WO2019165841A1 - 网元主备配对方法及装置 - Google Patents

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吴君
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Abstract

本公开提供了一种网元主备配对方法及装置，所述方法包括：内容感知功能实体检测到网络功能实体的上电信息时，将所述网络功能实体作为待配对的主网络功能实体；所述内容感知功能实体根据所述主网络功能实体上报的运行信息，从预置的网络功能实体信息数据库中查找与所述主网络功能实体运行信息相匹配的备网络功能实体；以及所述内容感知功能实体根据所述主网络功能实体和所述备网络功能实体，建立配对信息，并将所述配对信息发送给所述主网络功能实体。

Description

网元主备配对方法及装置 技术领域
本公开涉及(但不限于)通信技术领域。
背景技术
在第五代通信系统(5G)架构中，引入了弹性、自愈等虚拟化特性，来提高系统可靠性，应对话务突发或其它异常状况。对各个NF(Network Function网络功能)实体会根据集群节点工作状态及KPI(Key Performance Indicator，关键绩效指标)来判定决策执行弹性伸缩(在NF容量许可限制之内)，通过增加处理节点，缓解或解除高话务对系统的冲击影响。但如果NF整个系统瘫痪，仍然会有单点故障的发生。
传统4G核心网通过把多个NF实体按N+M的方式配置成主备用关系来增强系统的可靠性，不过这种方式的缺点也很明显：采用冗余热备方式，资源消耗比较严重；静态配置方式，也无法及时适应话务的变化；并且运维困难，相关NF实体(包括相邻的NF实体)均需预先配置。
发明内容
根据本公开实施例，提供一种网元主备配对方法，包括：内容感知功能(Context-Awareness Function，CAF)实体检测到网络功能(Network Function，NF)实体的上电信息时，将所述NF实体作为待配对的主NF实体；所述CAF实体根据所述主NF实体上报的运行信息，从预置的NF实体信息数据库中查找与所述主NF实体运行信息相匹配的备NF实体；以及所述CAF实体根据所述主NF实体和所述备NF实体，建立配对信息，并将所述配对信息发送给所述主NF实体。
根据本公开实施例，提供一种网元主备配对装置，包括：主实体确定模块，其配置为检测到NF实体的上电信息时，将所述NF实体作为待配对的主NF实体；备实体查找模块，其配置为根据所述主NF 实体上报的运行信息，从预置的NF实体信息数据库中查找与所述主NF实体运行信息相匹配的备NF实体；以及配对信息建立模块，其配置为根据所述主NF实体和所述备NF实体，建立配对信息，并将所述配对信息发送给所述主NF实体。
根据本公开实施例，提供一种网元主备配对设备，包括处理器以及与所述处理器耦接的存储器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，所述处理器执行根据本公开的网元主备配对方法。
根据本公开实施例，提供的一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，所述处理器执行根据本公开的网元主备配对方法。
附图说明
图1是第五代通信系统(5G)的总体架构示意图；
图2是相关技术提供的用户设备发起的请求建立协议数据单元会话的流程示意图；
图3是根据本公开实施例的网元主备配对方法的流程图；
图4是根据本公开实施例的网元主备配对装置的示意图；
图5是根据本公开实施例的基于5G消息总线的网络架构；
图6是根据本公开实施例的CAF实体的模块结构图；
图7是根据本公开实施例的CAF实体决策配对信息并返回给NF实体进行注册的方法流程图；
图8是根据本公开实施例的CAF实体决策后统一向NF储存库功能实体发布NF实体主备配对关系的方法流程图；
图9是根据本公开实施例的在NF实体运行时，CAF实体主动切换主备配对关系的方法流程图；以及
图10是根据本公开实施例的CAF实体决策NF实体主备配对关系的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本公开，并不用于限定本公开。
图1是第五代通信系统(5G)的总体架构示意图。如图1所示，5G架构包括：接入管理功能(Access Management Function，AMF)实体、会话管理功能(Session Management Function，SMF)实体，用户面功能(User Plane Function，UPF)实体，统一数据管理(Unified Data Management，UDM)实体，策略控制功能(Policy Control Function，PCF)实体。用户面的连接为用户设备(User Equipment，UE)到UPF实体，而控制面的连接为UE到AMF实体到SMF实体。
图2是UE发起的请求建立协议数据单元(Protocol Data Unit，PDU)会话的流程示意图。在PDU会话的建立过程中，AMF选择SMF，然后向选中的SMF发起会话建立；SMF选择UDM，并向选中的UDM获取用户签约信息；SMF选择PCF，并向选中的PCF发起请求获取用户策略控制信息；SMF选择UPF，并向UPF发起会话建立请求，以建立用户面通道。
图3是根据本公开实施例的网元主备配对方法的流程图。
如图3所示，根据本公开实施例的网元主备配对方法包括步骤S301至S303。
在步骤S301，内容感知功能(CAF)实体检测到网络功能(NF)实体的上电信息时，将所述NF实体作为待配对的主NF实体。
在步骤S302，CAF实体根据主NF实体上报的运行信息，从预置的NF实体信息数据库中查找与主NF实体运行信息相匹配的备NF实体。
在步骤S303，CAF实体根据主NF实体和所述备NF实体，建立配对信息，并将所述配对信息发送给主NF实体。
NF实体可以包括以下任一：接入管理功能(AMF)实体、会话管理功能(SMF)实体、策略控制功能(PCF)实体、统一数据管理(UDM)实体以及用户面功能(UPF)实体。
根据本公开实施例，CAF实体可以建立NF实体信息数据库，并 且具体包括：CAF实体接收NF实体上报的运行信息；CAF实体通过对所述运行信息进行分析，获取所述运行信息的运行标签；以及CAF实体将所述运行信息和所述运行标签进行绑定处理，建立包含所述运行信息和所述运行标签的NF实体信息数据库。在本公开的上下文中，所述“运行标签”是指运行信息的运行业务类别，通过运行标签可以在数据库中快速找到与主NF实体当前运行信息相匹配的备NF实体。
根据本公开实施例，CAF实体根据主NF实体上报的运行信息，从预置的NF实体信息数据库中查找与主NF实体运行信息相匹配的备NF实体的步骤(即，步骤S302)可以包括：CAF实体通过对主NF实体上报的运行信息进行分析，获取主NF实体运行信息的运行标签；CAF实体根据所述运行标签，从NF实体信息数据库中查找与所述运行标签绑定的所有NF实体的运行信息；以及CAF实体在查找到的所有NF实体运行信息中继续查找与主NF实体运行信息最匹配的NF实体，并将所述最匹配的NF实体作为备NF实体。
根据本公开实施例，CAF实体周期性接收主NF实体上报的当前运行信息，并根据所述当前运行信息，更换所述主NF实体的配对信息。
根据本公开实施例，CAF实体检测到新NF实体的上电信息时，获取所述新NF实体的运行信息；CAF实体根据所述新NF实体的运行信息，判断已配对的主NF实体是否需要更换当前的备NF实体；以及若判断已配对的主NF实体需要更换当前的备NF实体，则CAF实体更新主NF实体的配对信息。
根据本公开实施例，可以根据主NF实体的当前运行信息，从数据库中查找与主NF实体的当前运行信息相匹配的备NF实体，并根据主NF实体和备NF实体建立配对信息，从而能够实时动态调整主备配对关系，达到了系统的可靠性，并克服了手工配置的困难。
图4是根据本公开实施例的网元主备配对装置的示意图.
如图4所示，根据本公开实施例的网元主备配对装置包括：主实体确定模块401，其配置为检测到NF实体的上电信息时，将所述NF实体作为待配对的主NF实体；备实体查找模块402，其配置为根 据所述主NF实体上报的运行信息，从预置的NF实体信息数据库中查找与所述主NF实体运行信息相匹配的备NF实体；以及配对信息建立模块403，其配置为根据所述主NF实体和所述备NF实体，建立配对信息，并将所述配对信息发送给所述主NF实体。
NF实体可以包括以下任一：接入管理功能(AMF)实体、会话管理功能(SMF)实体、策略控制功能(PCF)实体、统一数据管理(UDM)实体以及用户面功能(UPF)实体。
根据本公开实施例的网元主备配对装置还可以包括：NF实体信息数据库建立模块，其包括：接收单元，其配置为接收NF实体上报的运行信息；获取单元，其配置为通过对所述运行信息进行分析，获取所述运行信息的运行标签；以及建立单元，其配置为将所述运行信息和所述运行标签进行绑定处理，建立包含所述运行信息和所述运行标签的NF实体信息数据库。
本公开实施例还提供的一种网元主备配对设备，包括：处理器以及与所述处理器耦接的存储器；所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，所述处理器执行根据本公开各实施例的网元主备配对方法。
本公开实施例还提供的一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，所述处理器执行根据本公开各实施例的网元主备配对方法。
图5是根据本公开实施例的基于5G消息总线的网络架构。
如图5所示，在基于5G消息总线架构中引入一种增强的内容感知功能(Context-Awareness Function，CAF)实体。所示架构的应用场景包括(但不限于)：AMF注册、SMF注册、PCF注册、以及UDM注册等等。
图6是根据本公开实施例的CAF实体的模块结构图。
如图6所示，CAF实体订阅各个NF实体的运行态势信息，并使用人工智能大数据分析方法，决策出最优的主备配对关系，然后发布给NF储存库功能(NRF)实体，以降低运维配置难度。
CAF实体还可以根据历史数据分析，比如节假日景区人流、物联 网周期性注册等等，提前预判系统负荷情况，来调配主备配对关系。
可选的，NRF实体可以和CAF实体物理地合并为一个功能实体，以精简各个NF实体之间的消息交互。
图7是根据本公开实施例的CAF实体决策配对信息并返回给NF实体进行注册的方法流程图。
如图7所示，该方法包括步骤501至510。
在步骤501，SMF1实体上电启动，并发布上电信息，在上电信息中携带有自己的能力、IP地址端口等信息。
在步骤502，CAF实体判断，并决策出配对信息。
在步骤503，CAF实体将配对信息返回给SMF1实体。
在步骤504，SMF1实体向NRF实体注册，在注册请求中携带有地址端口、容量优先级、公共陆地移动网络、服务列表。
在步骤505，SMFn实体上电，同步骤501。
在步骤506，CAF实体根据存储的历史数据，判断决策出最优的主备配对关系(比如SMF1实体)。
在步骤507，CAF实体将配对信息返回给SMFn实体。
在步骤508，SMFn实体向NRF实体注册，同步骤504。
在步骤509，CAF实体向SMF1实体发出主备更新指示。
在步骤510，SMF1实体向NRF实体更新注册信息，在更新的注册信息中携带有新的备用SMF实体信息。
对于AMF实体、UDM实体、PCF实体的注册、更新流程，与图7所示的流程相类似。
图8是根据本公开实施例的CAF实体决策后统一向NRF实体发布NF主备配对关系的方法流程图。
如图8所示，该方法包括步骤601至604。
在步骤601，SMF1实体上电启动，并发布上电信息，在上电信息中携带有自己的能力、IP地址端口等信息。
在步骤602，CAF实体根据保存的信息进行判断，并决策出主备配对关系。
在步骤603，CAF实体直接向NRF实体发出SMF实体注册请求， 在注册请求中携带有主备配对关系。
在步骤604，NRF实体返回注册响应。
可选的，CAF实体可以跟NRF实体合并为一个物理实体，以减少注册及更新消息的交互量。
图9是根据本公开实施例的在NF实体运行时，CAF实体主动切换主备配对关系的方法流程图。
如图9所示，该方法包括步骤701至704。
在步骤701，在CAF实体与SMF实体之间进行周期性地保活检测，SMF实体向CAF实体上报CPU、用户数、负荷等信息。
在步骤702，CAF实体根据策略决策出需变更的SMF主备配对关系。
在步骤703，CAF实体向NRF实体发送更新请求，在更新请求中携带有新的主备配对关系。
在步骤704，NRF实体返回更新响应。
可选的，CAF实体可以根据SMFn实体上报的呼叫成功率或负荷情况，来动态调整主备配对关系，以提升整系统的接通率。
可选的，CAF实体还可以基于历史数据分析出业务异常波动原因，比如物联网周期性注册、节假日景区人流暴增，然后提前更新主备配对关系，以避免发生拥塞。
图10是根据本公开实施例的CAF实体决策NF实体主备配对关系的流程图。
如图10所示，该方法包括步骤801至805。
在步骤801，CAF实体向各个SMF实体订阅运行时数据，例如，CPU负荷、在线用户数、话务量、接入成功率等等。
在步骤802，各个SMF实体向CAF实体上报运行信息。
在步骤803，CAF实体的数据采集上报模块将收集的各个SMF上报的数据传递给大数据平台模块。大数据平台模块可以通过预处理引擎实现数据融合(例如，平均值，变化率)，包括如下两类动作：第一类、数据名称及格式的统一，即数据粒度转换、话务规则计算以及统一的命名、数据格式、计量单位等；第二类：分布式存储中可能不 存在的数据，因此需要进行字段的组合、分割或计算。以运营商获取的用户上网详单为例，需要根据用户上网内容确定用户使用的业务类型，生成相应字段。并对单个用户在单个小区的各类型业务流量、次数、时间、成功率等等进行汇总统计。
在步骤804，业务处理模块利用实时流分布式计算框架通过一组用于预测、分类、聚类和趋势的算法来处理信息流。此外，分析引擎与存储数据库进行交互，数据库中保存的历史数据也可以用来进行预处理，例如，对历史数据进行的平均值计算可以获得最近60分钟的某指标的平均值。
在步骤805，根据大数据分析结果，决策出最优的主备配对关系，并下发给感知数据发布模块。
根据本公开实施例提供的方案，可以减少运维成本，大幅降低系统配置难度，并提升系统资源综合利用率，也提高了系统的可靠性。
尽管上文对本公开进行了详细说明，但是本公开不限于此，本技术领域技术人员可以根据本公开的原理进行各种修改。因此，凡按照本公开原理所作的修改，都应当理解为落入本公开的保护范围。

Claims (14)

  1. 一种网元主备配对方法，包括：
    内容感知功能实体检测到网络功能实体的上电信息时，将所述网络功能实体作为待配对的主网络功能实体；
    所述内容感知功能实体根据所述主网络功能实体上报的运行信息，从预置的网络功能实体信息数据库中查找与所述主网络功能实体运行信息相匹配的备网络功能实体；以及
    所述内容感知功能实体根据所述主网络功能实体和所述备网络功能实体，建立配对信息，并将所述配对信息发送给所述主网络功能实体。
  2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述网络功能实体包括以下任一：接入管理功能实体、会话管理功能实体、策略控制功能实体、统一数据管理实体以及用户面功能实体。
  3. 根据权利要求1或2所述的方法，还包括：
    所述内容感知功能实体建立所述网络功能实体信息数据库，其包括：
    所述内容感知功能实体接收网络功能实体上报的运行信息；
    所述内容感知功能实体通过对所述运行信息进行分析，获取所述运行信息的运行标签；以及
    所述内容感知功能实体将所述运行信息和所述运行标签进行绑定处理，建立包含所述运行信息和所述运行标签的网络功能实体信息数据库。
  4. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述内容感知功能实体根据所述主网络功能实体上报的运行信息，从预置的网络功能实体信息数据库中查找与所述主网络功能实体运行信息相匹配的备网络功能实体的步骤包括：
    所述内容感知功能实体通过对所述主网络功能实体上报的运行信息进行分析，获取所述主网络功能实体运行信息的运行标签；
    所述内容感知功能实体根据所述运行标签，从所述网络功能实体信息数据库中查找与所述运行标签绑定的所有网络功能实体的运行信息；以及
    所述内容感知功能实体在查找到的所有网络功能实体运行信息中继续查找与所述主网络功能实体运行信息最匹配的网络功能实体，并将所述最匹配的网络功能实体作为所述备网络功能实体。
  5. 根据权利要求1或2所述的方法，还包括：
    所述内容感知功能实体周期性接收所述主网络功能实体上报的当前运行信息，并根据所述当前运行信息，更新所述主网络功能实体的配对信息。
  6. 根据权利要求1或2所述的方法，还包括：
    所述内容感知功能实体检测到新网络功能实体的上电信息时，获取所述新网络功能实体的运行信息；
    所述内容感知功能实体根据所述新网络功能实体的运行信息，判断已配对的所述主网络功能实体是否需要更换当前的备网络功能实体；以及
    若判断已配对的所述主网络功能实体需要更换当前的备网络功能实体，则所述内容感知功能实体更新所述主网络功能实体的配对信息。
  7. 一种网元主备配对装置，包括：
    主实体确定模块，其配置为检测到网络功能实体的上电信息时，将所述网络功能实体作为待配对的主网络功能实体；
    备实体查找模块，其配置为根据所述主网络功能实体上报的运行信息，从预置的网络功能实体信息数据库中查找与所述主网络功能实体运行信息相匹配的备网络功能实体；以及
    配对信息建立模块，其配置为根据所述主网络功能实体和所述备网络功能实体，建立配对信息，并将所述配对信息发送给所述主网络功能实体。
  8. 根据权利要求7所述的网元主备配对装置，其中，所述网络功能实体包括以下任一：接入管理功能实体、会话管理功能实体、策略控制功能实体、统一数据管理实体以及用户面功能实体。
  9. 根据权利要求7或8所述的网元主备配对装置，还包括：
    网络功能实体信息数据库建立模块，其包括：
    接收单元，其配置为接收网络功能实体上报的运行信息；
    获取单元，其配置为通过对所述运行信息进行分析，获取所述运行信息的运行标签；以及
    建立单元，其配置为将所述运行信息和所述运行标签进行绑定处理，建立包含所述运行信息和所述运行标签的网络功能实体信息数据库。
  10. 根据权利要求9所述的网元主备配对装置，其中，所述备实体查找模块配置为：
    通过对所述主网络功能实体上报的运行信息进行分析，获取所述主网络功能实体运行信息的运行标签；
    根据所述运行标签，从所述网络功能实体信息数据库中查找与所述运行标签绑定的所有网络功能实体的运行信息；以及
    在查找到的所有网络功能实体运行信息中继续查找与所述主网络功能实体运行信息最匹配的网络功能实体，并将所述最匹配的网络功能实体作为所述备网络功能实体。
  11. 根据权利要求7或8所述的网元主备配对装置，其中，所述网元主备配对装置周期性接收所述主网络功能实体上报的当前运行信息，并根据所述当前运行信息，更新所述主网络功能实体的配对 信息。
  12. 根据权利要求7或8所述的网元主备配对装置，其中，
    所述网元主备配对装置检测到新网络功能实体的上电信息时，获取所述新网络功能实体的运行信息；
    根据所述新网络功能实体的运行信息，判断已配对的所述主网络功能实体是否需要更换当前的备网络功能实体；以及
    若判断已配对的所述主网络功能实体需要更换当前的备网络功能实体，则更新所述主网络功能实体的配对信息。
  13. 一种网元主备配对设备，所述设备包括处理器以及与所述处理器耦接的存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，所述处理器执行根据权利要求1至6中任一项所述的网元主备配对方法。
  14. 一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，所述处理器执行根据权利要求1至6中任一项所述的网元主备配对方法。
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