报文转发的方法、控制面网关和用户面网关与流程

文档序号:17817442发布日期:2019-06-05 21:55
报文转发的方法、控制面网关和用户面网关与流程

本申请涉及通信领域,并且更具体地,涉及一种报文转发的方法、控制面网关和用户面网关。



背景技术:

在车到车通讯中,由于车辆的移动性,需要尽可能的兼顾业务的连续性和低时延。业务的连续性的表现之一就是车辆用户通讯的端点信息(比如用户通讯IP地址)保持不变,这样使得通讯双方可以快速联系上对方而不需要通过其他技术换取对方变化后的端点信息。为了获得更低的时延,通常会将网关下沉,即在离车辆用户近的位置部署更多的网关。这样,车到车通讯可能会在跨下沉网关的场景中进行。

在用户面网关下沉后,若仍然采用现有技术的报文转发方案,将会导致路径迂回,增大转发时延。因此,需要找到一种方案,可以有效地优化转发路径,以满足低时延业务的需求。



技术实现要素:

本申请提供一种用于报文转发的方法、控制面网关和用户面网关,能够有效地优化转发路径,以满足低时延业务的需求。

第一方面,提供了一种用于报文转发的方法,包括:

控制面网关获取第一用户设备UE的注册信息和第二用户设备UE的注册信息,所述第一UE的注册信息包括与所述第一UE进行通信的UE标识,所述第二UE的注册信息包括与所述第二UE进行通信的UE标识;

所述控制面网关根据所述第一UE的注册信息和所述第二UE的注册信息,生成所述第一UE和所述第二UE的转发路由表,所述转发路由表包括所述第一UE和所述第二UE进行报文传输的路径所需的信息;

所述控制面网关将所述转发路由表下发给第一用户面网关和第二用户面网关,所述转发路由表用于用户面网关确定所述第一UE和所述第二UE之间的报文转发路径,其中,所述第一用户面网关是第一UE所在的网关,所述第二用户面网关是所述第二UE所在的网关。

在本申请实施例中,控制面网关通过确定转发路由表并向第一用户面网关下发转发路由表,使得第一用户面网关根据转发路由表确定第一UE和第二UE之间的报文转发路径,能够优化报文转发路径,从而满足低时延业务的需求。

在本申请实施例中,上述第一UE和第二UE可能同在一个用户面网关下,也可能是跨用户面网关。也就是说,第一用户面网关与第二用户面网关可能相同,也可能不相同。

在一些可能的实现方式中,所述第一用户面网关与所述第二用户面网关相同,其中,

生成所述第一UE和所述第二UE的转发路由表,包括:

所述控制面网关根据所述注册信息和所述第一用户面网关的标识,生成所述转发路由表,所述转发路由表包括所述第一用户面网关到达所述第一UE的路由,以及所述第一用户面网关到达所述第二UE的路由,其中,所述第一UE和所述第二UE的报文转发是通过所述第一用户面网关直接发送的。

这样,第一UE和第二UE的报文转发可以通过第一用户面网关直接进行转发,而不需要从第一用户面网关经过传输网络以及中心网关迂回转发,优化了转发路径,降低了转发时延,能够满足低时延业务的需求。

在一些可能的实现方式中,所述第一用户面网关与所述第二用户面网关是不同的用户面网关,其中,

生成所述第一UE和所述第二UE的转发路由表,包括:

所述控制面网关根据所述注册信息、所述第一用户面网关的标识和所述第二用户面网关的标识,生成所述转发路由表,所述转发路由表包括所述第一用户面网关经过所述第二用户面网关到达所述第二UE的路由,以及所述第二用户面网关经过所述第一用户面网关到达所述第一UE的路由。

可选地,所述第一用户面网关与所述第二用户面网关是同一中心网关下的不同用户面网关。

这里,第一UE和第二UE的报文转发可以通过第一用户面网关和第二用户面网关之间的隧道直接进行转发,而不需要从用户面网关经过传输网络以及中心网关迂回转发,优化了转发路径,降低了转发时延,能够满足低时延业务的需求。并且,第一UE的IP地址与第二UE的IP地址是中心网关分配的,由于中心网关保持不变,即使UE从本地UP1切换到本地UPF2,UE的IP地址也未发生变化,从而保证了上层应用的连续性,避免了网关重连带来的业务中断。

在一些可能的实现方式中,在生成所述转发路由表前,所述方法还包括:

所述控制面网关对所述注册信息进行更新,得到所述更新后的注册信息;

所述控制面网关根据所述更新后的注册信息,更新所述转发路由表。

这里,控制面网关在进行更新时,可以只针对用户面网关发生变化的UE的表项进行更新,而不需要对所有注册过的UE的表项进行更新,从而减少了更新范围,节省了开销。

在一些可能的实现方式中,在所述控制面网关向所述第一用户面网关和所述第二用户面网关下发所述转发路由表前,所述方法还包括:

所述控制面网关向所述第一用户面网关和所述第二用户面网关发送创建隧道请求,所述创建隧道请求用于请求创建所述第一用户面网关和所述第二用户面网关之间的隧道;

所述控制面网关接收所述第一用户面网关发送的第一创建隧道请求响应,所述第一创建隧道请求响应用于所述第一用户面网关响应所述创建隧道请求;

所述控制面网关接收所述第二用户面网关发送的第二创建隧道请求响应,所述第二创建隧道请求响应用于所述第二用户面网关响应所述创建隧道请求。

这里,控制面网关可以请求第一用户面网关和第二用户面网关之间建立隧道连接,以便于实现跨用户面网关之间的通信,从而优化转发路径。

第二方面,提供了一种用于报文转发的方法,包括:

第一用户面网关接收控制面网关发送的转发路由表,所述转发路由表包括第一用户设备UE和第二UE进行报文传输的路径所需的信息;

所述第一用户面网关根据所述转发路由表确定所述第一UE和所述第二UE之间的报文转发路径,其中,所述第一用户面网关是所述第一UE所在的网关,第二用户面网关是所述第二UE所在的网关。

在本申请实施例中,第一用户面网关接收控制面网关发送的转发路由表,并根据转发路由表确定第一UE和第二UE之间的报文转发路径,能够优化报文转发路径,从而满足低时延业务的需求。

在本申请实施例中,上述第一UE和第二UE可能同在一个用户面网关下,也可能是跨用户面网关。也就是说,第一用户面网关与第二用户面网关可能相同,也可能不相同。

在一些可能的实现方式中,所述第一用户面网关与所述第二用户面网关相同,其中,所述转发路由表包括所述第一用户面网关到达所述第一UE的路由,以及所述第一用户面网关到达所述第二UE的路由;

所述第一用户面网关根据所述转发路由表确定所述第一UE和所述第二UE的报文转发路径,包括:

所述第一用户面网关根据所述转发路由表,确定所述第一UE和所述第二UE的报文转发通过所述第一用户面网关直接发送。

这样,第一UE和第二UE的报文转发可以通过第一用户面网关直接进行转发,而不需要从第一用户面网关经过传输网络以及中心网关迂回转发,优化了转发路径,降低了转发时延,能够满足低时延业务的需求。

在一些可能的实现方式中,所述第一用户面网关与所述第二用户面网关是不同的用户面网关,所述转发路由表包括所述第一用户面网关经过所述第二用户面网关到达所述第二UE的路由,以及所述第二用户面网关经过所述第一用户面网关到达所述第一UE的路由;

其中,所述第一用户面网关根据所述转发路由表确定所述第一UE和所述第二UE的报文转发路径,包括:

所述第一用户面网关根据所述转发路由表,确定所述第一UE和所述第二UE的报文转发通过所述第一用户面网关和所述第二用户面网关之间的隧道发送。

可选地,所述第一用户面网关与所述第二用户面网关是同一中心网关下的不同用户面网关。

这里,第一UE和第二UE的报文转发可以通过第一用户面网关和第二用户面网关之间的隧道直接进行转发,而不需要从用户面网关经过传输网络以及中心网关迂回转发,优化了转发路径,降低了转发时延,能够满足低时延业务的需求。并且,第一UE的IP地址与第二UE的IP地址是中心网关分配的,由于中心网关保持不变,即使UE从本地UP1切换到本地UPF2,UE的IP地址也未发生变化,从而保证了上层应用的连续性,避免了网关重连带来的业务中断。

在一些可能的实现方式中,所述方法还包括:

所述第一用户面网关接收所述控制面网关发送的创建隧道请求,所述第一创建隧道请求用于请求创建所述第一用户面网关和所述第二用户面网关之间的隧道;

所述第一用户面网关向所述控制面网关发送第一创建隧道请求响应,所述第一创建隧道请求响应用于所述第一用户面网关响应所述创建隧道请求。

这里,第一用户面网关可以响应控制面网关的创建隧道请求,并与第二用户面网关建立隧道连接,以便于实现跨用户面网关之间的通信,从而优化转发路径。

第三方面,提供了一种控制面网关,用于执行上述第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法。具体地,该控制面网关包括用于执行上述第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法的模块。

第四方面,提供了一种用户面网关,用于执行上述第二方面或第二方面的任意可能的实现方式中的方法。具体地,该用户面网关包括用于执行上述第二方面或第二方面的任意可能的实现方式中的方法的模块。

第五方面,提供了一种控制面网关,该控制面网关包括处理器、存储器和收发器。处理器与存储器和收发器连接。存储器用于存储指令,处理器用于执行该指令,收发器用于在处理器的控制下与其他网元进行通信。该处理器执行该存储器存储的指令时,该执行使得该处理器执行第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法。

第六方面,提供了一种用户面网关,该用户面网关包括处理器、存储器和收发器。处理器与存储器和收发器连接。存储器用于存储指令,处理器用于执行该指令,收发器用于在处理器的控制下与其他网元进行通信。该处理器执行该存储器存储的指令时,该执行使得该处理器执行第二方面或第二方面的任意可能的实现方式中的方法。

第七方面,提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质存储有程序,该程序使得控制面网关执行上述第一方面,及其各种实现方式中的任一种报文转发的方法。

第八方面,提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质存储有程序,该程序使得用户面网关执行上述第二方面,及其各种实现方式中的任一种报文转发的方法。

第九方面,提供了一种通信芯片,其中存储有指令,当其在控制面网关上运行时,使得所述通信芯片执行上述第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法。

第十方面,提供了一种通信芯片,其中存储有指令,当其在用户面网关上运行时,使得所述通信芯片执行上述第二方面或第二方面的任意可能的实现方式中的方法。

第十一方面,提供了一种包含指令的计算机程序产品,其在计算机上运行时,使得计算机执行上述第一方面或其任意可能的实现方式中的方法,或者第二方面或其任意可能的实现方式中的方法。

附图说明

图1是一种控制面与用户面分离CUPS网络架构图。

图2是应用本申请实施例的一个场景示意图。

图3是根据本申请实施例的控制面网关的结构框图。

图4是根据本申请实施例的用户面网关的结构框图。

图5是根据本申请实施例的用于报文转发的方法的示意性交互图。

图6是应用本申请实施例的一个例子的示意图。

图7是根据本申请实施例的另一个例子的示意图。

图8是根据本申请实施例的一个具体流程的交互图。

图9是根据本申请实施例的控制面网关的示意性框图。

图10是根据本申请实施例的用户面网关的示意性框图。

图11是根据本申请实施例的用户面网关的示意性框图。

具体实施方式

下面将结合附图,对本申请中的技术方案进行描述。

本申请实施例的技术方案可以应用于各种通信系统,例如:全球移动通讯(Global System of Mobile communication,GSM)系统、码分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)系统、宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access,WCDMA)系统、通用分组无线业务(General Packet Radio Service,GPRS)、长期演进(Long Term Evolution,LTE)系统、LTE频分双工(Frequency Division Duplex,FDD)系统、LTE时分双工(Time Division Duplex,TDD)、通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunication System,UMTS)、全球互联微波接入(Worldwide Interoperability for Microwave Access,WiMAX)通信系统、未来的第五代(5th Generation,5G)系统或新无线(New Radio,NR)等。

本申请实施例的技术方案可以应用于控制面与用户面分离(Control and User Plane Separation,CUPS)的网络架构中。控制面与用户面分离,即将一些或者全部兼具控制面和用户面的功能的网元,拆分成控制面网元和用户面网元两个个体。CUPS也称为CU分离。CU分离的网络架构中,控制面网元具有控制面功能,主要包括与其他网元之间的信令连接、处理用户设备的移动性管理和会话管理请求、管理用户设备的上下文和建立传输数据的通道。用户面网元具有用户面功能,主要包括发送用户设备的上下行数据报文、执行针对数据报文的服务质量(Quality of Service,QoS)的控制和流量统计等。其中,通道也可称作隧道(tunnel),比如通用分组无线服务技术(General Packet Radio Service,GPRS)隧道协议(GPRS Tunnelling Protocol,GTP)tunnel等。

图1示出了一种CUPS网络架构图。如图1所示,该网络架构主要包括UE、基站、控制面网关和服务器。图1中虚线表示通过控制面传输消息,实线表示通过用户面传输消息或数据报文。

UE可以指终端设备、接入终端、用户单元、用户站、移动站、移动台、远方站、远程终端、移动设备、用户终端、终端、无线通信设备、用户代理或用户装置。终端设备还可以是蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(Session Initiation Protocol,SIP)电话、无线本地环路(Wireless Local Loop,WLL)站、个人数字处理(Personal Digital Assistant,PDA)、具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备、可穿戴设备,未来5G网络中的终端设备或者未来演进的公用陆地移动通信网络(Public Land Mobile Network,PLMN)中的终端设备、车到一切(Vehicle to X,V2X)设备、车到车(Vehicle to Vehicle,V2V)设备等,本申请实施例对此并不限定。UE可以与控制面网关通过信令消息通信,也可以与用户面网关进行数据报文的传输。

基站是本申请实施例使用的一种CP分离的网络架构中一种可能的组成部分,可以是未来5G网络中的基站设备g-NB、小基站设备、eNB,还可以是云无线接入网络(Cloud Radio Access Network,CRAN)场景下的无线控制器,或者是移动性管理网元(Mobility Management Entity,MME)或者,该基站可以为中继站、接入点、车载设备、可穿戴设备以及未来5G网络中的网络设备或者未来演进的PLMN网络中的网络设备等,本申请实施例并不限定。UE与控制面网关和用户面网关之间通过基站通信,当然,UE与控制面网关和用户面网关之间也可以直接通信,即CP分离的网络架构种可以没有基站,本申请实施例对此并不限定。

5G网络中的核心网(Core Network,CN)包括控制面的网络功能(Network Function,NF)以及用户面的网络功能。核心网与5G接入网络(Radio Access Network,RAN)连接。

控制面(Control Plane,CP)网关(Gateway)具有控制面的接口,主要用于与其他网元之间的进行信令连接,处理用户的移动性管理和会话管理请求,管理用户的上下文和建立传输数据的通道。控制面网关可以用于静态IP地址分配或动态IP地址分配时的网关自主分配。控制面网关可以是公用数据网网关(Public Data Network GateWay,PGW)分离后具有控制面功能的控制网关(Control GateWay,CGW)。

可选地,控制面的网络功能可以是会话管理功能(Session Management Function,SMF),接入和移动性管理功能(Access and Mobility Management Function,AMF)。

用户面(User Plane,UP)网关Gateway具有用户面的接口,主要用于发送用户的上下行数据报文、执行针对数据报文的QoS控制和流量统计等。用户面网关可以用于动态IP地址分配时的网关自主分配、动态IP地址分配时的外部网络分配。服务器(Server)可以分配IP地址,与用户面网关相连可以收发数据报文。用户面网关可以是PGW分离后具有用户面功能的用户面网关(User GateWay,UGW)。

进一步地,对于用户面网关下沉的场景,用户面网关可以分离成中心网关(比如,锚点Anchor用户面功能(User Plane Function,UPF))和边缘网关(比如,本地Local UPF),其中,Anchor UPF作为用户面锚点,Local UPF将用户面拉远,为低时延业务提供就近转发。一个Anchor UPF可以对应多个Local UPF。随着UE的移动,会出现跨Local UPF的场景。

图2是应用本申请实施例的一个场景示意图。如图2所示,该网络架构主要包括控制面网关,传输网络,用户面网关和车辆(包括车辆1和车辆2)。其中,用户面网关分离为锚点(Anchor)UPF和本地(Local)UPF(包括Local UPF1和Local UPF2)。可选地,车辆1与车辆2可能在同一Local UPF下(如图2中车道T1中所示的车辆1与车辆2)进行通信,也可能跨Local UPF(如图2中车道T2中所示的车辆1与车辆2)进行通信。

应理解,上述只是以图2中的场景为例进行描述,并不对本申请实施例的保护范围构成限定。

在现有的方案中,若车辆1与车辆2均在Local UPF1,车辆1与车辆2通过路径1进行报文转发;若车辆2移动到Local UPF2下,车辆1与车辆2通过路径2进行报文转发。但不论是路径1还是路径2,都会拉长车辆1与车辆2进行报文转发的路径,时延较大,不能满足低时延业务的需求。

基于此,本申请实施例拟提出一种新的解决方案,通过对路径进行优化,以满足低时延业务的需求。

图3示出了根据本申请实施例的控制面网关300的结构框图。如图3所示,所示的控制面网关300包括:处理器301、存储器302和收发器303。

处理器301、存储器302和收发器303之间通过内部连接通路互相通信,传递控制和/或数据信号。在一个可能的设计中,处理器301、存储器302和收发器303可以通过芯片实现。该存储器302可以存储程序代码,处理器301调用存储器302存储的程序代码,以实现该控制面网关的相应功能。

所述处理器301用于:

通过所述收发器303获取第一UE的注册信息和第二UE的注册信息,所述第一UE的注册信息包括与所述第一UE进行通信的UE标识,所述第二UE的注册信息包括与所述第二UE进行通信的UE标识;

所述控制面网关根据所述第一UE的注册信息和所述第二UE的注册信息,生成所述第一UE和所述第二UE的转发路由表,所述转发路由表包括所述第一UE和所述第二UE进行报文传输的路径所需的信息;

通过所述收发器303将所述转发路由表下发给第一用户面网关和第二用户面网关,所述转发路由表用于用户面网关确定所述第一UE和所述第二UE之间的报文转发路径,其中,所述第一用户面网关是第一UE所在的网关,所述第二用户面网关是所述第二UE所在的网关。

可以理解的是,尽管并未示出,控制面网关300还可以包括其他装置,例如输入装置、输出装置、电池等。

在一个可能的设计中,存储器302可以存储用于执行本申请实施例的用于报文转发的方法中控制面网关执行的方法的指令。处理器301可以执行存储器302中存储的指令结合其他硬件(例如收发器303)完成下文方法中控制面网关执行的步骤,具体工作过程和有益效果可以参见下文方法实施例中的描述。

图4示出了根据本申请实施例的用户面网关400的结构框图。如图4所示,所示的用户面网关400包括:处理器401、存储器402和收发器403。

处理器401、存储器402和收发器403之间通过内部连接通路互相通信,传递控制和/或数据信号。在一个可能的设计中,处理器401、存储器402和收发器403可以通过芯片实现。该存储器402可以存储程序代码,处理器401调用存储器402存储的程序代码,以实现该用户面网关的相应功能。

所述处理器401用于:

通过所述收发器403接收控制面网关发送的转发路由表,所述转发路由表包括第一用户设备UE和第二UE进行报文传输的路径所需的信息;

根据所述转发路由表确定所述第一UE和所述第二UE之间的报文转发路径。

可以理解的是,尽管并未示出,用户面网关400还可以包括其他装置,例如输入装置、输出装置、电池等。

在一个可能的设计中,存储器402可以存储用于执行本申请实施例的用于报文转发的方法中用户面网关执行的方法的指令。处理器401可以执行存储器402中存储的指令结合其他硬件(例如收发器403)完成下文方法中用户面网关(第一用户面网关或第二用户面网关)执行的步骤,具体工作过程和有益效果可以参见下文方法实施例中的描述。

本申请实施例揭示的方法可以应用于处理器中,或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片,具有信号的处理能力。在实现过程中,下文方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor,DSP),专用集成电路(application specific integrated circuit,ASIC),现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件,分立门或者晶体管逻辑器件,分立硬件组件,还可以是系统芯片(system on chip,SoC),还可以是中央处理器(central processor unit,CPU),还可以是网络处理器(network processor,NP),还可以是数字信号处理电路(digital signal processor,DSP),还可以是微控制器(micro controller unit,MCU),还可以是可编程控制器(programmable logic device,PLD)或其他集成芯片。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成,或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存取存储器(random access memory,RAM)、闪存、只读存储器(read-only memory,ROM)、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器,处理器读取存储器中的指令,结合其硬件完成下述方法的步骤。

图5示出了根据本申请实施例的用于报文转发的方法500的示意性交互图。如图5所示,所述方法500包括:

S501,控制面网关获取第一用户设备UE的注册信息和第二UE的注册信息,所述第一UE的注册信息包括与所述第一UE进行通信的UE标识,所述第二UE的注册信息包括与所述第二UE进行通信的UE标识。

可选地,所述控制面网关可以是AMF/SMF节点或设备,也可以是MME,对此不作限定。

可选地,所述第一UE的注册信息可以包括第一UE的用户表项以及与第一UE进行通信的UE标识。所述第二UE的注册信息可以包括第二UE的用户表项以及与第二UE进行通信的UE标识。

可选地,控制面网关根据上述注册信息可以获知第一UE与第二UE之间的报文转发关系。

具体地,第一UE和第二UE都向V2X服务器进行注册,并加入一个编队组。然后,控制面网关可以通过V2X控制器获取上述注册信息,从而获知第一UE与第二UE是一个通信组,进而下发转发路由表。

可选地,在具体实现时,上述注册信息可以是控制面网关通过服务器(比如,V2X服务器)主动获取的,也可以是服务器通过网络开放功能(Network Exposure Function,NEF)发送给控制面网关的,也可以是预先配置给所述控制面网关的,本申请实施例对此不作限定。

应理解,这里是以第一UE和第二UE为例说明。可选地,控制面网关可以获取多个有通信需求的UE的注册信息,本申请实施例对此不作限定。

S502,控制面网关根据所述第一UE的注册信息和所述第二UE的注册信息,生成所述第一UE和所述第二UE的转发路由表,所述转发路由表包括所述第一UE和所述第二UE进行报文传输的路径所需的信息。

具体地,控制面网关根据第一UE的注册信息和第二UE的注册信息,关联到用户上下文,并在转发面上生成转发路由表。

可选地,控制面网关可以维护转发路由表,该转发路由表中可以包括第一UE与第二UE之间的通信路径所需的信息。比如,该转发路由表可以包括第一UE的互联网协议(Internet Protocol,IP)地址,第二UE的IP地址,第一UE与第二UE所在的用户面网关的标识(Identifier,ID),第一UE的下一跳设备的地址,第二UE的下一跳设备的地址等信息。

应理解,第一UE与第二UE进行报文转发的路径可以是第一UE到第二UE的通信,也可以是第二UE到第一UE的通信,对此不作具体限定。对应地,转发路由表可以包括第一UE与第二UE进行通信时的单向路径的路由信息,也可以包括双向路径的路由信息,对此不作限定。

S503,控制面网关将转发路由表下发给第一用户面网关和第二用户面网关,所述转发路由表用于用户面网关确定第一UE和第二UE之间的报文转发路径。

可选地,所述第一用户面网关或第二用户面网关是Local UPF。可选地,如果第一UE和第二UE在同一用户面网关(比如第一用户面网关)下,则控制面网关向第一用户面网关下发所述转发路由表。

对应地,第一用户面网关接收控制面网关下发的所述转发路由表。

S504,第一用户面网关根据所述转发路由表确定第一UE和第二UE之间的报文转发路径。

对应地,第二用户面网关接收控制面网关下发的所述转发路由表。

S505,第二用户面网关根据所述转发路由表确定第一UE和第二UE之间的报文转发路径。

可选地,UE的转发报文中有双方通信的IP地址,UE可以基于IP地址查询转发路由表。

应理解,如果上述第一用户面网关与第二用户面网关相同,则可以不执行步骤S505,其中,在步骤S503中控制面网关可以只向第一用户面网关发送上述转发路由表。

在本申请实施例中,控制面网关通过确定转发路由表并向第一用户面网关下发转发路由表,使得第一用户面网关根据转发路由表确定第一UE和第二UE之间的报文转达路径,能够优化报文转发路径,从而满足低时延业务的需求。

需要说明的是,在本申请实施例中,上述第一UE和第二UE可能同在一个用户面网关下,也可能是跨用户面网关。也就是说,第一用户面网关与第二用户面网关可能相同,也可能不相同。当然,不论是哪种情形,本申请实施例的技术方案都是适用的。下面将对这些情形进行详细描述。

可选地,第一用户面网关和第二UE用户面网关相同,其中,生成第一UE和第二UE的转发路由表,包括:

所述控制面网关根据所述注册信息和所述第一用户面网关的标识,生成所述转发路由表,所述转发路由表包括所述第一用户面网关到达所述第一UE的路由,以及所述第一用户面网关到达所述第二UE的路由,其中,所述第一UE和所述第二UE的报文转发是通过所述第一用户面网关直接发送的。

具体而言,如果第一UE和第二UE在同一用户面网关(比如第一用户面网关)下,那么控制面网关可以基于第一UE和第二UE的注册信息,以及第一用户面网关的标识,生成所述转发路由表,并将转发路由表下发给第一用户面网关。其中,所述转发路由表包括第一用户面网关到达第一UE的路由,以及第一用户面网关到达第二UE的路由。也就是说,第一UE和第二UE的报文转发是通过第一用户面网关进行本地转发的。

对应地,第一用户面网关根据所述转发路由表,确定第一UE和第二UE的报文转发通过所述第一用户面网关直接发送。

这样,第一UE和第二UE的报文转发可以通过第一用户面网关(比如图2中的UPF1)直接进行转发,而不需要从第一用户面网关经过传输网络以及中心网关(比如图2中的锚点UPF)迂回转发,优化了转发路径,降低了转发时延,能够满足低时延业务的需求。

可选地,所述第一用户面网关与所述第二用户面网关是不同的用户面网关,其中,

所述生成所述第一UE和所述第二UE的转发路由表,包括:

所述控制面网关根据所述注册信息、所述第一用户面网关的标识和所述第二用户面网关的标识,生成所述转发路由表,所述转发路由表包括所述第一用户面网关经过所述第二用户面网关到达所述第二UE的路由,以及所述第二用户面网关经过所述第一用户面网关到达所述第一UE的路由。

可选地,所述第一用户面网关与所述第二用户面网关是同一中心网关下的不同用户面网关。

具体而言,如果第一UE和第二UE不在同一用户面网关下,那么控制面网关可以基于第一UE和第二UE的注册信息,第一用户面网关的标识以及第二用户面网关的标识,生成所述转发路由表,并将转发路由表下发给第一用户面网关和第二用户面网关。其中,所述转发路由表包括第一用户面网关经过第二用户面网关到达第一UE的路由,以及第二用户面网关经过第一用户面网关到达第二UE的路由。第一UE和第二UE的报文转发可以通过第一用户面网关和第二用户面网关之间的隧道进行转发。

对应地,第一用户面网关根据所述转发路由表,确定第一UE和第二UE的报文转发通过所述第一用户面网关和所述第二用户面网关之间的隧道发送。

这里,第一UE和第二UE的报文转发可以通过第一用户面网关和第二用户面网关之间的隧道(比如图2中的本地UPF1和本地UPF2的隧道)直接进行转发,而不需要从用户面网关经过传输网络以及中心网关(比如图2中的锚点Anchor UPF)迂回转发,优化了转发路径,降低了转发时延,能够满足低时延业务的需求。并且,第一UE的IP地址与第二UE的IP地址是中心网关分配的,由于中心网关保持不变,即使UE从本地UP1切换到本地UPF2,UE的IP地址也未发生变化,从而保证了上层应用的连续性,避免了网关重连带来的业务中断。

上面描述了第一UE和第二UE可以使用第一用户面网关和第二用户面网关之间的隧道进行报文转发。下面将描述如何打通第一用户面网关和第二用户面网关之间的隧道。

可选地,在控制面网关向所述第一用户面网关和所述第二用户面网关下发所述转发路由表前,所述方法还包括:

所述控制面网关向所述第一用户面网关和所述第二用户面网关发送创建隧道请求,所述创建隧道请求用于请求创建所述第一用户面网关和所述第二用户面网关之间的隧道。

对应地,第一用户面网关接收所述创建隧道请求;第二用户面网关接收所述创建隧道请求。

在第一用户面网关与第二用户面网关建立隧道后,第一用户面网关向所述控制面网关发送第一创建隧道请求响应,所述第一创建隧道请求响应用于所述第一用户面网关响应所述创建隧道请求。

对应地,所述控制面网关接收所述第一用户面网关发送的第一创建隧道请求响应。

在第一用户面网关与第二用户面网关建立隧道后,第二用户面网关向所述控制面网关发送第二创建隧道请求响应,所述第二创建隧道请求响应用于所述第二用户面网关响应所述创建隧道请求。

对应地,所述控制面网关接收所述第二用户面网关发送的第二创建隧道请求响应。

也就是说,控制面网关可以请求第一用户面网关和第二用户面网关之间建立隧道连接,以便于实现跨用户面网关之间的通信,从而优化转发路径。

为了便于本领域的技术人员更清楚得理解本申请实施例的技术方案,下面将结合图6进行描述。图6示出了应用本申请实施例的一个例子的示意图。如图6所示,车辆1与车辆2均接入到本地UPF1,车辆3接入到本地UPF2。其中,本地UPF1和本地UPF2对应同一个锚点UPF(即本地UPF1)。可选地,车辆2也可能移动到本地UPF2下。其中,车辆(car)可以看作UE。

如果车辆1与车辆2需要进行通信,若采用现有技术的方案,车辆1与车辆2会使用路径1进行报文转发。而应用本申请实施例的技术方案后,控制面网关通过将转发路由表下发给本地UPF1,使得车辆1与车辆2能够使用路径1'进行报文转发,从而直接在本地UPF1完成转发,不需要通过传输网络将报文转发到锚点UPF处,优化了转发路径,降低了转发时延。

如果车辆2与车辆3需要进行通信,若采用现有技术的方案,车辆2与车辆3会使用路径2进行报文转发。而应用本申请实施例的技术方案后,控制面网关通过将转发路由表下发给本地UPF1和本地UPF2,建立UPF1和UPF2之间的隧道,使得车辆2与车辆3能够使用路径2'进行报文转发,从而通过UPF1和UPF2之间的隧道完成报文转发,不需要通过传输网络将报文转发到锚点UPF处,优化了转发路径,降低了转发时延。

应理解,在图6中,如果车辆2移动到本地UPF2下,也可以通过UPF1和UPF2之间的隧道实现与车辆1的通信,为了简洁,这里不作赘述。

综上所述,从图6中可以得知:应用本申请实施例的技术方案后得到的转发路径,显然要优于现有技术的转发路径,能够实现快速转发。

可选地,作为一个实施例,所述方法500还包括:

控制面网关对所述注册信息进行更新,得到所述更新后的注册信息;

所述控制面网关根据所述更新后的注册信息,更新所述转发路由表。

具体而言,如果UE移动或切换到不同的用户面网关,那么控制面网关可以对UE的注册信息进行更新。控制面网关可以基于更新后的注册信息,更新上述转发路由表。这里,控制面网关在进行更新时,可以只针对用户面网关发生变化的UE的表项进行更新,而不需要对所有注册过的UE的表项进行更新,从而减少了更新范围,节省了开销。

需要说明的,本申请实施例中,需要通信的UE双方可以在初始预定好或后期动态加入,对此不作限定。本申请实施例中引入注册机制,通过应用层来管理或维护需要通信的双方或多方。

为了便于本领域技术人员理解本申请实施例,下面将结合图7中的例子进行描述。

图7示出了根据本申请实施例的另一个例子的示意图。如图7所示,车辆1、车辆2和车辆3是一个移动车辆编队,该移动车辆编队中的车辆需要保持持续的业务通信。编队车辆在建立承载后,会先后向服务器(比如V2X server)发送编队通信请求。服务器根据收到的编队通信请求将车辆1、车辆2和车辆3进行编队。服务器通过NEF向控制面网关(比如图7中的AMF/SMF)发送编队车辆信息(即上述注册信息)。控制面网关根据编队车辆信息生成转发路由表,并下发给用户面网关(包括本地UPF1和本地UPF2)。零散车辆之间不需要进行编队,也不会向服务器发送编队请求。示例性地,在图7中,当车辆2从本地UPF1移动到本地UPF2,控制面网关需要更新本地UPF1到车辆2上的路由,以及本地UPF2到车辆1上的路由,保证车辆1与车辆2通过本地UPF1和本地UPF2之间的隧道进行通信,而不需要对零散车辆进行路由更新。

因此,如果编队车辆中的某个车辆发生跨UPF移动,那么控制面网关仅针对编队车辆进行用户表项更新,从而降低了更新用户表项的数量,减少了网络动荡,有助于提高网络性能。

图8示出了根据本申请实施例的一个具体流程的交互图。图8中的实线表示各个设备间的交互步骤,虚线表示UE1与UE2之间的报文转发路径。如图8所示,该流程包括:

801,UE1建立分组数据网络(Packet Data Network,PDN)连接到锚点UPF,边缘用户面建立在本地UPF1。

802,UE2建立PDN连接到锚点UPF,边缘用户面建立在本地UPF1。

803,UE1注册到V2X服务器(或控制器controller),加入编队。

804,UE2注册到V2X服务器(或控制器controller),加入编队。

这里,UE1和UE2注册到应用服务器(Application Server,AS)。其中,UE1和UE2是一个编队的车辆。UE1与UE2之间需要进行报文转发。

对应地,V2X服务器可获取到UE1与UE2的编队信息。

805,V2X服务器将UE1和UE2的编队信息(或注册信息)发送给SMF。

可选地,该编队信息也可以预先配置给SMF。

对应地,SMF获取到UE1和UE2的编队信息。进一步地,SMF根据UE1和UE2的编队信息生成转发路由表。

806,SMF向本地UPF1下发用户级的转发路由表。

对应地,本地UPF1可以根据该转发路由表确定UE1和UE2的报文转发路径。

807,UE1到UE2的报文转发路径为:UE1-RAN1-本地UPF1-RAN1-UE2。

808,UE2发生切换。UE2从RAN1切换到RAN2,对应的UPF从本地UPF1切换到本地UPF2。

此时,如果系统支持双链路场景,则UE1与UE2的报文转发可以通过以下路径实现转发:(1)原链路:UE1-RAN1-本地UPF1-RAN1-UE2;(2)新链路:UE1-RAN1-本地UPF1-RAN2-UE2。这里的新链路是指UE2发生切换后还未优化的链路。可选地,UE1与UE2之间的报文可以是V2V报文。

809,RAN2向AMF发送路径切换请求(path switch request)。

810,AMF向SMF发起创建会话请求(create session request)。其中,步骤810中的创建会话请求是AMF发送给SMF的。

811,SMF可以根据算法向本地UPF2发送创建会话请求。其中,步骤811中的创建会话请求是SMF发送给本地UPF2的。

812,本地UPF2向SMF回复创建会话响应(create session response)。这里的“创建会话响应”对应于步骤811中的“创建会话请求”。

813,SMF向本地UPF1发送创建UPF间隧道请求(GTP tunnel create request)。

其中,步骤813中的创建UPF间隧道请求用于请求创建本地UPF1与本地UPF2之间的隧道,比如GTP tunnel。

814,本地UPF1向SMF回复创建UPF间隧道响应。

815,SMF向本地UPF2发送创建UPF间隧道请求。其中,步骤815中的创建UPF间隧道请求与步骤813中的“创建UPF间隧道请求”作用相同,都是用于请求创建本地UPF1与本地UPF2之间的隧道,比如GTP tunnel。

816,本地UPF2向SMF回复创建UPF间隧道响应。

这里,通过上述步骤813-816,建立了本地UPF1与本地UPF2之间的隧道。

817,SMF向锚点UPF发送会话修改请求(session modify request)。其中,步骤817中的会话修改请求是SMF发送给锚点UPF的。

818,锚点UPF向SMF回复会话修改响应(session modify response)。这里的“会话修改响应”对应于步骤817中的“会话修改请求”。

这里,当UE2发生切换后,SMF需要对转发路由表进行更新,并将更新后的转发路由表下发给本地UPF1和本地UPF2。

819,SMF向本地UPF2发送更新用户级转发路由请求(forward routing request)。

820,本地UPF2向SMF回复用户级转发路由响应。步骤820中的用户级转发路由响应用于本地UPF2响应步骤819中的更新用户级转发路由请求。

821,SMF向本地UPF1发送更新用户级转发路由请求(forward routing request)。

822,本地UPF1向SMF回复用户级转发路由响应。步骤822中的用户级转发路由响应用于UPF1响应步骤821中的更新用户级转发路由请求。

这里,本地UPF1可以根据更新后的转发路由表确定出UE1与UE2的转发路径。对于UE1到UE2,报文转发路径为:UE1-RAN1-本地UPF1-本地UPF2-RAN2-UE2。这里,对于UE2到UE1,报文转发路径还未与UE1到UE2的路径统一,UE2到UE1的报文转发路径为:UE2-RAN2-本地UPF1-RAN1-UE1。

823,SMF向AMF回复创建会话响应(create session response)。其中,步骤823中的创建会话响应用于响应步骤810中的创建会话请求。

824,AMF向RAN2回复路径切换请求响应。

此时,UE2到UE1的报文转发路径更新为:UE2-RAN2-本地UPF2-本地UPF1-RAN1-UE1,实现了上下行路径统一,即UE2到UE1的报文转发路径与UE1到UE2的报文转发路径是统一的。

825,RAN2向RAN1发送链路释放(path release)请求,或者,释放资源(release resource)请求。

826,SMF向UPF1发送释放会话资源(release resource)请求,或者,删除会话请求(delete session request)。

综上所述,本申请实施例的技术方案实现了路径优化,有效地降低了报文转发时延,能够满足低时延业务的需求。

需要说明的是,图8中各个术语(比如创建会话请求,创建会话响应)的含义、解释或作用可以对应于相应的发送和/或接收主体。其中,各个步骤中采用术语的名称并不对执行的步骤构成限定。可选地,术语的命名可以采用其他命名代替。

应理解,图6至图8中的例子仅仅是为了便于本领域技术人员理解本申请实施例,并非要将本申请实施例限于例示的具体场景。本领域技术人员根据图6至图8的例子,显然可以进行各种等价的修改或变化,这样的修改或变化也落入本发明实施例的范围内。

上文中结合图1至图8,详细描述了根据本申请实施例的报文转发的方法,下面将结合图9和图10,详细描述根据本申请实施例的控制面网关和用户面网关。

图9示出了根据本申请实施例的控制面网关900的示意性框图。所述控制面网关900用于执行前述控制面网关对应的方法或步骤。可选地,所述控制面网关900中各个模块可以通过软件来实现。所述控制面网关900可以安装在通用计算机设备中。如图9所示,所述控制面网关900包括:

获取模块910,用于获取第一用户设备UE的注册信息和第二用户设备UE的注册信息,所述第一UE的注册信息包括与所述第一UE进行通信的UE标识,所述第二UE的注册信息包括与所述第二UE进行通信的UE标识;

处理模块920,用于根据所述第一UE的注册信息和所述第二UE的注册信息,生成所述第一UE和所述第二UE的转发路由表,所述转发路由表包括所述第一UE和所述第二UE进行报文传输的路径所需的信息;

收发模块930,用于将所述转发路由表下发给第一用户面网关和第二用户面网关,所述转发路由表用于用户面网关确定所述第一UE和所述第二UE之间的报文转发路径,其中,所述第一用户面网关是所述第一UE所在的网关,所述第二用户面网关是所述第二UE所在的网关。

可选地,所述第一用户面网关与所述第二用户面网关相同,其中,

所述处理模块920具体用于:

根据所述注册信息和所述第一用户面网关的标识,生成所述转发路由表,所述转发路由表包括所述第一用户面网关到达所述第一UE的路由,以及所述第一用户面网关到达所述第二UE的路由,其中,所述第一UE和所述第二UE的报文转发是通过所述第一用户面网关直接发送的。

可选地,所述第一用户面网关与所述第二用户面网关是不同的用户面网关,其中,

所述处理模块920具体用于:

所述控制面网关根据所述注册信息、所述第一用户面网关的标识和所述第二用户面网关的标识,生成所述转发路由表,所述转发路由表包括所述第一用户面网关经过所述第二用户面网关到达所述第二UE的路由,以及所述第二用户面网关经过所述第一用户面网关到达所述第一UE的路由。

可选地,所述处理模块920还用于:对所述注册信息进行更新,得到所述更新后的注册信息;以及用于根据所述更新后的注册信息,更新所述转发路由表。

可选地,所述收发模块930还用于:

向所述第一用户面网关和所述第二用户面网关发送创建隧道请求,所述创建隧道请求用于请求创建所述第一用户面网关和所述第二用户面网关之间的隧道;

以及,接收所述第一用户面网关发送的第一创建隧道请求响应,所述第一创建隧道请求响应用于所述第一用户面网关响应所述创建隧道请求;

以及,接收所述第二用户面网关发送的第二创建隧道请求响应,所述第二创建隧道请求响应用于所述第二用户面网关响应所述创建隧道请求。

应理解,根据本申请实施例的控制面网关900可对应于前述方法实施例的报文转发中的控制面网关,并且控制面网关900中的各个模块的上述和其它管理操作和/或功能分别为了实现前述各个方法的相应步骤,因此也可以实现前述方法实施例中的有益效果,为了简洁,在此不再赘述。

还应理解,本申请实施例中的处理模块920可以由处理器实现,收发模块930和获取模块910可以由收发器实现。

图10示出了根据本申请实施例的用户面网关1000的示意性框图。所述用户面网关1000用于执行前述第一用户面网关对应的方法或步骤。可选地,所述用户面网关1000中各个模块可以通过软件来实现。所述用户面网关1000可以安装在通用计算机设备中。如图10所示,所述用户面网关1000包括:

收发模块1010,用于接收控制面网关发送的转发路由表,所述转发路由表包括第一用户设备UE和第二用户设备UE进行报文传输的路径所需的信息;

处理模块1020,用于根据所述转发路由表确定所述第一UE和所述第二UE之间的报文转发路径,其中,所述第一用户面网关是所述第一UE所在的网关,第二用户面网关是所述第二UE所在的网关。

可选地,所述第一用户面网关与所述第二用户面网关相同,其中,所述转发路由表包括所述第一用户面网关到达所述第一UE的路由,以及所述第一用户面网关到达所述第二UE的路由;

所述处理模块1020具体用于:

根据所述转发路由表,确定所述第一UE和所述第二UE的报文转发通过所述第一用户面网关直接发送。

可选地,所述第一用户面网关与所述第二用户面网关是不同的用户面网关,所述转发路由表包括所述第一用户面网关经过所述第二用户面网关到达所述第二UE的路由,以及所述第二用户面网关经过所述第一用户面网关到达所述第一UE的路由;

其中,所述处理模块1020具体用于:

根据所述转发路由表,确定所述第一UE和所述第二UE的报文转发通过所述第一用户面网关和所述第二用户面网关之间的隧道发送。

可选地,所述收发模块1010还用于:

接收所述控制面网关发送的创建隧道请求,所述第一创建隧道请求用于请求创建所述第一用户面网关和所述第二用户面网关的隧道;

以及,向所述控制面网关发送第一创建隧道请求响应,所述第一创建隧道请求响应用于所述第一用户面网关响应所述创建隧道请求。

应理解,根据本申请实施例的用户面网关1000可对应于前述方法实施例的报文转发中的第一用户面网关,并且用户面网关1000中的各个模块的上述和其它管理操作和/或功能分别为了实现前述各个方法的相应步骤,因此也可以实现前述方法实施例中的有益效果,为了简洁,在此不再赘述。

还应理解,本申请实施例中的处理模块1020可以由处理器实现,收发模块1010可以由收发器实现。

图11示出了根据本申请实施例的用户面网关1100的示意性框图。所述用户面网关1100用于执行前述第二用户面网关对应的方法或步骤。可选地,所述用户面网关1100中各个模块可以通过软件来实现。所述用户面网关1100可以安装在通用计算机设备中。如图11所示,所述用户面网关1100包括:

收发模块1110,用于接收控制面网关发送的转发路由表,所述转发路由表包括第一用户面网关经过所述第二用户面网关到达第二用户设备UE的路由,以及所述第二用户面网关经过所述第一用户面网关到达第一UE的路由,其中,所述第一用户面网关是所述第一UE所在的用户面网关,所述第二用户面网关是所述第二UE所在的用户面网关,所述第一用户面网关与所述第二用户面网关是不同的用户面网关;

处理模块1120,用于根据所述转发路由表确定所述第一UE和所述第二UE之间的报文转发路径。

可选地,所述收发模块1110还用于:

接收所述控制面网关发送的创建隧道请求,所述创建隧道请求用于请求创建所述第一用户面网关和所述第二用户面网关之间的隧道;

以及,向所述控制面网关发送第二创建隧道请求响应,所述第二创建隧道请求响应用于所述第二用户面网关响应所述创建隧道请求。

应理解,根据本申请实施例的用户面网关1100可对应于前述方法实施例的报文转发中的第二用户面网关,并且用户面网关1100中的各个模块的上述和其它管理操作和/或功能分别为了实现前述各个方法的相应步骤,因此也可以实现前述方法实施例中的有益效果,为了简洁,在此不再赘述。

还应理解,本申请实施例中的处理模块1120可以由处理器实现,收发模块1110可以由收发器实现。

本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

再多了解一些
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1