CN115567986B - 基于负载均衡的通信网络 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种基于负载均衡的通信网络，该网络通信网络中边缘子网络分布式部署有具有绑定关系的边缘网元实例和负载均衡组件，通信网络中的中心子网络包括中心网元实例。基于上述通信网络，边缘网元实例生成的原始数据包，可以由与此边缘网元实例绑定的负载均衡组件可以其进行协议转换，并通过负载均衡机制进行转换结果的转发。最终可以由中心网元实例对原始数据包进行响应。可见，利用上述通信网络，借助负载均衡组件能够保证数据包跨网传输的成功率和传输性能。另外，通过将负载均衡组件下沉部署到网络边缘，以单点的形式部署降低了负载均衡的实现难度；同时还能够缩小整个通信网络中负载均衡组件出现单点故障时的影响范围。

Description

基于负载均衡的通信网络

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于负载均衡的通信网络。

背景技术

随着第五代移动通信技术（5th Generation Mobile CommunicationTechnology，简称5G）的不断发展，5G通信网络已经应用到各个领域。比如终端设备上安装的各种应用程序，借助5G通信网络中能够为用户提供更好的服务体验。又比如由车辆、路测系统、车载系统和5G通信网络可以构成车联网，借助车联网能够为驾驶者提供更好的自动驾驶体验。

5G通信网络中，一部分功能网元会下沉在网络边缘，而另一部分功能网元会集中部署在公有云。基于此种部署方式，功能网元产生的数据包就存在跨网传输即上云传输的过程。对于这种数据包跨网传输的场景，在通过负载均衡机制转发数据包到对应的中心网元的同时，还要保证数据包跨网传输成功率以及传输性能，比如延时、丢包率等等。而在现有技术中，利用负载均衡机制实现数据包跨网传输的难度较大。

因此，如何降低负载均衡的实现难度成为一个亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种基于负载均衡的通信网络，用以降低负载均衡的实现难度。

本发明实施例提供一种基于负载均衡的通信网络，包括：边缘子网络和中心子网络，所述边缘子网络中分布式部署有存在绑定关系的边缘网元实例和负载均衡组件，所述中心子网络中部署有中心网元实例；

所述边缘网元实例，用于生成符合网络专有传输协议的原始数据包；

与所述边缘网元实例绑定的负载均衡组件，用于对所述原始数据包进行协议转换，以得到符合网络通用传输协议的待传数据包；根据负载均衡策略和路由信息转发所述待传数据包；

所述中心网络实例中的目标网元实例，用于响应根据所述待传数据包还原出的所述原始数据包。

本发明实施例提供的通信网络，该网络包括：边缘子网络和中心子网络，边缘子网络中分布式部署有存在绑定关系的边缘网元实例和负载均衡组件，中心子网络中部署有中心网元实例。

基于上述通信网络，在数据上行阶段，对于边缘网元实例生成的原始数据包，与此边缘网元实例绑定的负载均衡组件可以先对该数据包进行协议转换，以得到待传数据包；再通过负载均衡机制将此待传数据包转发至中心网元实例中的目标网元实例。最终，目标网元实例可以对待传输数据包的还原结果即原始数据包进行响应。

可见，利用上述通信网络，数据包可以从边缘子网络传输至中心子网络，也即是实现了数据包的跨网传输。并且借助分布式部署的负载均衡组件的协议转换功能能够保证数据包跨网传输的成功率和传输性能。同时，通过将负载均衡组件进行绑定并分布式部署，也即是将负载均衡组件下沉部署到网络边缘，以单点的形式部署降低了负载均衡的实现难度。同时还能够缩小整个通信网络中负载均衡组件出现单点故障时的影响范围，可实现负载均衡处理的高可用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种通信网络的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种核心网的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种基于负载均衡的通信网络的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种基于负载均衡的通信网络的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种基于负载均衡的通信网络的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的又一种基于负载均衡的通信网络的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的通信网络的上下行数据包传输过程的示意图；

图8为本发明实施例提供的又一种基于负载均衡的通信网络的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的又一种基于负载均衡的通信网络的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种基于负载均衡的通信网络实际应用的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于识别”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果识别（陈述的条件或事件）”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当识别（陈述的条件或事件）时”或“响应于识别（陈述的条件或事件）”。

还需要说明的是，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商品或者系统不仅包括那些要素，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商品或者系统所固有的要素。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商品或者系统中还存在另外的相同要素。

下面可以结合附图对本发明的一些实施方式作详细说明。在各实施例之间不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，下述各方法实施例中的步骤时序仅为一种举例，而非严格限定。

图1为本发明实施例提供的一种通信网络。该通信网络可以是适用于5G通信技术的5G通信网络。则下面可以借助此网络对数据包的跨网传输过程进行说明。

如图1所示，该通信网络可以包括无线接入网（Radio Access Network，简称RAN）、核心网和数据网（Data Network，简称DN）。并且在实际中，由于RAN通常部署在通信网络的边缘比如部署在某一工业园区内，因此，RAN也可以认为是通信网络中的边缘子网络。边缘子网络包含的网元可以由至少一个网元实例构成。可选地，RAN包含的网元可以是5G基站（gNB），其可以称为接入网元。类似的，由于核心网通常部署与通信网络的中心比如部署在云端，因此，其也可以认为是通信网络中的中心子网络。

可选地，图1所示通信网络中核心网的网络架构还可以如图2所示。核心网可以包括：网络切片选择功能（Network Slice Selection Function ，简称NSSF)网元、网络暴露功能（Network Exposure Function，简称NEF）网元、网络存储库功能（Network RepositoryFunction，简称NRF）网元、策略控制功能(Policy Control Function ，简称PCF)网元、统一数据管理（Unified Data Management，简称UDM）网元、鉴权服务功能（AuthenticationServer Function，简称AUSF）网元、接入和移动性管理功能（Access and MobilityManagement Function，简称AMF）网元、会话管理功能（Session Management Function，简称SMF）网元以及移动性管理功能（Mobility Management Function，简称MMF）网元等。上述各网元均可以称为控制面功能（Control Plane Function ，简称CPF）网元，这些功能网元即为中心网元，且每个中心网元也可以由至少一个网元实例构成。

可选地，UPF网元也可以作为中心网元部署在核心网中。可选地，为了缩短数据包传输的延时，UPF网元往往可以分布式地部署在通信网络的边缘子网络中，则UPF网元也可以是边缘网元。可见，UPF网元可以根据实际需求部署在边缘子网络和/或中心子网络。

在此需要说明的有，本发明的各实施例并不限定边缘网元以及中心网络的具体内容，部署在网络边缘的网元可以统称为边缘网元，其对应的实例称为边缘网元实例。类似的，部署在云端的网元可以统称为中心网元，其对应的实例称为中心网元实例。

在实际中，位于不同子网络中的网元实例之间可以进行通信，即可以出现数据包的跨网传输或者说出现数据包的上云传输的情况。并且基于图2和图3所示的通信网络，这种上云传输可以出现在接入网元实例与AMF网元实例之间，也可以出现在UPF网元实例和SMF网元实例之间。

其中，AMF网元实例和接入网元实例之间的数据包传输常见于UE接入核心网的过程中或者UE入网后的连接维护的过程中。UPF网元实例和SMF网元实例之间的数据包传输常见于UE入网后的连接维护过程中，或者为UE建立、删除、修改会话连接的过程中。

并且接入网元实例可以借助和AMF网元实例之间的N2接口实现数据包的上云传输，即接入网元实例和AMF网元实例都支持N2接口对应的传输协议。比如可以是流控制传输协议（Stream Control Transmission Protocol，简称 SCTP）、（Next GenerationApplication Protocol，简称NGAP）协议等等。上述协议可以认为是该5G通信网络的网络专有传输协议。

类似的，UPF网元实例也可以借助和SMF网元实例之间的N4接口实现数据包的上云传输，即UPF网元和SMF网元都支持N4接口对应的通信协议，比如包过滤控制协议(PacketFilter Control Protocol,简称PFCP)、会话通知协议（Session Announcement Protocol，简称SAP）等协议。上述协议也可以认为是5G通信网络的网络专有传输协议。

若直接将支持上述网络专有传输协议的数据包上传至云端，由于传输路径中使用到的交换机、路由器等其他网络设备往往不支持此5G通信网络中的网络专有传输协议，因此，会导致数据包上云传输的失败。而为了保证数据包上云传输的成功率和时效性，可选地，可以通过协议转换机制先将边缘网元实例产生的、符合网络专有传输协议的数据包进行协议转换，即转换成通信网络的网络通用传输协议；再通过负载均衡机制将转换结果转发至中心网元对应的目标网元实例。

可选地，网络通用传输协议可以包括传输控制协议（Transmission ControlProtocol，简称TCP）、快速UDP网络连接（Quick UDP Internet Connections，简称QUIC）协议等等。目标网元实例可以是中心网元实例中负载最轻的网元实例。

基于图1和图2所示实施例中的描述，下面可以对通信网络的工作过程进行详细描述。则图3为本发明实施例提供的一种基于负载均衡的通信网络的结构示意图。如图3所示，该通信网络可以包括：边缘子网络和中心子网络。

其中，边缘子网络中部署分布式有具有绑定关系的边缘网元实例和负载均衡组件；中心子网络中部署有中心网元实例。

通信网络中的边缘网元实例可以生成符合网络专有传输协议的原始数据包。然后，与此边缘网元实例绑定的负载均衡组件可以先利用自身的协议转换功能将原始数据包转换成符合网络通用传输协议的待传数据包，再利用自身的负载均衡能力进行待传数据包的转发。经过负载均衡组件的转发，最终目标网元实例可以得到由待传数据包还原出的原始数据包，并对此原始数据包进行响应，至此也即是完成了数据包的上云传输过程。

其中，分布式部署在边缘子网络中的负载均衡组件和边缘网元实例，可选地，二者之间的绑定关系可以多对一，即一个负载均衡组件可以对多个边缘网元实例产生的数据包进行负载均衡处理。此时，负载均衡实例也可以作为单独的组件进行部署。可选地，二者之间的绑定关系也可以是一一对应。此时，负载均衡组件可以集成在网元实例中，也可以作为组件进行单独部署，且每个负载均衡组件负载对一个边缘网元实例产生的数据包进行负载均衡处理。

容易理解的，在实际中，通信网络中可以包含多个边缘网元实例，其都可以生成原始数据包，且当负载均衡组件和边缘网元实例之间的具有一一绑定关系时，通信网络还可以如图4所示。如图4所示，不同边缘网元实例所生成的原始数据包经过负载均衡组件进行负载均衡处理后都交由一个中心网元实例即目标网元实例处理。当然图4只是一种实例，在实际中，不同边缘网元实例生成的原始数据包也可以由不同的中心网元实例处理。

并且对于单独部署的负载均衡组件，由于其不会对网元实例造成入侵，因此，可以实现网元实例和负载均衡组件之间的解耦。并且负载均衡组件的分布式部署的可以降低通信网络中负载均衡组件出现单点故障的可能性，保证负载均衡处理的高可用。

其中，可选地，负载均衡组件可以利用在创建时被配置的监听接口和监听协议来截取边缘网元实例生成的、符合专用通信协议的原始数据包。其中，监听协议可以是5G通信网络的网络专有协议。

其中，可选地，负载均衡组件转发待传数据包的过程具体为：负载均衡组件先按照本地配置的负载均衡策略确定中心网元实例中的目标网元实例，再根据本地配置的路由表确定此目标网元实例的路由信息，按照此路由信息对此待传数据包进行转发。可选地，负载均衡组件本地的负载均衡策略以及路由表均可以在负载均衡组件创建时被配置，具体创建过程可以参见下述各实施例中的相关描述。目标网元实例可以是负载最小的中心网元实例。

可见，借助负载均衡组件的协议转换能力能够保证数据包上云传输的成功率，借助负载均衡组件的负载均衡能力又能够将数据包传输至负载较轻的目标网元实例中，从而保证数据包的传输性能。

本实施例中，对于边缘网元实例生成的原始数据包，与此边缘网元实例绑定的负载均衡组件可以对该数据包进行协议转换，并通过负载均衡机制将协议转换后得到的待传数据包进一步转发至中心网元实例中的目标网元实例。最终，目标网元实例可以对由待传输数据包还原出的原始数据包进行响应。

可见，利用上述通信网络，数据包可以从边缘子网络传输至中心子网络，也即是实现了数据包的跨网传输。并且借助分布式部署的负载均衡组件的协议转换功能能够保证数据包跨网传输的成功率和传输性能。同时，通过将负载均衡组件进行绑定并分布式部署，也即是将负载均衡组件下沉部署到网络边缘，这种单点的形式部署降低了负载均衡的实现难度。并这种部署方式也无需在通信系统中添加额外的设备或大幅度改变通信网络的整体架构，也降低了负载均衡的实现难度。同时这种部署方式还能够缩小整个通信网络中负载均衡组件出现单点故障时的影响范围，可实现负载均衡处理的高可用。

在实际中，任意一个边缘网元实例可以产生多个需要传输至中心子网络的数据包，其都可以称为原始数据包，并且各数据包都需要借助会话连接进行传输。则为了保证多个数据包传输的关联性，可选地，负载均衡组件还可以根据原始数据包中的关联标识实现会话保持。通过会话保持，边缘网元实例在一次会话过程中生成的原始数据包都会借助一条会话连接转发至同一个目标网元实例中，从而实现数据包传输的关联。

举例来说，假设边缘网元实例为接入网元实例，其生成的原始数据包为SCTP数据包，即该原始数据包支持的是SCTP协议。该SCTP数据包中的SCTP association ID即为关联标识，该关联标识用于表明该数据包所对应的会话。中心网元实例为核心网中AMF网元实例。则同一个接入网元实例在一次会话中产生的SCTP数据包均会发送至AMF网元中的同一个网元实例中。

图5为本发明实施例提供的又一种基于负载均衡的通信网络的结构示意图。如图5所示，该通信网络中的中心子网络还包括：与中心网元实例绑定的代理组件。

根据图3所示实施例中的描述可知，边缘网元实例产生的原始数据包经过负载均衡组件处理后可以得到待传数据包。接着，负载均衡组件可以将待传数据包转发至与目标网元实例绑定的代理组件，以由此代理组件接收此待传数据包，在对此待传数据包进行协议逆转换，以还原出原始数据包。最终，目标网元实例可以对与自身绑定的代理组件还原出的原始数据包进行响应。

可选地，代理组件可以利用在创建时已经被配置的监听接口来接收负载均衡组件发送的待传数据包。

可选地，代理组件和中心网元实例之间的绑定关系也可以是一对多或者一一对应的关系。当二者是一一对应关系时，代理组件可以集成到中心网元实例中，也可以是独立部署。此内容与边缘网元实例和负载均衡组件之间的绑定关系类似，在此不再赘述。当代理组件和中心网元实例之间具有一一绑定关系时，通信网络还可以如图6所示。

本实施例中，与边缘网元实例绑定的负载均衡组件，能够将边缘网元实例生成的、符合网络专有传输协议的原始数据包进行协议转换，以得到符合网络通用传输协议的待传数据包。与目标网元实例绑定的代理组件，又能够将负载均衡组件转发的待传数据包进行协议逆转换，以得到原始数据包，即最终实现原始数据包的上云传输。

可见，通过负载均衡组件和代理组件的结合使用，即使不对边缘网元实例和中心网元实例所支持的传输协议进行扩展也能够实现数据包的上云传输。另外，本实施例中未详细描述的内容以及所能实现的技术效果也可以参见图3所示实施例中的相关描述，在此不再赘述。

按照上述图3和图5所示的实施例，已经能够完成原始数据包的上行传输。进一步地，还可以借助上述通信网络实现数据包的下行传输：

目标网元实例可以对上行传输的原始数据包进行响应，以得到响应结果，此响应结果是符合网络专有传输协议的。然后，与此目标网元实例绑定的代理组件可以通过自身的监听端口截取到目标网元实例生成的响应结果，并对此响应结果进行协议转换，以得到符合网络通用传输协议的转换结果，再根据代理组件中部署的路由信息转发转换结果至边缘网元实例绑定的负载均衡组件。负载均衡组件可以将此转换结果进行协议逆转换，以还原出符合网络专有传输协议的响应结果。最终，边缘网元实例可以接收此响应结果，至此，完成了数据包的下行传输过程。其中，与负载均衡组件类似的，代理组件中部署路由信息可以在代理组件创建过程中被配置。

整个数据包的上下行传输过程还可以借助图7理解。

根据上述的数据包上下行传输过程可知，负载均衡组件和代理组件均存在接收或者转发数据包的过程，即负载均衡组件和代理组件均存在入向流量和出向流量，则负载均衡组件和代理组件在各自创建时被配置的监听接口，在可以监听自身所接收到的数据包即监听入向流量，同时还可以监听自身转发出去的数据包即监听出向流量。

在上述各实施例提供的数据包上云传输过程中，对于负载均衡组件产生的待传数据包，可选地，还需要借助通信网络中的其他组件将其传输至目标网元实例绑定的代理组件。则图8为本发明实施例提供的又一种基于负载均衡的通信网络的结构示意图。如图8所示，通信网络的中心子网络又可以划分为公有中心子网络以及私有中心子网络，并且公有中心子网络中部署有第一网关和连接组件，私有中心子网络中部署有第二网关。

其中，公有中心子网络比如可以是运营商网络，私有中心子网络比如可以是公有云专用网络VPC。则第一网关可以作为公有中心子网络的入口，其比如可以是软件定义广域网（Software Defined Wide Area Network，简称SD-WAN）中的pop网关。第二网关是一个云网关，其可以作为公有云专用网络VPC的入口，其比如可以是XGW。

负载均衡组件得到待传数据包后，可以将其转发至公有中心子网络中的第一网关。第一网关进一步转发此待传数据包至私有中心子网络中的连接组件。连接组件可以根据边缘网元实例与私有中心子网络之间的映射关系，确定此私有中心子网络中的第二网关，并根据通信矩阵以及从路由表中查询到的路由信息将待传数据包转发至第二网关中。第二网关可以从本地部署的路由表中查询到相应的路由信息，并按照此路由信息转发待传数据包至目标网元实例的代理组件。

为了保证待传数据包的安全传输，可选地，负载均衡组件可以根据自身与第一网关之间的各条备选传输链路的质量，选择其中的一条作为目标传输链路，并根据此目标传输链路创建通信隧道，也即是在此目标传输链路中以隧道模式进行待传数据包的加密传输。上述的第一网关可以作为隧道的终点。可选地，选择的目标传输链路通常的质量好于其他传输链路的质量，因此，能够保证通过隧道模式传输的数据包有更小的传输时延以及更高的传输可靠性。

本实施例中，可以借助作为网络入口的第一网关和第二网关将负载均衡组件得到的待传数据包从边缘子网络上传至中心子网络。并且由于第一网关和第二网关都是通信网络中的常规设备，即为了实现数据包上云传输既不需要在通信网络中增加新设备也不需要调整通信网络的网络架构，因此，能够降低数据包上云传输的成本以及部署复杂性。

另外，本发明各实施例中的实例和组件均可以以容器或者虚机的形式进行部署。并且由于本方案各实施例提供的通信网络中包含的各组件都是5G通信网络中通用的组件，因此，实现容器化部署的方式也不限于Kubernetes，还可以是Docker Swarm等等。

图9为本发明实施例提供的又一种基于负载均衡的通信网络的结构示意图。如图9所示，该通信网络中的中心子网络还可以包括：控制器。

根据上述实施例中的描述可知，处于不同子网络中的负载均衡组件、第一网关、连接组件以及第二网关都可以从本地部署的路由表中查询相应的路由信息，并按照查询到的路由信息实现数据包的转发。

则可选地，上述各组件本地部署的路由表均可以在组件创建时作为该组件的配置信息由控制器下发并完成配置。可选地，连接组件本地的通信矩阵也可以由此控制器配置。

可选地，控制器还用于根据创建负载均衡组件时，为该负载均衡组件分配的第一配置信息建立负载均衡组件与第一网关之间的通信隧道。其中，第一配置信息的具体内容可以参见下述实施例中的相关描述，在此不再赘述。

本实施例中，借助通信网络中的控制器能够实现配置信息的自动下发，相比于静态下发，能够提高组件配置的灵活性。

可选地，控制器还可以参与到负载均衡组件、代理组件以及中心网元实例的创建和绑定过程中。

则对于负载均衡组件和边缘网元实例的创建和绑定过程：

用户可以登录中心子网络中的控制器，并触发创建操作，则控制器可以响应于此创建操作，获取负载均衡组件对应的第一配置信息，并根据第一配置信息在通信网络中创建负载均衡组件，其中，第一配置信息可以是人为设置的。此时，负载均衡组件相当于完成了在控制器中的注册。

之后，响应于用户触发的部署操作，控制器还可以将负载均衡组件和边缘网元实例各自的配置信息再发送至对方，则负载均衡组件可以利用自身的向北接口接收第二配置信息，以建立自身与边缘网元实例之间的绑定关系。边缘网元实例也可以根据接收到的第一配置信息建立自身与负载均衡组件之间的绑定关系。

可选地，第一配置信息具体可以包括：端口信息，负载均衡策略，路由表、该负载均衡组件与连接组件之间的关联关系，该负载均衡组件与私有中心网络之间的关联关系，该负载均衡组件的账号和密码以及该负载均衡组件的虚拟网络地址（Virtual IP Address，简称VIP）等等，其中，端口信息具体包括用于截取原始数据包的监听端口的端口号以及监听协议。第二配置信息具体也可以包括：该边缘网元实例的账号和密码以及该边缘网络实例的网络地址（IP Address，简称IP地址）等等。

在实际中，一个中心子网中可以包括至少一个私有中心网络以及至少一个连接组件，则上述各实施例中，负载均衡组件可以根据第一配置信息将产生的待传数据包发送至与自身关联的连接组件，此连接组件会进一步将此待传数据包发送至与负载均衡组件关联的中心子网络中的目标网元实例。

可选地，边缘网元实例可以根据第一配置信息中的VIP地址建立与负载均衡组件之间的绑定关系。

与上述过程类似的，对于代理组件和中心网元实例的创建和绑定过程：

用户同样可以登录中心子网络中的控制器，并触发创建操作，则控制器可以响应于此创建操作，获取代理组件对应的第三配置信息。然后，根据第三配置信息在通信网络中创建代理组件。其中，第三配置信息可以是人为设置。

其中，第三配置信息可以包括：监听端口，监听协议，路由表、该代理组件与连接组件之间的关联关系，该代理组件所属的私有中心网络，该代理组件的账号和密码以及该代理组件的IP地址等等。

之后，响应于用户触发的部署操作，控制器还可以将代理组件和中心网元实例各自的配置信息发送至对方，以使二者分别利用自身的配置信息和对方的配置信息建立自身与对方之间的绑定关系。

本实施例中，响应创建操作，控制器可以获取到不同组件或实例各自对应的配置信息，然后可以根据此配置信息实现组件或实例的创建。接着，响应于部署操作，控制器通过配置信息的发送，能够使组件和实例之间建立绑定关系，从而最终完成组件和实例的部署。并且相比于静态配置，本实施例中，中心子网络中的控制器能够获取组件或者实例最新的配置信息，借助控制器能够实现组件或者实例的灵活、动态部署。

为了便于理解，下面结合具体场景对以上提供的基于负载均衡的通信网络的数据包传输过程进行示例性说明。下面过程还可以结合图10理解。

假设通信网络能够为车辆提供自动驾驶服务，则在车辆接入核心网的过程中或者车辆入网后的连接维护的过程中，可以存在接入网元实例即gNB（即为上述各实施例中的边缘网元实例）产生的原始数据包上云传输至AMF网元实例中目标AMF网元实例（即为上述各实施例中的中心网元实例）的过程。其中，AMG网元实例部署可以在云端的VPC中。

则以此为例，gNB产生的、符合SCTP协议的原始数据包1可以作为gNB的出向流量。对于此出向流量，在边缘子网络中与此gNB绑定的负载均衡组件可以借助自身被配置的监听端口和监听协议，获取gNB产生的符合SCTP协议的原始数据包1，并将此原始数据包1进行协议转换，以得到符合TCP协议的待传数据包1。负载均衡组件借助自身与POP网关之间的隧道，根据从路由表中查询到的路由信息对待传数据包1进行加密传输。其中，负载均衡组件可以将自身与第一网关之间的某一条链路确定为目标传输链路，再利用负载均衡组件的配置信息完成二者之间隧道的建立。该目标传输链路的质量好于其他传输链路的质量。

待传数据包1可以被传输至连接组件，以由连接组件根据gNB与VPC之间的映射关系确定该VPC中的XGW网关。再根据本地配置的通信矩阵以及从路由表中查询到的路由信息将待传数据包1传输至此XGW网关。最终，XGW网关可以根据从路由表中查询到的路由信息将待传数据包1转发至VPC中与目标AMF网元实例绑定的代理组件，以由此代理组件对待传数据包1进行协议逆转换，从而还原出符合SCTP协议的原始数据包1，以使目标AMF网元实例对此原始数据包1进行响应，以得到响应结果，至此也即是完成了符合SCTP协议的原始数据包1的上云传输。其中，目标AMF网元实例是负载均衡组件根据本地的负载均衡策略确定出的。此响应结果也是符合SCTP协议的数据包。

其中，通信网络中各组件、实例、网关的创建和绑定过程可以参加图7所示实施例中的相关描述，在此不再赘述。

在数据包上行传输过程中，借助负载均衡设备的协议转换能力和负载均衡能力能够保证数据包上云传输的成功率和传输性能。并且分布式部署的负载均衡组件与gNB还能够保证负载均衡的高可用。并且上述传输过程中使用到的各组件都是5G通信网络中的固有设备，不用新增设备或者改变网络架构，降低负载均衡的实现难度。

接着，目标AMF网元实例产生的响应结果也可以沿原路先后经过代理组件、XGW网关、连接组件、POP网关、负载均衡设备最终达到gNB，至此也即是完成了数据包的下行传输。

可选地，在车辆接入核心网的过程中或者UE入网后的连接维护的过程中，gNB可以产生多个需要上云传输的原始数据包，为了保证数据包传输的关联性，负载均衡组件还可以根据原始数据包中的SCTP association ID实现会话保持。通过会话保持，gNB在一次会话过程中生成的原始数据包都会借助一条会话连接转发至同一个目标AMF网元实例中。

当gNB产生的、用于使车辆接入核心网的原始数据包全部被同一个目标AMF网元实例响应后，也即是完成了车辆入网。

与上述过程类似的，车辆退出自动驾驶服务时，还可以利用UPF网元实例和SMF网元实例之间的数据包传输为车辆删除会话连接。

此时，UPF网元实例产生的、符合PFCP协议的原始数据包2可以作为UPF的出向流量。对于此出向流量，在边缘子网络中与此UPF绑定的负载均衡组件可以借助自身被配置的监听端口和监听协议，获取UPF产生的符合PFCP协议的原始数据包2，并将此原始数据包2进行协议转换，以得到符合TCP协议的待传数据包2。负载均衡组件借助自身与POP网关之间的隧道，根据从路由表中查询到的路由信息对待传数据包2进行加密传输。

待传数据包2可以被传输至连接组件，以由连接组件根据UPF与VPC之间的映射关系确定该VPC中的XGW网关。再根据本地配置的通信矩阵以及从路由表中查询到的路由信息将待传数据包2传输至此XGW网关。最终，XGW网关可以根据从路由表中查询到的路由信息将待传数据包2转发至VPC中与目标SMF网元实例绑定的代理组件，以由此代理组件对待传数据包进行协议逆转换，从而还原出符合PFCP协议的原始数据包2，以使目标SMF网元实例对此原始数据包2进行响应，以得到响应结果，至此也即是完成了符合PFCP协议的原始数据包2的上云传输。其中，目标SMF网元实例是负载均衡组件根据本地的负载均衡策略确定出的。此响应结果也是符合PFCP协议的数据包。

接着，目标SMF网元实例产生的响应结果也可以沿原路先后经过代理组件、XGW网关、连接组件、POP网关、负载均衡设备最终达UPF网元实例，至此也即是完成了数据包的下行传输。

上述过程中，负载均衡组件同样提供会话保持功能，在当UPF产生的、用于删除会话连接原始数据包全部被同一个目标SMF网元实例响应后，也即是完成了会话连接的删除，车辆退出自动驾驶服务。

除了上述的自动驾驶服务之外，通信网络还可以为UE提供其他多种服务，比如直播服务等等。其中，直播视频可以医疗、教育、体育赛事等各种场景下产生的。则与上述自动驾驶服务类似的，UE在接入核心网的过程中或者入网后的连接维护的过程中，可以存在接入网元实例即gNB产生的符合SCPT协议的原始数据包上云传输至AMF网元实例中目标AMF网元实例的过程。目标AMF网元实例还可以对待原始数据包进行响应，以完成响应结果的下行传输。原始数据包和响应结果的具体传输过程可以参见图8所示的过程。在此过程中，负载均衡组件同样提供会话保持功能。

并且与上述自动驾驶服务类似的，当UE退出直播间时，同样可以利用UPF网元实例和SMF网元实例之间的数据包传输为UE删除用于传输直播视频流的会话连接。具体删除过程也可以参见图8所示实施例中的描述。

需要说明的有，上述的应用场景只是一种示例，本发明并不对使用场景进行限定，通信网络中提供的任一种服务都存在数据包的上云传输过程，都适用于本发明。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种基于负载均衡的通信网络，其特征在于，包括：边缘子网络和中心子网络，所述边缘子网络中分布式部署有存在绑定关系的边缘网元实例和负载均衡组件，所述绑定关系为所述边缘网元实例和所述负载均衡组件一对一绑定；所述中心子网络中部署有中心网元实例；

所述边缘网元实例，用于生成符合网络专有传输协议的原始数据包；

与所述边缘网元实例绑定的负载均衡组件，用于对所述原始数据包进行协议转换，以得到符合网络通用传输协议的待传数据包；根据负载均衡策略和路由信息转发所述待传数据包；

所述中心网元实例中的目标网元实例，用于响应根据所述待传数据包还原出的所述原始数据包。

2.根据权利要求1所述的网络，其特征在于，所述中心子网络中还包括与所述中心网元实例绑定的代理组件；

与所述目标网元实例绑定的代理组件，用于利用监听端口接收所述待传数据包；

将所述待传数据包进行协议逆转换，以还原出所述原始数据包；

发送所述原始数据包至所述目标网元实例。

3.根据权利要求1所述的网络，其特征在于，所述中心子网络包括部署有第一网关的公有中心子网络；

所述第一网关，用于通过与所述负载均衡组件之间的隧道，接收所述负载均衡组件转发的所述待传数据包。

4.根据权利要求3所述的网络，其特征在于，所述负载均衡组件，用于根据所述第一网关与所述负载均衡组件之间备选传输链路的质量，确定目标传输链路；

根据所述目标传输链路，建立所述第一网关和所述负载均衡组件之间的通信隧道。

5.根据权利要求3所述的网络，其特征在于，所述公有中心子网络中还包括连接组件，所述中心子网络还包括部署有第二网关和所述中心网元实例的私有中心子网络；

所述连接组件，用于根据所述边缘网元实例与所述私有中心子网络之间的映射关系确定所述私有中心子网络中的所述第二网关；根据路由信息和通信矩阵，转发所述待传数据包至所述第二网关；

所述第二网关，用于根据路由信息转发接收到的所述待传数据包。

6.根据权利要求5所述的网络，其特征在于，所述中心子网络还包括控制器，用于为所述连接组件配置通信矩阵、路由信息和映射关系；为所述第一网关和第二网关配置各自的路由信息。

7.根据权利要求4所述的网络，其特征在于，所述中心子网络还包括控制器，用于发送所述负载均衡组件的第一配置信息；

所述负载均衡组件，用于根据所述第一配置信息，建立所述负载均衡组件和所述第一网关之间的通信隧道。

8.根据权利要求1所述的网络，其特征在于，所述原始数据包包括所述边缘网元实例在一次会话过程中生成的数据包；

所述负载均衡组件，用于根据所述原始数据包中的关联标识，确定所述边缘网元实例和所述目标网元实例之间的会话连接；

通过所述会话连接转发所述原始数据包。

9.根据权利要求1所述的网络，其特征在于，所述中心子网络还包括控制器，用于响应于创建操作，根据第一配置信息在所述通信网络中创建所述负载均衡组件；

响应于所述负载均衡组件的部署操作，将所述边缘网元实例的第二配置信息发送至所述负载均衡组件以及将所述负载均衡组件的第一配置信息发送至所述边缘网元实例；

所述负载均衡组件，用于利用向北接口接收所述第二配置信息；根据所述第二配置信息建立与所述边缘网元实例之间的绑定关系；

所述边缘网元实例，用于根据接收到的所述第一配置信息，建立与所述负载均衡组件之间的绑定关系。

10.根据权利要求9所述的网络，其特征在于，所述第一配置信息包括所述负载均衡组件的虚拟网络地址，所述第二配置信息包括所述边缘网元实例的网络地址；

所述边缘网元实例，用于根据所述虚拟网络地址和所述网络地址，建立与所述边缘网元实例之间的绑定关系。

11.根据权利要求9所述的网络，其特征在于，所述第一配置信息中包括：负载均衡策略和端口信息；

所述负载均衡组件，用于利用所述负载均衡组件中所述端口信息对应的监听端口接收所述原始数据包。

12.根据权利要求2所述的网络，其特征在于，所述中心子网络还包括控制器，用于响应于创建操作，根据第三配置信息在所述通信网络中创建所述代理组件；

响应于所述代理组件的部署操作，将所述第三配置信息发送至所述代理组件；

所述代理组件，用于根据所述第三配置信息建立与所述中心网元实例之间的绑定关系。

13.根据权利要求2所述的网络，其特征在于，所述目标网元实例，用于生成所述原始数据包对应的响应结果，所述响应结果符合所述网络专有传输协议；

与所述目标网元实例绑定的代理组件，用于对所述响应结果进行协议转换，以得到符合所述网络通用传输协议的转换结果；根据路由信息转发所述转换结果；

所述负载均衡组件，用于将所述转换结果进行协议逆转换，以还原出所述响应结果；

所述边缘网元实例，用于接收所述响应结果。

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