CN117581589A

CN117581589A - 用于动态网络功能集合的方法及设备

Info

Publication number: CN117581589A
Application number: CN202180100162.0A
Authority: CN
Inventors: 肖迅; 阿图尔·赫克
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2021-07-23
Filing date: 2021-07-23
Publication date: 2024-02-20
Also published as: EP4356647A1; WO2023001386A1

Abstract

本公开涉及一种网络实体和方法，尤其用于提供动态AMF集合。为此，本公开提出了一种网络实体，所述网络实体用于：获得由服务网络实体集合中的所述网络实体服务的用户设备的状态报告，其中，所述状态报告包括以下中的至少一个：所述用户设备的标识、所述用户设备的所述标识的链路质量、小区质量、以及感测小区的标识；基于所述状态报告更新所述用户设备的所述服务网络实体集合；在所述服务网络实体集合内同步所述用户设备的配置文件。此外，本公开还提出了由所述网络实体执行的对应方法。

Description

用于动态网络功能集合的方法及设备

技术领域

本公开涉及移动通信网络，尤其涉及用于提供服务的网络功能。本公开提出了一种可以动态适应以向用户设备提供灵活服务的网络功能集合。

背景技术

当前的蜂窝网络系统(例如，第五代(5^th generation，5G)网络)采用控制面(control plane，CP)和用户面(user plane，UP)分离(control plane and user planeseparation，CUPS)策略。蜂窝网络系统的核心网部分包含CP网络功能(network function，NF)和UP NF，其中，CP NF充当移动系统的指挥官，管理UP NF，为用户实体(user entity，UE)或用户设备实现具体的网络服务。到目前为止，商用核心网都遵循集中式部署方案。但是，现在正在发生一些趋势，对集中式核心网系统提出了挑战。

第一，越来越多地使用更高频率的信道(例如，太赫兹)。高频信道的传输范围更小，因此需要比以前更多的小区(例如基站)来覆盖相同的区域。相应地，需要更多的核心NF来提供足够的容量，集中式核心网管理地理密集小区并不经济。

第二，服务的多样性不断增长，虚拟现实(virtual reality，VR)、增强现实(augmented reality，AR)、智慧医疗(eHealth)、自动驾驶等移动系统上加载了更多的时延敏感型服务和任务关键型服务。这些服务需要高带宽和超低时延。集中式核心网很难及时处理服务请求。

第三，大量垂直行业加入到智能工厂、无线园区等移动无线生态系统中。企业级组织(例如，大学或制造公司)倾向于使用其私人部署。当然，非公共网络(non-publicnetwork，NPN)拥有自己的本地核心网，包括现场的CP NF和UP NF。集中式核心网方案还不能满足这一要求。

接入和移动性管理功能(access and mobility management function，AMF)是CP-NF中最重要的功能之一。AMF负责UE的许多关键流程和管理(例如，接入管理、移动性管理、认证锚点等)。需要说明的是，AMF是UE在访问移动无线网络的服务时将联系的第一个CPNF。

AMF可以包括多个实例，这些AMF实例可以布置在分布式架构中。在这种情况下，可能会出现如何协调关于用户设备(例如，UE)的配置文件的不同AMF实例的技术问题。

发明内容

鉴于上述情况，本公开的总体目标是提供一种用于同步网络中用户设备的配置文件的机制。

实现这一目标的本公开的实施例还基于发明人的以下进一步考虑。

实际上，逻辑AMF不是单个(物理)实体，而是如前所述通常通过核心网中的AMF实例集合实现。不同的AMF实例被分配到对应的管理域中。在内部，特别是当一个正在进行的服务从一个AMF实例切换到另一个AMF实例时，AMF实例需要在服务之前准备好。具体地，AMF实例需要将同步视图作为AMF集合维护。至少两类状态可能需要被同步：UE状态和内部运行状态。对于UE状态，在当前标准中，其可能存储在共享用户数据存储库(user datarepository，UDR)中；但是，对于AMF运行状态，其无法始终被导出。

AMF实例之间的状态同步需要时间，因此无法始终立即完成。这将降低正在进行的服务的质量，特别是当AMF实例之间的切换变得更加频繁时，例如，对于切换事件。对于小区密度稀疏的当前集中式核心网部署，这并不是一个严重的问题。因为集中式核心网有足够的时间和资源来处理不频繁的切换活动。但是，当分布式架构中经常需要切换AMF实例时，就需要一种更高效的方法来提供更快的切换方案以节省切换时间。

鉴于这些限制，本公开的实施例的具体目标是引入一种动态网络实体集合(例如AMF集合)调整方案，其中，核心网侧的网络实体切换与实际切换命令解耦。因此，另一个目标是提供一种更快的切换方案，以节省切换时间。又一个目标是预测导致服务的网络实体切换的潜在事件，并准备一种动态网络实体集合，该网络实体集合是自适应的并且已经准备好为用户设备服务，因此，每当切换发生时，不需要实时准备。

这些目标和其它目标通过所附独立权利要求中提供的各实施例来实现。这些实施例的有利实现方式在从属权利要求中进一步定义。

本公开的第一方面提供了一种网络实体，所述网络实体用于：获得由服务网络实体集合中的所述网络实体服务的用户设备的状态报告，其中，所述状态报告包括以下中的至少一个：所述用户设备的标识、所述用户设备的所述标识的链路质量、小区质量、以及感测小区的标识；基于所述状态报告更新所述用户设备的所述服务网络实体集合；在所述服务网络实体集合内同步所述用户设备的配置文件。

在本公开中，考虑了NF集合(即，同类型NF的组)无法动态自适应的集中式核心网部署问题。由于NF集合无法动态适应，因此无法提供灵活服务。具体地，本公开的实施例集中在AMF集合(即网络实体集合是AMF集合)如何能够自适应频繁的移动事件。

根据本公开，网络实体可以是当前为用户设备服务的AMF实例。服务网络实体集合也可以称为动态AMF集合。具体地，关于动态AMF集合的信息可以通过(例如从无线接入网(radio access network，RAN))不断地检索UE状态报告来实现。基于这些信息，RAN侧或核心网侧(即网络实体)可以表征当前所服务的UE的具体情况。

在第一方面的一种实现方式中，所述用户设备的所述状态报告包括以下中的至少一个：

-所述用户设备测量的一个或多个目标小区或小区标识，

-对于所述用户设备已经过时的一个或多个小区或小区标识，

-目的地数据网络名称(data network name，DNN)，

-所述用户设备测量的所述一个或多个目标小区或小区标识的链路质量。

当小区过时时，用户设备可能在网络实体的服务域之外，因此不能再为用户设备服务。需要说明的是，目标小区可以是用户设备正在接近或打算加入的小区。

在第一方面的一种实现方式中，所述网络实体还用于：向网络存储功能(networkrepository function，NRF)发送请求，其中，所述请求指示所述NRF基于所述状态报告提供一个或多个服务网络实体的信息；从所述NRF接收响应，所述响应包括所述一个或多个服务网络实体的信息。

具体地，NF实例在核心网的NRF处注册。在NRF中，NF实例注册为包含NF实例信息的输入记录，该输入记录包括一个或多个全局唯一AMF标识符(global unique AMFidentifier，GUAMI)、其备份AMF实例的指针、当前服务负载、以及传输网络层关联(transport network layer association，TNLA)等UE关联。

在第一方面的一种实现方式中，所述网络实体用于：基于所述一个或多个服务网络实体的所述信息触发更新所述服务网络实体集合。

在第一方面的一种实现方式中，更新所述用户设备的所述服务网络实体集合包括：通过向所述用户设备的所述服务网络实体集合中的每个服务网络实体发送请求，更新所述用户设备的所述服务网络实体集合中的每个服务网络实体，其中，所述请求包括所述用户设备的标识和/或对所述用户设备的运行服务的质量要求，并且/或者如果所述服务网络实体适合为所述用户设备服务，则所述请求指示所述服务网络实体更新所述NRF处的注册信息。

可能的是，如果由于NRF与注册的AMF实例之间的异步导致NRF提供的信息不正确或无效，则此类请求可能会失败。

在第一方面的一种实现方式中，所述网络实体用于：从所述服务网络实体集合中的每个服务网络实体接收响应，其中，每个响应指示所述更新成功或失败。

在第一方面的一种实现方式中，当接收到响应指示所述更新失败时，所述网络实体还用于：从所述服务网络实体集合中删除发送所述响应的所述服务网络实体。

可选地，如果来自网络实体的请求失败，则网络实体可以向NRF重新发送请求。如果可能，NRF可以返回新的响应，其中包含AMF实例的更新信息。

在第一方面的一种实现方式中，所述在所述服务网络实体集合内同步所述用户设备的所述配置文件包括：以集中式方式或分散式方式同步所述用户设备的所述配置文件。

需要说明的是，同步过程可以以集中式方式进行，也可以以分散式方式进行。集中式方式直接将状态从网络实体传递到候选网络实体(集合中的其它服务网络实体)。分散式方式需要分布式共识，以将状态从网络实体同步到候选网络实体。

在第一方面的一种实现方式中，所述以集中式方式同步所述用户设备的所述配置文件包括：将所述用户设备的所述配置文件传递到所述服务网络实体集合内的每个服务网络实体。

在第一方面的一种实现方式中，所述用户设备的所述配置文件包括以下中的至少一个：所述用户设备的状态、服务网关和服务质量策略，其中，所述用户设备的所述状态包括以下中的至少一个：所述用户设备的标识、所述用户设备的所述标识的链路质量、小区质量、以及感测小区的标识。

在第一方面的一种实现方式中，所述网络实体用于：检测所述用户设备的切换事件；向所述服务网络实体集合中的目标服务网络实体发送切换通知。

由于AMF集合(即其中的服务网络实例)已经主动准备就绪，因此一旦触发实际切换事件，AMF实例的切换就可以快速完成。

在第一方面的一种实现方式中，所述网络实体用于：从所述目标服务网络实体接收切换完成通知。

在第一方面的一种实现方式中，所述网络实体用于：如果小区对于所述用户设备已经过时，则在所述用户设备的NRF处注销所述网络实体。

可选地，当用户设备在网络实体的服务范围之外时，网络实体可以在NRF处自行注销，例如通过删除其对应于当前AMF集合的当前GUAMI来自行注销。

在第一方面的一种实现方式中，所述网络实体用于：从另一用户设备的服务网络实体集合内的另一服务网络实体接收另一请求，其中，所述另一请求包括所述另一用户设备的标识和/或对所述另一用户设备的运行服务的质量要求，并且/或者如果所述网络实体适合为所述另一用户设备服务，则所述另一请求指示所述网络实体更新所述NRF处的注册信息。

需要说明的是，充当一个用户设备的服务AMF的网络实体也可以充当不同用户设备的候选服务网络实体(cAMF)。在这种情况下，网络实体可以从其它服务网络实体接收请求，以证实其是否适合服务不同的用户设备。

在第一方面的一种实现方式中，所述网络实体用于：如果所述网络实体适合为所述另一用户设备服务，则更新所述NRF处的所述注册信息。

在第一方面的一种实现方式中，所述网络实体用于：从所述另一服务网络实体接收所述另一用户设备的配置文件，其中，所述另一用户设备的所述配置文件包括以下中的至少一个：所述另一用户设备的状态、服务网关和服务质量策略，其中，所述另一用户设备的所述状态包括以下中的至少一个：所述另一用户设备的标识、所述另一用户设备的所述标识的链路质量、小区质量、感测小区的标识。

需要说明的是，网络实体可以准备好针对潜在的切换事件为另一用户设备服务。

在第一方面的一种实现方式中，所述网络实体用于：将所述用户设备的所述配置文件传播到下一服务网络实体。

在用于同步用户设备的配置文件的分散式方式中，用户设备的配置文件需要：1)传播到每个实体，然后2)每个实体与共识协议竞争，之后3)获胜者可以向所有其它网络实体提出更新。

在第一方面的一种实现方式中，所述网络实体用于：与所述集合内的其它服务网络实体竞争，以使用竞争协议赢得将所述用户设备的所述配置文件传播到所述下一服务网络实体的机会。

在第一方面的一种实现方式中，所述竞争协议至少包括：随机过程、基于投票的竞争和中本聪共识(Nakamoto consensus)。

在第一方面的一种实现方式中，所述网络实体用于：基于接收到的所述用户设备的所述配置文件，将所述集合内的所述其它服务网络实体中的每一个与优先级关联；按照所述优先级的顺序将所述用户设备的所述配置文件传递到所述其它服务网络实体。

具体地，对目标AMF实例的优先级组进行预测，其中，状态传递和状态同步首先发生在所标识的优先级组中的AMF实例上。

在第一方面的一种实现方式中，所述网络实体用于：分析接收到的所述用户设备的所述配置文件，并且决定是更新用户面功能(user plane function，UPF)实例还是插入新的UPF实例；当确定更新或插入所述UPF时，向所述UPF实例提供配置。

在网络实体被通知其可能将服务的另一个用户设备之后，如果需要的话，网络实体可以开始与对应的会话管理功能(session management function，SMF)以及UPF交互。这样，如果稍后发生切换，则包括SMF上的所有必要准备工作的新的服务AMF实例(在这种情况下是网络实体)将立即准备就绪。

在第一方面的一种实现方式中，所述网络实体用于：向所述另一服务网络实体发送响应，其中，所述响应指示所述更新成功或失败。

在第一方面的一种实现方式中，所述网络实体用于：从所述另一服务网络实体接收切换通知。

本公开的第二方面提供了一种由网络实体执行的方法，所述方法包括：获得由服务网络实体集合中的所述网络实体服务的用户设备的状态报告，其中，所述状态报告包括以下中的至少一个：所述用户设备的标识、所述用户设备的所述标识的链路质量、小区质量、以及感测小区的标识；基于所述状态报告更新所述用户设备的所述服务网络实体集合；在所述服务网络实体集合内同步所述用户设备的配置文件。

所述第二方面的方法的实现方式可以对应于上述第一方面的网络实体的实现方式。所述第二方面及其实现方式所述的方法实现了与上述第一方面及其实现方式所述的网络实体相同的优点和效果。

本公开的第三方面提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括程序代码，当在处理器上实现时，所述程序代码用于执行根据第二方面和第二方面的任一种实现方式所述的方法。

需要说明的是，本申请中描述的所有设备、元件、单元和装置都可以在软件或硬件元件或其任何种类的组合中实现。本申请中描述的各种实体所执行的所有步骤以及所描述的将由各种实体执行的功能旨在表明相应的实体用于执行相应的步骤和功能。虽然在以下具体实施例的描述中，外部实体执行的具体功能或步骤没有在执行具体步骤或功能的实体的具体详述元件的描述中反映，但是技术人员应清楚，这些方法和功能可以通过相应的硬件或软件元件或其任何组合实现。

附图说明

结合所附附图，将在下面具体实施例的描述中阐述上述本公开的各个方面及其实现方式，在附图中：

图1示出了本公开的实施例提供的网络实体。

图2示出了本公开的实施例提供的流程与传统流程的比较。

图3示出了本公开的实施例提供的AMF集合扩展的流程。

图4示出了本公开的实施例提供的用户设备的配置文件的集中式同步的流程。

图5示出了本公开的实施例提供的用户设备的配置文件的分散式同步的流程。

图6示出了本公开的实施例提供的处理实际切换活动的流程。

图7示出了本公开的实施例提供的网络实体与服务网络实体之间的接口。

图8示出了本公开的实施例提供的网络实体。

图9示出了本公开的实施例提供的方法。

具体实施方式

参考附图描述了用于在通信系统中提供动态NF集合的方法、设备和程序产品的说明性实施例。尽管该描述提供了可能实现方式的详细示例，但需要说明的是，这些细节旨在是示例性的，并且不会限制本申请的范围。

此外，一个实施例/示例可以指其它多个实施例/示例。例如，一个实施例/示例中提及的任何描述，包括但不限于术语、元件、过程、解释和/或技术优势，均适用于其它多个实施例/示例。

图1示出了本公开的实施例提供的网络实体100。网络实体100可以包括处理电路系统(processing circuitry)(未示出)，该处理电路系统用于执行、实施或启动本文所述的网络实体100的各种操作。处理电路系统可以包括硬件和软件。硬件可以包括模拟电路系统或数字电路系统，或者包括模拟电路系统和数字电路系统。数字电路系统可以包括专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)或多用途处理器等组件。网络实体100还可以包括存储器电路系统，该存储器电路系统存储可以由处理器或处理电路系统执行(具体地，在软件的控制下执行)的一个或多个指令。例如，存储器电路系统可以包括存储可执行软件代码的非瞬时性存储介质，当由处理器或处理电路系统执行时，该可执行软件代码使网络实体100的各种操作得以执行。在一个实施例中，处理电路系统包括一个或多个处理器和连接到所述一个或多个处理器的非瞬时性存储器。非瞬时性存储器可以携带可执行程序代码，当由所述一个或多个处理器执行时，所述可执行程序代码使网络实体100执行、实施或启动本文所述的操作或方法。

网络实体100用于获得由服务网络实体集合10中的网络实体100服务的用户设备的状态报告101。具体地，状态报告101包括以下中的至少一个：用户设备的标识、用户设备的标识的链路质量、小区质量、以及感测小区的标识。网络实体100还用于基于状态报告101更新用户设备的服务网络实体集合10。然后，网络实体100用于在服务网络实体集合10内同步用户设备的配置文件102。

因此，网络实体100还可以用于以集中式方式或分散式方式在服务网络实体集合10内同步用户设备的配置文件102。在集中式方式中，用户设备的配置文件可以直接传递到服务网络实体集合10中的至少一个网络实体，而在分散式方式中，可以在网络实体100、10之间执行分布式共识，以同步用户设备的配置文件。

服务网络实体集合可以分别为AMF。因此，本公开的实施例特别提出了一种动态AMF集合调整方案，其中，核心网侧的AMF切换与实际切换命令(例如，从RAN侧触发的实际切换事件)解耦。具体地，对一组候选AMF实例，即图1所示的服务网络实体集合10，进行预测。这在逻辑上形成了动态AMF集合，如果最终发生实际切换(例如，切换事件)，则该动态AMF集合始终准备好为用户设备服务。

本公开中的用户设备可以是具有用于计算、存储和联网的一个/部分/所有目的的板载芯片组的硬件设备；也可以是实现与物理世界交互的某些动作的硬件组件(例如相机、传感器、GPS等)；或者特别地，用户设备可以是以在专用硬件设备(例如服务器机器、智能手机、平板电脑)上运行的计算机程序的形式实现的软件元件(例如应用)；或者用户设备可以是任何先前可能性的组合。

由于用户设备的移动性，当前为用户设备服务的AMF可能会变得不合适，用户设备可能需要切换到更适合为用户设备服务的另一个AMF。

图2示出了本公开的实施例提供的流程与传统切换流程的比较。

可以看出，在现有的标准流程中，AMF切换只有在(例如RAN侧)触发显式切换事件后才会发生。这种被动AMF切换与切换事件紧密耦合，可能会导致更长的延迟，甚至可能导致服务中断。切换过程的细节如图2的右侧所示。

如图2的左侧所示，本公开的实施例尤其提出了一种主动AMF集合适应流程，该流程独立于实际切换事件并与实际切换事件解耦。这种主动过程考虑了服务AMF实例的任何可能变化，以及考虑了导致服务的AMF切换的潜在事件，其中，典型原因可以是实际切换事件。动态AMF集合始终被维护，同时其集合成员可以根据所考虑的用户设备的状态进行调整，而无论例如RAN是否触发切换事件。与现有的移动系统相比，这提供了以UE为中心的服务范式的实例化。

需要说明的是，AMF集合可以根据情况调整自身大小和成员组织。当服务AMF实例需要改变时，例如，以切换活动为例，调整后的AMF集合可以提供在独立AMF集合调整过程期间已经准备好的目标AMF实例，如图2所示。

本公开中提出的方案将开始准备具有多个AMF实例的AMF切换，所述多个AMF实例可能在同一AMF集合中，也可能不在同一AMF集合中。选择候选AMF实例后，如果使用分散式方式，则会触发共识流程，以在这些AMF实例之间同步用户设备的状态。这使得现有AMF集合通过更多AMF实例扩展。需要说明的是，AMF集合是动态扩展、扩大或收缩的，即成员可以根据情况加入和离开。此外，在共识流程期间，可以标识AMF实例的优先级组，其中，用户设备的配置文件(状态)的传递以及同步首先发生在所标识的优先级组中的AMF实例上。如果UE最终发生切换活动，则这进一步确保了服务连续性。

此外，在通知新的AMF实例之后，如果需要的话，每个AMF实例可以开始与对应的SMF以及UPF交互。这样，如果稍后实际上发生切换，则包括SMF上的所有必要准备工作的新的服务AMF实例将立即准备就绪。如果用户设备最终与加入AMF集合的新的AMF实例关联，并且过时的旧AMF集合在AMF集合中，则旧AMF实例将离开AMF集合。

图3示出了本公开的实施例提供的如何通过与其它CP NF交互实现动态AMF集合形成的流程。该流程可以基于用户设备的潜在切换事件的示例。图3所示的源AMF实例(sAMF)可以是如图1所示的网络实体100。因此，图3的候选AMF实例(cAMF1、cAMF2、cAMFk)可以是服务网络实体集合10中的服务网络实体200、300、400。步骤的细节如下所示。

1.UE状态报告(即用户设备的状态报告101)可以不断地从RAN发送到源AMF实例(sAMF)(即网络实体100)。UE RAN状态报告可以包含以下信息：一个或多个UE ID、每个UEID的链路质量(例如，信噪比(signal-noise-ratio))、小区质量、感测小区ID等。

根据本公开的实施例，用户设备的状态报告101包括以下中的至少一个：

_●用户设备测量的一个或多个目标小区或小区标识，

_●对于用户设备已经过时的一个或多个小区或小区标识，

_●目的地DNN，

_●用户设备测量的一个或多个目标小区或小区标识的链路质量。

需要说明的是，sAMF是当前为用户设备服务的AMF实例。sAMF为用户设备服务，该用户设备通过RAN上的传输网络层关联(transport network layer association，TNLA)连接进行关联。当小区过时时，用户设备可能在网络实体100的服务域之外，因此不能再为用户设备服务。需要说明的是，目标小区可以是用户设备正在接近的小区。

sAMF维护用户设备的配置文件，其中，用户设备的配置文件可以存储在集中式UDR中，也可以不存储在集中式UDR中。基于状态报告101，RAN侧或稍后核心网侧(服务AMF实例)都可以表征当前所服务的用户设备的具体情况。在具体实现中，如果同时上报多个用户设备的信息，则也可以提高信令效率。

2.sAMF分析报告，以检索用于预测潜在AMF变化事件所需的信息，如用户设备的移动性信息。

例如，信息可以包括用户设备可以移动到的小区ID、目的地DNN和/或对运行服务的服务质量(quality of service，QoS)要求、移动模式(例如，速度、方向等)、RAN侧是否指示潜在目标小区等。可能的是，如果候选小区是由RAN侧确定的，则sAMF可以遵循决策；否则，sAMF可能需要自己做出决策。

3.sAMF请求NRF(即，请求103)提供候选AMF实例的信息，这些候选AMF实例可用于提供服务并根据RAN报告的用户设备的配置文件满足用户设备的要求。

具体地，NF实例在核心网的NRF处注册。在NRF中，NF实例注册为包含NF实例信息的输入记录，该输入记录包括一个或多个GUAMI、其备份AMF实例的指针、当前服务负载、以及TNLA等UE关联。具体地，AMF实例的GUAMI还包括AMF实例所属的集合标识符、AMF实例的轨迹区域(track area，也称为跟踪区)和其它NF可以访问的AMF实例的指针。

根据本公开的实施例，网络实体100还可以用于向NRF 500发送请求103，其中，请求103指示NRF 500基于状态报告101提供一个或多个服务网络实体的信息。

sAMF可以向NRF提供一些参数，NRF可以使用这些参数过滤AMF实例。参数可以包括期望的小区ID、服务需求列表(例如，每个UE ID的正在进行的服务的DNN ID)等。可选地，可以同时向NRF提供不同UE ID的不同信息集合，以提高信令效率。

4.NRF根据sAMF提供的要求，使用候选AMF实例响应sAMF。该响应可以包括与所选择的AMF实例相对应的GUAMI列表，这些所选择的AMF实例可以为每个UE ID的所请求的小区ID服务。

根据本公开的实施例，网络实体100还可以用于从网络存储功能500接收响应，该响应包括一个或多个服务网络实体的信息。

可选地，网络实体100可以基于一个或多个服务网络实体的信息触发更新服务网络实体集合10，即动态AMF集合。

5.sAMF开始向NRF返回的所列出的AMF实例发送请求。

可能的是，如果由于NRF与注册的AMF实例之间的异步导致提供的信息不正确或无效，则此类请求可能会失败。

根据本公开的实施例，网络实体100还可以用于通过向用户设备的服务网络实体集合10中的每个服务网络实体200、300、400发送请求，更新用户设备的服务网络实体集合10中的每个服务网络实体200、300、400。具体地，该请求可以包括用户设备的标识和/或对用户设备的运行服务的质量要求，并且/或者如果服务网络实体200、300、400适合为用户设备服务，则该请求指示服务网络实体200、300、400更新NRF 500处的注册信息。

6.[可选]a.如果来自sAMF的请求失败，则sAMF可以向NRF重新发送请求；b.如果可能，NRF返回新的响应，其中包含AMF实例的更新信息；c.sAMF使用来自NRF的新信息重新连接/重新联系候选AMF实例。需要说明的是，当首选特定AMF实例时，这可以执行多轮。

根据本公开的实施例，网络实体100还可以用于从服务网络实体集合10中的每个服务网络实体200、300、400接收响应，其中，每个响应指示更新成功或失败。

因此，当接收到响应指示更新失败时，网络实体100还用于从服务网络实体集合10中删除发送响应的服务网络实体(400)。

7.候选AMF实例向sAMF确认，以进行证实。

8.所选择的AMF实例更新其在NRF中的注册信息。这将导致GUAMI上的变化，其中，AMF ID的字段将被更新。当所选择的候选AMF实例在NRF中注册或更新其GUAMI时，AMF集合扩展发生。

应当理解的是，所选择的AMF实例可以在同一AMF集合中，也可以在不同的集合中。这涵盖了基于Xn的切换场景/基于N2的切换场景。此外，NRF可以是单个网元(networkelement)(集中式服务点)，也可以在内部实现为另一个NF集合，这可以为所标识的AMF实例集合提供异步信息。

9.sAMF开始与所考虑的用户设备的配置文件的候选AMF实例同步。同步将用户设备的配置文件(例如，如图1所示)传递到候选AMF实例。需要说明的是，用户设备的配置文件还可以包括sAMF的一个或多个本地状态，例如sAMF上的运行状态(例如内存复制、程序上下文等)。这些本地状态还可以包括与一个或多个服务相关的存储状态，如所服务的UE ID、QoS度量和正在进行的会话的ID等。如上所述，用户设备配置文件的同步可以以集中式方式或分散式方式执行。

10.[可选]候选AMF实例在从sAMF接收到状态之后，开始分析传递的状态，并决定是否需要进一步更新或调整新的SMF(例如UP中的UPF)。如果候选AMF实例意识到需要进行新的SMF调整，则候选AMF实例也会将用户设备的配置文件发送到新的SMF实例；候选AMF通过检查同步状态，并根据DNN ID等正在进行的服务信息进行确定来完成这种新的SMF添加。该信息告诉新的AMF，如果需要为UE提供服务，是否需要选择新的SMF。

11.[可选]新的SMF实例在接收到UE状态之后，将进一步决定是否需要调整一个或多个UPF。可能的动作可以是重新配置现有UPF、插入中间UPF等；一旦确定了新的SMF实例，相应地，新的SMF将进一步确定是否也需要添加一个或多个UPF。

12.[可选]新配置的UPF通过配置结果(成功或失败)向新配置的SMF确认。

13.[可选]新配置的SMF通过配置结果(成功或失败)响应对应的候选AMF实例。

14.在每个候选AMF实例上完成切换准备之后(包括可能的SMF调整和UPF调整)，每个AMF实例向sAMF确认。

值得一提的是，候选AMF实例上的准备工作可能会失败。可能的原因可以是候选AMF实例没有足够的资源来支持所考虑的UE的同步状态。如果候选AMF实例回复了否定结果，则候选AMF实例不仅回复sAMF，还可以更新NRF以从sAMF退出建议的AMF集合。sAMF保存成功完成准备工作并等待UE从RAN进行实际切换事件的候选AMF实例列表。

图4示出了本公开的实施例提供的以集中式方式进行的状态同步过程。图4基于图3，其中，进一步示出了集中式同步过程的细节。

1.sAMF(即网络实体100)按照优先级顺序对候选AMF实例(即服务网络实体集合10中的服务网络实体)进行排序。优先级可以根据来自RAN的UE状态报告进行排序。如前所述，UE状态报告可以包括链路质量、小区质量、移动模式和正在进行的服务需求。这提供了一个本地估计，该本地估计是关于如果实际切换活动稍后发生，哪个候选AMF实例会是最可能的目标AMF实例。

2.sAMF根据提供给候选AMF实例的优先级值的顺序传递本地状态，即用户设备的配置文件102，其中，优先级最高的候选AMF实例首先接收传递的状态。状态参数类似于图3的步骤9中列出的状态。

可能的是，用户设备的配置文件102包括以下中的至少一个：用户设备的状态、服务网关和服务质量策略，其中，用户设备的状态包括以下中的至少一个：用户设备的标识、用户设备的标识的链路质量、小区质量、以及感测小区的标识。

3.候选AMF分别向sAMF确认接收到状态传递消息。

图5示出了本公开的实施例提供的以分散式方式进行的状态同步过程。图5也基于图3，其中，进一步示出了分散式同步过程的细节。

1.sAMF提出了包括UE状态和候选AMF实例信息的状态同步。UE状态可以包括链路质量、小区质量、移动模式和正在进行的服务需求。除了UE状态外，还可以包括sAMF的运行状态，其中，运行状态可以是本地存储器状态、本地维护的执行环境变量、关于UE服务的临时缓存数据等。

此建议将在候选AMF实例之间传播，以便每个候选AMF实例都将从列表中接收待同步的状态和对等候选。

2.候选AMF实例可以执行以下三个动作：存储并进一步传播状态同步消息，对等候选AMF实例相互竞争，以赢得使用分布式共识协议提出状态同步的最终更新的机会。分布式共识协议具有表1中列出的以下选项，这取决于假定的安全级别。

表1

#	类别	竞争规则	特征
				1	轮询(随机)	随机决定参与者，机会均等	依靠个体的服从
2	基于投票	参与者相互互动，集体选出获胜者	系统故障恢复能力
				3	中本聪共识	竞争，以解决计算难题，获胜者是第一个解决难题的	51％的攻击恢复能力

根据所选择的竞争规则，详细的交互以及安全级别将有所不同。

随机过程可能是最轻度的竞争方案。例如，每个参与者可以随机生成具有同步时间点的令牌(token，也称为标记)整数(RE_Token)。然后，每个参与者将自己的令牌与其它参与者的令牌进行比较，生成最大或最小令牌的参与者获胜。对于生成相等令牌的参与者，较小或较大的RE_ID参与者获胜。这种简单的随机竞争的安全级别最弱，因为令牌可能是欺骗性的，因此很难防止恶意攻击。但是，考虑到强安全假设，其中每个参与者都是善意的，这种随机竞争是可行的。

基于投票的竞争涉及集体投票阶段的多轮互动。典型的选择是分布式共识协议，如Paxos、Ripple和Rift。这些将导致参与者之间信令消息的一些开销。与简单的随机机制相比，基于投票的竞争提供了更好的安全级别，可以防止系统故障。但是，基于投票的竞争不能处理恶意行为。

中本聪共识也被称为工作量证明(proof-of-work，PoW)分布式共识协议，广泛用于区块链网络——一种分布式分类账技术(distributed ledger technology)。这种竞争不涉及参与者之间的频繁互动，但本地侧计算成本较高。具体地，计算难题需要单独解决。例如，在PoW中，需要找到一个随机数(nonce)，以便使整个哈希(hash)值满足预定义的标准，而除了枚举所有可能的方案之外，没有捷径。中本聪共识还达到了可以防止恶意行为的最高安全级别，因为51％的参与者是善意的或没有受到损害。

不同竞争模式的共同结果是一轮竞争中的获胜者，该获胜者可以建议状态同步更新。不同竞争模式是效率与安全恢复能力之间的权衡。期望的安全恢复能力越高，效率就越低。

3.获胜的AMF实例(可以是候选AMF实例或sAMF中的一个)根据包括的UE状态报告，按照优先级顺序对AMF实例进行排序。在本示例中，获胜的AMF实例为cAMF1，即服务网络实体200。可以基于UE状态(如UE移动模式、信号增强和/或会话信息)来决定排序。

4.获胜的AMF选择排序列表中的前k个AMF实例，并分别向前k个AMF实例发送状态同步消息。这里的状态也类似于图3中的步骤9。

5.对于不在前k的其它AMF实例，例如cAMFk，获胜的AMF实例使用尽力而为(best-effort)策略向这些AMF实例发送状态同步，而没有任何偏好。

6.每个AMF实例在接收到状态同步消息之后，首先验证所附的获胜证据。如果证据证明获胜结果，则AMF实例将验证建议的状态更新的完整性。

7.如果完整性检查正常，则AMF实例提交状态更新。

上述流程描述了使用sAMF的分布式共识流程。sAMF可以不参与此分布式共识。如果是这种情况，则sAMF充当客户端来建议状态同步，而候选AMF实例假定状态已给定。共识仅在候选AMF实例之间达成，其中，这里的假设是候选实例不能简单地相互信任。

需要说明的是，集中式同步方式适合于可信环境，其中，候选AMF实例信任sAMF。分散式同步方式适合于分布式环境，其中，候选AMF实例可以由不同的所有者控制。集中式方式更高效，因为共识流程是单点决策，而分散式方式成本更高，因为分散式方式取决于分布式共识协议的选项，分布式共识协议通常需要点对点(peer-to-peer)信令和多轮交互。但是，后一种方式是优选的实施例，因为其提供了一种可能性，即不同所有者的AMF实例可以直接一起工作，并且对单点故障(single-point-of-failure)更有恢复能力。

需要说明的是，与集中式方式相比，分散式方式没有同步主节点来决定谁应该存储哪些状态。相反，有一个分布式共识协议来控制同步过程。

图6示出了本公开的实施例提供的处理实际切换活动的流程。实际切换活动是用主动准备的AMF集合处理的。在本公开中，预先准备了一个以上的潜在目标AMF实例，因此可以直接处理实际切换活动。sAMF将采取的一个步骤是在最终将UE切换到目标AMF实例后离开AMF集合。这涉及在NRF 500中自行更新以修改其在此处的注册信息(例如，删除与其当前AMF集合关联的GUAMI)，这可以在下面进行描述。

1.RAN触发UE到当前服务AMF(serving AMF，sAMF)(即网络实体100)的实际切换。

2.sAMF直接返回带有访问信息RAN的目标AMF实例。

3.RAN向UE回复目标AMF实例访问信息。

4.用户设备/UE使用提供的信息访问目标AMF实例。因为在独立的主动AMF集合调整中，同步已经完成，所以目标AMF实例已经为UE准备了必要的信息。

5.目标AMF实例向UE确认新的TNLA建立已经完成，并为UP流量提供SMF访问信息和UPF访问信息。

6.目标AMF实例向sAMF通知UE切换完成。

可选地，网络实体100可以从目标服务网络实体200接收切换完成通知。

7.sAMF在NRF处自行注销，例如，通过删除其对应于当前AMF集合的当前GUAMI。

可选地，如果小区对于用户设备已经过时，即用户设备在网络实体100的服务域之外，网络实体100可以在用户设备的NRF 500处自行注销。

8.UE与UPF建立连接并继续其服务。

根据本公开的实施例，网络实体100还可以用于检测用户设备的切换事件。然后，网络实体100还可以用于向服务网络实体集合10中的目标服务网络实体200发送切换通知。

如图7所示，本公开包括新接口和使用AMF实例之间交换的新参数的新交互集合。

本公开可能会影响3GPP SA2中定义的AMF的功能。例如，AMF实例也将被扩展，以标识具有较高优先级的候选AMF实例，用于切换事件准备，与实际切换事件无关。本公开可能主要影响AMF到AMF接口，AMF到AMF接口可以在同一AMF集合中，也可以不在同一AMF集合中。当前为用户设备服务的AMF实例(即sAMF)可以与候选AMF实例交互，以通过接口进行状态同步。AMF实例(即，一个候选AMF实例)可以(以分散式方式)运行分布式共识协议，以与其它AMF实例竞争，从而赢得提出状态更新的机会，也将通过接口交换获胜的证据。

需要说明的是，根据本公开的实施例的网络实体100还可以充当不同于其当前服务的用户设备的另一用户设备的候选服务网络实体(cAMF)。图8示出了本公开的实施例提供的这种网络实体100。

根据本公开的实施例，网络实体100可以用于从另一用户设备的服务网络实体集合20内的另一服务网络实体201接收另一请求103。具体地，另一请求103包括另一用户设备的标识和/或对另一用户设备的运行服务的质量要求，并且/或者如果网络实体100适合为另一用户设备服务，则另一请求指示网络实体100更新网络存储功能500处的注册信息。

在本示例中，服务网络实体201是当前为另一用户设备服务的“sAMF”。动态AMF实例集合20由服务网络实体201维护。

根据本公开的实施例，网络实体100可以用于：如果网络实体100适合为另一用户设备服务，则更新NRF 500处的注册信息。

根据本公开的实施例，网络实体100可以用于从另一服务网络实体201接收另一用户设备的配置文件，其中，另一用户设备的配置文件包括以下中的至少一个：另一用户设备的状态、服务网关和服务质量策略，其中，另一用户设备的状态包括以下中的至少一个：另一用户设备的标识、另一用户设备的标识的链路质量、小区质量、以及感测小区的标识。

根据本公开的实施例，网络实体100可以用于将用户设备的配置文件传播到下一服务网络实体202。

根据本公开的实施例，网络实体100可以用于与集合20内的其它服务网络实体竞争，以使用竞争协议赢得将用户设备的配置文件传播到下一服务网络实体202的机会。

根据本公开的实施例，竞争协议至少可以包括随机过程、基于投票的竞争和中本聪共识。竞争协议的细节如先前在图5中描述的。

根据本公开的实施例，网络实体100可以用于基于接收到的用户设备的配置文件将集合内的其它服务网络实体202、203中的每一个与优先级关联；按照优先级的顺序将用户设备的配置文件传递到其它服务网络实体。

根据本公开的实施例，网络实体100可以用于分析接收到的用户设备的配置文件，并决定是更新UPF实例还是插入新的UPF实例。网络实体100还可以用于当确定更新或插入UPF时，向UPF实例提供配置。

根据本公开的实施例，网络实体100可以用于向另一服务网络实体201发送响应，其中，所述响应指示更新成功或失败。

根据本公开的实施例，网络实体100可以用于从另一服务网络实体201接收切换通知。

本公开的一个优点是，其减轻了AMF切换准备可能延迟的压力和风险。由于主动策略，因此无论最终是否会发生切换，都会进行必要的准备工作，但代价是冗余备份。每当真正发生切换时，不需要实时准备。

另一个优点是更适合分布式核心网(特别是高小区密度)，其中，UE行为对网络操作的影响更大。在分布式架构中，CP NF的部署严格遵循整个区域的基础设施资源。例如，CPNF和UP NF可以位于在网络边缘的大多数基站旁边。动态AMF集合概念适合这样频繁变化的关联，并动态调整集合中的成员组织。因此，网络操作随着UE的活动而变化。这将系统(以前是集中式的并依赖手动配置)转换为以用户为中心的系统，可以被认为是一个革命性的范式。

图9示出了本公开的实施例提供的方法900。在本公开的特定实施例中，方法900由网络实体100执行。方法900包括：步骤901，获得由服务网络实体集合10中的网络实体100服务的用户设备的状态报告101，其中，状态报告101包括以下中的至少一个：用户设备的标识、用户设备的标识的链路质量、小区质量、以及感测小区的标识。方法900还包括步骤902，基于状态报告101更新用户设备的服务网络实体集合10。然后，方法900包括步骤903，在服务网络实体集合10内同步用户设备的配置文件102。

已经结合作为示例的各种实施例以及实现方式描述了本公开。但是，根据对附图、本公开和独立权利要求的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的公开时，能够理解和实现其它变化。在权利要求书以及说明书中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，且不定冠词“一个”不排除多个。单个元件或其它单元可以满足权利要求书中描述的若干实体或项目的功能。在互不相同的从属权利要求中列举某些措施并不表示这些措施的组合不能用于有利的实现方式中。

此外，本公开的实施例提供的任何方法可以在具有代码装置的计算机程序中实现，当由处理装置运行时，该计算机程序使处理装置执行方法步骤。计算机程序包括在计算机程序产品的计算机可读介质中。计算机可读介质可以基本上包括任何存储器，例如只读存储器(read-only memory，ROM)、可编程只读存储器(programmable read-only memory，PROM)、可擦除PROM(erasable PROM，EPROM)、闪存、电可擦除PROM(electrically erasablePROM，EEPROM)或硬盘驱动器。

此外，技术人员认识到，网络实体100的实施例包括用于执行方案的呈功能、装置、单元、元件等形式的必要通信能力。其它此类装置、单元、元件和功能的示例为：处理器、存储器、缓冲器、控制逻辑、编码器、解码器、速率匹配器、降速率匹配器、映射单元、乘法器、决策单元、选择单元、交换机、交织器、解交织器、调制器、解调器、输入端、输出端、天线、放大器、接收单元、发送单元、DSP、格码调制(trellis-coded modulation，TCM)编码器、TCM解码器、电源单元、电源馈线、通信接口、通信协议等，其适当地布置在一起以执行方案。

特别地，网络实体100的处理器可以包括例如中央处理单元(central processingunit，CPU)、处理单元、处理电路、处理器、专用集成电路(application specificintegrated circuit，ASIC)、微处理器，或其它可以解释和执行指令的处理逻辑的一个或多个实例。表述“处理器”因此可表示包括多个处理电路的处理电路系统，所述多个处理电路例如以上列举项中的任何、一些或所有项。处理电路系统还可以执行用于输入、输出和处理数据的数据处理功能，所述数据处理功能包括数据缓冲和设备控制功能，例如调用处理控制、用户界面控制等。

Claims

1.一种网络实体(100)，其特征在于，用于：

获得由服务网络实体集合(10)中的所述网络实体(100)服务的用户设备的状态报告(101)，其中，所述状态报告(101)包括以下中的至少一个：所述用户设备的标识、所述用户设备的所述标识的链路质量、小区质量、以及感测小区的标识；

基于所述状态报告(101)更新所述用户设备的所述服务网络实体集合(10)；以及

在所述服务网络实体集合(10)内同步所述用户设备的配置文件(102)。

2.根据权利要求1所述的网络实体(100)，其特征在于，所述用户设备的所述状态报告(101)包括以下中的至少一个：

-所述用户设备测量的一个或多个目标小区或小区标识，

-对于所述用户设备已经过时的一个或多个小区或小区标识，

-目的地数据网络名称，以及

3.根据权利要求2所述的网络实体(100)，其特征在于，还用于：

向网络存储功能(500)发送请求(103)，其中，所述请求(103)指示所述网络存储功能(500)基于所述状态报告(101)提供一个或多个服务网络实体的信息；以及

从所述网络存储功能(500)接收响应(104)，所述响应(104)包括所述一个或多个服务网络实体的信息。

4.根据权利要求3所述的网络实体(100)，其特征在于，还用于基于所述一个或多个服务网络实体的所述信息触发更新所述服务网络实体集合(10)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的网络实体(100)，其特征在于，更新所述用户设备的所述服务网络实体集合(10)包括：

通过向所述用户设备的所述服务网络实体集合(10)中的每个服务网络实体(200、300、400)发送请求，更新所述用户设备的所述服务网络实体集合(10)中的每个服务网络实体(200、300、400)，其中，所述请求包括所述用户设备的标识和/或对所述用户设备的运行服务的质量要求，并且/或者如果所述服务网络实体(200、300、400)适合为所述用户设备服务，则所述请求指示所述服务网络实体(200、300、400)更新所述网络存储功能(500)处的注册信息。

6.根据权利要求5所述的网络实体(100)，其特征在于，用于：

从所述服务网络实体集合(10)中的每个服务网络实体(200、300、400)接收响应，其中，每个响应指示所述更新成功或失败。

7.根据权利要求6所述的网络实体(100)，其特征在于，当接收到响应指示所述更新失败时，所述网络实体(100)还用于：

从所述服务网络实体集合(10)中删除发送所述响应的所述服务网络实体(400)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的网络实体(100)，其特征在于，所述在所述服务网络实体集合(10)内同步所述用户设备的所述配置文件(102)包括：

以集中式方式或分散式方式同步所述用户设备的所述配置文件(102)。

9.根据权利要求8所述的网络实体(100)，其特征在于，所述以集中式方式同步所述用户设备的所述配置文件(102)包括：

将所述用户设备的所述配置文件(102)传递到所述服务网络实体集合(10)内的每个服务网络实体(200、300、400)。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的网络实体(100)，其特征在于，所述用户设备的所述配置文件(102)包括以下中的至少一个：所述用户设备的状态、服务网关和服务质量策略，其中，所述用户设备的所述状态包括以下中的至少一个：所述用户设备的标识、所述用户设备的所述标识的链路质量、小区质量、以及感测小区的标识。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的网络实体(100)，其特征在于，用于：

检测所述用户设备的切换事件；以及

向所述服务网络实体集合(10)中的目标服务网络实体(200)发送切换通知。

12.根据权利要求11所述的网络实体(100)，其特征在于，用于：

从所述目标服务网络实体(200)接收切换完成通知。

13.根据权利要求1至12和权利要求2中任一项所述的网络实体(100)，其特征在于，用于：

如果小区对于所述用户设备已经过时，则在所述用户设备的网络存储功能(500)处注销所述网络实体(100)。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的网络实体(100)，其特征在于，用于：

从另一用户设备的服务网络实体集合(20)内的另一服务网络实体(201)接收另一请求(103)，其中，所述另一请求(103)包括所述另一用户设备的标识和/或对所述另一用户设备的运行服务的质量要求，并且/或者如果所述网络实体(100)适合为所述另一用户设备服务，则所述另一请求(103)指示所述网络实体(100)更新所述网络存储功能(500)处的注册信息。

15.根据权利要求14所述的网络实体(100)，其特征在于，用于：

如果所述网络实体(100)适合为所述另一用户设备服务，则更新所述网络存储功能(500)处的所述注册信息。

16.根据权利要求15所述的网络实体(100)，其特征在于，用于：

从所述另一服务网络实体(201)接收所述另一用户设备的配置文件，其中，所述另一用户设备的所述配置文件包括以下中的至少一个：所述另一用户设备的状态、服务网关和服务质量策略，其中，所述另一用户设备的所述状态包括以下中的至少一个：所述另一用户设备的标识、所述另一用户设备的所述标识的链路质量、小区质量、感测小区的标识。

17.根据权利要求16所述的网络实体(100)，其特征在于，用于：

将所述用户设备的所述配置文件(104)传播到下一服务网络实体(202)。

18.根据权利要求17所述的网络实体(100)，其特征在于，用于：

与所述集合(20)内的其它服务网络实体竞争，以使用竞争协议赢得将所述用户设备的所述配置文件传播到所述下一服务网络实体(202)的机会。

19.根据权利要求18所述的网络实体(100)，其特征在于，所述竞争协议至少包括：随机过程、基于投票的竞争和中本聪共识。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的网络实体(100)，其特征在于，用于：

基于接收到的所述用户设备的所述配置文件(104)，将所述集合内的所述其它服务网络实体(202、203)中的每一个与优先级关联；以及

按照所述优先级的顺序将所述用户设备的所述配置文件(104)传递到所述其它服务网络实体。

21.根据权利要求16至20中任一项所述的网络实体(100)，其特征在于，用于：

分析接收到的所述用户设备的所述配置文件(104)，并且决定是更新用户面功能实例还是插入新的用户面功能实例；以及

当确定更新或插入所述用户面功能时，向所述用户面功能实例提供配置。

22.根据权利要求15至21中任一项所述的网络实体(100)，其特征在于，用于：

向所述另一服务网络实体(201)发送响应，其中，所述响应指示所述更新成功或失败。

23.根据权利要求14至22中任一项所述的网络实体(100)，其特征在于，用于：

从所述另一服务网络实体(201)接收切换通知。

24.一种由网络实体(100)执行的方法，其特征在于，包括：

25.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括程序代码，当在处理器上实现时，所述程序代码用于执行根据权利要求24所述的方法。