CN116684992A - 5glan端到端通信方法、系统、装置和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种5GLAN端到端通信方法、系统、装置和存储介质。本发明通过在UE上线时，创建N4会话并在N4会话中添加包括本地交换规则的N4规则，根据同一个虚拟网络组的N4会话情况创建N19隧道，通过SMF筛查UE对应的I‑UPF之外的且服务于同一个虚拟网络组的其他UPF后，向其他UPF下发数据包检测规则和数据包转发规则，根据数据包检测规则和数据包转发规则，将其他UPF的数据包转发至I‑UPF的N19隧道，使得I‑UPF也承担5GLAN的功能，有效缩短数据链路，当PSA‑UPF和I‑UPF同时存在时设置优先级，使得UE位置发生改变时，数据链路也能保持在较短链路上。
Description
技术领域
本发明涉及5G技术领域，尤其是一种5GLAN端到端通信方法、系统、装置和存储介质。
背景技术
相关技术中，现有规范完成数据交换都是在PSA-UPF上完成的。这种通信方式并不适用于所有场景。例如，使用场景改变，UE的位置发生了改变，UE已经超出了PSA的服务范围，需要在更靠近UE的这一侧插入一个中间I-UPF的情况下。同组用户的数据通信需要经I-UPF转发到PSA-UPF，再由源UE的PSA转发给目的UE的PSA，目的UE的PSA再去找目的UE。在网络环境比较好情况这样做问题不大。但是，如果I-UPF在卫星上，星地间传输质量和带宽方面效果不太好，再现有的数据交换方式完成5GLAN的点到点通信链路比较长。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种5GLAN端到端通信方法、系统、装置和存储介质，能够有效缩短数据链路。
一方面，本发明实施例提供了一种5GLAN端到端通信方法，包括以下步骤：
当UE上线时，创建N4会话并在所述N4会话中添加N4规则，所述N4规则包括本地交换规则，以及根据同一个虚拟网络组的N4会话情况创建N19隧道；
通过SMF筛查所述UE对应的I-UPF之外的且服务于同一个虚拟网络组的其他UPF；
向所述其他UPF下发目的地址为所述UE的数据包检测规则和数据包转发规则；
根据所述数据包检测规则和所述数据包转发规则，将所述其他UPF的数据包转发至所述I-UPF的N19隧道；
当所述UE的位置发生改变时，确定所述I-UPF的变更类型并将所述UE数据包发送到变更后的I-UPF的N19隧道；
当PSA-UPF和I-UPF同时存在，设置所述I-UPF的规则优先级高于所述PSA-UPF的规则优先级。
在一些实施例中，所述当UE上线时，创建N4会话并在所述N4会话中添加N4规则，所述N4规则包括本地交换规则，以及根据同一个虚拟网络组的N4会话情况创建N19隧道，包括：
当所述UE触发PDU会话建立请求，通过SMF在锚点PSA-UPF上创建N4会话，并在所述N4会话中添加N4规则，所述N4规则包括本地交换规则；
在所述N4会话创建后，判断所述UE所在的虚拟网络组是否存在虚拟网络组级N4会话，若不存在，则创建所述虚拟网络组的N4会话，并向所述N4会话下发N19隧道规则；若存在，则直接向所述N4会话下发N19隧道规则。
在一些实施例中，所述当所述UE的位置发生改变时，确定所述I-UPF的变更类型并将所述UE数据包发送到变更后的I-UPF的N19隧道，包括：
当所述UE的位置发生改变且所述PSA-UPF无法服务于UE时，触发UE插入I-UPF；
SMF为所述UE选择I-UPF，在所述I-UPF中创建PDU会话的N4会话，并下发所述N4会话的N4规则，所述N4规则包括本地交换规则；
确定N4会话创建成功后，SMF修改所述PDU会话的PSA-UPF的N4规则，以使下行数据转发至I-UPF；
确定N4会话修改成功，SMF判断PDU会话的I-UPF是否存在用于所述UE的虚拟网络组；
若存在虚拟网络组，判断所述UE所在的虚拟网络组是否存在虚拟网络组级N4会话，若不存在，则创建所述虚拟网络组的N4会话，并向所述N4会话下发N19隧道规则；若存在，则直接向所述N4会话下发N19隧道规则；
I-UPF回复所述SMF虚拟网络组中的N4会话创建成功或修改成功；
SMF向服务于同一个虚拟网络组的其他UPF下发数据包检测规则和数据包转发规则；
其他UPF回复SMF虚拟网络组的N4会话创建成功或修改成功。
在一些实施例中，所述当所述UE的位置发生改变时，确定所述I-UPF的变更类型并将所述UE数据包发送到变更后的I-UPF的N19隧道，包括：
当所述UE的位置发生改变且所述PSA-UPF无法服务于UE时，触发UE切换I-UPF；
SMF为所述UE重新选择I-UPF，在所述I-UPF中创建PDU会话的N4会话，并下发所述N4会话的N4规则，所述N4规则包括本地交换规则；
确定N4会话创建成功后，SMF修改所述PDU会话的PSA-UPF的N4规则，以使下行数据转发至I-UPF；
确定N4会话修改成功，SMF判断PDU会话的I-UPF是否存在用于所述UE的虚拟网络组；
若存在虚拟网络组，判断所述UE所在的虚拟网络组是否存在虚拟网络组级N4会话，若不存在，则创建所述虚拟网络组的N4会话，并向所述N4会话下发N19隧道规则；若存在，则直接向所述N4会话下发N19隧道规则；
I-UPF回复所述SMF虚拟网络组中的N4会话创建成功或修改成功；
SMF向服务于同一个虚拟网络组的其他UPF下发数据包检测规则和数据包转发规则；
其他UPF回复SMF虚拟网络组的N4会话创建成功或修改成功；
SMF删除原来的I-UPF上创建的N4会话；
原来的I-UPF响应删除PDU会话成功；
SMF通过虚拟网络组的N4会话向已添加过转发回原来的I-UPF上的其他UPF发生删除转发回原来的I-UPF的规则；
UPF回复虚拟网络组的N4会话删除成功或修改成功；
SMF判断原来的I-UPF上不存在同组用户，则发起删除或修改指令，以移除在原来的I-UPF的N19隧道规则。
在一些实施例中，所述当所述UE的位置发生改变时，确定所述I-UPF的变更类型并将所述UE数据包发送到变更后的I-UPF的N19隧道，包括：
当所述UE的位置发生改变且所述PSA-UPF无法服务于UE时，触发UE切换I-UPF；
若SMF在重新选择UPF时确定PSA服务于所述UE，触发移除I-UPF，并修改PSA-UPF以将下行数据直接转发至RAN；
PSA-UPF回复SMF，N4会话修改成功；
SMF删除原来的I-UPF上创建的N4会话；
确定原来的I-UPF删除N4会话成功，SMF通过虚拟网络组的N4会话向已添加过转发回原来的I-UPF上的其他UPF发生删除转发回原来的I-UPF的规则；
UPF回复虚拟网络组的N4会话删除成功或修改成功；
SMF判断原来的I-UPF上不存在同组用户，则发起删除或修改指令，以移除在原来的I-UPF的N19隧道规则。
在一些实施例中，SMF通过虚拟网络组的N4会话向已添加过转发回原来的I0UPF上的其他UPF发生删除转发回原来的I-UPF的规则，包括：
若所述虚拟网络组的N4会话剩余最后一个规则，则删除所述虚拟网络组的N4会话；
若所述述虚拟网络组的N4会话还剩余其他规则，则通过修改来删除转发至原来的I-UPF的规则。
在一些实施例中，若当前处理的UPF为I-UPF，则其他UPF包括PSA-UPF；若当前处理的UPF为PSA-UPF，则其他UPF包括I-UPF。
另一方面，本发明实施例提供了一种5GLAN端到端通信系统，包括：
第一模块，用于当UE上线时，创建N4会话并在所述N4会话中添加N4规则，所述N4规则包括本地交换规则，以及根据同一个虚拟网络组的N4会话情况创建N19隧道；
第二模块，用于通过SMF筛查所述UE对应的I-UPF之外的且服务于同一个虚拟网络组的其他UPF；
第三模块，用于向所述其他UPF下发目的地址为所述UE的数据包检测规则和数据包转发规则；
第四模块，用于根据所述数据包检测规则和所述数据包转发规则，将所述其他UPF的数据包转发至所述I-UPF的N19隧道；
第五模块，用于当所述UE的位置发生改变时，确定所述I-UPF的变更类型并将所述UE数据包发送到变更后的I-UPF的N19隧道；
第六模块，用于当PSA-UPF和I-UPF同时存在，设置所述I-UPF的规则优先级高于所述PSA-UPF的规则优先级。
另一方面，本发明实施例提供了一种5GLAN端到端通信装置，包括：
至少一个存储器，用于存储程序；
至少一个处理器，用于加载所述程序以执行所述的5GLAN端到端通信方法。
另一方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，其中存储有计算机可执行的程序，所述计算机可执行的程序被处理器执行时用于实现所述的5GLAN端到端通信方法。
本发明实施例提供了一种5GLAN端到端通信方法，具有如下有益效果：
本实施例通过在UE上线时，创建N4会话并在N4会话中添加包括本地交换规则的N4规则，以及根据同一个虚拟网络组的N4会话情况创建N19隧道，接着通过SMF筛查UE对应的I-UPF之外的且服务于同一个虚拟网络组的其他UPF后，向其他UPF下发数据包检测规则和数据包转发规则，根据数据包检测规则和数据包转发规则，将其他UPF的数据包转发至I-UPF的N19隧道，使得I-UPF也承担5GLAN的功能，并且可以适配整个5G网络的5GLAN功能，从而可以有效缩短数据链路，并且当UE的位置发生改变时，确定I-UPF的变更类型并将UE数据包发送到变更后的I-UPF的N19隧道，当PSA-UPF和I-UPF同时存在，设置I-UPF的规则优先级高于PSA-UPF的规则优先级，使得UE位置发生改变时，数据链路也能保持在较短链路上。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1为现有技术中Local-switch的同一vn group下的两个UE通讯示意图；
图2为现有技术中核心网处理UE发出的流量的localswith规则的示意图；
图3为现有技术中核心网处理发往UE的流量的localswith规则的localswith规则的示意图；
图4为现有技术中基于N19接口的同一vn group下的两个UE通讯示意图；
图5为现有技术中核心网处理N19接口收到包的规则的流程图；
图6为现有技术中核心网处理发往N19接口的规则的流程图；
图7为本发明实施例一种5GLAN端到端通信方法的流程图；
图8为本发明实施例一种UE上线流程图；
图9为本发明实施例一种UE位置改变需要插入I-UPF的流程图；
图10为本发明实施例一种UE位置改变发生I-UPF切换的流程图；
图11为本发明实施例一种UE位置改变发生I-UPF移除的流程图；
图12为本发明实施例一种2个UE的I-UPF相同且PSA相同的示意图；
图13为本发明实施例一种2个UE的I-UPF相同且PSA不相同的示意图；
图14为本发明实施例一种2个UE在I-UPF通过localswith进行数据交互示意图；
图15为本发明实施例一种2个UE在不同的I-UPF且相同的PSA的5GLAN示意图；
图16为本发明实施例一种2个UE在不同的I-UPF且不同的PSA的5GLAN示意图；
图17为本发明实施例一种2个UE在I-UPF通过N19 switch进行数据交互的示意图；
图18为本发明实施例一种优先级的字段示意图；
图19为本发明实施例一种新增字段的内容示意图；
图20为本发明实施例一种VN Group ID的编码格式的示意图；
图21为本发明实施例一种典型应用场景的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在进行具体实施例的阐述之前，对本申请实施例涉及的术语进行如下解释：
5GC：5G核心网，是5G移动网络的核心。它为最终用户建立可靠、安全的网络连接，并提供对其服务的访问。核心域处理移动网络中的各种基本功能，例如连接性和移动性管理、身份验证和授权、用户数据管理和策略管理等。5G核心网络功能完全基于软件并设计为云原生，这意味着它们与底层云基础设施无关，从而实现更高的部署敏捷性和灵活性。
5G LAN：英文全称为5G Local Area Network，中文解释5G本地网络。
5G VN：英文全称为5G Virtual Network，中文解释5G虚拟网络。
5G VN Group：英文全称为5G Virtual Netwok Group，中文解释5G虚拟网络组。
SMF：英文全称为Session Management Function，中文解释为会话管理功能网元，其功能包括会话管理，例如会话建立、修改和释放等，包括UPF和AN节点之间的通道维护等。
UPF：英文全称为User plane Function，中文解释为用户平面功能网元，其功能包括外部PDU与数据网络互连的会话点、分组路由和转发，例如支持上行链路分类器以将业务流路由到数据网络的实例。
AMF：英文全称为Access and Mobility Management Function，中文解释为接入和移动性管理功能网元，其功能包括连接管理、可达性管理、流动性管理、接入授权等。
UDM：英文全称为Unified Data Management，中文解释为统一数据管理网元，能够为运营商提供2/3/4/5G多种组网场景下融合的数据管理，具备高效的用户数据处理能力，简化组网，既能兼容原有业务，又可拓展5G业务，保护了运营商的投资，并且提供了用户网络切换连续无感知的可能。
PCF：英文全称为Policy Control Function，中文解释策略控制功能实体。
PDU：英文全称为Protocol Data Unit，中文解释协议数据单元。
PDU Session：英文全称为Protocol Data Unit Session，中文解释协议数据单元会话。
PDU Session id：英文全称为Protocol Data Unit Session，中文解释协议数据单元会话标识。
DN：英文全称为Data Network，中文解释为数据网络，比如运营商业务、互联网或第三方业务等。
PSA：英文全称为PDU Session Anchor，中文解释PDN会话锚点。
PDR：英文全称为Packet Detection Information，中文解释数据包检测规则。
PFCP：英文全称为Packet Forwarding Control Protocal，中文解释包转发控制协议。
FAR：英文全称为Forwarding Action Rule，中文解释包转发规则。
RAN：英文全称为Radio Access Network，中文解释为无线接入网。其起到接口作用，能是用户能够方便和经济地享用各种宽屏多媒体信息。
相关技术中，随着5G技术的更新迭代，5G肩负着万物互联助力工业智能数字化转型的使命，需要帮助垂直行业的用户连接。5GLAN不仅具有原有的蜂窝网络LAN资源共享、快速布网、安全防护等优势，还进一步增加了二层通信、广播、多播等新的应用功能，提高了LAN在工业互联网、智能建筑等场景下的渗透率。那么什么是5GLAN呢。
5GLAN是由3GPP规范在R16阶段定义的新特性，是基于5G网络私有移动LAN服务与5G终端接入能力，是指通过为企业的终端建“群”，并绕经负载均衡设备，为群成员终端提供终端互联互通或终端分隔等灵活的通讯服务。LAN内能够适用基于IP或Ethernet的点对点、多点传输的通信模式。
现有的5G LAN技术规范：
5G虚拟网络(VN)群组通信包括一对一通信和一对多通信。
一对一通信支持在5G VN内的两个UE之间或在UE和DN上的设备之间转发单播流量。
一对多通信支持将组播流量和广播流量从一个UE(或DN上的设备)转发到5G VN内的许多/所有UE和DN上的设备。
5G VN组内的流量转发有UPF本地交换、N6转发和N19转发3种不同的转发方式。
对于所有方法，5G VN组内的流量转发是通过使用UPF内部接口(“5G VNInternal”)和两步检测和转发过程来实现的。第一步，从任何5G VN组成员((via it's PDUSession,via N6 or via N19)接收的数据包被转发到UPF内部接口(即目标接口设置为“5GVN Internal”)。第二步，安装在UPF内部接口(即源接口设置为“5G VN Internal”)的PDR检测数据包并将其转发给相应的5G VN组成员(via it's PDU Session,via N6 or viaN19)。
如图1所示的基于本地开关(Local-switch)的同一vn group下的两个UE通讯。以图1为例，如图2所示，SMF为每个5G VN组成员的N4会话(即与PDU会话相对应的N4对话)提供以下N4规则，这些规则能够处理从该UE接收的分组(UE的上行数据)：
为了检测UE发出的流量，包含源接口的PDR设置为"access side"，CN隧道信息设置为PDU会话隧道标头(即N3或N9 GTP-U F-TEID)
为了转发UE发出的流量，包含目的地接口的FAR设置为"5G VN internal"。
如图3所示，SMF为每个5G VN组成员的N4会话(即，对应于PDU会话的N4对话)提供以下N4规则，这些规则使得能够处理发往该UE的分组(UE的下行数据)：
为了检测发往UE流量，包含源接口的PDR设置为“5G VN internal”，目的地地址设置为该5G VN组成员的IP/MAC地址；
为了转发发往UE的流量，FAR包含指示基站N3/N9隧道信息的外部报头，并且目的地接口设置为"access side"。
如图4所示，基于N19接口的同一vn group下的两个UE通讯示意图。基于图4的内容，如图5所示，
如果应用基于N19的转发，则SMF配置组级N4会话以处理从N19隧道接收的数据包，每个N19隧道具有以下N4规则：
为了检测N19接收到的流量，包含源接口的PDR设置为“core side”，CN隧道信息设置为N19隧道标头(即N19 GTP-U F-TEID)；
为了转发N19接收到的流量，包含目的地接口的FAR设置为“5G VN internal”。
如图6所示，如果应用基于N19的转发，则SMF配置组级N4会话，用于处理发往锚定在其他UPF的5G VN组成员的数据包，每个N19隧道具有以下N4规则：
为了检测流量，包含源接口的PDR设置为“5G VN internal”，目的地地址设置为锚定在该N19隧道的对等UPF处的UE的IP/MAC地址；
为了通过信息将流量转发到锚定在另一个UPF的5G VN组成员，目的地接口设置为“core side”。
从上述内容可知，现规范中完成数据交换都是在PSA-UPF上完成的。这样做的好处是因为用户session存续期间锚定的PSA-UPF是不变的。这个PSA更靠近DN网络这一侧。对于会话管理网元SMF来说PSA锚定不变，在管理VN组级session的时候比较方便。用户(UE)上线下线对于删除组级N19规则即可。但是在某些场合下，例如使用场景改变，UE的位置发生了改变，UE已经超出了PSA的服务范围，需要在更靠近UE的这一侧插入一个中间I-UPF的情况下。同组用户的数据通信需要经I-UPF转发到PSA-UPF，再由源UE的PSA转发给目的UE的PSA，目的UE再去找目的UE。在网络环境比较好情况这样做问题不大。但近年来随着卫星通信的广泛试验，经常有需求将UPF上天放到卫星的情况。如果I-UPF在卫星上，星地间传输质量和带宽方面效果不太好。再用这样的方式完成5GLAN的点到点通信链路的确比较长。
基于此，参照图7，本发明实施例提供了一种5GLAN端到端通信方法，包括但不限于以下步骤：
步骤S710、当UE上线时，创建N4会话并在N4会话中添加N4规则，其中，N4规则包括本地交换规则；以及根据同一个虚拟网络组的N4会话情况创建N19隧道；
步骤S720、通过SMF筛查UE对应的I-UPF之外的且服务于同一个虚拟网络组的其他UPF；
步骤S730、向其他UPF下发目的地址为UE的数据包检测规则和数据包转发规则；
步骤S740、根据数据包检测规则和所述数据包转发规则，将其他UPF的数据包转发至所述I-UPF的N19隧道；
步骤S750、当UE的位置发生改变时，确定I-UPF的变更类型并将所述UE数据包发送到变更后的I-UPF的N19隧道；
步骤S760、当PSA-UPF和I-UPF同时存在，设置I-UPF的规则优先级高于PSA-UPF的规则优先级。
可以理解的是，若当前处理的UPF为I-UPF，则其他UPF包括PSA-UPF；若当前处理的UPF为PSA-UPF，则其他UPF包括I-UPF。以I-UPF为目标UPF时，本实施例使I-UPF也支持5GLAN规则，即当有会话(session)创建在I-UPF时，该session除了它本身的N4规则外，在本实施例里面也添加5GLAN的local switch规则。其中，local switch规则的工作原理如前述内容所示。
Session创建在I-UPF成功之后，如果同一个VN Group的组级N4会话还没有创建N19隧道的，则创建N19隧道，该隧道用于接收UE的数据包，转发至UPF内部的“5Ginternal”。
同时SMF筛查出除UE本身的I-UPF之外的其他可以服务于同一个VN Group的其他UPF。在这些UPF下发将目的地址是该UE的数据包转发至该I-UPF的N19隧道。
因为UE上线时，在PSA-UPF上创建session时，下发过一次将该UE的数据包转发至PSA-UPF的N19隧道。当UE位置发生改变，发生切换加入了I-UPF的时候，也再次将该UE的数据包转发至I-UPF的N19隧道。对于同时存在这两个规则的UPF，这些规则可能存在冲突，因为本方案设计将I-UPF上的规则设置优先级需高于PSA-UPF的优先级。
在本实施例中，以PSA-UPF为目标UPF为例，如图8所示，UE的上线流程包括但不限于以下步骤：
步骤1、用户上线触发PDU会话建立请求；
步骤2、SMF在选择出的锚点PSA-UPF上创建N4会话，下发会话相关的N4规则，其中也包含了用于进行5G LAN用户进行local switch的规则。
步骤3、PSA-UPF回复SMF N4会话创建成功；
步骤4、SMF回复UE pdu会话创建响应之后，SMF判断用于UE所在VN组的，VN组级N4会话是否已经创建过，该组级会话是否在这个UPF上创建了N19隧道。如果未存在组级N4会话，则通过PFCP Session Establish Request创建N4会话，下发N19隧道规则。如果已经存在该VN组的组级会话且未存在N19隧道，则通过PFCP Session Modification Request下发N19隧道规则；
步骤5、PSA-UPF回复组级N4会话响应成功；
步骤6、SMF在可以服务于同一个VN组用户的其他UPF上(非该UE锚定的UPF)下发PDR(识别目的地址为该UE的规则)，FAR(转发PDR识别出的数据包至UE锚定的UPF上，即第4步所创建的N19隧道上)
步骤7、UPF回复组级N4会话响应成功。
如图9所示，当UE位置改变需要插入I-UPF时，包括但不限于以下步骤：
步骤1、UE和(R)AN的相对位置发生了改变，PSA-UPF无法服务于UE的时候触发UE插入I-UPF；
步骤2、SMF为UE选择I-UPF，在这个I-UPF上创建这个PDU session的N4会话。下发会话相关的N4规则，其中也包含了用于进行5G LAN用户进行local switch的规则。
步骤3、UPF回复N4创建会话响应成功；
步骤4、SMF修改这个PDU会话的PSA-UPF的N4规则，使其下行数据转发至I-UPF；
步骤5、PSA-UPF回复N4会话修改响应；
步骤6、SMF判断该PDU会话的I-UPF，是否存在用于UE所在VN组的，组级N4会话是否已经创建过，该组级会话是否在这个UPF上创建了N19隧道。如果未存在组级N4会话，则通过PFCP Session Establish Request创建N4会话，下发N19隧道规则。如果已经存在该VN组的组级会话且未存在N19隧道，则通过PFCP Session Modification Request下发N19隧道规则；
步骤7、I-UPF回复组级会话创建响应成功或修改响应成功；
步骤8、SMF在可以服务于同一个VN组用户的其他UPF上(并且非该会话的I-UPF)下发PDR和FAR；
步骤9、UPF回复组级会话创建响应成功或修改响应成功。
如图10所示，当UE位置改变发生I-UPF切换时，包括但不限于以下步骤：
步骤1、UE和(R)AN的相对位置发生了改变，当前I-UPF无法服务于UE的时候触发UE发生切换；
步骤2、SMF为UE重新选择I-UPF，这个I-UPF上创建这个PDU session的N4会话。下发会话相关的N4规则，其中也包含了用于进行5G LAN用户进行local switch的规则；
步骤3、UPF回复N4会话创建成功；
步骤4、SMF修改PDU会话的PSA-UPF的N4规则，使其下行数据转发至I-UPF；
步骤5、PSA-UPF回复N4会话修改响应；
步骤6、SMF判断该PDU会话的新I-UPF，是否存在用于UE所在VN组的，组级N4会话是否已经创建过，该组级会话是否在这个UPF上创建了N19隧道。如果未存在组级N4会话，则通过PFCP Session Establish Request创建N4会话，下发N19隧道规则。如果已经存在该VN组的组级会话且未存在N19隧道，则通过PFCP Session Modification Request下发N19隧道规则；
步骤7、I-UPF回复组级会话创建/修改响应成功；
步骤8、SMF在可以服务于同一个VN组用户的其他UPF上(并且非该会话新选择的I-UPF)下发PDR和FAR；
步骤9、UPF回复组级会话创建响应成功或修改响应成功；
步骤10、SMF删除原来的I-UPF上创建的N4会话；
步骤11、原来的I-UPF响应删除PDU会话成功；
步骤12、SMF通过组级N4会话向已经添加过转发回原来的I-UPF上的其他UPF发送删除转发回原来的I-UPF的规则。如果这个组级N4会话剩余最后一个规则，则可以删除该组级会话，如果还剩其他用户的规则，则通过修改来删除转发至就I-UPF的规则；
步骤13、UPF回复组级会话删除/修改响应；
步骤14、SMF判断原来的I-UPF上已经没有同组用户的话，SMF可以发起删除或者修改，移除在该原来的I-UPF的N19隧道规则；
步骤15、原来的I-UPF回复删除响应成功或修改响应成功。
如图11所示，当UE位置改变发生I-UPF移除时，包括但不限于以下步骤：
步骤1、UE和(R)AN的相对位置发生了改变，当前I-UPF无法服务于UE的时候触发UE发生切换；
步骤2、切换时SMF在重新选择UPF时发现原PSA可以服务于UE，触发移除I-UPF的过程，SMF修改PSA-UPF将下行数据直接转发至(R)AN；
步骤3、PSA-UPF回复SMF N4会话修改响应成功；
步骤4、SMF删除原来的I-UPF上创建的N4会话；
步骤5、原来的I-UPF回复删除N4会话响应成功；
步骤6、SMF通过组级N4会话向已经添加过转发回原来的I-UPF上的其他UPF发送删除转发回原来的I-UPF的规则。如果这个组级N4会话剩余最后一个规则，则可以删除该组级会话，如果还剩其他用户的规则，则通过修改来删除转发至就I-UPF的规则；
步骤7、UPF回复组级会话删除/修改响应；
步骤8、SMF判断原来的I-UPF上已经没有同组用户的话，SMF可以发起删除或者修改，移除在该原来的I-UPF的N19隧道规则；
步骤9、原来的I-UPF回复删除/修改响应；
在本实施例中，如图12、图13和图14所示，I-UPF的Local-switch下，2个UE的通信，2ue的I-UPF是同一个的情况，PSA可以是同一个或者不同一个。如图15、图16和图17所示，I-UPF的N19-switch下，2个UE的通信过程中，2UE的I-UPF是不同的，PSA可以是同一个或者不同一个。
在本实施例中，可以通过合理设计去往I-UPF的优先级高于去往PSA-UPF的优先级来解决PSA-UPF和I-UPF的5GLAN规则进行兼容和适配的问题。优先级是PDR的优先级即如图18所示的Precedence字段。由于前文已经介绍UPF执行PDR(包检测规则)的时候是匹配最高优先级的。因此在本实施例里面设置的优先级是：Localswich的PDR优先级>检测去往I-UPF的PDR优先级>检测去往PSA-UPF的PDR的优先级。这样做的作用就是使得UPF在执行包检测和转发时，可以取到最短的路径。
此外，本实施例还建议在SMF和UPF的交互过程中，创建N4 session的时候在PFCPSession Establish Request里面，如果是VN Group组级session的可以在信令里面增加一个可选字段“VN Group ID”，用于标识该组级会话对应哪个VN Group。同时也有利于区分该N4session是属于PDU session的还是属于VN Group组级session的。这样网络运维人员在抓取信令分析时，也可以清晰的区分组级会话和pdu会话，有助于快速分析如此复杂的信令。其中，新增字段“VN Group ID”如图19所示。
本实施例的扩展IE“VN Group ID”使用322。具体VN Group ID的编码格式如图20所示。
基于上述内容，本实施例的典型应用场景如图21所示。UPF部署在卫星上作为Branching-UPF，RAN和其他核心网网元部署在地面，终端在间隔较远的两个地方分别连接到不同卫星的UPF上，终端间的数据通过中间UPF的N19走星间链路。
综上所述，本实施例通过对5G LAN的规则进行设计使I-UPF也承担5GLAN的功能，并且可以适配整个5G网络的5GLAN功能。从而使UPF上星的场景端到端通信重回地面的情况，或者在地面网络中存在I-UPF的场景中可以实现无论同组用户在网络的哪一侧，都可以使5GLAN的端到端网络传输更快，路径更短，时延更小。
本发明实施例提供了一种5GLAN端到端通信系统，包括：
第一模块，用于当UE上线时，创建N4会话并在所述N4会话中添加N4规则，所述N4规则包括本地交换规则，以及根据同一个虚拟网络组的N4会话情况创建N19隧道；
第二模块，用于通过SMF筛查所述UE对应的I-UPF之外的且服务于同一个虚拟网络组的其他UPF；
第三模块，用于向所述其他UPF下发目的地址为所述UE的数据包检测规则和数据包转发规则；
第四模块，用于根据所述数据包检测规则和所述数据包转发规则，将所述其他UPF的数据包转发至所述I-UPF的N19隧道；
第五模块，用于当所述UE的位置发生改变时，确定所述I-UPF的变更类型并将所述UE数据包发送到变更后的I-UPF的N19隧道；
第六模块，用于当PSA-UPF和I-UPF同时存在，设置所述I-UPF的规则优先级高于所述PSA-UPF的规则优先级。
本发明方法实施例的内容均适用于本系统实施例，本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法达到的有益效果也相同。
本发明实施例提供了一种5GLAN端到端通信装置，包括：
至少一个存储器，用于存储程序；
至少一个处理器，用于加载所述程序以执行图7所示的5GLAN端到端通信方法。
本发明方法实施例的内容均适用于本装置实施例，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法达到的有益效果也相同。
本发明实施例提供了一种计算机存储介质，其中存储有计算机可执行的程序，所述计算机可执行的程序被处理器执行时用于实现图7所示的5GLAN端到端通信方法。
本发明方法实施例的内容均适用于本存储介质实施例，本存储介质实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法达到的有益效果也相同。
此外，本发明实施例还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行图7所示的5GLAN端到端通信方法。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (10)
1.一种5GLAN端到端通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
当UE上线时，创建N4会话并在所述N4会话中添加N4规则，所述N4规则包括本地交换规则，以及根据同一个虚拟网络组的N4会话情况创建N19隧道；
通过SMF筛查所述UE对应的I-UPF之外的且服务于同一个虚拟网络组的其他UPF；
向所述其他UPF下发目的地址为所述UE的数据包检测规则和数据包转发规则；
根据所述数据包检测规则和所述数据包转发规则，将所述其他UPF的数据包转发至所述I-UPF的N19隧道；
当所述UE的位置发生改变时，确定所述I-UPF的变更类型并将所述UE数据包发送到变更后的I-UPF的N19隧道；
当PSA-UPF和I-UPF同时存在，设置所述I-UPF的规则优先级高于所述PSA-UPF的规则优先级。
2.根据权利要求1所述的一种5GLAN端到端通信方法，其特征在于，所述当UE上线时，创建N4会话并在所述N4会话中添加N4规则，所述N4规则包括本地交换规则，以及根据同一个虚拟网络组的N4会话情况创建N19隧道，包括：
当所述UE触发PDU会话建立请求，通过SMF在锚点PSA-UPF上创建N4会话，并在所述N4会话中添加N4规则，所述N4规则包括本地交换规则；
在所述N4会话创建后，判断所述UE所在的虚拟网络组是否存在虚拟网络组级N4会话，若不存在，则创建所述虚拟网络组的N4会话，并向所述N4会话下发N19隧道规则；若存在，则直接向所述N4会话下发N19隧道规则。
3.根据权利要求1所述的一种5GLAN端到端通信方法，其特征在于，所述当所述UE的位置发生改变时，确定所述I-UPF的变更类型并将所述UE数据包发送到变更后的I-UPF的N19隧道，包括：
当所述UE的位置发生改变且所述PSA-UPF无法服务于UE时，触发UE插入I-UPF；
SMF为所述UE选择I-UPF，在所述I-UPF中创建PDU会话的N4会话，并下发所述N4会话的N4规则，所述N4规则包括本地交换规则；
确定N4会话创建成功后，SMF修改所述PDU会话的PSA-UPF的N4规则，以使下行数据转发至I-UPF；
确定N4会话修改成功，SMF判断PDU会话的I-UPF是否存在用于所述UE的虚拟网络组；
若存在虚拟网络组，判断所述UE所在的虚拟网络组是否存在虚拟网络组级N4会话，若不存在，则创建所述虚拟网络组的N4会话，并向所述N4会话下发N19隧道规则；若存在，则直接向所述N4会话下发N19隧道规则；
I-UPF回复所述SMF虚拟网络组中的N4会话创建成功或修改成功；
SMF向服务于同一个虚拟网络组的其他UPF下发数据包检测规则和数据包转发规则；
其他UPF回复SMF虚拟网络组的N4会话创建成功或修改成功。
4.根据权利要求1所述的一种5GLAN端到端通信方法，其特征在于，所述当所述UE的位置发生改变时，确定所述I-UPF的变更类型并将所述UE数据包发送到变更后的I-UPF的N19隧道，包括：
当所述UE的位置发生改变且所述PSA-UPF无法服务于UE时，触发UE切换I-UPF；
SMF为所述UE重新选择I-UPF，在所述I-UPF中创建PDU会话的N4会话，并下发所述N4会话的N4规则，所述N4规则包括本地交换规则；
确定N4会话创建成功后，SMF修改所述PDU会话的PSA-UPF的N4规则，以使下行数据转发至I-UPF；
确定N4会话修改成功，SMF判断PDU会话的I-UPF是否存在用于所述UE的虚拟网络组；
若存在虚拟网络组，判断所述UE所在的虚拟网络组是否存在虚拟网络组级N4会话，若不存在，则创建所述虚拟网络组的N4会话，并向所述N4会话下发N19隧道规则；若存在，则直接向所述N4会话下发N19隧道规则；
I-UPF回复所述SMF虚拟网络组中的N4会话创建成功或修改成功；
SMF向服务于同一个虚拟网络组的其他UPF下发数据包检测规则和数据包转发规则；
其他UPF回复SMF虚拟网络组的N4会话创建成功或修改成功；
SMF删除原来的I-UPF上创建的N4会话；
原来的I-UPF响应删除PDU会话成功；
SMF通过虚拟网络组的N4会话向已添加过转发回原来的I-UPF上的其他UPF发生删除转发回原来的I-UPF的规则；
UPF回复虚拟网络组的N4会话删除成功或修改成功；
SMF判断原来的I-UPF上不存在同组用户，则发起删除或修改指令，以移除在原来的I-UPF的N19隧道规则。
5.根据权利要求1所述的一种5GLAN端到端通信方法，其特征在于，所述当所述UE的位置发生改变时，确定所述I-UPF的变更类型并将所述UE数据包发送到变更后的I-UPF的N19隧道，包括：
当所述UE的位置发生改变且所述PSA-UPF无法服务于UE时，触发UE切换I-UPF；
若SMF在重新选择UPF时确定PSA服务于所述UE，触发移除I-UPF，并修改PSA-UPF以将下行数据直接转发至RAN；
PSA-UPF回复SMF，N4会话修改成功；
SMF删除原来的I-UPF上创建的N4会话；
确定原来的I-UPF删除N4会话成功，SMF通过虚拟网络组的N4会话向已添加过转发回原来的I-UPF上的其他UPF发生删除转发回原来的I-UPF的规则；
UPF回复虚拟网络组的N4会话删除成功或修改成功；
SMF判断原来的I-UPF上不存在同组用户，则发起删除或修改指令，以移除在原来的I-UPF的N19隧道规则。
6.根据权利要求4或5所述的一种5GLAN端到端通信方法，其特征在于，SMF通过虚拟网络组的N4会话向已添加过转发回原来的I0UPF上的其他UPF发生删除转发回原来的I-UPF的规则，包括：
若所述虚拟网络组的N4会话剩余最后一个规则，则删除所述虚拟网络组的N4会话；
若所述述虚拟网络组的N4会话还剩余其他规则，则通过修改来删除转发至原来的I-UPF的规则。
7.根据权利要求1所述的一种5GLAN端到端通信方法，其特征在于，若当前处理的UPF为I-UPF，则其他UPF包括PSA-UPF；若当前处理的UPF为PSA-UPF，则其他UPF包括I-UPF。
8.一种5GLAN端到端通信系统，其特征在于，包括：
第一模块，用于当UE上线时，创建N4会话并在所述N4会话中添加N4规则，所述N4规则包括本地交换规则，以及根据同一个虚拟网络组的N4会话情况创建N19隧道；
第二模块，用于通过SMF筛查所述UE对应的I-UPF之外的且服务于同一个虚拟网络组的其他UPF；
第三模块，用于向所述其他UPF下发目的地址为所述UE的数据包检测规则和数据包转发规则；
第四模块，用于根据所述数据包检测规则和所述数据包转发规则，将所述其他UPF的数据包转发至所述I-UPF的N19隧道；
第五模块，用于当所述UE的位置发生改变时，确定所述I-UPF的变更类型并将所述UE数据包发送到变更后的I-UPF的N19隧道；
第六模块，用于当PSA-UPF和I-UPF同时存在，设置所述I-UPF的规则优先级高于所述PSA-UPF的规则优先级。
9.一种5GLAN端到端通信装置，其特征在于，包括：
至少一个存储器，用于存储程序；
至少一个处理器，用于加载所述程序以执行如权利要求1-7任一项所述的5GLAN端到端通信方法。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，其中存储有计算机可执行的程序，所述计算机可执行的程序被处理器执行时用于实现如权利要求1-7任一项所述的5GLAN端到端通信方法。
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