CN115955684B - 一种4g和5g交互场景的信令关联方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种4G和5G交互场景的信令关联方法及系统，涉及移动通信技术领域，该方法包括采集N26接口上信令信息，并对采集的N26接口信令信息进行解析；基于解析结果，获取得到N26接口信令信息携带的用户标识信息；根据DPI内GUTI和IMSI、GUTI和MEI、GUTI和Kasme间的关联关系，获取相关联的UE上下文。本发明能够有效提升4G和5G交互场景的用户上下文的可关联性、关联准确性。

Description

一种4G和5G交互场景的信令关联方法及系统

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种4G和5G交互场景的信令关联方法及系统。

背景技术

第四代移动通信系统(4G)已实现日常生活中绝大部分场景下的网络覆盖，第五代移动通信系统(5G)作为新一代信息通信技术演进升级的重要方向，是实现万物互联的关键信息基础设施、经济社会数字化转型的重要驱动力量。随着5G的持续部署，进行跨系统的移动通信时必然需要考虑4G和5G交互场景下的信令关联的实现。

保障4G和5G交互场景(跨基站、跨核心网)下的信令传输，则必须完善交互前和交互后的用户上下文之间的关联与继承，以确保通信的时效性和准确性，避免信息延迟、丢包等。传统的通信系统信令关联一般限于系统内，跨系统时沿用系统内的信令关联方法，以从源系统传输过来的关键字信息在目标系统内进行信令关联，这样难以保证通信数据的准确性，容易出现误关联或无法关联的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种4G和5G交互场景的信令关联方法及系统，能够有效提升4G和5G交互场景的用户上下文的可关联性、关联准确性。

为达到以上目的，本发明提供的一种4G和5G交互场景的信令关联方法，具体包括以下步骤：

采集N26接口上信令信息，并对采集的N26接口信令信息进行解析；

基于解析结果，获取得到N26接口信令信息携带的用户标识信息；

根据DPI内GUTI和IMSI、GUTI和MEI、GUTI和Kasme间的关联关系，获取相关联的UE上下文。

在上述技术方案的基础上，

所述N26接口信令信息包括N26接口上的Context Request信令消息、ContextResponse信令消息和Forward Relocation Request信令消息；

所述用户标识信息包括GUTI、IMSI、MEI和Kasme。

在上述技术方案的基础上，所述根据DPI内GUTI和IMSI、GUTI和MEI、GUTI和Kasme间的关联关系，获取相关联的UE上下文，具体步骤包括：

根据DPI内GUTI和IMSI、GUTI和MEI、GUTI和Kasme间的关联关系，以关联关系为关键字在源系统中关联信令传输所需的用户移动性管理上下文到目标系统。

在上述技术方案的基础上，所述交互场景包括UE在空闲态下从5G系统移动到4G覆盖区并在EPC系统触发TAU、UE在空闲态下从EPC系统移动到5G覆盖区并在5GC系统触发移动性注册、UE在连接态下在5GC系统存在PDU会话的情况下向EPC系统切换，以及UE在连接态下在EPC系统存在PDN连接的情况下向5GC系统切换。

在上述技术方案的基础上，当交互场景为UE在空闲态下从5G系统移动到4G覆盖区并在EPC系统触发TAU时，所述信令关联方法具体为：

采集当前交互场景下的Context Request信令消息，并对采集的Context Request信令消息进行解析；

基于解析结果，获取得到Context Request信令消息携带的用户标识信息，并根据Context Request信令消息下的MM Context信元，得到MEI和Kasme；

EPC系统根据DPI内用户标识之间的关联关系，关联得到关联关系在5GC系统的用户移动性管理上下文信息。

在上述技术方案的基础上，当交互场景为UE在空闲态下从EPC系统移动到5G覆盖区并在5GC系统触发移动性注册时，所述信令关联方法具体为：

采集当前交互场景下的Context Response信令消息，并对采集的ContextResponse信令消息进行解析；

基于解析结果，获取得到Context Response信令消息携带的用户标识信息，并根据Context Response信令消息下的MM Context信元，得到MEI和Kasme；

5GC系统根据DPI内用户标识之间的关联关系，关联得到关联关系在EPC系统的用户移动性管理上下文信息。

在上述技术方案的基础上，当交互场景为UE在连接态下在5GC系统存在PDU会话的情况下向EPC系统切换，或者UE在连接态下在EPC系统存在PDN连接的情况下向5GC系统切换时，所述信令关联方法具体为：

采集当前交互场景下的Forward Relocation Request信令消息，并对采集的Forward Relocation Request信令消息进行解析；

基于解析结果，获取得到Forward Relocation Request信令消息携带的用户标识信息，并根据Forward Relocation Request信令消息下的MM Context信元，得到MEI和Kasme；

目标系统根据DPI内用户标识之间的关联关系，关联得到关联关系在源系统的用户移动性管理上下文信息。

本发明提供的一种4G和5G交互场景的信令关联系统，包括：

采集模块，其用于采集N26接口上信令信息，并对采集的N26接口信令信息进行解析；

获取模块，其用于基于解析结果，获取得到N26接口信令信息携带的用户标识信息；

执行模块，其用于根据DPI内GUTI和IMSI、GUTI和MEI、GUTI和Kasme间的关联关系，获取相关联的UE上下文。

在上述技术方案的基础上，所述N26接口信令信息包括N26接口上的ContextRequest信令消息、Context Response信令消息和Forward Relocation Request信令消息。

在上述技术方案的基础上，所述用户标识信息包括GUTI、IMSI、MEI和Kasme。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过采集、分析N26接口MME侧和AMF侧的接口数据，并对其数据按协议进行解析，获取用户标识信息，在DPI中获取各用户标识之间的关联关系，以此依据在源系统中关联其用户上下文到目标系统，解决跨系统场景下用户移动性管理上下文无法关联到用户或误关联，从而解决数据丢失的问题，有效提升4G和5G交互场景的用户上下文的可关联性、关联准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本发明实施例中一种4G和5G交互场景的信令关联方法的流程图；

图2为本发明实施例中交互场景为UE在空闲态下从5G系统移动到4G覆盖区并在EPC系统触发TAU时，信令关联方法的流程图；

图3为本发明实施例中交互场景为UE在空闲态下从EPC系统移动到5G覆盖区并在5GC系统触发移动性注册时，信令关联方法的流程图；

图4为本发明实施例中交互场景为UE在连接态下在5GC系统存在PDU会话的情况下向EPC系统切换，或者UE在连接态下在EPC系统存在PDN连接的情况下向5GC系统切换时，信令关联方法的流程图。

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，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。

本发明实施例提供一种4G和5G交互场景的信令关联方法，具体提供一种5GC(5G核心网)系统和EPS(Evolved Packet System，演进的分组系统)系统之间重选或切换场景下的跨系统UE(用户设备)上下文信令关联的方法，有效提升4G和5G交互场景的用户上下文的可关联性和关联准确性。

参见图1所示，本发明实施例提供的一种4G和5G交互场景的信令关联方法，具体包括以下步骤：

S1：采集N26接口(5G网络接口中的一种)上信令信息，并对采集的N26接口信令信息进行解析；本发明中，N26接口信令信息包括N26接口上的Context Request信令消息(一种连接请求消息)、Context Response信令消息(一种上下文响应消息)和ForwardRelocation Request信令消息(一种重定位请求消息)。

即通过采集4G和5G核心网之间的N26接口信令信息，并对采集到的信令消息按照协议进行解析。信令消息包括在N26接口上由MME(Mobility Management Entity，3GPP协议LTE接入网络的关键控制节点)向AMF(Access and Mobility Management Function，接入和移动性管理功能)发送的Context Request和Context Response信令信息，以及AMF向MME发送的Context Request、Context Response和Forward Relocation Request信令消息信令消息。

S2：基于解析结果，获取得到N26接口信令信息携带的用户标识信息；用户标识信息包括GUTI(Globally Unique Temporary UE Identity，全球唯一临时UE标识)、IMSI(International Mobile Subscriber Identity，国际移动用户识别码)、MEI(Mobilestation Equipment Identity，移动设备标识)和Kasme(一种标识符)。

S3：根据DPI(Deep Packet Inspection，深度包检测技术)内GUTI和IMSI、GUTI和MEI、GUTI和Kasme间的关联关系，获取相关联的UE上下文。

本发明通过4G和5G交互时采集、分析N26接口上的信令信息，主要是GUTI，查找跨系统的UE上下文的关联关系，在目标系统下以获取到的关联关键字GUTI在源系统中查找信令传输所需的UE上下文等信息。

本发明实施例中，根据DPI内GUTI和IMSI、GUTI和MEI、GUTI和Kasme间的关联关系，获取相关联的UE上下文，具体步骤包括：根据DPI内GUTI和IMSI、GUTI和MEI、GUTI和Kasme间的关联关系，以关联关系为关键字在源系统中关联信令传输所需的用户移动性管理上下文到目标系统。

即对所获取到的用户标识信息，以GUTI为关键字在DPI中获取GUTI和IMSI、MEI，Kasme之间的关联关系，进而关联其UE移动性管理上下文，实现跨系统下的用户信令信息关联。

本发明中，交互场景包括UE在空闲态下从5G系统移动到4G覆盖区并在EPC(4G核心网络)系统触发TAU(Terminal Access Unit终端接入单元)、UE在空闲态下从EPC系统移动到5G覆盖区并在5GC系统触发移动性注册、UE在连接态下在5GC系统存在PDU(ProtocolData Unit，协议数据单元)会话的情况下向EPC系统切换，以及UE在连接态下在EPC系统存在PDN(Public Data Network，公用数据网)连接的情况下向5GC系统切换。

需要说明的是，对于上述4种场景下的4G和5G交互，4/5G系统对UE的移动上下文和会话管理上下文是通过N26接口进行的信息传递，N26接口的存在能够支持在互操作过程中，在源网络和目标网络之间传递移动性管理和会话管理状态。

对于UE在空闲态下从5G系统移动到4G覆盖区并在EPC系统触发TAU的交互场景，UE向eNB(LTE无线网络的基站)发送携带EPS-GUTI的TAU Request消息，该GUTI是由5G-GUTI映射而来；后续MME向AMF发送的Context Request中携带该GUTI，AMF侧采用相应的映射方式将该EPS-GUTI映射为5G-GUTI，AMF则以此5G-GUTI为关键字在5GC系统中查找与之关联UE上下文，并经由Context Response消息将UE上下文信息发送到MME，MME则通过N26接口获取UE在5G的移动性管理上下文和会话管理上下文信息，由此实现UE在空闲态下从5G移动到4G的UE上下文信令关联。

参见图2所示，当交互场景为UE在空闲态下从5G系统移动到4G覆盖区并在EPC系统触发TAU时，所述信令关联方法具体为：

S101：采集当前交互场景下的Context Request信令消息，并对采集的ContextRequest信令消息进行解析；

S102：基于解析结果，获取得到Context Request信令消息携带的用户标识信息，并根据Context Request信令消息下的MM Context信元，得到MEI和Kasme；

S103：EPC系统根据DPI内用户标识之间的关联关系，关联得到关联关系在5GC系统的用户移动性管理上下文信息。

对于UE在空闲态下从EPC系统移动到5G覆盖区并在5GC系统触发移动性注册的交互场景，UE向NG-RAN(5G无线接入网)发送携带5G-GUTI的Registration Request消息(注册请求消息)，该5G-GUTI由EPS-GUTI映射而来，经过NG-RAN发送到AMF，AMF将其映射为EPS-GUTI，再通过Contest Request消息发送到MME端，MME以此EPS-GUTI为关键字在EPC系统中查找与之关联UE上下文，并经由Context Response消息将UE上下文信息发送到AMF，并向网络指示该UE的源网络是EPC，同时AMF通过N26接口获取UE在4G的移动性管理上下文和会话管理上下文信息，实现UE在空闲态下从4G移动到5G的UE上下文信令关联。

参见图3所示，当交互场景为UE在空闲态下从EPC系统移动到5G覆盖区并在5GC系统触发移动性注册时，所述信令关联方法具体为：

S201：采集当前交互场景下的Context Response信令消息，并对采集的ContextResponse信令消息进行解析；

S202：基于解析结果，获取得到Context Response信令消息携带的用户标识信息，并根据Context Response信令消息下的MM Context(移动性管理上下文)信元，得到MEI和Kasme；

S203：5GC系统根据DPI内用户标识之间的关联关系，关联得到关联关系在EPC系统的用户移动性管理上下文信息。

对于UE在连接态下在5GC系统存在PDU会话的情况下向EPC系统切换，以及UE在连接态下在EPC系统存在PDN连接的情况下向5GC系统切换的交互场景，执行的都是跨系统的切换流程，通过重定向流程传递UE的移动性管理上下文信息。

参见图4所示，当交互场景为UE在连接态下在5GC系统存在PDU会话的情况下向EPC系统切换，或者UE在连接态下在EPC系统存在PDN连接的情况下向5GC系统切换时，所述信令关联方法具体为：

S301：采集当前交互场景下的Forward Relocation Request信令消息，并对采集的Forward Relocation Request信令消息进行解析；

S302：基于解析结果，获取得到Forward Relocation Request信令消息携带的用户标识信息，并根据Forward Relocation Request信令消息下的MM Context信元，得到MEI和Kasme；

S303：目标系统根据DPI内用户标识之间的关联关系，关联得到关联关系在源系统的用户移动性管理上下文信息。

进一步的，对上述4种场景的4G和5G交互场景的信令关联方法的实现及其回填机制，说明如下：

UE移动性管理上下文中携带了4/5G系统切换所必需的移动性管理关键信息，其中比较关键的两个信息是IMSI和Kasme；

在移动性上下文传递的过程中，标识UE身份的信息有IMSI或GUTI，包括：

连接态的4/5G交互场景中标识UE身份的是IMSI、MEI和Kasme；

空闲态的4/5G交互场景中标识UE身份的是GUTI、MEI和Kasme。

本发明的信令关联方法主要关注用户标识信息，通过获得的用户标识作为关键字，在UE移动到目标系统后，DPI可以同步得到GUTI和IMSI、GUTI和MEI、GUTI和Kasme的关联关系，从而以此关联到UE上下文信息。

在NAS(非接入层)非加密的场景下，在目标系统的移动接入过程中，利用以上关系可以在目标系统的网元接口流量进行UE上下文信息的关联回填。

在NAS加密的场景下，在目标系统的移动接入过程中，利用GUTI和Kasme的关联关系，可以在目标系统的网元接口流量进行NAS的解密。

本发明实施例的4G和5G交互场景的信令关联方法，通过采集、分析N26接口MME侧和AMF侧的接口数据，并对其数据按协议进行解析，获取用户标识信息，在DPI中获取各用户标识之间的关联关系，以此依据在源系统中关联其用户上下文到目标系统，解决跨系统场景下用户移动性管理上下文无法关联到用户或误关联，从而解决数据丢失的问题，有效提升4G和5G交互场景的用户上下文的可关联性、关联准确性。

本发明实施例提供的一种4G和5G交互场景的信令关联系统，包括采集模块、获取模块和执行模块。

采集模块用于采集N26接口上信令信息，并对采集的N26接口信令信息进行解析；获取模块用于基于解析结果，获取得到N26接口信令信息携带的用户标识信息；执行模块用于根据DPI内GUTI和IMSI、GUTI和MEI、GUTI和Kasme间的关联关系，获取相关联的UE上下文。

本发明中，N26接口信令信息包括N26接口上的Context Request信令消息、Context Response信令消息和Forward Relocation Request信令消息。用户标识信息包括GUTI、IMSI、MEI和Kasme。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

Claims (4)

1.一种4G和5G交互场景的信令关联方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

采集N26接口上信令信息，并对采集的N26接口信令信息进行解析；

基于解析结果，获取得到N26接口信令信息携带的用户标识信息；

根据DPI内GUTI和IMSI、GUTI和MEI、GUTI和Kasme间的关联关系，获取相关联的UE上下文；

其中，

所述N26接口信令信息包括N26接口上的Context Request信令消息、ContextResponse信令消息和Forward Relocation Request信令消息；

所述用户标识信息包括GUTI、IMSI、MEI和Kasme；

其中，所述根据DPI内GUTI和IMSI、GUTI和MEI、GUTI和Kasme间的关联关系，获取相关联的UE上下文，具体步骤包括：

根据DPI内GUTI和IMSI、GUTI和MEI、GUTI和Kasme间的关联关系，以关联关系为关键字在源系统中关联信令传输所需的用户移动性管理上下文到目标系统；

其中，所述交互场景包括UE在空闲态下从5G系统移动到4G覆盖区并在EPC系统触发TAU、UE在空闲态下从EPC系统移动到5G覆盖区并在5GC系统触发移动性注册、UE在连接态下在5GC系统存在PDU会话的情况下向EPC系统切换，以及UE在连接态下在EPC系统存在PDN连接的情况下向5GC系统切换；

其中，当交互场景为UE在空闲态下从5G系统移动到4G覆盖区并在EPC系统触发TAU时，所述信令关联方法具体为：

采集当前交互场景下的Context Request信令消息，并对采集的Context Request信令消息进行解析；

基于解析结果，获取得到Context Request信令消息携带的用户标识信息，并根据Context Request信令消息下的MM Context信元，得到MEI和Kasme；

EPC系统根据DPI内用户标识之间的关联关系，关联得到关联关系在5GC系统的用户移动性管理上下文信息。

2.如权利要求1所述的一种4G和5G交互场景的信令关联方法，其特征在于，当交互场景为UE在空闲态下从EPC系统移动到5G覆盖区并在5GC系统触发移动性注册时，所述信令关联方法具体为：

采集当前交互场景下的Context Response信令消息，并对采集的Context Response信令消息进行解析；

基于解析结果，获取得到Context Response信令消息携带的用户标识信息，并根据Context Response信令消息下的MM Context信元，得到MEI和Kasme；

5GC系统根据DPI内用户标识之间的关联关系，关联得到关联关系在EPC系统的用户移动性管理上下文信息。

3.如权利要求1所述的一种4G和5G交互场景的信令关联方法，其特征在于，当交互场景为UE在连接态下在5GC系统存在PDU会话的情况下向EPC系统切换，或者UE在连接态下在EPC系统存在PDN连接的情况下向5GC系统切换时，所述信令关联方法具体为：

采集当前交互场景下的Forward Relocation Request信令消息，并对采集的ForwardRelocation Request信令消息进行解析；

基于解析结果，获取得到Forward Relocation Request信令消息携带的用户标识信息，并根据Forward Relocation Request信令消息下的MM Context信元，得到MEI和Kasme；

目标系统根据DPI内用户标识之间的关联关系，关联得到关联关系在源系统的用户移动性管理上下文信息。

4.一种4G和5G交互场景的信令关联系统，其特征在于，包括：

采集模块，其用于采集N26接口上信令信息，并对采集的N26接口信令信息进行解析；

获取模块，其用于基于解析结果，获取得到N26接口信令信息携带的用户标识信息；

执行模块，其用于根据DPI内GUTI和IMSI、GUTI和MEI、GUTI和Kasme间的关联关系，获取相关联的UE上下文；

其中，

所述N26接口信令信息包括N26接口上的Context Request信令消息、ContextResponse信令消息和Forward Relocation Request信令消息；

所述用户标识信息包括GUTI、IMSI、MEI和Kasme；

其中，所述根据DPI内GUTI和IMSI、GUTI和MEI、GUTI和Kasme间的关联关系，获取相关联的UE上下文，具体步骤包括：

根据DPI内GUTI和IMSI、GUTI和MEI、GUTI和Kasme间的关联关系，以关联关系为关键字在源系统中关联信令传输所需的用户移动性管理上下文到目标系统；

其中，所述交互场景包括UE在空闲态下从5G系统移动到4G覆盖区并在EPC系统触发TAU、UE在空闲态下从EPC系统移动到5G覆盖区并在5GC系统触发移动性注册、UE在连接态下在5GC系统存在PDU会话的情况下向EPC系统切换，以及UE在连接态下在EPC系统存在PDN连接的情况下向5GC系统切换；

其中，当交互场景为UE在空闲态下从5G系统移动到4G覆盖区并在EPC系统触发TAU时，信令关联方法具体为：

采集当前交互场景下的Context Request信令消息，并对采集的Context Request信令消息进行解析；

基于解析结果，获取得到Context Request信令消息携带的用户标识信息，并根据Context Request信令消息下的MM Context信元，得到MEI和Kasme；

EPC系统根据DPI内用户标识之间的关联关系，关联得到关联关系在5GC系统的用户移动性管理上下文信息。