CN115955707A

CN115955707A - 设备通信方法、装置、终端设备及存储介质

Info

Publication number: CN115955707A
Application number: CN202310225129.1A
Authority: CN
Inventors: 俞一帆
Original assignee: Shenzhen Ailing Network Co ltd
Current assignee: Shenzhen Ailing Network Co ltd
Priority date: 2023-03-10
Filing date: 2023-03-10
Publication date: 2023-04-11
Anticipated expiration: 2043-03-10
Also published as: CN115955707B

Abstract

本发明提供一种设备通信方法、装置、终端设备及存储介质，涉及通信技术领域。该方法包括：获取多个工业设备中目标工业设备发送的以太网数据帧，以太网数据帧中包括目标工业设备的物理地址；根据目标工业设备的物理地址，从预设转发表中的多个协议数据单元PDU会话中确定目标PDU会话，预设转发表用于表征多个工业设备的物理地址、多个本地局域网标识、多个PDU会话的标识之间的对应关系；采用目标PDU会话向用户平面功能UPF发送以太网数据帧。该UE中具有预设转发表，即便UE连接的多个工业设备包含属于不同局域网的工业设备，UE也能够采用预设转发表确定到对应的PDU会话，向UPF发送该工业设备所发送的以太网数据帧。

Description

设备通信方法、装置、终端设备及存储介质

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种设备通信方法、装置、终端设备及存储介质。

背景技术

5G LAN-type Services，即基于5G（5th Generation Mobile CommunicationTechnology，第五代移动通信技术）网络构建的局域网类型服务，可以为特定的终端组提供IP（Internet Protocol，网际互连协议）类型或者以太网类型的通信服务。签约了同一个VN组（Virtual Network group，虚拟网络组）的终端，在同一个5G LAN（Local Area Network，局域网）里，它们之间的通信，具备局域网通信的特征。

相关技术中，针对同一个VN组关联一个PDU（Protocol Data Unit，协议数据单元）会话，VN组中终端可以连接有工业设备，这些工业设备属于同一局域网，可以通过VN组关联的PDU会话进行通信。

但是，相关技术中，若VN组中终端所连接的工业设备属于不同的局域网时，部分工业设备无法通过VN组关联的一个PDU会话进行通信。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种设备通信方法、装置、终端设备及存储介质，以便解决相关技术中所存在的上述技术问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种设备通信方法，应用于用户终端UE，所述UE连接有多个工业设备，所述多个工业设备中包含属于不同局域网的工业设备，所述方法包括：

获取所述多个工业设备中目标工业设备发送的以太网数据帧，所述以太网数据帧中包括所述目标工业设备的物理地址；

根据所述目标工业设备的物理地址，从预设转发表中的多个协议数据单元PDU会话中确定目标PDU会话，所述预设转发表用于表征多个工业设备的物理地址、多个本地局域网标识、所述多个PDU会话的标识之间的对应关系；

采用所述目标PDU会话向用户平面功能UPF发送所述以太网数据帧。

可选的，在所述根据所述目标工业设备的物理地址，从预设转发表中的多个预设PDU会话中确定目标PDU会话之前，所述方法还包括：

根据所有工业设备的网络配置信息，确定所述多个工业设备的物理地址，其中，所述所有工业设备的网络配置信息包括：各所述工业设备所属的局域网标识、以及各所述工业设备的互联网协议IP地址；

根据所述多个工业设备的物理地址，向网络管理系统发送本地联网信息，以使所述网络管理系统根据所述本地联网信息确定更新后的局域网组信息；其中，所述本地联网信息包括：所述多个工业设备的IP地址、所述多个工业设备的物理地址、所述多个工业设备所属的局域网标识、所述用户终端的标识；所述更新后的局域网组信息包括：更新后的所述多个工业设备所属的局域网标识，以及更新后的所述多个工业设备的IP地址；

根据所述本地联网信息以及所述网络管理系统发送的所述更新后的局域网组信息，生成所述预设转发表。

可选的，所述根据所有工业设备的网络配置信息，确定所述多个工业设备的物理地址，包括：

从网络管理系统中获取所述所有工业设备的网络配置信息；

根据所述所有工业设备的网络配置信息，在本地网络接口发送查询请求，以使所述多个工业设备查询所述多个工业设备的物理地址；

根据所述多个工业设备发送的查询响应，获取所述多个工业设备的物理地址。

可选的，所述根据所述本地联网信息以及所述网络管理系统发送的所述更新后的局域网组信息，生成所述预设转发表，包括：

对所述更新后的局域网组信息中更新后的所述多个工业设备的IP地址，以及所述本地联网信息进行匹配；

若所述本地联网信息中存在与所述更新后的所述多个工业设备的IP地址匹配的IP地址，则创建包分类器列表，所述包分类器列表中所述多个工业设备的物理地址，以及所述多个工业设备所属的所述多个本地局域网标识；

根据所述包分类器列表，创建所述多个PDU会话；

根据所述多个工业设备的物理地址，以及所述多个本地局域网标识，以及所述多个PDU会话的标识，生成所述预设转发表。

可选的，所述根据所述多个工业设备的物理地址，向网络管理系统发送本地联网信息，以使所述网络管理系统根据所述本地联网信息确定更新后的局域网组信息，包括：

根据所述多个工业设备的物理地址，向网络管理系统发送本地联网信息，以使所述网络管理系统在确定所述所有工业设备的网络配置信息中，存在与所述本地联网信息中所述多个工业设备的IP地址匹配的IP地址后，生成局域网组信息、并向统一数据管理功能UDM发送针对所述局域网组信息的更新请求，以使所述UDM根据预设本地数据，对所述局域网组信息进行更新，得到所述更新后的局域网组信息；

其中，所述局域网组信息包括所述多个工业设备所属的局域网标识，以及对应的UE标识信息。

可选的，所述根据所述包分类器列表，创建所述多个PDU会话，包括：

根据所述包分类器列表，通过功能单元SMF、策略控制功能PCF向统一数据管理功能UDM发送多个PDU会话请求，以使所述UDM根据所述多个PDU会话请求以及本地局域网组信息，确定所述UE的签约信息是否正常；其中，所述SMF在所述签约信息指示签约正常时，创建所述多个PDU会话；

获取创建的所述多个PDU会话的标识。

可选的，所述PDU会话中携带有网络切片标识符，所述网络切片标识符中包括目标类型的标识切片，以及与所述PDU会话关联的工业设备的局域网标识；

所述UPF用于处理所述目标类型的标识切片的以太网数据帧。

第二方面，本发明实施例还提供了一种设备通信装置，应用于用户终端UE，所述UE连接有多个工业设备，所述多个工业设备中包含属于不同局域网的工业设备，所述装置包括：

获取模块，用于获取所述多个工业设备中目标工业设备发送的以太网数据帧，所述以太网数据帧中包括所述目标工业设备的物理地址；

确定模块，用于根据所述目标工业设备的物理地址，从预设转发表中的多个协议数据单元PDU会话中确定目标PDU会话，所述预设转发表用于表征多个工业设备的物理地址、多个本地局域网标识、所述多个PDU会话的标识之间的对应关系；

发送模块，用于采用所述目标PDU会话向用户平面功能UPF发送所述以太网数据帧。

可选的，所述装置还包括：

第一确定模块，用于根据所有工业设备的网络配置信息，确定所述多个工业设备的物理地址，其中，所述所有工业设备的网络配置信息包括：各所述工业设备所属的局域网标识、以及各所述工业设备的互联网协议IP地址；

第一发送模块，用于根据所述多个工业设备的物理地址，向网络管理系统发送本地联网信息，以使所述网络管理系统根据所述本地联网信息确定更新后的局域网组信息；其中，所述本地联网信息包括：所述多个工业设备的IP地址、所述多个工业设备的物理地址、所述多个工业设备所属的局域网标识、所述用户终端的标识；所述更新后的局域网组信息包括：更新后的所述多个工业设备所属的局域网标识，以及更新后的所述多个工业设备的IP地址；

生成模块，用于根据所述本地联网信息以及所述网络管理系统发送的所述更新后的局域网组信息，生成所述预设转发表。

可选的，所述第一确定模块，具体用于从网络管理系统中获取所述所有工业设备的网络配置信息；根据所述所有工业设备的网络配置信息，在本地网络接口发送查询请求，以使所述多个工业设备查询所述多个工业设备的物理地址；根据所述多个工业设备发送的查询响应，获取所述多个工业设备的物理地址。

可选的，所述生成模块，具体用于对所述更新后的局域网组信息中更新后的所述多个工业设备的IP地址，以及所述本地联网信息进行匹配；若所述本地联网信息中存在与所述更新后的所述多个工业设备的IP地址匹配的IP地址，则创建包分类器列表，所述包分类器列表中所述多个工业设备的物理地址，以及所述多个工业设备所属的所述多个本地局域网标识；根据所述包分类器列表，创建所述多个PDU会话；根据所述多个工业设备的物理地址，以及所述多个本地局域网标识，以及所述多个PDU会话的标识，生成所述预设转发表。

可选的，所述第一发送模块，具体用于根据所述多个工业设备的物理地址，向网络管理系统发送本地联网信息，以使所述网络管理系统在确定所述所有工业设备的网络配置信息中，存在与所述本地联网信息中所述多个工业设备的IP地址匹配的IP地址后，生成局域网组信息、并向统一数据管理功能UDM发送针对所述局域网组信息的更新请求，以使所述UDM根据预设本地数据，对所述局域网组信息进行更新，得到所述更新后的局域网组信息；其中，所述局域网组信息包括所述多个工业设备所属的局域网标识，以及对应的UE标识信息。

可选的，所述生成模块，具体用于根据所述包分类器列表，通过功能单元SMF、策略控制功能PCF向统一数据管理功能UDM发送多个PDU会话请求，以使所述UDM根据所述多个PDU会话请求以及本地局域网组信息，确定所述UE的签约信息是否正常；其中，所述SMF在所述签约信息指示签约正常时，创建所述多个PDU会话；获取创建的所述多个PDU会话的标识。

可选的，所述PDU会话中携带有网络切片标识符，所述网络切片标识符中包括目标类型的标识切片，以及与所述PDU会话关联的工业设备的局域网标识；所述UPF用于处理所述目标类型的标识切片的以太网数据帧。

第三方面，本发明实施例还提供了一种终端设备，包括：存储器和处理器，所述存储器存储有所述处理器可执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面任一项所述的设备通信方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被读取并执行时，实现上述第一方面任一项所述的设备通信方法。

本发明的有益效果是：本申请实施例提供一种设备通信方法，该方法包括：获取多个工业设备中目标工业设备发送的以太网数据帧，以太网数据帧中包括目标工业设备的物理地址；根据目标工业设备的物理地址，从预设转发表中的多个协议数据单元PDU会话中确定目标PDU会话，预设转发表用于表征多个工业设备的物理地址、多个本地局域网标识、多个PDU会话的标识之间的对应关系；采用目标PDU会话向用户平面功能UPF发送以太网数据帧。该UE中具有预设转发表中的多个PDU会话，即便UE连接的多个工业设备包含属于不同局域网的工业设备，UE也能够采用预设转发表确定到对应的PDU会话，向UPF发送该工业设备所发送的以太网数据帧，提高了设备之间通信的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对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发明的某些实施例，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流量转发策略的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种流量转发策略的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种流量转发策略的示意图；

图4为本申请实施提供的一种设备通信方法所基于的系统架构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种设备通信方法的流程示意图；

图6为本申请实施例提供的一种设备通信方法的交互流程示意图；

图7为本申请实施例提供的一种设备通信方法的流程示意图；

图8为本申请实施例提供的一种设备通信方法的流程示意图；

图9为本申请实施例提供的一种设备通信方法的流程示意图；

图10为本申请实施例提供的一种设备通信方法的交互流程示意图；

图11为本申请实施例提供的一种设备通信方法的流程示意图；

图12为本申请实施例提供的一种设备通信方法的交互流程示意图；

图13为本申请实施例提供的一种设备通信装置的结构示意图；

图14为本申请实施例提供的一种终端设备的结构示意图。

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。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

此外，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互结合。

以下先对本申请实施例中涉及的名词进行解释说明。

UE：User Equipment，用户设备，也可以称为用户终端。

PDU会话：Protocol Data Unit，协议数据单元会话，一个PDU会话是指一个用户终端UE与DN（Data Network，数据网络）之间进行通讯的过程。

UPF：User Plane Function，用户面功能，是5G核心网系统架构的重要组成部分，主要负责5G核心网用户面数据包的路由和转发。

UDM：Unified Data Managemen，统一数据管理功能，是种集中控制网络用户数据的方式。

SMF：Session Management Function，会话管理功能，主要负责与分离的用户面数据交互,创建、更新和PDU会话删除,并管理与UPF会话的环境。

PCF：Policy Control Function，策略控制功能，5G核心网的网络功能之一。它的主要功能是使用统一的策略框架来管理网络行为，并协同UDR（Unified Data Repository，统一数据仓库功能）中的用户信息，来执行相关的策略。

AF：Application Function，应用功能，指应用层的各种服务。

NSSF：network slice selection function，网络切片选择功能，负责管理网络切片的。

NEF：Network Exposure Function，网络开放功能，转换内外部信息。用于边缘计算场景。

NRF：NF Repository Function，该功能是一个提供注册和发现功能的新功能，可以使网络功能相互发现并通过API（Application Programming Interface，应用程序接口）接口进行通信。

NSSAAF：

AUSF：Authentication Server Function，认证服务器功能。

AMF:Access and Mobility Management Function，接入和移动性管理功能，执行注册、连接、可达性、移动性管理。为UE和SMF提供会话管理消息传输通道，为用户接入时提供认证、鉴权功能，终端和无线的核心网控制面接入点。

SCP:Service Communication Proxy，服务通信代理，P可以简化信令路由的组网。

DN:Data Network，数据网络，比如运营商业务,互联网或者第三方业务等。

(R)AN:Radio Access Network，无线电接入网，是移动通信系统中的一部分。它是无线电接入技术的实现。

5G LAN-type Services，即，基于5G网络构建的局域网类型服务，可以为特定的终端组（虚拟网络组，VN组，Virtual Network group）提供IP（Internet Protocol，网络之间互连的协议）类型或者以太网类型的通信服务。签约了同一个VN组的终端，在同一个5G LAN（Local Area Network，局域网）里，它们之间的通信，具备局域网通信的特征。

5G VN组由以下三个部分组成：

5G VN组标识：外部组ID（Identity document，身份证标识号）和内部组ID用于标识5G VN组，外部标识是用于网络能力开放场景下与AF交互使用的，内部标识则是与内部网元交互时使用的，两者在UDM处存储有对应关系。

5G VN组成员：5G VN组成员由GPSI（Generic public subscription Identifier，通用公共订阅标识符）唯一标识，签约产生。

5G VN组数据：5G VN组数据可以包括以下参数：PDU会话类型、DNN（数据网络名）、S-NSSAI（Single NetworkSliceSelection Assistance Information，独立网络切片选择辅助信息）和应用描述符、与二次认证/授权相关的信息（例如，启用DN-AAA[认证、授权、计费]的IP地址分配），5G VN组数据是可根据业务需求，动态配置的。

5G LAN VN可支持上万的UE数量，同一个VN内的UE之间可以按需建立单播、多播、广播的私有通信，UE可以是归属于不同PLMN（Public Land Mobile Network，公共陆地移动网络）的，并且能够根据UE的位置限制其接入5G LAN的权利。

关于5G VN组的管理，主要是管理两个方面：VN组成员的添加/删除/修改，以及VN组数据的配置。管理的方式也分为两种，通过内部OAM（Operation Administration andMaintenance，操作维护管理）平台进行管理，或者通过NEF将管理能力开放给外部AF。

5G VN通信允许使用三种类型的流量转发策略：

图1为本申请实施例提供的一种流量转发策略的示意图，如图1所示，基于N6的，其中5G VN通信的UL/DL（上传/下载）业务被转发到DN或从DN转发出去（局域网内访问外部数据网络需求）；基于N19的，其中5G VN组通信的UL / DL通信通过N19在不同PDU会话的PSA（PDU Session Anchor，协议数据单元会话锚点）UPF之间转发，PSAUPF是具备路由判断和转发能力的UPF，基于N19的流量转发一般发生在跨地域5G LAN VN通信场景，收发用户归属不同区域的UPF。

图2为本申请实施例提供的一种流量转发策略的示意图，如图2所示，本地交换机，如果该UPF是同一5G VN组的不同PDU会话的通用PSA UPF，则流量由单个UPF在本地转发。基于本地交换机的流量转发，一般发生在企业需要专属UPF下沉园区，并期望数据不出园区的场景，其它场景下SMF会尽量为通信双方选择同一个PSA UPF，以便实现本地交换。

图3为本申请实施例提供的一种流量转发策略的示意图，如图3所示，5G VN流量转发策略由PDU会话策略决定，PDU会话策略由SMF执行，SMF从PCF处接收与VN组的UE关联的PDU会话策略，包括URSP（用户路由选择策略，UE Route Selection Policy）。PDU会话策略则是由PCF根据AF请求转换生成的，适用于5G VN组的策略。AF请求可认为是客户根据实际的业务模型提出的，对5G LAN VN的流量标识及路由转发策略需求，并且可以通过NEF向AF开放动态更新策略的能力。

在VN通信会话管理中，一个5G VN组通信的所有PDU会话由专用的SMF进行会话管理，在会话过程中会始终选择同一个SMF。SMF从UDM检索与5G LAN类型业务相关的SM订阅数据，作为DNN的UE订阅数据的一部分。

在建立PDU会话期间，执行二次认证以认证和授权UE访问与5G VN组相关联的DNN（DNN在VN组数据中签约，DNN是指数据网络名称）。使用二次认证对DNN的身份验证和授权（双向认证），意味着对相关联的5G VN组进行身份验证和授权。PDU会话提供对一个且仅一个5G VN GROUP（5GVN组）的访问。UE提供与5G VN GROUP相关联的DNN，用PDU会话建立过程来访问该5G VN的5GLAN类型服务。

DNN和S-NSSAI的会话管理相关策略控制适用于与5G VNGROUP关联的DNN和S-NSSAI。这还包括URSP的使用，以便UE确定如何将传出业务路由到与5G VN GROUP相关联的DNN和S-NSSAI的PDU会话。

PDU会话为与5G VN GROUP相关联的DNN和S-NSSAI提供单播、广播和多播通信。PSAUPF基于所接收数据的目的地址来确定通信是用于单播、广播还是多播，并且执行单播、广播或多播通信处理。

5G VN GROUP数据可存储在UDM中，其特征包括：

NEF向UDM提供外部组ID、5G VN GROUP成员信息和5G VN GROUP数据。

如果需要，UDM更新UDR中相应UE的订阅数据的内部组ID（Identity document，身份证标识号）列表。

如果需要，UDM使用内部组ID、外部组ID和组成员列表更新组订阅数据中的组标识符转换。

UDM在UDR中存储/更新5G VN GROUP数据（PDU会话类型、DNN和S-NSSAI、应用描述符、与二次认证/授权相关的信息）。

如果UE是5G VN GROUP的成员，UDM从UDR中检索UE订阅数据和相应的5G VN GROUP数据，并向AMF和SMF提供包含5G VNGROUP数据的UE订阅数据。

在R16规范中，仅支持DNN和5G VN GROUP之间的1:1映射。

DNN和S-NSSAI与5G VN GROUP相关联。

UDM中提供的DNN和S-NSSAI的SM（Session Management，会话管理）级订阅数据适用于与5G VN GROUP相关联的DNN和S-NSSAI。

AF可以在初始配置之后的任何时间向UDM更新5G VN GROUP的UE标识。

相关技术中，针对同一个VN组关联一个PDU（Protocol Data Unit，协议数据单元）会话，VN组中终端可以连接有工业设备，这些工业设备属于同一局域网，可以通过VN组关联的PDU会话进行通信。但是，相关技术中，若VN组中终端所连接的工业设备属于不同的局域网时，部分工业设备无法通过VN组关联的一个PDU会话进行通信。

针对相关技术中所存在的上述技术问题，本申请实施例提供一种设备通信方法，预设转发表用于表征多个工业设备的物理地址、多个本地局域网标识、多个PDU会话的标识之间的对应关系，UE根据工业设备的物理地址可以确定该工业设备对应的PDU会话，继而UE采用该PDU会话可以向UPF发送工业设备所发送的以太网数据帧；该UE中具有预设转发表中的多个PDU会话，即便UE连接的多个工业设备包含属于不同局域网的工业设备，UE也能够采用预设转发表确定到对应的PDU会话，向UPF发送该工业设备所发送的以太网数据帧，提高了设备之间通信的灵活性。

图4为本申请实施提供的一种设备通信方法所基于的系统架构示意图，如图4所示，该系统可以包括：通信连接在通信总线上的NSSF NEF NRF PCF UDM AF AUSF AMF SMF，还包括：UE NG-RAN UPF，其中，UE与AMF通信连接，UE与NG-RAN通信连接，AMF分别与NG-RAN、UPF通信连接，SMF还与UPF连接，UPF上也来年将诶有工业设备，UPF还与网络管理系统连接，网络管理系统还通过UPF、NG-RAN与UE连接，其中，网络管理系统和UE之间可以通过UPF、NG-RAN进行通信，以下不再赘述。

需要说明的是，当UE连接多个工业联网设备，且这些设备属于不同VLAN（VirtualLocal Area Network，虚拟局域网）时，UE可以针对这多个工业设备创建管理不同的5G VN组，即创建预设转发表，预设转发表中记载有多个工业设备的物理地址、多个本地局域网标识、多个PDU会话的标识之间的对应关系，并实现相应的数据转发。SMF可以连接多个UPF，每个UPF对应一个特定的VLAN，即每个UPF只转发特定VLAN ID指定的VN组中的数据帧。

在本申请实施例中，工业设备又可以称为工业联网设备。

本申请实施例提供的一种设备通信方法，应用于UE，UE连接有多个工业设备，多个工业设备中包含属于不同局域网的工业设备。

以下以对本申请实施例所提供的一种设备通信方法进行解释说明。

图5为本申请实施例提供的一种设备通信方法的流程示意图，如图5所示，该方法可以包括：

S101、获取多个工业设备中目标工业设备发送的以太网数据帧。

其中，以太网数据帧中包括目标工业设备的物理地址。

在一些实施方式中，多个工业设备中的目标工业设备可以通过本地网络接口向UE发送以太网数据帧，UE可以通过本地网络接口接收该以太网数据帧，并根据读取以太网数据帧中的源MAC（物理地址），即目标工业设备的物理地址。

S102、根据目标工业设备的物理地址，从预设转发表中的多个协议数据单元PDU会话中确定目标PDU会话。

其中，预设转发表用于表征多个工业设备的物理地址、多个本地局域网标识、多个PDU会话的标识之间的对应关系。

在本申请实施例中，UE可以以目标工业设备的物理地址为索引，检索预设转发表，从预设转发表中确定目标工业设备的物理地址对应的目标PDU会话，以及对应的目标本地局域网标识。

另外，预设转发表又可以称为包转发表。

S103、采用目标PDU会话向用户平面功能UPF发送以太网数据帧。

其中，UPF的数量可以为多个，每个UPF具有对应的本地局域网标识，即每个UPF只转发该本地局域网标识对应的工业设备的数据帧，即，每个UPF只转发特定VLAN ID指定的VN组中的数据帧，该本地局域网标识对应的工业设备，可以为预设转发表中本地局域网标识对应的工业设备的物理地址。

在一些实施方式中，采用目标PDU会话向多个UPF中的目标UPF发送以太网数据帧，目标UPF可以接收该以太网数据帧，可以将该以太网数据帧转发至目标UPF所连接的工业设备上，目标UPF所连接的工业设备可以接收该以太网数据帧。其中，UPF从N3/N6/N19接口接收到以太网数据帧后，按照传统以太网交换机方式对以太网数据帧进行处理及转发。

另外，若预设转发表中的多个PDU会话中不存在目标工业设备的物理地址对应的PDU会话，则采用默认的PDU会话，向UPF发送以太网数据帧。

图6为本申请实施例提供的一种设备通信方法的交互流程示意图，如图6所示，该方法可以包括：

S10、网络管理系统获取网络用户输入所有工业设备的网络配置信息。

其中，网络配置信息的具体表现形式可以为

，其中VLAN ID为预先分配给所有工业设备的VLAN ID，IP地址为预先分配给所有工业设备的IP地址。所有工业设备可以包括：UE所连接的工业设备以及UPF所连接的工业设备。

S11、网络管理系统在5G网络内创建一个UPF。

S12、网络管理系统通过NEF向NRF发送注册请求。

S13、NRF根据请求注册UPF信息。

S14、NRF向SMF下发该UPF信息。

S15、SMF同UPF建立N4关联。

综上所述，本申请实施例提供一种设备通信方法，该方法包括：获取多个工业设备中目标工业设备发送的以太网数据帧，以太网数据帧中包括目标工业设备的物理地址；根据目标工业设备的物理地址，从预设转发表中的多个协议数据单元PDU会话中确定目标PDU会话，预设转发表用于表征多个工业设备的物理地址、多个本地局域网标识、多个PDU会话的标识之间的对应关系；采用目标PDU会话向用户平面功能UPF发送以太网数据帧。该UE中具有预设转发表中的多个PDU会话，即便UE连接的多个工业设备包含属于不同局域网的工业设备，UE也能够采用预设转发表确定到对应的PDU会话，向UPF发送该工业设备所发送的以太网数据帧，提高了设备之间通信的灵活性。

可选的，图7为本申请实施例提供的一种设备通信方法的流程示意图，如图7所示，在根据目标工业设备的物理地址，从预设转发表中的多个预设PDU会话中确定目标PDU会话之前，方法还包括：

S201、根据所有工业设备的网络配置信息，确定多个工业设备的物理地址。

其中，所有工业设备的网络配置信息包括：各工业设备所属的局域网标识、以及各工业设备的互联网协议IP地址。如上述所述，网络配置信息的具体表现形式可以为

。

在一些实施方式中，UE可以从网络管理系统中获取所有工业设备的网络配置信息，继而根据所有工业设备的网络配置信息，确定与UE连接的多个工业设备的物理地址，即多个工业设备的MAC地址。

S202、根据多个工业设备的物理地址，向网络管理系统发送本地联网信息，以使网络管理系统根据本地联网信息确定更新后的局域网组信息。

其中，本地联网信息包括：多个工业设备的IP地址、多个工业设备的物理地址、多个工业设备所属的局域网标识、用户终端的标识。值得说明的是，本地联网信息的具体表现形式可以为：

。

另外，更新后的局域网组信息包括：更新后的多个工业设备所属的局域网标识，以及更新后的多个工业设备的IP地址。值得说明的是，更新后的局域网组信息的具体表现形式可以为

，其中，更新后的局域网组信息可以称为5G VN组信息更新信息。

需要说明的是，网络管理系统可以结合上述系统框架中的部分网元进行处理，得到更新后的局域网组信息。

S203、根据本地联网信息以及网络管理系统发送的更新后的局域网组信息，生成预设转发表。

在本申请实施例中，UE接收网络管理系统发送的更新后的局域网组信息，UE根据本地联网信息中的

，以及更新后的局域网组信息中的

，生成预设转发表。

可选的，图8为本申请实施例提供的一种设备通信方法的流程示意图，如图8所示，上述S201中根据所有工业设备的网络配置信息，确定多个工业设备的物理地址的过程，可以包括：

S301、从网络管理系统中获取所有工业设备的网络配置信息。

其中，网络管理系统中所有工业设备的网络配置信息，是响应网络用户的输入操作得到的。

S302、根据所有工业设备的网络配置信息，在本地网络接口发送查询请求，以使多个工业设备查询多个工业设备的物理地址。

在一些实施方式中，UE在获取到所有工业设备的网络配置信息后，在其本地网络接口上发出ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）请求，UE所连接的多个工业设备可以查新自身的MAC地址。

S303、根据多个工业设备发送的查询响应，获取多个工业设备的物理地址。

在本申请实施例中，UE所连接的多个工业设备可以向UE发送ARP响应，UE可以接收该ARP响应，并根据ARP响应获取多个工业设备的物理地址。

可选的，图9为本申请实施例提供的一种设备通信方法的流程示意图，如图9所示，上述S203中根据本地联网信息以及网络管理系统发送的更新后的局域网组信息，生成预设转发表的过程，可以包括：

S401、对更新后的局域网组信息中更新后的多个工业设备的IP地址，以及本地联网信息进行匹配。

其中，更新后的局域网组信息又可以称为5G VN组信息。

在一些实施方式中，UE可以读取更新后的局域网组信息中更新后的多个工业设备的IP地址，以该更新后的多个工业设备的IP地址为索引，在和本地联网信息中的

中进行查询。

S402、若本地联网信息中存在与更新后的多个工业设备的IP地址匹配的IP地址，则创建包分类器列表。

其中，包分类器列表中多个工业设备的物理地址，以及多个工业设备所属的多个本地局域网标识。

需要说明的是，若地联网信息中存在与更新后的多个工业设备的IP地址匹配的IP地址，则在UE在本地创建一个包分类器，该包分类器的表现形式可以为

，包分类器列表中可以包括多个包分类器。

当然，若本地联网信息中不存在与更新后的多个工业设备的IP地址匹配的IP地址，则UE可以忽略网络关系系统下发的更新后的局域网组信息。

S403、根据包分类器列表，创建多个PDU会话。

在本申请实施例中，包分类器列表中可以包括多个本地局域网标识，针对每个本地局域网标识可以创建一个PDU会话。UE可以结果上述系统架构中的其他网元创建PDU会话。

S404、根据多个工业设备的物理地址，以及多个本地局域网标识，以及多个PDU会话的标识，生成预设转发表。

在一些实施方式中，在PDU会话创建完成后，可以生成或者更新预设转发表，预设转发表的具体形式可以为：

，其中，MAC地址为工业设备的物理地址，VLAN ID为本地局域网标识，PDU会话ID为PDU会话的标识。

其中，

为创建的包分类器列表中的包分类器，PDU会话ID为上述S403中多个PDU会话的标识。

可选的，上述S202中根据多个工业设备的物理地址，向网络管理系统发送本地联网信息，以使网络管理系统根据本地联网信息确定更新后的局域网组信息的过程，可以包括：

根据多个工业设备的物理地址，向网络管理系统发送本地联网信息，以使网络管理系统在确定所有工业设备的网络配置信息中，存在与本地联网信息中多个工业设备的IP地址匹配的IP地址后，生成局域网组信息、并向统一数据管理功能UDM发送针对局域网组信息的更新请求，以使UDM根据预设本地数据，对局域网组信息进行更新，得到更新后的局域网组信息。

其中，局域网组信息包括多个工业设备所属的局域网标识，以及对应的UE标识信息。

图10为本申请实施例提供的一种设备通信方法的交互流程示意图，如图10所示，该方法可以包括：

S20、UE根据多个工业设备的物理地址，向网络管理系统发送本地联网信息；

S21、网络管理系统确定所有工业设备的网络配置信息中，存在与本地联网信息中多个工业设备的IP地址匹配的IP地址；

S22、网络管理系统生成局域网组配置信息；

其中，局域网组配置信息可以表示为

，其中，VLAN ID本地局域网标识，用于表示5G VN组的外部组标识；UE GPSI为UE的标识，用于表示5G VN组成员。

需要说明的是，网络管理系统确定所有工业设备的网络配置信息中，不存在与本地联网信息中多个工业设备的IP地址匹配的IP地址，则忽略该本地联网信息。

S23、网络管理系统通过NEF向UDM发送针对局域网组信息的更新请求；

S24、UDM读取局域网组信息中UE的标识；

S25、若预设本地数据中存在与UE的标识匹配的标识，则UDM将更新请求中的本地局域网标识，添加至外部组ID列表中，得到更新后的局域网组信息。

其中，更新后的局域网组信息可以称为5G VN组信息更新结果。

S26、UDM通过NEF向网络管理系统反馈更新后的局域网组信息。

可选的，PDU会话中携带有网络切片标识符，网络切片标识符中包括目标类型的标识切片，以及与PDU会话关联的工业设备的局域网标识；UPF用于处理所述目标类型的标识切片的以太网数据帧。

在本申请实施例中，网络切片标识符可以为S-NSSAI，其具体表现形式为SST=0xF0，与PDU会话关联的工业设备的局域网标识可以为SD=VLAN ID。该S-NSSAI表示，其关联的PDU会话属于外部组ID为SD指定的VN组，并且该S-NSSAI不代表任何特定的网络切片。

可选的，图11为本申请实施例提供的一种设备通信方法的流程示意图，如图11所示，上述S403中根据包分类器列表，创建多个PDU会话的过程，可以包括：

S501、根据包分类器列表，通过功能单元SMF、策略控制功能PCF向统一数据管理功能UDM发送多个PDU会话请求，以使UDM根据多个PDU会话请求以及本地局域网组信息，确定UE的签约信息是否正常；其中，SMF在签约信息指示签约正常时，创建多个PDU会话。

S502、获取创建的多个PDU会话的标识。

在本申请实施例中，创建的多个PDU会话的标识可以用于形成预设转发表。

图12为本申请实施例提供的一种设备通信方法的交互流程示意图，如图12所示，该方法可以包括：

S30、UE根据包分类器列表，向SMF发送PDU会话连接请求；

S31、SMF读取PDU会话连接请求中的SD；

其中，SST为0xF0的S-NSSAI中的SD，并通过PCF向UDM查询SD中包含的VLAN ID是否合法。

S32、SMF通过PCF向UDM发送合法查询请求；

S33、UDM读取合法查询请求中的UE GPSI；

S34、UDM查询本地局域网组信息中是否存在与UE GPSI匹配的UE的标识；

S35、若存在，则UDM检索本地局域网组信息中，匹配的UE的标识对应的VLAN ID列表；

其中，若不存在，则返回UE的标识缺失提示信息。

S36、若存在VLAN ID列表，则UDM通过PCF向SMF反馈UE的签约信息正常；

其中，若不存在，则向PCF反馈UE的签约信息异常，继而终止PDU会话的建立流程。

S37、SMF确定UE的签约信息正常，并完成PDU会话的创建。

综上所述，当UE连接多个工业设备，且这些设备属于不同VLAN时，可针对分属不同VLAN的工业设备采取不同的转发动作，即采用不同的PDU会话进行转发，确保数据帧只在本VLAN中实现VN组通信。

以下对本申请实施例提供的一种设备通信方法的完整流程进行说明，该设备通信方法可以包括：

S40、网络用户向网络管理系统输入工业联网设备网络配置信息，其具体表现形式如下：

，其中VLAN ID为预先分配给工业联网设备的VLAN ID，IP地址为预先分配给工业联网设备的IP地址。

S41、网络管理系统完成网络用户输入信息处理后，在5G网络内创建一个UPF，并通过NEF向NRF注册该UPF信息，注明UPF只处理SST为0xF0的S-NSSAI的数据面流量。

S42、NRF完成S41中的UPF信息注册后，向SMF下发该UPF信息。

S43、SMF收到NRF下发的UPF信息后，同UPF建立N4关联。

S44、UE接入5G网络后，从网络管理系统获取网络用户在S40输入的工业联网设备网络配置信息。

S45、UE获取上述信息后，在其本地网络接口上发出ARP请求，查询网络管理系统下发信息中的工业联网设备的MAC地址。

S46、UE从ARP响应中获取本地连接的工业联网设备的MAC地址后，向网络管理系统上报本地联网信息，其具体表现形式为

。

S47、网络管理系统收到UE在S46上报的本地联网信息后，读取其中的IP地址，并以此为索引，检索本地存储的由网络用户在S40输入的工业联网设备网络配置信息。如果存在匹配信息，则网络管理系统生成5G VN组配置信息，并进入S48。5G VN组配置信息的具体表现形式为

，其中VLAN ID为UE在S46中上报的信息，用于标示5G VN组的外部组标识，UE GPSI为UE在S46中上报的信息，用于标示5G VN组成员。如果不存在匹配信息，网络管理系统忽略该上报信息。

S48、网络管理系统通过NEF向UDM请求更新UE的5G VN组信息，其具体内容为网络管理系统在S47中生成的5G VN组配置信息。

S49、NEF收到网络管理系统的5G VN组信息更新请求后，将其转发至UDM。

S50、UDM收到来自NEF的5G VN组信息更新请求后，读取其中的UE GPSI，并以此为索引，检索本地数据。如果存在匹配数据，则将更新请求中的VLAN ID添加进匹配数据中的外部组ID列表，生成新的VN组标识列表。

S51、UDM完成上述更新，向NEF反馈处理结果。

S52、NEF收到来自UDM的处理结果后，向网络管理系统反馈5G VN组信息更新结果。

S53、网络管理系统收到来自NEF的5G VN组信息更新反馈后，向UE下发5G VN组信息更新信息，其具体表现形式为

。

S54、UE收到网络管理系统下发的5G VN组信息更新信息后，读取其中的IP地址，并以此为索引，在本地联网设备信息中查询匹配的表项。如果存在匹配表项，则在本地创建一个包分类器，其具体表现形式为

。反之，UE忽略该下发信息。UE在本地维持一个包分类器列表。

S55、UE在15中创建一个新的包分类器后，发起一个新的PDU会话连接请求。该PDU会话中携带一个特殊S-NSSAI，其具体表现形式为SST=0xF0，SD=VLAN ID。该S-NSSAI表示，其关联的PDU会话属于外部组ID为SD指定的VN组，并且该S-NSSAI不代表任何特定的网络切片。

S56、SMF处理UE在S54中发起的PDU会话请求时，读取SST为0xF0的S-NSSAI中的SD，并通过PCF向UDM查询SD中包含的VLAN ID是否合法。

S57、UDM接收到PCF转发的查询请求后，读取UE GPSI，并以此为索引，检索本地存储的该UE的5G VN组信息。如果存在匹配的信息，则进入S58进行处理。反之，返回UE信息缺失提示。

S58、UDM以S57读取的SD信息为索引，检索匹配信息中的VLAN ID列表。如果存在匹配表项，则向PCF反馈UE签约信息正常。反之，向PCF反馈UE签约信息异常。

S59、PCF接收到UDM在S57或S58反馈的UE签约信息状态后，将其转发至SMF。

S60、SMF接收到PCF返回的处理结果后，如果UE签约信息正常，则完成UE在S55发起的PDU会话流程。反之，则中止PDU会话建立流程。

S61、UE完成S55发起的PDU会话连接后，更新本地的包转发表，其具体表现形式为

。其中，

为转发表表项，

为UE在S54创建的包分类器，PDU会话ID为UE在S55发起创建的PDU会话的标识。

S62、UE在本地网络接口接收到以太网数据帧后，读取其中的源MAC地址，并以此为索引，检索在S56中更新的包转发表。如果存在匹配表项，则UE将接收到的以太网数据帧通过匹配表项内指明的PDU会话发往UPF。反之，UE通过默认PDU会话，将接收到的以太网数据帧发往UPF。

S63、UPF从N3/N6/N19接口接收到以太网数据帧后，按照传统以太网交换机方式对以太网数据帧进行处理及转发。

综上所述，本申请实施例提供一种设备通信方法，该UE中具有预设转发表中的多个PDU会话，即便UE连接的多个工业设备包含属于不同局域网的工业设备，UE也能够采用预设转发表确定到对应的PDU会话，向UPF发送该工业设备所发送的以太网数据帧，提高了设备之间通信的灵活性。

下述对用以执行本申请所提供的设备通信方法的设备通信装置、终端设备及存储介质等进行说明，其具体的实现过程以及技术效果参见上述设备通信方法的相关内容，下述不再赘述。

图13为本申请实施例提供的一种设备通信装置的结构示意图，如图13所示，该装置可以包括：

获取模块1301，用于获取所述多个工业设备中目标工业设备发送的以太网数据帧，所述以太网数据帧中包括所述目标工业设备的物理地址；

确定模块1302，用于根据所述目标工业设备的物理地址，从预设转发表中的多个协议数据单元PDU会话中确定目标PDU会话，所述预设转发表用于表征多个工业设备的物理地址、多个本地局域网标识、所述多个PDU会话的标识之间的对应关系；

发送模块1303，用于采用所述目标PDU会话向用户平面功能UPF发送所述以太网数据帧。

可选的，所述装置还包括：

上述装置用于执行前述实施例提供的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路（Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC），或，一个或多个微处理器（digital singnal processor，简称DSP），或，一个或者多个现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，简称FPGA）等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器（CentralProcessing Unit，简称CPU）或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统（system-on-a-chip，简称SOC）的形式实现。

图14为本申请实施例提供的一种终端设备的结构示意图，如图14所示，该终端设备可以包括：处理器1401、存储器1402。

其中，存储器1402用于存储程序，处理器1401调用存储器1402存储的程序，以执行上述方法实施例。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

可选地，本发明还提供一种程序产品，例如计算机可读存储介质，包括程序，该程序在被处理器执行时用于执行上述方法实施例。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元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）或处理器（英文：processor）执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（英文：Read-Only Memory，简称：ROM）、随机存取存储器（英文：Random Access Memory，简称：RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种设备通信方法，其特征在于，应用于用户终端UE，所述UE连接有多个工业设备，所述多个工业设备中包含属于不同局域网的工业设备，所述方法包括：

根据所述目标工业设备的物理地址，从预设转发表中的多个协议数据单元PDU会话中确定目标PDU会话，所述预设转发表用于表征多个工业设备的物理地址、多个本地局域网标识、多个PDU会话的标识之间的对应关系；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述目标工业设备的物理地址，从预设转发表中的多个预设PDU会话中确定目标PDU会话之前，所述方法还包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所有工业设备的网络配置信息，确定所述多个工业设备的物理地址，包括：

从网络管理系统中获取所述所有工业设备的网络配置信息；

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述本地联网信息以及所述网络管理系统发送的所述更新后的局域网组信息，生成所述预设转发表，包括：

根据所述包分类器列表，创建所述多个PDU会话；

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个工业设备的物理地址，向网络管理系统发送本地联网信息，以使所述网络管理系统根据所述本地联网信息确定更新后的局域网组信息，包括：

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述包分类器列表，创建所述多个PDU会话，包括：

获取创建的所述多个PDU会话的标识。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述PDU会话中携带有网络切片标识符，所述网络切片标识符中包括目标类型的标识切片，以及与所述PDU会话关联的工业设备的局域网标识；

所述UPF用于处理所述目标类型的标识切片的以太网数据帧。

8.一种设备通信装置，其特征在于，应用于用户终端UE，所述UE连接有多个工业设备，所述多个工业设备中包含属于不同局域网的工业设备，所述装置包括：

确定模块，用于根据所述目标工业设备的物理地址，从预设转发表中的多个协议数据单元PDU会话中确定目标PDU会话，所述预设转发表用于表征多个工业设备的物理地址、多个本地局域网标识、多个PDU会话的标识之间的对应关系；

9.一种终端设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器存储有所述处理器可执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1-7任一项所述的设备通信方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被读取并执行时，实现上述权利要求1-7任一项所述的设备通信方法。