CN117460085A - 用于住宅网关进行网络接入的单独pfcp会话模型 - Google Patents

用于住宅网关进行网络接入的单独pfcp会话模型 Download PDF

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Abstract

一种网络元件，包括至少一个处理器和至少一个存储器。该至少一个存储器存储指令，该指令由至少一个处理器执行时，引起该网络元件：经由聚合网关功能，针对住宅网关和网络之间的每个分组数据单元(PDU)会话，建立单独的分组转发控制协议会话；以及经由聚合网关功能，根据相应的单独的分组转发控制协议会话，促进住宅网关经由每个PDU会话进行网络接入。

Description

用于住宅网关进行网络接入的单独PFCP会话模型
技术领域
一个或多个示例实施例涉及用于为住宅(residential)网关提供网络接入的方法、装置和/或非瞬态性计算机可读存储介质。
背景技术
第三代合作伙伴计划(3GPP)第5代(5G)技术是下一代无线电系统和网络架构，其可以递送极端的宽带和超稳健、低延迟的连接性。5G技术对提供给终端用户的各种电信业务进行了改进，并且有助于支持大规模宽带，大规模宽带根据上行链路和下行链路传输的需要递送每秒千兆比特的带宽。
一般而言，5G网络可以支持IP服务，诸如用于住宅网关(RG)(诸如由5G核心(5GC)服务的-固定网络RG(FN-RG))的IP电视(IPTV)服务。
发明内容
各种示例实施例所寻求的保护范围由独立权利要求提出。在本说明书中描述的未落入独立权利要求的范围内的示例实施例和/或特征(如果有的话)将被解释为有助于理解本公开的各种示例实施例的示例。
至少一个示例实施例提供了一种在控制和用户平面分离(CUPS)架构中由住宅网关(例如，固定网络住宅网关)经由网络(例如，无线核心网络)进行网络接入的方法，该方法包括：经由聚合网关功能，针对在住宅网关和网络之间的每个分组数据单元(PDU)会话，建立单独的分组转发控制协议会话；以及经由聚合网关功能，根据相应的单独的分组转发控制协议会话，促进住宅网关经由每个PDU会话进行网络接入。
至少一个其它示例实施例提供了一种包括程序指令的非暂时性计算机可读介质，该程序指令在由网络元件执行时，引起该网络元件执行在控制和用户平面分离(CUPS)架构中由住宅网关经由网络进行网络接入的方法，该方法包括：经由聚合网关功能，针对住宅网关和网络之间的每个分组数据单元(PDU)会话，建立单独的分组转发控制协议会话；以及经由聚合网关功能，根据相应的单独的分组转发控制协议会话，促进住宅网关经由每个PDU会话进行网络接入。
至少一个其它示例实施例提供了一种用于在控制和用户平面分离(CUPS)架构中促进由住宅网关经由网络进行网络接入的网络元件，该控制和用户平面分离架构包括具有控制平面和单独的用户平面的聚合网关功能。该网络元件包括至少一个处理器和至少一个存储器。该至少一个存储器存储指令，该指令由至少一个处理器执行时，引起该网络元件：经由聚合网关功能，针对住宅网关和网络之间的每个分组数据单元(PDU)会话，建立单独的分组转发控制协议会话；以及经由聚合网关功能，根据相应的单独的分组转发控制协议会话，促进住宅网关经由每个PDU会话进行网络接入。
至少一个其它示例实施例提供了一种用于在控制和用户平面分离(CUPS)架构中促进由住宅网关经由网络进行网络接入的网络元件，该控制和用户平面分离架构包括具有控制平面和单独的用户平面的聚合网关功能。该网络元件包括：用于针对住宅网关和网络之间的每个分组数据单元(PDU)会话而建立单独的分组转发控制协议会话的部件；以及用于根据相应的单独的分组转发控制协议会话，促进住宅网关经由每个PDU会话进行网络接入的部件。
根据一个或多个示例实施例，聚合网关功能可以响应于来自住宅网关的控制消息而向网络认证住宅网关，并且聚合网关功能可以响应于住宅网关被认证到网络，针对住宅网关和网络之间的第一PDU会话，建立第一分组转发控制协议会话。
聚合网关功能可以包括聚合网关功能用户平面和聚合网关功能控制平面。分组转发控制协议会话建立消息可以在聚合网关功能用户平面和聚合网关功能控制平面之间交换，以针对住宅网关和网络之间的第一PDU会话建立第一分组转发控制协议会话。
分组转发控制协议会话建立消息可以包括分组转发控制协议会话建立请求消息和分组转发控制协议会话建立响应消息。
第一PDU会话可以在建立第一分组转发控制协议会话之后被建立，和/或可以从网络获得IP地址和前缀，以用于住宅网关经由第一PDU会话进行网络接入。
每个分组转发控制协议会话可以为相应的PDU会话托管用于在控制平面和单独的用户平面之间转发控制消息的第一转发规则集合，以及用于在控制平面和单独的用户平面之间转发数据业务的第二转发规则集合。
对于至少第一PDU会话，可以建立第一分组转发控制协议会话，该第一分组转发控制协议会话用于托管用以在控制平面和单独的用户平面之间转发控制消息的第一转发规则集合。可以修改第一分组转发控制协议会话，以添加用于在控制平面和单独的用户平面之间转发数据业务的第二转发规则集合。
对于至少第一PDU会话，可以建立第一分组转发控制协议会话，该第一分组转发控制协议会话用于托管用于在控制平面和单独的用户平面之间转发控制消息的第一转发规则集合，以及用于在控制平面和单独的用户平面之间转发数据业务的第二转发规则集合。然后，可以为至少第一PDU会话修改第二转发规则集合。
附图说明
根据本文以下给出的详细描述和附图将更全面地理解示例实施例，其中相同的元件由相同的附图标记表示，这些附图仅以说明的方式给出，因此不限制本公开。
图1是图示了根据示例实施例的无线核心网络接入的系统架构的一部分的框图。
图2是图示了根据示例实施例的方法的信号流图。
图3是图示了根据示例实施例的另一方法的信号流图。
图4图示了可在其上实现聚合网关功能(AGF)或其它网络元件的网络节点的示例实施例。
应当注意的是，这些附图旨在图示在某些示例实施例中利用的方法、结构和/或材料的一般特点，并对以下所提供的书面描述进行补充。然而，这些附图不是按比例绘制的，并且可能不精确地反映任何给定实施例的精确结构或性能特点，并且不应被解释为对示例实施例所包含的特性或值的范围做出限定或限制。在各个附图中使用相似或相同的附图标记旨在指示相似或相同的元件或特征的存在。
具体实施方式
现在将参照示出了一些示例实施例的附图，更全面地描述各种示例实施例。
本文公开了详细的说明性的实施例。然而，本文所公开的具体结构和功能细节仅表示出于描述示例实施例的目的。然而，示例实施例可以以许多替换形式来实施，并且不应当被解释为仅限于本文所阐述的实施例。
应当理解的是，并不旨在将示例实施例限制于所公开的特定形式。相反，示例实施例将涵盖落入本公开范围内的所有修改、等效物和备选方案。相同的附图标记在附图的整个描述中指代相同的元件。
尽管可以从功能或网络元件(诸如网络节点、聚合网关功能(AGF)、服务器等)的角度来描述一个或多个示例实施例，但应当理解的是，本文所讨论的一个或多个示例实施例可以由位于可应用的设备、装置、网络节点、网络元件或系统处的一个或多个处理器(或处理电路系统)来执行。例如，根据一个或多个示例实施例，至少一个存储器可以包括或存储计算机程序代码，并且该至少一个存储器和计算机程序代码可以被配置为与至少一个处理器一起，引起网络元件执行本文所讨论的操作。在另一示例中，至少一个存储器可以存储指令，当该指令被至少一个处理器执行时，引起网络元件执行本文所讨论的操作。
如本文所讨论的，除了其简单和普通的含义之外，术语“机制(mechanism)”在适用的情况下还可以指代方法、装置和/或非瞬态性计算机可读存储介质。
如本文所讨论的，术语“一个或多个(one or more)”和“至少一个(at leastone)”可以互换使用。
应当理解的是，多个示例实施例可以组合使用。
如本文所讨论的，术语“订户(subscriber)”指代宽带服务的购买者或订户，并且其利用住宅网关来接入服务。术语“用户(user)”指代通过住宅网关发送和接收用户业务的用户驻地设备(CPE)的用户。尽管为了清楚起见以这种方式使用，但是用户也可以被称为订户。
如本文所讨论的，分组数据单元(PDU)会话指代基于IP的PDU会话。基于IP的PDU会话(有时被称为IP会话)指代在住宅网关(例如，固定网络住宅网关(FN-RG))与无线核心网络(诸如5GC)之间建立的IP连接，其中无线核心网络向住宅网关分配(assign)一个或多个IP地址，以用于业务(例如，数据和控制业务)的传输和接收。在操作中，住宅网关利用所分配的(多个)IP地址或(多个)IP前缀连接到互联网(或其它数据网络)。在至少一些实例中，住宅网关可以为每种类型的服务获得若干个不同的IP地址/前缀，其中每个IP地址/前缀表示不同的IP会话。基于IP的PDU会话可以包括单个IPv4会话、单个IPv6会话或单个双栈IP会话。尽管本文出于示例目的而参考IP会话进行了讨论，但示例实施例不应限于这些示例。相反，示例实施例可以适用于其它PDU会话类型。
如本文所讨论的，用户驻地设备(Customer Premises Equipment，CPE)或CPE设备(device)被理解为通常位于客户的家庭或企业的硬件设备或装备。示例CPE设备可以包括终端或电子设备，诸如移动电话、膝上型计算机、计算机、平板电脑、WIFI接入点、WIFI扩展器、固定无线接入单元、小型小区设备等。
在5G架构中，分组转发控制协议(PFCP)(也被称为PFCP协议)用于将业务转发规则从控制平面或控制平面功能(例如，聚合网关功能控制平面(AGF-CP))编程到用户平面或用户平面功能(例如，AGF用户平面(AGF-UP))，反之亦然。可用于来自单个住宅网关的一个或多个PDU会话的每个业务转发规则集合被称为PFCP会话。
通常，控制平面负责维护会话状态并向用户平面提供指令。用户平面负责通过遵循由控制平面编程的业务规则，通过系统将分组从入口移动到出口，并且通过各种路由协议(例如，以太网虚拟专用网络(EVPN)、边界网关协议(BGP)、内部网关协议(IGP)等)独立地与网络中的其它节点交互。
在有线接入到5GC的上下文中，住宅网关(诸如FN-RG)可以由5GC服务。
图1是图示了根据示例实施例的由FN-RG进行无线核心网络接入的系统架构的一部分的框图。在图1所示的示例中，该系统架构包含控制和用户分离(CUPS)架构。
参照图1，该架构包括FN-RG 104、聚合网关功能(AGF)节点10、无线核心网络110以及数据网络(DN)(诸如互联网100)。AGF 10包括AGF-CP 106和AGF-UP 108。在该示例中，无线核心网络110是5GC。然而，示例实施例不应限于本文所讨论的示例实施例。
FN-RG 104是通过常规的宽带网络或通过5GC 110将一个或多个CPE 114连接到互联网(或其它数据网络)100的住宅网关。如通常已知的，FN-RG为了接入5GC而未被修改，并且以未被修改的FN-RG的名义利用终止控制信令(例如，3GPP非接入层(NAS)信令，其包括携带用户设备路由选择策略(URSP)规则的NAS信令)的有线接入实体(W-AGF)(未示出)。如本文所讨论的，FN-RG 104有时可被称为RG 104。FN-RG 104可以是以太网上的点对点协议(PPPoE)类型或以太网上的互联网协议(IP)(IPoE)类型。
通常，在5G的上下文中，FN-RG 104经由AGF 10向5GC 110注册和认证，以获得对5GC 110的接入。一旦被5GC 110认证，FN-RG 104就可以请求一个或多个IP地址。FN-RG 104可以将所分配的(多个)IP地址用作网络地址转换(NAT)公共地址(例如，对于IPv4而言)，或者直接向终端用户设备分配前缀(例如，对于IPv6而言)。FN-RG 104可以处理和发送常规的宽带服务质量(QoS)参数，但是依赖于AGF 10在标准宽带QoS参数和5G QoS参数之间转换。FN-RG 104可经由任何有线技术(例如，数字用户线路(DSL)、无源光网络(PON)、电缆等)连接到AGF 10。
FN-RG 104可以支持多种服务，诸如IPTV。在一些实施例中，IPTV可以被定义为在基于IP的网络上递送的多媒体服务(诸如电视、视频、音频、文本媒体、图形、数据、其组合等)，其支持所需等级的QoS、体验质量(QoE)、安全性、交互性、可靠性等。
FN-RG 104作为网关(或网关功能)经由的AGF 10连接到5GC 110。AGF 10是被添加到有线接入网络(例如，有线5G接入网络(W-5GAN))的功能，其启用和/或允许经由有线网络到5GC 110的连接。
仍然参照图1，AGF 10被分解以分离控制平面(AGF-CP 106)和用户平面(AGF-UP108)。这种架构被称为控制和用户平面分离(CUPS)。CUPS通过分布式或集中式部署以及控制平面和用户平面功能之间的独立扩展来实现灵活的网络部署和操作，而不影响受制于拆分的现有节点的功能。
除了本文所讨论的功能之外，AGF-CP 106处理去往和来自FN-RG 104的5G控制消息、分组或信令以及有线控制消息、分组或信令的控制平面信令。例如，AGF-CP 106利用转发规则经由PFCP对AGF-UP 108编程，从而来自FN-RG 104的控制和信令分组经由控制分组重定向接口(CPR接口)从AGF-UP 108被重定向到AGF-CP 106。AGF-CP 106经由N2接口与5GC110通信。
5GC 110经由PDU会话为FN-RG 104提供网络接入，并向AGF-CP 106通知通用分组无线电服务(GPRS)隧道协议隧道端点ID(GTP-TEID)，FN-RG 104将使用GTP-TEID以连接到5GC(向5GC 110发送分组并且从5GC 110接收分组)进行PDU会话。AGF-CP 106利用PFCP协议经由状态控制接口(SCi)对AGF-UP 108处的转发规则进行编程，以便为FN-RG 104提供去往和来自5GC 110的数据路径。每个PDU会话的数据转发的指令基于利用PFCP协议的通过SCi从AGF-CP 106接收到的指令。
5GC 110是以每个订户为基础提供对互联网(或其它数据网络)100的接入的订户管理基础设施。5GC 110由3GPP规定。AGF-CP 106连接到5GC 110中的接入移动性和管理功能(AMF)(未示出)，而AGF-UP 108连接到5GC 110中的用户平面功能(UPF)(未示出)。
图2是图示了CUPS架构中的IPoE FN-RG进行无线核心网络接入的方法的示例实施例的信号流图。
出于示例的目的，将参考图1所示的架构并参考基于IP的PDU会话(本文中被更简单地称为PDU会话)来讨论图2所示的方法。然而，示例实施例不应限于该示例。
同样出于示例的目的，将参考包括预认证过程的示例实施例来讨论图2。然而，如稍后所讨论的，示例实施例也不应限于该示例。相反，在例如使用策略获取或本地策略配置的情况下，预认证可以是可选的。
如下面更详细讨论的，对于IPoE类型FN-RG 104而言，动态主机配置协议v4(DHCPv4)、DHCPv6或无状态地址自动配置(SLAAC)请求触发AGF-CP 106向5GC 110发起注册。一旦从5GC 110接收到PDU会话请求，AGF-CP 106就为IPoE控制消息(例如，DHCP、DHCPv6、SLAAC)以及所请求的PDU会话转发建立PFCP会话(例如，单个PFCP会话)，从而相同的(例如，单个)PFCP会话被用于对所请求的有线服务的PDU会话进行控制和数据分组转发。
参照图2，在S20处，AGF-UP 108从FN-RG 104接收控制消息，该控制消息请求有线服务(例如，请求IP连接或PDU会话)以通过5GC 110接入互联网(或其它数据网络)100。在该示例中，控制消息经由IPoE(例如，作为DHCPv4发现、DHCPv6询问(solicit)、无状态地址自动配置(SLAAC)询问等)发送。
在接收到时，在S22处，AGF-UP 108经由AGF-UP 108和AGF-CP106之间的公共控制分组重定向隧道，向AGF-CP 106转发该控制消息。
在S26处，AGF-CP 106将FN-RG 104预认证到5GC 110。具有策略实施(enforcement)的预认证可以经由认证、授权和记账(AAA)服务器执行、经由策略服务器执行、或在本地执行。在更具体的示例中，使用RADIUS协议和RADIUS服务器，AGF 10(例如，经由AGF-CP 106)向5GC 110中的认证/策略服务器(未示出)提供FN-RG 104(发出请求的住宅网关)的认证信息。该认证信息可以包括在其上接收控制消息的逻辑端口/系统、订户的名称、FN-RG 104的登录位置以及从来自FN-RG 104的控制消息获得的的其它信息，或基于来自FN-RG 104的控制消息的其它信息。认证/策略服务器可以确定应当接受还是拒绝来自FN-RG 104的请求(例如，基于认证/策略服务器处是否存在与FN-RG 104匹配的主机名)，并且向AGF-CP 106发送指示相同内容的响应消息。
如果AGF 10接收到指示来自FN-RG 104的请求应当被拒绝的响应消息，则AGF 10(例如，经由AGF-CP 106)拒绝来自FN-RG 104的接入5GC 110的请求，向FN-RG 104指示相同内容，并且该过程终止。在一个示例中，如果被拒绝，则来自认证/策略服务器的响应消息可以指示FN-RG 104应当继续使用正常的宽带认证，而不是被认证到5GC 110。
在另一示例中，除了最初请求有线服务之外，来自FN-RG 104的控制消息还可以请求第二IP服务，其中，对FN-RG 104的订阅仅允许单个IP服务。在这种情况下，AGF 10可以拒绝来自FN-RG 104的接入5GC 110的请求。在又一示例中，控制消息可以请求不由5GC 110提供的服务。在这种情况下，AGF 10也可以拒绝该请求。
仍参照图2中的S26，如果接受FN-RG 104请求，则认证/策略服务器发送指示相同内容的响应消息，并且还可以返回与FN-RG 104的订阅相关联的属性列表。这些属性可包括过滤规则、服务质量(QoS)等级(例如，来自FN-RG 104的用户业务是否应被视为高级(premium)QoS)、对FN-RG 104的PDU会话的数目的限制(例如，订户是否应限于单个IP会话)、是否处理IPTV请求等。
在预认证完成后，在S32处，AGF-CP 106完成FN-RG 104向5GC 110的注册。因为AGF-CP 106以FN-RG 104的名义完成注册通常是已知的，所以省略了详细的讨论。
在S34处，AGF-CP 106以FN-RG 104的名义发起服务请求或与5GC 110建立新的PDU会话。如通常已知的，在FN-RG 104需要和/或想要重建PDU会话的情况下，可以使用服务请求。在这种情况下，FN-RG 104仍然注册到5GC 110，但是可能暂时与AGF 10失去连接(例如，当线路被切割时)。然而，如果控制消息正请求FN-RG 104对5GC 110进行初始网络接入，则在S34处，AGF-CP 106可以发起与5GC 110建立新的(初始)PDU会话。因为诸如这样的服务请求和PDU会话建立方法通常是已知的，所以省略了详细的讨论。然后，AGF-CP 106等待从5GC110接收PDU会话建立请求消息(PDU Session Est.Req.)。
在S36处，AGF 10(例如，经由AGF-CP 106)从5GC 110接收PDU会话建立请求(PDUSession Est.Req.)消息。5GC 110可以响应于或基于S34处的来自AGF-CP 106的服务请求或PDU会话的发起，生成PDU会话建立请求消息并将其发送给AGF 10。因为PDU会话建立请求消息通常是已知的，所以省略了详细的讨论。
在S28和S30处，当从5GC 110接收到PDU会话建立请求消息时，或响应于来自5GC110的PDU会话建立请求消息，AGF 10为IPoE控制消息(例如，DHCPv4、DHCPv6、SLAAC等)和PDU会话的数据业务建立PFCP会话(例如，单个PFCP会话)。因此，PFCP会话包括用于在AGF-UP 108和AGF-CP 106之间转发IPoE控制消息的转发规则集合，以及用于在AGF-CP 106和AGF-UP 108之间转发PDU会话的数据业务的转发规则集合。
更详细地，例如，一旦在AGF-CP 106处接收到PDU会话建立请求消息，则在S28处，AGF-CP 106向AGF-UP 108输出PFCP会话建立请求消息(PFCP Session Est.Req.)。基于该PFCP会话建立请求消息，AGF-UP 108在AGF-UP 108处建立PFCP会话。然后，在S30处，AGF-UP108向AGF-CP 106输出PFCP会话建立响应消息(PFCP Session Est.Resp.)，以指示已经在AGF-UP 108处建立了PFCP会话。因为PFCP会话建立消息和用于建立PFCP会话的方法通常是已知的，所以省略了进一步的详细讨论。
在AGF-CP 106处接收到PFCP会话建立响应消息之后，在S31处，AGF 10(例如，经由AGF-CP 106)向5GC 110发送PDU会话建立响应消息(PDU Session Est.Resp.)，以指示已经建立了用于PDU会话的PFCP会话。因为PDU会话建立响应消息通常是已知的，所以省略了进一步的详细讨论。
在S46处，FN-RG 104从5GC 110获得PDU会话所需的(多个)IP地址和(多个)前缀，并执行任何必要的PFCP会话修改。根据示例实施例，FN-RG 104可以将所分配的一个或多个IP地址用作NAT公共地址(例如，对于IPv4而言)，或者直接向终端用户设备分配前缀(例如，对于IPv6而言)。
根据至少一个示例实施例，S46可以包括S46-1、S46-2、S46-3、S46-4和S46-5，这些步骤将在下面更详细地讨论。然而，示例实施例不应限于该示例。
在S46-1处，FN-RG 104和5GC 110交换DHCPv4提供/请求(和/或DHCPv6通告/请求)消息。因为这些消息通常是已知的，所以省略了详细的讨论。
在S46-2处，5GC 110(例如，经由AGF-CP106)向AGF-UP 108发送DHCPv4确认(和/或DHCPv6应答)消息。在另一示例中，5GC 110可以向AGF-UP 108发送SLAAC RA消息。与传统技术相反，S46-2处的(多条)消息被发送到AGF-UP 108，而不是FN-RG 104。因为参考S46-2讨论的消息通常是已知的，所以省略了详细的讨论。
同样在S46-2处，AGF-CP 106执行所分配的IP地址的监听(snooping)，以从接收到的DHCP消息中获知IP地址。
在AGF-CP 106监听所分配的IP地址之后，在S46-3和S46-4处，AGF 10修改在步骤S28和S30处建立的PFCP会话，以相应地修改和/或更新所建立的PDU会话的数据转发规则集合。更详细地，一旦在AGF-CP 106处根据需要修改了PFCP会话，则在S46-3处，AGF-CP 106向AGF-UP 108发送PFCP会话修改请求消息(PFCP Session Mod.Req.)。在一个示例中，AGF 10对PFCP会话的修改包括利用所获知的FN-RG IP地址和/或前缀以及已知的FN-RG MAC地址和VLAN标签来更新业务规则。该更新后的业务规则将确保AGF-UP 108将从已知的FN-RG转发业务，已知的FN-RG具有准确IP地址和/或前缀、VLAN标签和MAC地址。基于PFCP修改请求消息，AGF-UP 108根据需要修改PFCP会话。
然后，在46-4处，AGF-UP 108向AGF-CP 106发送PFCP会话修改响应消息(PFCPSession Mod.Resp.)，以指示PFCP会话已经在AGF-UP 108处被修改。因为PFCP修改消息和用于修改PFCP会话的方法通常是已知的，所以省略了进一步的详细讨论。
在S46-5处，AGF-UP 108以任何已知的方式从5GC 110向FN-RG 104转发控制消息，该控制消息分配IP地址/前缀。
尽管参考S46-2处的监听讨论了图2，但是示例实施例不应限于该示例。在另一示例实施例中，在S46-2处可以不需要或不执行监听，在这种情况下，可以省略S46-3和S46-4处的PFCP修改，并且可以在S46-2处接收到DHCPv4确认/DHCPv6应答/SLAAC RA消息之后，或一旦在S46-2处接收到DHCPv4确认/DHCPv6应答/SLAAC RA消息，则在S46-5处分配IP地址/前缀。
根据一个或多个示例实施例，一旦FN-RG 104和5GC 110之间的PDU会话(包括相关联的PFCP会话)已经建立，AGF 10就根据PFCP会话来促进FN-RG 104对5GC 110的接入，该PFCP会话包括用于所请求的PDU会话的控制消息和数据业务的转发规则集合。
根据一个或多个示例实施例，可以对从FN-RG 104到5GC 110的每个有线服务请求执行图2所示的信号流。因此，单独的PFCP会话(例如，单个单独的PFCP会话)可以包括FN-RG104和5GC 110之间的每个有线服务的控制消息和数据业务的转发规则集合。
图3是图示了在CUPS架构中由PPPoE FN-RG进行无线核心网络接入的方法的示例实施例的信号流图。
与图2一样，出于示例的目的，将参考图1所示的架构并参考基于IP的PDU会话来讨论图3所示的方法。然而，示例实施例不应限于该示例。
同样出于示例的目的，将参考包括预认证过程的示例实施例来讨论图3。然而，如上面讨论的，示例实施例不应限于该示例。相反，在例如使用策略获取或本地策略配置的情况下，预认证可以是可选的。
如下面更详细讨论的，对于IPoE类型FN-RG 104而言，PPP消息引起AGF-CP 106建立PFCP会话，以允许经由AGF-UP 108在FN-RG 104和AGF-CP 106之间的PPP控制消息交换。在这种情况下，一旦从5GC 110接收到PDU会话请求，AGF-CP 106就可以修改所建立的PFCP会话，以包括用于所请求的PDU会话的数据业务的转发规则，从而相同的(例如，单个)PFCP会话被用于PDU会话的控制和数据分组转发。
参照图3，在S20处，AGF-UP 108从FN-RG 104接收控制消息，该控制消息请求通过5GC 110的到互联网100的有线服务。在该示例中，控制消息是PPPoE控制消息，诸如PPPoE主动发现发起(PADI)消息或其它上行流控制分组。如通常已知的，PADI消息是由客户端(例如FN-RG 104)使用的广播分组，其用于搜索对期望服务提供接入的活动服务器(访问集中器)。
在接收后，在S22处，AGF-UP 108经由AGF-UP 108和AGF-CP106之间的公共控制分组重定向隧道，向AGF-CP 106转发控制消息。
在S26处，AGF-CP 106将FN-RG 104预认证到5GC 110。预认证、其条件和/或结果可以与以上参考图2所示的示例实施例所讨论的S26相同或基本相同。因此，此处不再重复详细的讨论。
在完成预认证之后，在S280和S300处，AGF 10为PDU会话的PPPoE控制消息建立PFCP会话。因此，PFCP会话包括用于在AGF-UP 108和AGF-CP 106之间转发PPPoE控制消息的转发规则集合。
更详细地，例如，一旦AGF-CP 106从FN-RG 104接收到PADI消息，则在S280处，AGF-CP 106向AGF-UP 108输出PFCP会话建立请求消息(PFCP Session Est.Req.)。基于该PFCP会话建立请求消息，AGF-UP 108在AGF-UP 108处建立PFCP会话。然后，在S300处，AGF-UP108向AGF-CP 106输出PFCP会话建立响应消息(PFCP Session Est.Resp.)，以指示已经在AGF-UP 108处建立了PFCP会话。因为PFCP会话建立消息和用于建立PFCP会话的方法通常是已知的，所以省略了进一步的详细讨论。
在PFCP会话建立消息在S280/S300处交换之后，在S301处，FN-RG 104和AGF-CP106交换PPP控制、链路控制协议(LCP)以及认证消息，其可以包括密码认证协议(PAP)/质询握手认证协议(CHAP)。因为这种消息交换通常是已知的，所以省略了详细的讨论。
在AGF-CP 106和FN-RG 104之间的认证消息交换之后，在S32处，AGF-CP 106以FN-RG 104的名义，以与上面参考图2所讨论的相同或基本相同的方式完成FN-RG 104向5GC110的注册。
在S34处，AGF-CP 106以FN-RG 104的名义，以与上面参考图2中的S34所讨论的相同或基本相同的方式发起服务请求或与5GC 110建立新的PDU会话。然后，AGF-CP 106等待从5GC 110接收PDU会话建立请求消息(PDU Session Est.Req.)。
在S36处，AGF 10以与上面参考图2所讨论的相同或基本相同的方式，(例如，经由AGF-CP 106)从5GC 110接收PDU会话建立请求消息。
在S400和S420处，当从5GC 110接收到PDU会话建立请求消息时，或响应于来自5GC110的PDU会话建立请求消息，AGF 10修改所建立的PFCP会话(在S280/S300处建立)，以为所请求的PDU会话添加数据转发规则集合，从而经修改的PFCP会话(例如，单个经修改的PFCP会话)托管用于在AGF-CP 106与AGF-UP 108之间转发控制消息的转发规则集合，以及用于在AGF-CP 106与AGF-UP 108之间转发PDU会话的数据业务的转发规则集合。
例如，AGF-CP 106和AGF-UP 108针对所请求的PDU会话交换PFCP会话修改消息，以针对所请求的PDU会话添加数据业务的转发规则集合。更详细地，一旦根据需要修改了PFCP会话以在AGF-CP 106处添加必要的转发规则集合，则在S400处，AGF-CP 106向AGF-UP 108发送PFCP会话修改请求消息(PFCP Session Mod.Req.)。基于该PFCP会话修改请求消息，AGF-UP 108根据需要修改PFCP会话，以在AGF-UP 108处添加必要的转发规则集合。然后，在S420处，AGF-UP 108向AGF-CP 106发送PFCP会话修改响应消息(PFCP SessionMod.Resp.)，以指示PFCP会话已经在AGF-UP 108处被修改。因为PFCP修改消息和用于修改PFCP会话的方法通常是已知的，所以省略了进一步的详细讨论。
在S31处，AGF 10以与图2中相同或基本相同的方式(例如，经由AGF-CP 106)向5GC110发送PDU会话建立响应消息(PDU Session Est.Resp.)，以指示已经针对所请求的PDU会话修改了PFCP会话。
然后，在S47处，FN-RG 104从5GC 110获得PDU会话所需的(多个)IP地址和(多个)前缀，并执行所需的任何进一步的PFCP会话修改。根据示例实施例，FN-RG 104可以将所分配的一个或多个IP地址用作NAT公共地址(例如，对于IPv4而言)，或者直接向终端用户设备分配前缀(例如，对于IPv6而言)。
根据至少一个示例实施例，S47可以包括步骤S47-1A、S47-1B、S47-2、S47-3、S47-4和S47-5，这些步骤将在下面更详细地讨论。然而，示例实施例不应限于该示例。
在S47-1A处，FN-RG 104和AGF-CP 106完成IP控制协议(IPCP)和IPv6CP的交换，以在FN-RG 104和AGF-CP 106之间建立点对点链路上的IP。因为这种交换通常是已知的，所以省略了详细的讨论。
在S47-1B处，FN-RG 104和5GC 110交换DHCPv6通告/请求消息。因为这些消息通常也是已知的，所以省略了详细的讨论。
在S47-2处，5GC 110(例如，经由AGF-CP 106)向AGF-UP 108发送DHCPv6应答或SLAAC RA消息。如图2所示的示例实施例一样，与传统技术相反，S47-2处的消息被发送到AGF-UP 108，而不是FN-RG 104。因为参考S47-2讨论的消息通常是已知的，所以省略了详细的讨论。
同样在S47-2处，AGF-CP 106以与上面参考图2中S46-2所讨论的相同或基本相同的方式监听所分配的IP地址。
在AGF-CP 106监听所分配的IP地址之后，在S47-3和S47-4处，AGF 10相应地进一步修改在步骤S280和S300处建立的PFCP会话(并在S400和S420处修改)。更详细地，一旦在AGF-CP 106处根据需要修改了PFCP会话，则在S47-3处，AGF-CP 106向AGF-UP 108发送PFCP会话修改请求消息(PFCP Session Mod.Req.)。AGF 10对PFCP会话的修改包括利用所获知的FN-RG IPv6地址和/或前缀以及已知的FN-RG MAC地址和VLAN标签来更新业务规则。这些更新后的业务规则将确保AGF-UP 108从已知的FN-RG转发业务，已知的FN-RG具有准确IPv6地址和/或前缀、VLAN标签和MAC地址。基于PFCP修改请求消息，AGF-UP 108根据需要修改PFCP会话。然后，在S47-4处，AGF-UP 108向AGF-CP 106发送PFCP会话修改响应消息(PFCPSession Mod.Resp.)，以指示PFCP会话已经在AGF-UP 108处被修改。因为PFCP会话修改消息和用于修改PFCP会话的方法通常是已知的，所以省略了进一步的详细讨论。
在S47-5处，AGF-UP 108以任何已知的方式从5GC 110向FN-RG104分配IP地址/前缀。
尽管参考S47-2处的监听讨论了图3，但是示例实施例不应限于该示例。在另一示例实施例中，在S47-2处可以不需要监听，在这种情况下，可以省略S47-3和S47-4处的PFCP修改，并且可以在S47-2处接收到DHCPv6应答或SLAAC RA消息之后，或一旦在S47-2处接收到DHCPv6应答或SLAAC RA消息时，在S47-5处分配IP地址/前缀。
根据一个或多个示例实施例，一旦建立了FN-RG 104和5GC 110之间的PDU会话，AGF 10就根据PFCP会话促进FN-RG 104对5GC 110的接入，该PFCP会话包括用于所请求的PDU会话的控制消息和数据业务的转发规则集合。
根据一个或多个示例实施例，可以对来自FN-RG 104的每个有线服务请求执行图3所示的信号流。因此，单独的PFCP会话(例如，单个单独的PFCP会话)可以包括FN-RG 104和5GC 110之间的每个有线服务的控制消息和数据业务的转发规则集合。
参考在S26处(例如，使用RADIUS协议)执行的预认证过程讨论了图2和3所示的示例实施例。然而，示例实施例不应限于该示例。
在另一个例子中，可以使用DIAMETER协议。在这种情况下，AGF 10可向策略服务器发送策略请求以获取策略信息，该策略信息尤其指示FN-RG 104应利用5GC还是继续使用正常的宽带认证。在这种情况下，预认证可以是可选的。如果省略了预认证，则AGF 10可以基于所获取的策略信息，确定FN-RG 104应利用5GC还是继续使用正常的宽带认证。
在另一示例中，AGF 10处的本地策略可以(例如，由运营商)配置为指示FN-RG 104应利用5GC还是继续使用正常的宽带认证。在这种情况下，预认证也可以是可选的(例如，使用本地数据库)。如果省略了预认证，则AGF 10可以基于所配置的本地策略，确定FN-RG 104应利用5GC还是继续使用正常的宽带认证。
图4图示了可以实现AGF的网络节点的示例实施例。图4所示的结构还可以表示其它网络元件，诸如住宅网关、CPE等。
如图所示，该网络节点包括：存储器540；连接到存储器540的处理器520；连接到处理器520的各种通信接口560。各种接口560可以构成用于向其它网络元件(例如，网络节点、路由器、节点、服务器、BNG等)发送数据/从其它网络元件接收数据的收发器。应当理解的是，依赖于该网络节点的实现方式，该网络节点可以包括比图4所示更多的组件。然而，不必示出所有这些通常常规的组件以便公开说明性的示例实施例。出于示例的目的，将参考处理器520讨论图4所示的示例实施例。然而，应当理解的是，图4所示的网络节点可以包括一个或多个处理器或其它处理电路系统，诸如一个或多个专用集成电路(ASIC)。
存储器540可以是计算机可读存储介质，其通常包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和/或永久性大容量存储设备(诸如盘驱动器)。存储器540还存储操作系统和任何其它例程/模块/应用，该例程/模块/应用用于提供将由处理器520执行的网络节点的功能(包括UPF、CPF、MPF等)。还可以使用驱动机构(未示出)将这些软件组件从单独的计算机可读存储介质加载到存储器540中。这种单独的计算机可读存储介质可以包括盘、磁带、DVD/CD-ROM驱动器、存储卡或其它类似的计算机可读存储介质(未示出)。在一些示例实施例中，软件组件可以经由各种接口560之一，而不是经由计算机可读存储介质被加载到存储器540中。
处理器520或其它处理电路系统可以被配置为通过执行系统的算术、逻辑和输入/输出操作来实施计算机程序的指令。指令可以由存储器540提供给处理器520。
各种通信接口560可以是有线的，并且可以包括将处理器520接口到其它输入/输出组件的组件。应当理解的是，各种接560和存储在存储器540中以阐述网络节点的专用功能的程序将依赖于网络节点的实现方式而变化。
接口560还可以包括一个或多个用户输入设备(例如，键盘、小键盘、鼠标等)和用户输出设备(例如，显示器、扬声器等)。
尽管术语“第一”和“第二”等可以在本文中用于描述各种元素，但这些元素不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关的所列术语中的一个或多个术语的任何和所有组合。
当元件被称为被“连接”或“耦合”到另一元件时，其可直接被连接或被耦合到该另一元件或可能存在中间元件。相反，当元件被称为被“直接连接””或“直接耦合”到另一元件时，不存在中间元件。用于描述元件之间的关系的其它词语应以类似的方式解释(例如，“之间(between)”相对于“直接之间(directly between)”、“相邻(adjacent)”相对于“直接相邻(directly adjacent)”等)。
本文中使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制示例实施例。本文中使用的单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“该/所述(the)”也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。应当进一步理解的是，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(includes)”和/或“包括(including)”当在本文中使用时指定所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件等的存在，但不排除一个或多个其它述特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或其组合的存在或添加。
还应当注意的是，在一些备选的实现方式中，所指出的功能/动作可以不按照图中所指出的顺序发生。例如，根据所涉及的功能/动作，连续示出的两个数字(figure)实际上可以基本上同时执行，或者有时可以以相反的顺序执行。
在以下描述中提供特定细节，以提供对实例实施例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员应当理解，示例实施例可在没有这些特定细节的情况下被实践。例如，系统可以以框图示出，以免不必要的细节使示例实施例模糊。在其它实例中，公知的过程、结构和技术可以在没有不必要的细节的情况下被示出，以避免使模糊示例实施例。
如本文所讨论的，将参考可以被实现为程序模块或功能过程的动作和操作的符号表示(例如，以流程图、流图、数据流图、结构图、框图等的形式)来描述说明性的实施例，该程序模块或功能过程包括例程、程序、对象、组件、数据结构等，它们执行特定任务或实现特定抽象数据类型，并且可以使用现有硬件在例如现有网络节点、BNG、服务器、AN、CPE、路由器、或其它网络元件和/或硬件处实现。这样的现有硬件可以是处理或控制电路系统，诸如但不限于一个或多个处理器、一个或多个中央处理单元(CPU)、一个或多个控制器、一个或多个算术逻辑单元(ALU)、一个或多个数字信号处理器(DSP)、一个或多个微型计算机、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、一个或多个片上系统(SoC)，一个或多个可编程逻辑单元(PLU)、一个或多个微处理器、一个或多个专用集成电路(ASIC)，或能够以所定义的方式响应和执行指令的任何其他设备。
尽管流程图可将操作描述为顺序过程，但许多操作可并行、并发或同时执行。此外，操作的顺序可以被重新安排。过程可以在其操作完成时终止，但是也可以具有图中未包括的附加步骤。过程可对应于方法、函数、过程、子例程、子程序等。当过程对应于函数时，其终止可以对应于该函数返回到调用函数或主函数。
如本文所公开的，术语“存储介质”、“计算机可读存储介质”或“非瞬态性计算机可读存储介质”可表示用于存储数据的一个或多个设备，包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁性RAM、核心存储器、磁盘存储介质、光学存储介质、快闪存储器设备和/或用于存储信息的其它有形的机器可读介质。术语“计算机可读介质”可以包括但不限于便携式或固定存储设备、光学存储设备以及能够存储、包含或携带(多条)指令和/或数据的各种其它介质。
此外，示例实施例可以由硬件、软件、固件、中间件、微代码，硬件描述语言或其任意组合来实现。当以软件、固件、中间件或微代码实现时，用于执行必要任务的程序代码或代码段可被存储在机器或计算机可读介质(诸如计算机可读存储介质)中。当以软件实现时，一个或多个处理器将执行必要的任务。例如，如上面提到的，根据一个或多个示例实施例，至少一个存储器可以包括或存储计算机程序代码，并且该至少一个存储器和计算机程序代码可以被配置为与至少一个处理器一起，引起网络元件或网络设备执行必要的任务。附加地，被编码为计算机程序代码的处理器、存储器和示例算法用作用于提供或引起本文所讨论的操作的执行的部件。
计算机程序代码的代码段可以表示过程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类或指令、数据结构或程序语句的任意组合。代码段可通过传递和/或接收信息、数据、自变量、参数或存储器内容而被耦合到另一代码段或硬件电路。信息、自变量、参数、数据等可以经由任何适当的技术(包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传输等)被传递、转发或发送。
本文所使用的术语“包括(including)”和/或“具有(having)”被定义为包括(即开放式语言)。本文所使用的术语“耦合(coupled)”被定义为连接，尽管不必是直接地连接，也不必是机械地连接。源自词语“指示(indicating)”(例如，“指示(indicates)”和“指示(indication)”)的术语旨在涵盖可用于传达或引用所指示的对象/信息的所有各种技术。可用于传送或引用所指示的对象/信息的技术的一些但不是全部示例包括所指示的对象/信息的传达、所指示的对象/信息的标识符的传达、用于生成所指示的对象/信息的信息的传达、所指示的对象/信息的某些部件或部分的传达、所指示的对象/信息的某些派生的传达、以及表示所指示的对象/信息的某些符号的传达。
根据示例实施例，网络节点、BNG、服务器、AN、CPE、路由器或其它网络元件可以是(或包括)硬件、固件、执行软件的硬件或其任何组合。这样的硬件可以包括处理或控制电路系统，诸如但不限于一个或多个处理器、一个或多个CPU、一个或多个控制器、一个或多个ALU、一个或多个DSP、一个或多个微型计算机、一个或多个FPGA、一个或多个SoC、一个或多个PLU、一个或多个微处理器、一个或多个ASIC、或能够以所定义的方式响应和执行指令的任何其它设备。
上面已经参考本发明的特定的实施例描述了益处、其它优点以及问题的解决方案。然而，该益处、优点、问题的解决方案、以及可以引起或导致这样的益处、优点或解决方案，或者使这样的益处、优点或解决方案变得更加显著的任何(多个)元素不应被解释为任何或所有权利要求的关键的、必需的或基本的特征或元素。

Claims (15)

1.一种用于在控制和用户平面分离(CUPS)架构中由住宅网关经由网络进行网络接入的方法，所述方法包括：
经由聚合网关功能，针对在所述住宅网关和所述网络之间的每个分组数据单元(PDU)会话，建立单独的分组转发控制协议会话；以及
经由所述聚合网关功能，根据相应的单独的分组转发控制协议会话，促进所述住宅网关经由每个PDU会话进行网络接入。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
响应于来自所述住宅网关的控制消息，经由所述聚合网关功能，将所述住宅网关认证到所述网络；并且其中
响应于所述住宅网关被认证到所述网络，所述建立针对在所述住宅网关和所述网络之间的第一PDU会话而建立第一分组转发控制协议会话。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中
所述聚合网关功能包括聚合网关功能用户平面和聚合网关功能控制平面；以及
所述建立包括：在所述聚合网关功能用户平面和所述聚合网关功能控制平面之间交换分组转发控制协议会话建立消息，以针对在所述住宅网关和所述网络之间的第一PDU会话而建立第一分组转发控制协议会话。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述分组转发控制协议会话建立消息包括：分组转发控制协议会话建立请求消息、以及分组转发控制协议会话建立响应消息。
5.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括：
在建立所述第一分组转发控制协议会话之后，建立所述第一PDU会话；以及
从所述网络获得IP地址和前缀，以用于所述住宅网关经由所述第一PDU会话进行网络接入。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中
每个分组转发控制协议会话为相应的PDU会话托管用于在控制平面和单独的用户平面之间转发控制消息的第一转发规则集合、以及用于在所述控制平面和所述单独的用户平面之间转发数据业务的第二转发规则集合。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，对于至少第一PDU会话，所述建立包括：
建立第一分组转发控制协议会话，所述第一分组转发控制协议会话用于托管用以在控制平面和单独的用户平面之间转发控制消息的第一转发规则集合；以及
修改所述第一分组转发控制协议会话，以添加用于在所述控制平面和所述单独的用户平面之间转发数据业务的第二转发规则集合。
8.一种用于在控制和用户平面分离(CUPS)架构中促进由住宅网关经由网络进行网络接入的网络元件，所述控制和用户平面分离架构包括具有控制平面和单独的用户平面的聚合网关功能，所述网络元件包括：
至少一个处理器；以及
存储指令的至少一个存储器，所述指令由所述至少一个处理器执行时，使得所述网络元件：
经由所述聚合网关功能，针对在所述住宅网关和所述网络之间的每个分组数据单元(PDU)会话，建立单独的分组转发控制协议会话；以及
经由所述聚合网关功能，根据相应的单独的分组转发控制协议会话，促进所述住宅网关经由每个PDU会话进行网络接入。
9.根据权利要求8所述的网络元件，其中所述至少一个存储器存储指令，所述指令由所述至少一个处理器执行时，使得所述网络元件：
响应于来自所述住宅网关的控制消息，经由所述聚合网关功能，将所述住宅网关认证到所述网络；以及
响应于所述住宅网关被认证到所述网络，针对在所述住宅网关和所述网络之间的第一PDU会话，建立第一分组转发控制协议会话。
10.根据权利要求8至9中任一项所述的网络元件，其中所述至少一个存储器存储指令，所述指令由所述至少一个处理器执行时，使得所述网络元件在所述控制平面和所述单独的用户平面之间交换分组转发控制协议会话建立消息，以针对在所述住宅网关和所述网络之间的第一PDU会话而建立第一分组转发控制协议会话。
11.根据权利要求10所述的网络元件，其中所述分组转发控制协议会话建立消息包括：分组转发控制协议会话建立请求消息、以及分组转发控制协议会话建立响应消息。
12.根据权利要求10所述的网络元件，其中所述至少一个存储器存储指令，所述指令由所述至少一个处理器执行时，使得所述网络元件在建立所述第一分组转发控制协议会话之后，建立所述第一PDU会话。
13.根据权利要求12所述的网络元件，其中所述至少一个存储器存储指令，所述指令由所述至少一个处理器执行时，使得所述网络元件从所述网络获得IP地址和前缀，以用于所述住宅网关经由所述第一PDU会话进行网络接入。
14.根据权利要求8或9所述的网络元件，其中，每个分组转发控制协议会话为相应的PDU会话托管用于在所述控制平面和所述单独的用户平面之间转发控制消息的第一转发规则集合、以及用于在所述控制平面和所述单独的用户平面之间转发数据业务的第二转发规则集合。
15.根据权利要求8或9所述的网络元件，其中，所述至少一个存储器存储指令，所述指令由所述至少一个处理器执行时，使得所述网络元件针对至少第一PDU会话：
建立第一分组转发控制协议会话，所述第一分组转发控制协议会话用于托管用于在所述控制平面和所述单独的用户平面之间转发控制消息的第一转发规则集合；以及
修改所述第一分组转发控制协议会话，以添加用于在所述控制平面和所述单独的用户平面之间转发数据业务的第二转发规则集合。
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