系统以及存储介质。
背景技术
在3GPP的PROSE(Proximity-based Services，基于距离的业务)的标准中定义了层三中继的应用场景，中继设备为远程终端分配IP地址，能够为运程终端提供NAT(NetworkAddress Translation，网络地址转换)服务，给运程终端分配NAT的端口范围。中继设备将分配的端口范围通知SMF(Session Management Function，会话管理功能)，SMF根据端口范围区分不同的远程终端的流量。但是，中继设备不仅是一个单纯的NAT网关，中继设备自身的应用需要使用IP地址和端口，中继设备的应用使用的端口可能与分配给远程终端的端口重合，与远程终端存在端口竞争问题，使得SMF无法区分中继设备和远程终端的流量归属；并且，中继设备在做下行NAT转换时，可能会将属于中继设备的流量转给了远程终端，导致数据转发混乱。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种网络地址转换方法、中继设备、通信系统以及存储介质。
根据本公开的第一方面，提供一种网络地址转换方法，包括：中继设备为远程终端分配端口范围，并为所述远程终端建立协议数据单元PDU会话；其中，所述中继终端使用的中继通信方式包括：层三中继通信方式；所述中继设备将所述远程终端信息发送给网络侧；其中，所述远程终端信息包括：所述远程终端ID、端口范围和所述PDU会话ID；所述中继设备基于所述端口范围对所述远程终端的报文进行地址转换处理，并使用所述PDU会话对所述远程终端的报文进行转发处理。
可选地，所述为所述远程终端建立协议数据单元PDU会话包括：所述中继设备在自身与网络侧进行业务授权处理后，为所述远程终端建立所述PDU会话。
可选地，所述为所述远程终端建立协议数据单元PDU会话包括：在所述远程终端与所述中继设备建立连接后，为所述远程终端建立所述PDU会话。
可选地，所述中继设备将所述远程终端信息发送给网络侧包括：所述中继设备将所述远程终端信息发送给会话管理功能SMF，以使所述SMF基于所述远程终端信息确定所述远程终端的流量。
可选地，所述中继设备使用其他PDU会话对自身的报文进行传输，以使所述中继设备自身的流量与所述远程终端的流量在不同的PDU会话中传输。
可选地，所述中继设备基于所述端口范围对所述远程终端的报文进行地址转换处理包括：所述中继设备基于自身的IP地址和所述端口范围确定与所述远程终端相对应的转换地址；所述中继设备使用所述转换地址对所述远程终端的报文进行地址转换处理；所述中继设备使用所述PDU会话将进行地址转换后的所述远程终端的报文传输到网络侧。
根据本公开的第二方面，提供一种中继设备，使用的中继通信方式包括层三中继通信方式，所述中继设备包括：端口分配模块，用于为远程终端分配端口范围；会话建立模块，用于为所述远程终端建立协议数据单元PDU会话；信息发送模块，用于将所述远程终端信息发送给网络侧；其中，所述远程终端信息包括：所述远程终端ID、端口范围和所述PDU会话ID；转发处理模块，用于基于所述端口范围对所述远程终端的报文进行地址转换处理，并使用所述PDU会话对所述远程终端的报文进行转发处理。
可选地，所述会话建立模块，用于在中继设备自身与网络侧进行业务授权处理后，为所述远程终端建立所述PDU会话。
可选地，所述会话建立模块，用于在所述远程终端与所述中继设备建立连接后，为所述远程终端建立所述PDU会话。
可选地，所述信息发送模块，用于将所述远程终端信息发送给会话管理功能SMF，以使所述SMF基于所述远程终端信息确定所述远程终端的流量。
可选地，数据传输模块，用于使用其他PDU会话对自身的报文进行传输，以使所述中继设备自身的流量与所述远程终端的流量在不同的PDU会话中传输。
可选地，所述转发处理模块，用于所述中继设备基于自身的IP地址和所述端口范围确定与所述远程终端相对应的转换地址，使用所述转换地址对所述远程终端的报文进行地址转换处理；使用所述PDU会话将进行地址转换后的所述远程终端的报文传输到网络侧。
根据本公开的第三方面，提供一种中继设备，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如上所述的方法。
根据本公开的第四方面，提供一种通信系统，包括：如上所述的中继设备。
根据本公开的第五方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行如上所述的方法。
本公开的网络地址转换方法、中继设备、通信系统以及存储介质，通过中继设备为远程终端分配端口范围并建立PDU会话，将远程终端ID、端口范围和PDU会话ID等信息发送给SMF，能够保证中继设备的自身流量和远程终端的流量不使用相同IP空间；中继设备能够通知SMF远程终端的流量使用的PDU会话，可以保证SMF能够精确识别中继设备和远程终端的流量，保证计费和监控等业务处理的正确性，提高了用户的使用感受。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本公开的网络地址转换方法的一个实施例的流程示意图；
图2为根据本公开的网络地址转换方法的一个实施例中的发送远程终端信息的信令交互示意图；
图3为根据本公开的中继设备的一个实施例的模块示意图；
图4为根据本公开的中继设备的另一个实施例的模块示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本公开进行更全面的描述，其中说明本公开的示例性实施例。下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
图1为根据本公开的网络地址转换方法的一个实施例的流程示意图，如图1所示：
步骤101，中继设备为远程终端分配端口范围，并为远程终端建立PDU(ProtocolData Unit，协议数据单元)会话；其中，中继终端使用的中继通信方式包括层三中继通信方式。
在一个实施例中，在现有技术中，对于5G_ProSe设计有layer-3based(层三中继)中继通信的协议架构。终端可以利用设备到设备(device-to-device，D2D)技术发现并连接到提供中继服务的终端，提供中继服务的终端称为接近服务用户设备到网络中继(ProSeUE-to-NW Relay)，终端可以通过中继方式获取网络服务，接受这种中继服务的终端称为远端用户设备(Remote UE)。本公开的中继设备可以为ProSe UE-to-NW设备等，使用层三中继通信方式，可以为手机等；远程终端可以为手机等。
步骤102，中继设备将远程终端信息发送给网络侧，其中，远程终端信息包括远程终端ID、端口范围和PDU会话ID等。远程终端ID可以为终端的手机号码、IMSI(International Mobile Subscriber Identity，国际移动用户识别码)等。
步骤103，中继设备基于端口范围对远程终端的报文进行地址转换处理，并使用PDU会话对远程终端的报文进行转发处理。
在一个实施例中，中继设备给每个远程终端指定port范围,中继设备如果不为远程终端建立一个PDU会话，则中继设备的IP地址和远程终端进行NAT处理后的IP地址会在一个IP地址空间内。但是，中继设备不仅是一个网关角色，还可以是一个普通终端角色。中继设备有应用需要使用IP地址和端口，中继设备的应用从操作系统申请的端口是随机分配的，可能侵占分配给远程终端的端口，使得SMF无法区分中继设备和远程终端的流量归属，并且，中继设备在做下行NAT转换时，可能会将属于中继设备的流量转给了远程终端，导致数据转发混乱。
例如，中继设备获得了一个IP地址A，分配给远程终端的端口空间是5000-6000，则在基站和UPF之间，IP地址A和5000-6000端口空间共同表示传输的流量为远程终端的流量。但是，中继设备自身的应用申请一个socket，操作系统随机给中继设备分配了一个5005端口，则中继设备与远程终端发生端口冲突，在UPF/RAN上都会将中继设备的流量识别为远程终端的流量，中继设备自身也无法识别流量是否为自身的流量。因此，中继设备的自身流量和远程终端的流量应该在不同的IP地址空间内进行传输，即中继设备的自身流量和远程终端的流量需要在不同的PDU会话里进行传输。
在一个实施例中，中继设备为远程终端建立PDU会话可以有多种方法。例如，中继设备在自身与网络侧进行业务授权处理后，为远程终端建立PDU会话；或者，在远程终端与中继设备建立连接后，为远程终端建立PDU会话。
中继设备将远程终端信息发送给网络侧可以采用多种方法。例如，中继设备将远程终端信息发送给会话管理功能SMF，以使SMF基于远程终端信息确定远程终端的流量。中继设备使用其他PDU会话对自身的报文进行传输，以使中继设备自身的流量与远程终端的流量在不同的PDU会话中传输。
中继设备为远程终端以及自身建立多个PDU会话，需要指明传输中继设备和远程终端流量的PUD会话，否则SMF无法区分中继设备和远程终端的流量。中继设备为远程终端建立PDU会话，保证中继设备自身的流量和远程终端的流量不使用相同的PDU会话。
中继设备将远程终端信息发送给SMF，远程终端信息包括远程终端ID以及远程终端使用的PDU会话ID和端口范围等信息。SMF根据远程终端使用的PDU会话ID和端口范围等信息区分不同远程终端的流量，能够精确识别中继设备和远程终端的流量，保证计费和监控等业务处理的正确性。
在一个实施例中，中继设备基于端口范围对远程终端的报文进行地址转换处理可以采用多种方法。例如，中继设备基于自身的IP地址和端口范围确定与远程终端相对应的转换地址，转换地址为自身的IP地址加上端口范围中的端口；中继设备使用转换地址对远程终端的报文进行地址转换处理，中继设备使用PDU会话将进行地址转换后的远程终端的报文传输到网络侧。中继设备接收到网络侧发送的报文，确定报文中的目的IP地址为与远程终端相对应的转换地址，则将网络侧发送的报文中的目的IP地址(转换地址)转换为远程终端的IP地址并发送给远程终端。
图2为根据本公开的网络地址转换方法的一个实施例中的发送远程终端信息的信令交互示意图，网络侧包括NG-RAN(下一代无线电接入网络)、AMF(Access and MobilityManagement function,接入和移动管理功能)、SMF、UPF(User Plan Function，用户面功能)等网元，如图2所示：
步骤201a，中继设备(层三relay)与网络侧执行业务授权。可以使用现有方法实现中继设备与网络侧执行业务授权。
步骤201b，远程终端(remote UE)与网络执行业务授权。可以使用现有方法实现远程终端与网络侧执行业务授权。
步骤202，中继设备为转发服务建立一个PDU会话。可以使用现有方法建立PDU会话。
步骤203，远程终端执行发现过程，发现中继设备。可以使用现有方法实现执行发现过程。
步骤204a，远程终端与中继设备建立单播模式的连接。可以根据具体的配置信息，在步骤202或步骤204b中建立PDU会话。
步骤205，中继设备为远程终端分配IP地址的端口范围。
步骤206a和步骤206b，远程终端可能给中继设备提供QoS信息，中继设备能够触发对现有PDU会话的修改。中继设备可以使用现有方法对现有PDU会话进行修改。
步骤207，中继设备上报远程终端的相关信息给SMF，远程终端信息包括远程终端ID、端口范围和PDU会话ID等信息。
在步骤202或204b中，中继设备为远程终端建立新的PDU会话，并且保证中继设备本身的流量不与远程终端的流量在一个PDU会话里传输。在步骤207中，中继设备决定用哪个PDU会话来NAT某个远程终端的流量，中继设备发送远程终端ID、端口范围和PDU会话ID等信息给SMF。
在一个实施例中，如图3所示，本公开提供一种中继设备30，使用的中继通信方式包括层三中继通信方式，中继设备30包括端口分配模块31、会话建立模块32、信息发送模块33、转发处理模块34和数据传输模块35。
端口分配模块31为远程终端分配端口范围。会话建立模块32为远程终端建立协议数据单元PDU会话。信息发送模块33将远程终端信息发送给网络侧，其中，远程终端信息包括远程终端ID、端口范围和PDU会话ID等信息。转发处理模块34基于端口范围对远程终端的报文进行地址转换处理，并使用PDU会话对远程终端的报文进行转发处理。
在一个实施例中，会话建立模块32在中继设备自身与网络侧进行业务授权处理后，为远程终端建立PDU会话；或者，会话建立模块32在远程终端与中继设备建立连接后，为远程终端建立PDU会话。信息发送模块33将远程终端信息发送给会话管理功能SMF，以使SMF基于远程终端信息确定远程终端的流量。数据传输模块35使用其他PDU会话对自身的报文进行传输，以使中继设备自身的流量与远程终端的流量在不同的PDU会话中传输。
转发处理模块34中继设备基于自身的IP地址和端口范围确定与远程终端相对应的转换地址，使用转换地址对远程终端的报文进行地址转换处理。转发处理模块34使用PDU会话将进行地址转换后的远程终端的报文传输到网络侧。
图4为根据本公开的中继设备的另一个实施例的模块示意图。如图4所示，该中继设备可包括存储器41、处理器42、通信接口43以及总线44。存储器41用于存储指令，处理器42耦合到存储器41，处理器42被配置为基于存储器41存储的指令执行实现上述的网络地址转换方法。
存储器41可以为高速RAM存储器、非易失性存储器(non-volatile memory)等，存储器41也可以是存储器阵列。存储器41还可能被分块，并且块可按一定的规则组合成虚拟卷。处理器42可以为中央处理器CPU，或专用集成电路ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)，或者是被配置成实施本公开的网络地址转换方法的一个或多个集成电路。
在一个实施例中，本公开提供一种通信系统，包括如上任一实施例中的中继设备，通信系统包括5G通信系统等。
在一个实施例中，本公开提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如上任一个实施例中的网络地址转换方法。
上述实施例中的网络地址转换方法、中继设备、通信系统以及存储介质，通过中继设备为远程终端分配端口范围并建立PDU会话，将远程终端ID、端口范围和PDU会话ID等信息发送给SMF，能够保证中继设备的自身流量和远程终端的流量不使用相同IP空间；中继设备能够通知SMF远程终端的流量使用的PDU会话，可以保证SMF能够精确识别中继设备和远程终端的流量，保证计费和监控等业务处理的正确性，提高了用户的使用感受。
可能以许多方式来实现本公开的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。
本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (15)

1.一种网络地址转换方法，包括：
中继设备为远程终端分配端口范围，并为所述远程终端建立协议数据单元PDU会话；其中，所述中继终端使用的中继通信方式包括：层三中继通信方式；
所述中继设备将所述远程终端信息发送给网络侧；其中，所述远程终端信息包括：所述远程终端ID、端口范围和所述PDU会话ID；
所述中继设备基于所述端口范围对所述远程终端的报文进行地址转换处理，并使用所述PDU会话对所述远程终端的报文进行转发处理。
2.如权利要求1所述的方法，所述为所述远程终端建立协议数据单元PDU会话包括：
所述中继设备在自身与网络侧进行业务授权处理后，为所述远程终端建立所述PDU会话。
3.如权利要求1所述的方法，所述为所述远程终端建立协议数据单元PDU会话包括：
在所述远程终端与所述中继设备建立连接后，为所述远程终端建立所述PDU会话。
4.如权利要求1所述的方法，所述中继设备将所述远程终端信息发送给网络侧包括：
所述中继设备将所述远程终端信息发送给会话管理功能SMF，以使所述SMF基于所述远程终端信息确定所述远程终端的流量。
5.如权利要求1所述的方法，还包括：
所述中继设备使用其他PDU会话对自身的报文进行传输，以使所述中继设备自身的流量与所述远程终端的流量在不同的PDU会话中传输。
6.如权利要求1所述的方法，所述中继设备基于所述端口范围对所述远程终端的报文进行地址转换处理包括：
所述中继设备基于自身的IP地址和所述端口范围确定与所述远程终端相对应的转换地址；
所述中继设备使用所述转换地址对所述远程终端的报文进行地址转换处理；
所述中继设备使用所述PDU会话将进行地址转换后的所述远程终端的报文传输到网络侧。
7.一种中继设备，使用的中继通信方式包括层三中继通信方式，所述中继设备包括：
端口分配模块，用于为远程终端分配端口范围；
会话建立模块，用于为所述远程终端建立协议数据单元PDU会话；
信息发送模块，用于将所述远程终端信息发送给网络侧；其中，所述远程终端信息包括：所述远程终端ID、端口范围和所述PDU会话ID；
转发处理模块，用于基于所述端口范围对所述远程终端的报文进行地址转换处理，并使用所述PDU会话对所述远程终端的报文进行转发处理。
8.如权利要求7所述的中继设备，其中，
所述会话建立模块，用于在中继设备自身与网络侧进行业务授权处理后，为所述远程终端建立所述PDU会话。
9.如权利要求7所述的中继设备，其中，
所述会话建立模块，用于在所述远程终端与所述中继设备建立连接后，为所述远程终端建立所述PDU会话。
10.如权利要求7所述的中继设备，其中，
信息发送模块，用于将所述远程终端信息发送给会话管理功能SMF，以使所述SMF基于所述远程终端信息确定所述远程终端的流量。
11.如权利要求7所述的中继设备，其中，
数据传输模块，用于使用其他PDU会话对自身的报文进行传输，以使所述中继设备自身的流量与所述远程终端的流量在不同的PDU会话中传输。
12.如权利要求7所述的中继设备，其中，
所述转发处理模块，用于所述中继设备基于自身的IP地址和所述端口范围确定与所述远程终端相对应的转换地址，使用所述转换地址对所述远程终端的报文进行地址转换处理；使用所述PDU会话将进行地址转换后的所述远程终端的报文传输到网络侧。
13.一种中继设备，包括：
存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如权利要求1至6中任一项所述的方法。
14.一种通信系统，包括：
如权利要求7至13中任一项所述的中继设备。
15.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质非暂时性地存储有计算机指令，所述指令被处理器执行如权利要求1至6中任一项所述的方法。
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