CN116390272B - 5g核心网pfcp-gw实现upf控制的方法、装置以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种5G核心网PFCP‑GW实现UPF控制的方法、装置，将UPF分为可用组和备用组并分别存储在PFCP‑GW中，在PFCP会话建立时从可用组选取可用UPF进行PFCP会话建立，并在可用UPF故障时，从备用UPF组中选取备用UPF取代故障的可用UPF，使得在可用UPF故障时，可选取未建立PFCP会话且未设置接口IP和UP‑SEID的UPF替代原UPF，防止使用以建立PFCP会话的UPF替代UPF时难以避免增加的上行数据流以及产生的管理混乱。本发明还公开了对应的电子设备、可读存储介质以及一种5G核心网数据处理装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种5G核心网构架，尤其涉及5G核心网 PFCP-GW 实现UPF控制的方法、装置以及电子设备。
背景技术
随 着移动互联网的 快速发展 ，移动通 信已 经发展到第五 代移动通 信 ( 5-Generation，简称5G)阶段。随着5G时代的到来，为了更好地满足用户需求，3GPP(3rdGeneration Partnership Project，第三代合作伙伴计划)提供了5G的新的网络架构，实现了控制面与用户面的分离。
目前，5G网络架构定义了会话管理功能(session management function，SMF)网元作为5G核心网控制面(next generation control plane，NG-CP)的会话管理网元，实现会话的用户面功能(user plane function，UPF)网元选择，并通过N4/Sx接口管理与UPF网元之间会话或非会话消息的交互流程。UPF网元作为5G核心网用户面(nextgenerationuser plane，NG-UP)的用户面功能网元，除了通过N4/Sx接口与SMF网元实现会话或非会话消息的交互之外，还需要对接入设备发布N3接口地址，对数据网络(datanetwork，DN)发布N6接口地址以及发布相关的路由策略等，以便于实现上行和下行数据的传输。
然而，现有的UPF网元故障时，往往只能随机选择另一UPF网元替换故障的UPF网元，容易造成多个UPF网元之间的管理功能混乱。故，现在急需一种可解决上述问题的UPF控制的方法、装置以及电子设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种5G核心网 PFCP-GW 实现UPF控制的方法、装置、电子设备以及5G核心网数据处理装置，可以预先将UPF分为可用组和备份组，从可用组选取建立会话通道的UPF，并在其故障时，使用备份组的UPF替换故障的UPF，防止UPF替换时管理混乱，且数据传输少。
为了实现上述目的，本发明公开了一种5G核心网 PFCP-GW 实现UPF控制的方法，包括：设置备用UPF存储表和可用UPF存储表；将UPF分为可用UPF和备用UPF，将备用UPF存储到备用UPF存储表中，将可用UPF存储到可用UPF存储表中；依据SMF发出的PFCP连接建立请求从所述可用UPF存储表中选择对应的可用UPF建立PFCP会话通道；在PFCP-GW与建立会话通道的所述可用UPF之间建立心跳连接，依据所述心跳连接确定所述可用UPF的状态，在所述可用UPF故障时，从所述备用UPF存储表中选择一备用 UPF替换故障的可用UPF，对选中的备用UPF与所述SMF之间进行PFCP会话恢复，并将选中的备用UPF从所述备用UPF存储表中删除并记录到可用UPF存储表中。
较佳地，当UPF以备用UPF格式注册时，将所述UPF作为备用UPF存储到备用UPF存储表中；当UPF以可用UPF格式注册时，将所述UPF作为可用UPF存储到可用UPF存储表中。
具体地，在UPF注册时，接收UPF发送的接入存储请求，解析所述接入存储请求的格式标注的标注类型，所述标注类型包括备用标志和主标志；在所述标注类型为备用标志时，判断所述UPF以备用UPF格式注册，且所述接入存储请求为包含备用标志、服务IP且不包含接口IP的接入存储请求；在所述标注类型为主标志时，判断所述UPF以可用UPF格式注册，且所述接入存储请求为包含主标志、服务IP、接口IP的接入存储请求。
较佳地，在所述备用UPF存储表中不具有备用UPF时检测所述可用UPF存储表中是否有可用UPF未建立PFCP会话通道，若是则将所述可用UPF从所述可用UPF存储表中删除并记录到备用存储表中，并向调整到备用储存表中的UPF发送备用请求，以使所述UPF将当前的注册方式记录为备用UPF格式并删除接口IP、UP-SEID和TEID。
较佳地，对选中的备用UPF与所述SMF之间进行PFCP会话恢复时，向选择的所述备用UPF发送包含故障的所述可用UPF的通信协议和地址信息，以使选择的所述备用UPF依据所述通信协议和地址信息设置相应协议和地址。
具体地，在选中的备用UPF与原SMF之间建立会话通道，并将选中的备用UPF从所述备用UPF存储表中删除并记录到可用UPF存储表中具体包括：依据所述备用UPF的服务IP向选中的所述备用UPF发送包含故障的所述可用UPF的接口IP的PFCP接口建立请求，以使得选中的所述备用UPF依据所述接口IP设置n3服务接口并反馈PFCP接口建立应答；依据所述PFCP接口建立应答删除备用UPF存储表中选中的所述备用UPF，将选中的所述备用UPF记录到可用UPF存储表中作为新的可用UPF，并向新的所述可用UPF发送包含故障的所述可用UPF的UP-SEID和TEID的PFCP会话恢复请求，以使新的所述可用UPF依据所述UP-SEID和TEID设置自身的UP-SEID和TEID并反馈PFCP会话恢复应答。
较佳地，接到SMF下发的PFCP会话建立请求时，解析所述PFCP会话建立请求中的CP-SEID，建立所述CP-SEID和所述PFCP会话的映射实体的映射关系，并将所述CP-SEID和映射实体的映射关系添加到CP-SEID映射表，在所述可用UPF存储表中选择相应的可用UPF并将所述PFCP会话建立请求转发至选择的所述可用UPF中，以获得选择的所述可用UPF反馈的包含UP-SEID的PFCP会话建立应答；将所述PFCP会话建立应答转发到所述SMF，并建立所述UP-SEID和当前PFCP会话的映射实体的映射关系，并将所述UP-SEID和映射实体的映射关系添加到UP-SEID映射表。
本发明还公开了一种5G核心网 PFCP-GW实现UPF控制的装置，包括：存储模块，设置备用UPF存储表和可用UPF存储表，将备用UPF存储到备用UPF存储表中，将可用UPF存储到可用UPF存储表中；UPF监控模块，在PFCP-GW与建立会话通道的所述可用UPF之间建立心跳连接，依据所述心跳连接确定所述可用UPF的状态；控制处理模块，依据SMF发出的PFCP连接建立请求从所述可用UPF存储表中选择对应的可用UPF建立会话通道，在所述可用UPF故障时，从所述备用UPF存储表中选择一备用 UPF替换故障的可用UPF，对选中的备用UPF与所述SMF之间进行PFCP会话恢复，并将选中的备用UPF从所述备用UPF存储表中删除并记录到可用UPF存储表中。
较佳地，存储模块在UPF以备用UPF格式注册时，将所述UPF作为备用UPF存储到备用UPF存储表中，在UPF以可用UPF格式注册时，将所述UPF作为可用UPF存储到可用UPF存储表中。
较佳地，所述装置还包括设置模块，所述设置模块在所述备用UPF存储表中不具有备用UPF时检测所述可用UPF存储表中是否有可用UPF未建立PFCP会话通道，若是则将所述可用UPF从所述可用UPF存储表中删除并记录到备用存储表中，并向调整到备用储存表中的UPF发送备用请求，以使所述UPF将当前的注册方式记录为备用UPF格式并删除接口IP、UP-SEID和TEID。
较佳地，所述控制处理模块对选中的备用UPF与所述SMF之间进行PFCP会话恢复时，向选择的所述备用UPF发送包含故障的所述可用UPF的通信协议和地址信息，以使选择的所述备用UPF依据所述通信协议和地址信息设置相应协议和地址。
较佳地，所述控制处理模块在选中的备用UPF与原SMF之间建立会话通道，并将选中的备用UPF从所述备用UPF存储表中删除并记录到可用UPF存储表中具体包括：依据所述备用UPF的服务IP向选中的所述备用UPF发送包含故障的所述可用UPF的接口IP的PFCP接口建立请求，以使得选中的所述备用UPF依据所述接口IP设置n3服务接口并反馈PFCP接口建立应答；所述控制处理模块依据所述PFCP接口建立应答删除备用UPF存储表中选中的所述备用UPF，将选中的所述备用UPF记录到可用UPF存储表中作为新的可用UPF，并向新的所述可用UPF发送包含故障的所述可用UPF的UP-SEID和TEID的PFCP会话恢复请求，以使选择的所述备用UPF依据所述UP-SEID和TEID设置自身的UP-SEID和TEID，并反馈PFCP会话恢复应答。
较佳地，所述装置还包括解析模块，所述解析模块在UPF注册时，接收UPF发送的接入存储请求，解析所述接入存储请求的格式标注的标注类型，所述标注类型包括备用标志和主标志；在所述标注类型为备用标志时，判断所述UPF以备用UPF格式注册，且所述接入存储请求为包含备用标志、服务IP的接入存储请求；在所述标注类型为主标志时，判断所述UPF以可用UPF格式注册，且所述接入存储请求为包含主标志、服务IP、接口IP的接入存储请求。
本发明公开了一种电子设备，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行如上所述的5G核心网 PFCP-GW实现UPF控制的方法对应的操作。
本发明公开了一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令使处理器执行如上所述的5G核心网 PFCP-GW 实现UPF控制的方法对应的操作。
本发明公开了一种5G核心网数据处理装置，包括PFCP-GW、UPF和SMF，所述PFCP-GW中设置备用UPF存储表和可用UPF存储表，将UPF分为可用UPF和备用UPF，将备用UPF存储到备用UPF存储表中，将可用UPF存储到可用UPF存储表中； SMF向所述PFCP-GW发出PFCP连接建立请求时，所述PFCP-GW依据所述PFCP连接建立请求从所述可用UPF存储表中选择对应的可用UPF建立PFCP会话通道；所述PFCP-GW与建立会话通道的所述可用UPF之间建立心跳连接，依据所述心跳连接确定所述可用UPF的状态，在所述可用UPF故障时，从所述备用UPF存储表中选择一备用 UPF替换故障的可用UPF，对选中的备用UPF与所述SMF之间进行PFCP会话恢复，并将选中的备用UPF从所述备用UPF存储表中删除并记录到可用UPF存储表中。
较佳地，所述UPF以备用UPF格式注册时，所述PFCP-GW将所述UPF作为备用UPF存储到备用UPF存储表中；所述UPF以可用UPF格式注册时，所述PFCP-GW将所述UPF作为可用UPF存储到可用UPF存储表中。
具体地，所述UPF以备用UPF格式注册时，将包含备用标志、服务IP的接入存储请求发送至所述PFCP-GW，所述PFCP-GW解析所述接入存储请求以获得所述备用标志和服务IP，依据所述备用标志识别所述UPF以备用UPF格式注册，将所述UPF作为备用UPF存储到备用UPF存储表中；所述UPF以可用UPF格式注册时，将包含主标志、服务IP、接口IP的接入存储请求发送至所述PFCP-GW，所述PFCP-GW解析所述接入存储请求以获得所述主标志和服务IP，依据所述主标志识别所述UPF以可用UPF格式注册，将所述UPF作为可用UPF存储到可用UPF存储表中。
较佳地，所述PFCP-GW对选中的备用UPF与所述SMF之间进行PFCP会话恢复时，向选择的所述备用UPF发送故障的所述可用UPF的通信协议和地址信息，所述备用UPF依据所述通信协议和地址信息设置相应协议和地址。
与现有技术相比，将UPF分为可用组和备用组并分别存储在PFCP-GW中，在PFCP会话建立时从可用组选取可用UPF进行PFCP会话建立，并在可用UPF故障时，从备用UPF组中选取备用UPF取代故障的可用UPF，使得在可用UPF故障时，可选取未建立PFCP会话且未设置接口IP和UP-SEID的UPF替代原UPF，防止使用以建立PFCP会话的UPF替代UPF时难以避免增加的上行数据流以及产生的管理混乱。
附图说明
图1是本发明PFCP-GW中备用UPF存储表和可用UPF存储表的结构图。
图2是本发明UPF注册和PFCP会话建立的流程图。
图3是本发明PFCP会话恢复的流程图。
图4是本发明5G核心网PFCP-GW实现UPF控制的装置的结构图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
参考图1，本发明公开了一种5G核心网PFCP-GW实现UPF控制的方法，包括：设置备用UPF存储表20和可用UPF存储表10；将UPF分为可用UPF和备用UPF，将备用UPF存储到备用UPF存储表20中，将可用UPF存储到可用UPF存储表10中。其中，备用UPF未设置接口IP，也未分配UP-SEID，可用UPF设置有接口IP。
参考图2，当UPF以备用UPF格式注册时，将所述UPF作为备用UPF存储到备用UPF存储表20中；当UPF以可用UPF格式注册时，将所述UPF作为可用UPF存储到可用UPF存储表10中。
参考图2，在UPF注册时，接收UPF发送的接入存储请求，解析所述接入存储请求的格式标注的标注类型，所述标注类型包括备用标志和主标志；在所述标注类型为备用标志时，判断所述UPF以备用UPF格式注册，且所述接入存储请求为包含备用标志、服务IP且不包含接口IP的接入存储请求；在所述标注类型为主标志时，判断所述UPF以可用UPF格式注册，且所述接入存储请求为包含主标志、服务IP、接口IP（n3接口IP）的接入存储请求。
其中，在UPF注册时，接收UPF发送的接入存储请求，如果接入存储请求为包含备用标志、服务IP且不包含接口IP的接入存储请求，对服务IP进行冲突校验，确认无冲突则将UPF作为备用UPF存储在备用UPF存储表中，并向UFP返回接入存储应答。如果接入存储请求为包含主标志、服务IP、接口IP（n3接口IP）的接入存储请求，对服务IP进行冲突校验，确认无冲突则将UPF作为有用UPF存储在有用UPF存储表中，并向UFP返回接入存储应答。
基于上述实施例或者区别于上述实施例，在所述备用UPF存储表20中不具有备用UPF时检测所述可用UPF存储表10中是否有可用UPF未建立PFCP会话通道，若是则将所述可用UPF从所述可用UPF存储表10中删除并记录到备用存储表中，并向调整到备用储存表中的UPF发送备用请求，以使所述UPF将当前的注册方式记录为备用UPF格式并删除接口IP、UP-SEID和TEID。当然，也可以在UPF注册时，直接将UPF按照当前备用UPF存储表20中UPF的数量或者与可用UPF存储表中UPF的比例将新注册入网的UPF设置为备用UPF或可用UPF。对于可用UPF，存储其服务IP和接口IP，对于备用UPF，存储其服务IP并向所述UPF发出备用请求，以使所述UPF将当前的注册方式记录为备用UPF格式并删除接口IP。
所述方法中，依据SMF发出的PFCP连接建立请求从所述可用UPF存储表10中选择对应的可用UPF建立PFCP会话通道。
具体地，设置映射管理中心和PFCP实体管理中心，在映射管理中心中设置UP-SEID映射表和CP-SEID映射表，UP-SEID映射表用于存储UPF的UP-SEID和PFCP会话的映射实体的映射关系，CP-SEID映射表用于存储SMF的CP-SEID和PFCP会话的映射实体的映射关系。PFCP实体管理中心中设置SMF-PFCP实体管理关系表和UPF-PFCP实体管理关系表，SMF-PFCP实体管理关系表存储PFCP-GW与SMF的偶联关系，UPF-PFCP实体管理关系表存储PFCP-GW与UPF的偶联关系。
参考图2，当接到SMF下发的PFCP会话建立请求时，解析所述PFCP会话建立请求中的CP-SEID，建立所述CP-SEID和所述PFCP会话的映射实体的映射关系，并将所述CP-SEID和映射实体的映射关系添加到CP-SEID映射表；在所述可用UPF存储表10中选择相应的可用UPF并将所述PFCP会话建立请求转发至选择的所述可用UPF中，以获得选择的所述可用UPF反馈的包含UP-SEID的PFCP会话建立应答；将所述PFCP会话建立应答转发到所述SMF，并建立所述UP-SEID和当前PFCP会话的映射实体的映射关系，并将所述UP-SEID和映射实体的映射关系添加到UP-SEID映射表。
所述方法中，在PFCP-GW与建立会话通道的所述可用UPF之间建立心跳连接，依据所述心跳连接确定所述可用UPF的状态。
所述方法中，在所述可用UPF故障时，从所述备用UPF存储表20中选择一备用UPF替换故障的可用UPF，对选中的备用UPF与所述SMF之间进行PFCP会话恢复，并将选中的备用UPF从所述备用UPF存储表20中删除并记录到可用UPF存储表中。
其中，对选中的备用UPF与所述SMF之间进行PFCP会话恢复时，向选择的所述备用UPF发送包含故障的所述可用UPF的通信协议和地址信息，以使选择的所述备用UPF依据所述通信协议和地址信息设置相应协议和地址。
参考图3，在选中的备用UPF与原SMF之间建立会话通道，并将选中的备用UPF从所述备用UPF存储表20中删除并记录到可用UPF存储表中具体包括：依据所述备用UPF的服务IP向选中的所述备用UPF发送包含故障的所述可用UPF的接口IP的PFCP接口建立请求，以使得选中的所述备用UPF依据所述接口IP设置n3服务接口并反馈PFCP接口建立应答；依据所述PFCP接口建立应答删除备用UPF存储表20中选中的所述备用UPF，将选中的所述备用UPF记录到可用UPF存储表中作为新的可用UPF，并向新的所述可用UPF发送包含故障的所述可用UPF的UP-SEID和TEID的PFCP会话恢复请求，以使新的所述可用UPF依据所述UP-SEID和TEID设置自身的UP-SEID和TEID并反馈PFCP会话恢复应答。
本发明还公开了一种5G核心网PFCP-GW实现UPF控制的装置，包括存储模块31、UPF监控模块32和控制处理模块33，存储模块31设置备用UPF存储表20和可用UPF存储表10，将备用UPF存储到备用UPF存储表20中，将可用UPF存储到可用UPF存储表10中；UPF监控模块32在PFCP-GW与建立会话通道的所述可用UPF之间建立心跳连接，依据所述心跳连接确定所述可用UPF的状态；控制处理模块33依据所述SMF发出的PFCP连接建立请求从所述可用UPF存储表10中选择对应的可用UPF建立会话通道，在所述可用UPF故障时，从所述备用UPF存储表20中选择一备用UPF替换故障的可用UPF，对选中的备用UPF与所述SMF之间进行PFCP会话恢复，并将选中的备用UPF从所述备用UPF存储表20中删除并记录到可用UPF存储表10中。其中，备用UPF未设置接口IP，也未分配UP-SEID，可用UPF设置有接口IP。
其中，存储模块31在UPF以备用UPF格式注册时，将所述UPF作为备用UPF存储到备用UPF存储表20中，在UPF以可用UPF格式注册时，将所述UPF作为可用UPF存储到可用UPF存储表10中。
较佳者，所述装置还包括设置模块34，所述设置模块34在所述备用UPF存储表20中不具有备用UPF时检测所述可用UPF存储表10中是否有可用UPF未建立PFCP会话通道，若是则将所述可用UPF从所述可用UPF存储表10中删除并记录到备用存储表中，并向调整到备用储存表中的UPF发送备用请求，以使所述UPF将当前的注册方式记录为备用UPF格式并删除接口IP、UP-SEID和TEID。
其中，所述控制处理模块33对选中的备用UPF与所述SMF之间进行PFCP会话恢复时，向选择的所述备用UPF发送包含故障的所述可用UPF的通信协议和地址信息，以使选择的所述备用UPF依据所述通信协议和地址信息设置相应协议和地址。
其中，所述控制处理模块33在选中的备用UPF与原SMF之间建立会话通道，并将选中的备用UPF从所述备用UPF存储表20中删除并记录到可用UPF存储表10中具体包括：依据所述备用UPF的服务IP向选中的所述备用UPF发送包含故障的所述可用UPF的接口IP的PFCP接口建立请求，以使得选中的所述备用UPF依据所述接口IP设置n3服务接口并反馈PFCP接口建立应答；所述控制处理模块33依据所述PFCP接口建立应答删除备用UPF存储表20中选中的所述备用UPF，将选中的所述备用UPF记录到可用UPF存储表10中作为新的可用UPF，并向新的所述可用UPF发送包含故障的所述可用UPF的UP-SEID和TEID的PFCP会话恢复请求。新的所述可用UPF依据所述UP-SEID和TEID设置自身的UP-SEID和TEID，并反馈PFCP会话恢复应答。
较佳者，所述装置还包括解析模块35，所述解析模块35在UPF注册时，接收UPF发送的接入存储请求，解析所述接入存储请求的格式标注的标注类型，所述标注类型包括备用标志和主标志；在所述标注类型为备用标志时，判断所述UPF以备用UPF格式注册，且所述接入存储请求为包含备用标志、服务IP且不包含接口IP的接入存储请求；所述解析模块35在所述标注类型为主标志时，判断所述UPF以可用UPF格式注册，且所述接入存储请求为包含主标志、服务IP、接口IP的接入存储请求。
参考图1和图2，本发明公开了一种5G核心网数据处理装置，包括PFCP-GW、UPF和SMF，参考图1，所述PFCP-GW中设置备用UPF存储表20和可用UPF存储表10，将UPF分为可用UPF和备用UPF，将备用UPF存储到备用UPF存储表20中，将可用UPF存储到可用UPF存储表10中。参考图2，SMF向所述PFCP-GW发出PFCP连接建立请求时，所述PFCP-GW依据所述PFCP连接建立请求从所述可用UPF存储表10中选择对应的可用UPF建立PFCP会话通道。其中，备用UPF未设置接口IP，也未分配UP-SEID，可用UPF设置有接口IP。
其中，所述PFCP-GW与建立会话通道的所述可用UPF之间建立心跳连接，依据所述心跳连接确定所述可用UPF的状态。参考图3，所述PFCP-GW在所述可用UPF故障时，从所述备用UPF存储表20中选择一备用UPF替换故障的可用UPF，对选中的备用UPF与所述SMF之间进行PFCP会话恢复，并将选中的备用UPF从所述备用UPF存储表20中删除并记录到可用UPF存储表10中。
参考图2，所述UPF以备用UPF格式注册时，所述PFCP-GW将所述UPF作为备用UPF存储到备用UPF存储表20中；所述UPF以可用UPF格式注册时，所述PFCP-GW将所述UPF作为可用UPF存储到可用UPF存储表10中。
具体地，参考图2，所述UPF以备用UPF格式注册时，将包含备用标志、服务IP的接入存储请求发送至所述PFCP-GW，所述PFCP-GW解析所述接入存储请求以获得所述备用标志和服务IP，依据所述备用标志识别所述UPF以备用UPF格式注册，将所述UPF作为备用UPF存储到备用UPF存储表20中；所述UPF以可用UPF格式注册时，将包含主标志、服务IP、接口IP的接入存储请求发送至所述PFCP-GW，所述PFCP-GW解析所述接入存储请求以获得所述主标志和服务IP，依据所述主标志识别所述UPF以可用UPF格式注册，将所述UPF作为可用UPF存储到可用UPF存储表10中。
其中，在UPF注册时，UPF向PFCP-GW发送接入存储请求，所述PFCP-GW接收UPF发送的接入存储请求，如果接入存储请求为包含备用标志、服务IP且不包含接口IP的接入存储请求，对服务IP进行冲突校验，确认无冲突则将UPF作为备用UPF存储在备用UPF存储表中，并向UFP返回接入存储应答。如果接入存储请求为包含主标志、服务IP、接口IP的接入存储请求，所述PFCP-GW对服务IP进行冲突校验，确认无冲突则将UPF作为有用UPF存储在有用UPF存储表中，并向UFP返回接入存储应答。
其中，如果UPF为可用UPF，则UPF在收到接入存储应答后向PFCP-GW发送PFCP协议建立请求，PFCP-GW依据该PFCP协议建立请求建立UPF和PFCP-GW的偶联关系，将UPF和PFCP-GW的偶联关系存储到UPF-PFCP实体管理关系表中，返回PFCP协议建立应答到UPF中。
SMF与PFCP-GW建立PFCP协议时，PFCP-GW向SMF发送PFCP协议建立请求，SMF反馈PFCP协议建立应答到PFCP-GW，PFCP-GW依据PFCP协议建立应答建立SMF和PFCP-GW的偶联关系，将SMF和PFCP-GW的偶联关系存储到SMF-PFCP实体管理关系表中。
其中，所述PFCP-GW对选中的备用UPF与所述SMF之间进行PFCP会话恢复时，向选择的所述备用UPF发送故障的所述可用UPF的通信协议和地址信息，所述备用UPF依据所述通信协议和地址信息设置相应协议和地址。
参考图3，所述PFCP-GW在选中备用UPF后，依据所述备用UPF的服务IP向选中的所述备用UPF发送包含故障的所述可用UPF的接口IP的PFCP接口建立请求。选中的所述备用UPF依据所述接口IP设置n3服务接口并反馈PFCP接口建立应答。所述PFCP-GW依据所述PFCP接口建立应答删除备用UPF存储表20中选中的所述备用UPF，将选中的所述备用UPF记录到可用UPF存储表中作为新的可用UPF。然后所述PFCP-GW向新的所述可用UPF发送包含故障的所述可用UPF的UP-SEID和TEID的PFCP会话恢复请求。新的所述可用UPF依据所述UP-SEID和TEID设置自身的UP-SEID和TEID，并反馈PFCP会话恢复应答到所述PFCP-GW。
具体地，SMF向所述PFCP-GW发出PFCP连接建立请求时，所述PFCP-GW解析该PFCP连接建立请求一获得信息类型和SEID，信息类型为PFCP连接建立请求，SEID为F-SEID，为SMF分配的CP-SEID，所述PFCP-GW从现有的可用UPF存储表选出相应的可用UPF，并从PFCP实体管理中心选出合适的PFCP会话的映射实体，建立一个SMF的CP-SEID和PFCP会话的映射实体的映射关系，并将SMF的CP-SEID和PFCP会话的映射实体的映射关系存储在CP-SEID映射表中，接着将包含CP-SEID的PFCP会话建立请求转发到选择的可用UPF中。选择的可用UPF依据PFCP会话建立请求分配UP-SEID和TEID，并将包含UP-SEID和TEID的PFCP会话建立应答反馈到PFCP-GW中，PFCP-GW解析PFCP会话建立应答，以获得相应的UP-SEID和TEID，建立UPF的UP-SEID和映射实体的映射关系，该映射实体是CP-SEID对应的PFCP会话的映射实体，将UPF的UP-SEID和PFCP会话的映射实体的映射关系存储在UP-SEID映射表中，并将包含UP-SEID的PFCP会话建立应答转发到SMF中。其中，所述PFCP-GW从现有的可用UPF存储表选出相应的可用UPF时，从PFCP的映射实体中选择负载最小的UPF。
在SMF触发会话修改流程时，SMF发送PFCP会话修改请求到PFCP-GW，PFCP-GW解析该消息一获得相应的消息类型（PFCP会话修改请求）和SEID（CP-SEID），PFCP-GW从CP-SEID映射表获得对应的PFCP会话的映射实体，从UP-SEID映射表中获得映射实体对应的UPF，然后将PFCP会话修改请求转发到UPF中，UPF依据PFCP会话修改请求进行相应修改并反馈PFCP会话修改应答到PFCP-GW，PFCP-GW解析收到的PFCP会话修改应答并将PFCP会话修改应答转发到对应的SMF。
在SMF触发会话删除流程时，SMF发送PFCP会话删除请求到PFCP-GW，PFCP-GW解析该消息一获得相应的消息类型（PFCP会话删请求）和SEID（CP-SEID），PFCP-GW从CP-SEID映射表获得对应的PFCP会话的映射实体，从UP-SEID映射表中获得映射实体对应的UPF，然后将PFCP会话删除请求转发到UPF中，UPF依据PFCP会话删除请求进行相应配置和地址的删除并反馈PFCP会话删除应答到PFCP-GW，PFCP-GW解析收到的PFCP会话删除应答，依据PFCP会话删除应答删除相应的UP-SEID映射表和CP-SEID映射表，将PFCP会话删除应答转发到对应的SMF。
本实施例中，在PFCP会话建立流程中，SMF 通过信令请求UPF进行分配n3 隧道口，PFCP-GW本身不处理数据流，进行基本的会话信息存储和信息转发使其成为一个功能单一，使其扩展能力更强。由于中间PFCP-GW只负责简单的pfcp 信令转发处理，存储和负载控制。对于上行的数据PFCP-GW 完全不处理，减少资源浪费。对于上行数据，通过RAN->UPF-4->DN进行，UPF-4 为PFCP-GW 分配的实际业务处理逻辑点。下行数据通过DN->UPF-4->RAN进行。
本发明公开了一种电子设备，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行如上所述的5G核心网PFCP-GW实现UPF控制的方法对应的操作。
其中，执行指令包括程序代码，程序代码包括计算机操作指令。
处理器可能是中央处理器CPU，或者是特定集成电路，一个计算设备包括一个或多个CPU或者处理器，其中处理器可以为不同类型的处理器。存储器内存储有可执行指令，可以为高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
本发明公开了一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令使处理器执行如上所述的5G核心网PFCP-GW实现UPF控制的方法对应的操作。
通过前述实施例的描述，本发明可以仅通过使用硬件或通过使用软件和必要的通用硬件平台来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现。软件产品可以存储在非易失性或非暂时性存储介质中，该存储介质可以是光盘只读存储器(compact disk read-only memory ,CD-ROM)、USB闪存盘、或可移动硬盘。该软件产品包括多条指令，这些指令使计算机设备(个人计算机、服务器、或网络设备)能够执行本发明实施例中提供的方法。例如，这样的执行可以对应于如本文所述的逻辑操作的模拟。软件产品可以附加地或替代地包括多条指令，这些指令使计算机设备能够执行根据本发明实施例的用于配置或编程数字逻辑装置的操作。
其中，SMF（Session Management Function），会话管理功能实体。UPF（User PlaneFunction），用户面功能实体。CP-SEID（control plane session endpoint id），控制面会话端点标识。Up-SEID（user plane session endpoint id），用户面会话端点标识。TEID（Tunnel End Point identifier），隧道端点标识。PFCP（Packet Forwarding ControlProtocol），报文转发控制协议。PFCP-GW（Packet Forwarding Control Protocol -Goteway），n4 路由网关。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (7)
1.一种5G核心网 PFCP-GW 实现UPF控制的方法，其特征在于：包括：
设置备用UPF存储表和可用UPF存储表；
将UPF分为可用UPF和备用UPF，将备用UPF存储到备用UPF存储表中，将可用UPF存储到可用UPF存储表中；
依据SMF发出的PFCP连接建立请求从所述可用UPF存储表中选择对应的可用UPF建立PFCP会话通道；
在PFCP-GW与建立会话通道的所述可用UPF之间建立心跳连接，依据所述心跳连接确定所述可用UPF的状态，在所述可用UPF故障时，从所述备用UPF存储表中选择一备用 UPF替换故障的可用UPF，对选中的备用UPF与所述SMF之间进行PFCP会话恢复，其中，依据所述备用UPF的服务IP向选中的所述备用UPF发送包含故障的所述可用UPF的接口IP的PFCP接口建立请求，以使得选中的所述备用UPF依据所述接口IP设置n3服务接口并反馈PFCP接口建立应答，并将选中的备用UPF从所述备用UPF存储表中删除并记录到可用UPF存储表中；
当UPF以备用UPF格式注册时，将所述UPF作为备用UPF存储到备用UPF存储表中；当UPF以可用UPF格式注册时，将所述UPF作为可用UPF存储到可用UPF存储表中；在UPF注册时，接收UPF发送的接入存储请求，解析所述接入存储请求的格式标注的标注类型，所述标注类型包括备用标志和主标志；
具体地，在所述标注类型为备用标志时，判断所述UPF以备用UPF格式注册，且所述接入存储请求为包含备用标志、服务IP且不包含接口IP的接入存储请求；在所述标注类型为主标志时，判断所述UPF以可用UPF格式注册，且所述接入存储请求为包含主标志、服务IP、接口IP的接入存储请求；
在所述备用UPF存储表中不具有备用UPF时检测所述可用UPF存储表中是否有可用UPF未建立PFCP会话通道，若是则将所述可用UPF从所述可用UPF存储表中删除并记录到备用存储表中，并向调整到备用储存表中的UPF发送备用请求，以使所述UPF将当前的注册方式记录为备用UPF格式并删除接口IP、UP-SEID和TEID。
2.如权利要求1所述的5G核心网 PFCP-GW 实现UPF控制的方法，其特征在于：对选中的备用UPF与所述SMF之间进行PFCP会话恢复时，向选择的所述备用UPF发送包含故障的所述可用UPF的通信协议和地址信息，以使选择的所述备用UPF依据所述通信协议和地址信息设置相应协议和地址。
3. 如权利要求2所述的5G核心网 PFCP-GW 实现UPF控制的方法，其特征在于：将选中的备用UPF从所述备用UPF存储表中删除并记录到可用UPF存储表中具体包括：
依据所述PFCP接口建立应答删除备用UPF存储表中选中的所述备用UPF，将选中的所述备用UPF记录到可用UPF存储表中作为新的可用UPF，并向新的所述可用UPF发送包含故障的所述可用UPF的UP-SEID和TEID的PFCP会话恢复请求，以使新的所述可用UPF依据所述UP-SEID和TEID设置自身的UP-SEID和TEID并反馈PFCP会话恢复应答。
4.一种5G核心网 PFCP-GW实现UPF控制的装置，其特征在于：包括：
存储模块，设置备用UPF存储表和可用UPF存储表，将备用UPF存储到备用UPF存储表中，将可用UPF存储到可用UPF存储表中；
UPF监控模块，在PFCP-GW与建立会话通道的所述可用UPF之间建立心跳连接，依据所述心跳连接确定所述可用UPF的状态；
控制处理模块，依据SMF发出的PFCP连接建立请求从所述可用UPF存储表中选择对应的可用UPF建立会话通道，在所述可用UPF故障时，从所述备用UPF存储表中选择一备用 UPF替换故障的可用UPF，对选中的备用UPF与所述SMF之间进行PFCP会话恢复，其中，依据所述备用UPF的服务IP向选中的所述备用UPF发送包含故障的所述可用UPF的接口IP的PFCP接口建立请求，以使得选中的所述备用UPF依据所述接口IP设置n3服务接口并反馈PFCP接口建立应答，并将选中的备用UPF从所述备用UPF存储表中删除并记录到可用UPF存储表中；
当UPF以备用UPF格式注册时，所述控制处理模块将所述UPF作为备用UPF存储到备用UPF存储表中；当UPF以可用UPF格式注册时，控制处理模块将所述UPF作为可用UPF存储到可用UPF存储表中；具体地，在UPF注册时，所述控制处理模块接收UPF发送的接入存储请求，解析所述接入存储请求的格式标注的标注类型，所述标注类型包括备用标志和主标志；在所述标注类型为备用标志时，所述控制处理模块判断所述UPF以备用UPF格式注册，且所述接入存储请求为包含备用标志、服务IP且不包含接口IP的接入存储请求；所述控制处理模块在所述标注类型为主标志时，所述控制处理模块判断所述UPF以可用UPF格式注册，且所述接入存储请求为包含主标志、服务IP、接口IP的接入存储请求；
所述控制处理模块在所述备用UPF存储表中不具有备用UPF时检测所述可用UPF存储表中是否有可用UPF未建立PFCP会话通道，若是则将所述可用UPF从所述可用UPF存储表中删除并记录到备用存储表中，并向调整到备用储存表中的UPF发送备用请求，以使所述UPF将当前的注册方式记录为备用UPF格式并删除接口IP、UP-SEID和TEID。
5.一种电子设备，其特征在于：包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行如权利要求1-3中任一项所述的5G核心网 PFCP-GW 实现UPF控制的方法对应的操作。
6. 一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令使处理器执行如权利要求1-3中任一项所述的5G核心网 PFCP-GW 实现UPF控制的方法对应的操作。
7.一种5G核心网数据处理装置，其特征在于：包括PFCP-GW、UPF和SMF，所述PFCP-GW中设置备用UPF存储表和可用UPF存储表，将UPF分为可用UPF和备用UPF，将备用UPF存储到备用UPF存储表中，将可用UPF存储到可用UPF存储表中；
SMF向所述PFCP-GW发出PFCP连接建立请求时，所述PFCP-GW依据所述PFCP连接建立请求从所述可用UPF存储表中选择对应的可用UPF建立PFCP会话通道；
所述PFCP-GW与建立会话通道的所述可用UPF之间建立心跳连接，依据所述心跳连接确定所述可用UPF的状态，在所述可用UPF故障时，从所述备用UPF存储表中选择一备用 UPF替换故障的可用UPF，对选中的备用UPF与所述SMF之间进行PFCP会话恢复，其中，依据所述备用UPF的服务IP向选中的所述备用UPF发送包含故障的所述可用UPF的接口IP的PFCP接口建立请求，以使得选中的所述备用UPF依据所述接口IP设置n3服务接口并反馈PFCP接口建立应答，并将选中的备用UPF从所述备用UPF存储表中删除并记录到可用UPF存储表中；
当UPF以备用UPF格式注册时，所述PFCP-GW将所述UPF作为备用UPF存储到备用UPF存储表中；当UPF以可用UPF格式注册时，所述PFCP-GW将所述UPF作为可用UPF存储到可用UPF存储表中；具体地，在UPF注册时，所述PFCP-GW接收UPF发送的接入存储请求，解析所述接入存储请求的格式标注的标注类型，所述标注类型包括备用标志和主标志；在所述标注类型为备用标志时，所述PFCP-GW判断所述UPF以备用UPF格式注册，且所述接入存储请求为包含备用标志、服务IP且不包含接口IP的接入存储请求；在所述标注类型为主标志时，所述PFCP-GW判断所述UPF以可用UPF格式注册，且所述接入存储请求为包含主标志、服务IP、接口IP的接入存储请求；
所述PFCP-GW在所述备用UPF存储表中不具有备用UPF时检测所述可用UPF存储表中是否有可用UPF未建立PFCP会话通道，若是则将所述可用UPF从所述可用UPF存储表中删除并记录到备用存储表中，并向调整到备用储存表中的UPF发送备用请求，以使所述UPF将当前的注册方式记录为备用UPF格式并删除接口IP、UP-SEID和TEID。
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