通信可靠性保障方法、装置、设备及系统与流程

本技术实施例涉及工业通信，特别是涉及一种通信可靠性保障方法、装置、设备及系统。

背景技术：

1、典型工业通信协议(例如profinet、ethercat等)的应用层为了增强通信过程的可靠性，保障报文在给定的生存时间(survival time)内能够送达，通常采用了可靠性监测机制(watchdog，看门狗)，对工业通信用户(工业通信协议设备，如plc控制器或工控机等)的周期报文设置一定的连续丢包次数要求，要求报文连续丢包的次数低于一个最大的门限值(一般三次)，达到该门限值则导致整个通信链路中断。看门狗在规定的接收时间窗内没有收到期望的报文，则认为是丢包。看门狗设置在接收端。

2、典型工业通信协议一般的用于看门狗检测机制的周期报文的周期为10～20ms，有些场景甚至只有2～8ms。10～20ms的发包周期对工业通信第一工业通信用户和无线网络之间的交互处理过程提出需求：工业通信第一工业通信用户返回丢包信息到网络侧做出可靠性保障措施动作需要在10ms量级的时间间隔内完成。目前无线网络已有的机制无法支持这个交互处理时间。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种通信可靠性保障方法、装置、设备及系统，以提高工业通信用户的通信可靠性。

2、第一方面提供一种通信可靠性保障方法。该方法执行主体为用户面功能实体(user plane function，upf)，该方法包括：upf接收来自第一工业通信用户的第一消息，第一消息是第一工业通信用户检测到预设时间内未接收到来自第二工业通信用户的周期报文后发送的，第一消息包括连续丢包信息；upf确定第一消息包括连续丢包信息；upf获取第二消息，第二消息为基于连续丢包信息生成的；upf通过用户面通道发送第二消息到基站，以使基站根据第二消息调整第二工业通信用户的服务质量qos与可靠性保障级别。从而确保第一工业通信用户反馈连续丢包信息到确保通讯协议报文可靠性保证机制的达成在需要的时间内完成，从而提升第一工业通信用户的周期报文连续传输的可靠性。

3、结合第一方面，在本技术的第一方面的第一种实现方式中，第一消息为第一工业通信用户通过用户面通道发送到upf的，第一消息的格式为网际互连协议ip报文或以太网络二层l2报文。从而使连续丢包信息能够被迅速传输到upf。

4、结合第一方面的第一种实现方式，在本技术的第一方面的第二种实现方式中，upf确定第一消息包括连续丢包信息包括：upf识别第一消息的目的地址为预设地址，则upf确定第一消息包括连续丢包信息。

5、结合第一方面的第二种实现方式，在本技术的第一方面的第三种实现方式中，upf获取第二消息包括：upf提取第一消息中的连续丢包信息；upf基于连续丢包信息生成第二消息。

6、结合第一方面的第二种实现方式，在本技术的第一方面的第四种实现方式中，upf与网络实时开放功能连接，upf获取第二消息包括：upf转发第一消息到网络实时开放功能，以使网络实时开放功能提取第一消息的连续丢包信息，并基于连续丢包信息生成第二消息；upf获取网络实时开放功能发送的第二消息。

7、结合第一方面的第四种实现方式，在本技术的第一方面的第五种实现方式中，upf与网络实时开放功能连接，upf获取第二消息包括：upf转发第一消息到网络实时开放功能，以使网络实时开放功能提取第一消息的连续丢包信息；upf获取网络实时开放功能发送的连续丢包信息；upf基于连续丢包信息生成第二消息。

8、结合第一方面，在本技术的第一方面的第六种实现方式中，第一消息为第一工业通信用户基于ip地址udp传输方式发送到核心网网元，核心网网元基于ip地址udp传输方式发送到upf的。

9、结合第一方面或其任一种实现方式，在本技术的第一方面的第七种实现方式中，第二消息的消息格式为gtpu报文，第二消息携带连续丢包信息。

10、结合第一方面或其任一种实现方式，在本技术的第一方面的第八种实现方式中，第二消息的消息格式为gtpu报文，第二消息携带qos与可靠性保障级别调整信息，qos与可靠性保障级别调整信息是基于连续丢包信息生成的。

11、第二方面提供一种通信可靠性保障方法。该方法的执行主体为基站，该方法包括：基站接收upf通过用户面通道发送的第二消息，第二消息携带连续丢包信息/qos与可靠性保障级别调整信息，第二消息是upf基于第一消息获取的，第一消息是第一工业通信用户检测到预设时间内未接收到来自第二工业通信用户的周期报文后发送到upf的，第一消息包括连续丢包信息；基站根据第二消息调整第二工业通信用户的服务质量与可靠性保障级别。

12、第三方面提供一种通信可靠性保障方法。该方法的执行主体为核心网网元，该方法包括：核心网网元接收第一工业通信用户基于ip地址udp传输方式发送的第一消息，第一消息是第一工业通信用户检测到预设时间内未接收到来自第二工业通信用户的周期报文后发送的，第一消息携带连续丢包信息；核心网网元基于ip地址udp传输方式发送第一消息到upf，以使upf根据第一消息获取第二消息，并通过用户面通道发送第二消息到基站，以使基站根据第二消息调整第二工业通信用户的服务质量与可靠性保障级别。

13、第四方面提供一种通信可靠性保障方法。该方法的执行主体为第一工业通信用户，该方法包括：第一工业通信用户检测到预设时间内未接收到来自第二工业通信用户的周期报文，生成第一消息，第一消息携带连续丢包信息；第一工业通信用户通过用户面通道发送第一消息到upf，或基于ip地址udp传输方式发送第一消息到核心网网元，以使核心网网元基于ip地址udp传输方式发送第一消息到upf，使得upf根据第一消息获取第二消息，并通过用户面通道发送第二消息到基站，使得基站根据第二消息调整第二工业通信用户的服务质量与可靠性保障级别。

14、第五方面提供一种通信可靠性保障方法。该方法由第一工业通信用户、upf、基站执行。该方法包括：第一工业通信用户检测到预设时间内未接收到来自第二工业通信用户的周期报文，生成第一消息，第一消息携带连续丢包信息；第一工业通信用户通过用户面通道发送第一消息到upf；upf确定第一消息包括连续丢包信息；upf获取第二消息，第二消息为基于连续丢包信息生成的；upf通过用户面通道发送第二消息到基站；基站根据第二消息调整第二工业通信用户的服务质量与可靠性保障级别。

15、第六方面提供一种通信可靠性保障方法。该方法由第一工业通信用户、核心网网元、upf和基站执行。该方法包括：第一工业通信用户检测到预设时间内未接收到来自第二工业通信用户的周期报文，生成第一消息，第一消息携带连续丢包信息；第一工业通信用户基于ip地址udp传输方式发送第一消息到核心网网元；核心网网元基于ip地址udp传输方式发送第一消息到upf；upf确定第一消息包括连续丢包信息；upf获取第二消息，第二消息为基于连续丢包信息生成的；upf通过用户面通道发送第二消息到基站；基站根据第二消息调整第二工业通信用户的服务质量与可靠性保障级别。

16、第七方面提供一种通信可靠性保障装置。该装置例如为upf，该装置包括：接收模块，用于接收来自第一工业通信用户的第一消息，第一消息是第一工业通信用户检测到预设时间内未接收到来自第二工业通信用户的周期报文后发送的，第一消息包括连续丢包信息；确定模块，用于确定第一消息包括连续丢包信息；获取模块，用于获取第二消息，第二消息为基于连续丢包信息生成的；发送模块，用于通过用户面通道发送第二消息到基站，以使基站根据第二消息调整第二工业通信用户的服务质量qos与可靠性保障级别。

17、结合第七方面，在本技术的第七方面的第一种实现方式中，第一消息为第一工业通信用户通过用户面通道发送到upf的，第一消息的格式为网际互连协议ip报文或以太网络二层l2报文。从而使连续丢包信息能够被迅速传输到upf。

18、结合第七方面的第一种实现方式，在本技术的第七方面的第二种实现方式中，确定模块具体用于：识别第一消息的目的地址为预设地址，则确定第一消息包括连续丢包信息。

19、结合第七方面的第二种实现方式，在本技术的第七方面的第三种实现方式中，获取模块具体用于：提取第一消息中的连续丢包信息；基于连续丢包信息生成第二消息。

20、结合第七方面的第二种实现方式，在本技术的第七方面的第四种实现方式中，upf与网络实时开放功能连接，获取模块具体用于：转发第一消息到网络实时开放功能，以使网络实时开放功能提取第一消息的连续丢包信息，并基于连续丢包信息生成第二消息；获取网络实时开放功能发送的第二消息。

21、结合第七方面的第四种实现方式，在本技术的第七方面的第五种实现方式中，upf与网络实时开放功能连接，获取模块具体用于：转发第一消息到网络实时开放功能，以使网络实时开放功能提取第一消息的连续丢包信息；获取网络实时开放功能发送的连续丢包信息；基于连续丢包信息生成第二消息。

22、结合第七方面，在本技术的第七方面的第六种实现方式中，第一消息为第一工业通信用户基于ip地址udp传输方式发送到核心网网元，核心网网元基于ip地址udp传输方式发送到upf的。

23、结合第七方面或其任一种实现方式，在本技术的第七方面的第七种实现方式中，第二消息的消息格式为gtpu报文，第二消息携带连续丢包信息。

24、结合第七方面或其任一种实现方式，在本技术的第七方面的第八种实现方式中，第二消息的消息格式为gtpu报文，第二消息携带qos与可靠性保障级别调整信息，qos与可靠性保障级别调整信息是基于连续丢包信息生成的。

25、第八方面提供一种通信可靠性保障装置。该装置例如为基站。该装置包括：接收模块，用于接收upf通过用户面通道发送的第二消息，第二消息携带连续丢包信息/qos与可靠性保障级别调整信息，第二消息是upf基于第一消息获取的，第一消息是第一工业通信用户检测到预设时间内未接收到来自第二工业通信用户的周期报文后发送到upf的，第一消息包括连续丢包信息；调整模块，用于根据第二消息调整第二工业通信用户的服务质量与可靠性保障级别。

26、第九方面一种通信可靠性保障装置。该装置例如为核心网网元，该装置包括：接收模块，用于接收第一工业通信用户基于ip地址udp传输方式发送的第一消息，第一消息是第一工业通信用户检测到预设时间内未接收到来自第二工业通信用户的周期报文后发送的，第一消息携带连续丢包信息；发送模块，用于基于ip地址udp传输方式发送第一消息到upf，以使upf根据第一消息获取第二消息，并通过用户面通道发送第二消息到基站，以使基站根据第二消息调整第二工业通信用户的服务质量与可靠性保障级别。

27、第十方面提供一种通信可靠性保障设备。该设备包括通信电路、处理器和存储器，处理器耦接通信电路和存储器，处理器被配置为基于存储在存储器中的指令，执行如上述第一方面或其任一实现方式的通信可靠性保障方法，或第二方面、第三方面中任一项的通信可靠性保障方法。

28、第十一方面提供一种通信可靠性保障系统。该系统包括：第一工业通信用户，用于检测到预设时间内未接收到来自第二工业通信用户的周期报文，生成第一消息，第一消息携带连续丢包信息；第一工业通信用户，还用于通过用户面通道发送第一消息到upf；upf，用于确定第一消息包括连续丢包信息；upf，还用于获取第二消息，第二消息为基于连续丢包信息生成的；upf，还用于通过用户面通道发送第二消息到基站；基站，用于根据第二消息调整第二工业通信用户的服务质量与可靠性保障级别。

29、第十二方面提供一种通信可靠性保障系统。该系统包括：第一工业通信用户，用于检测到预设时间内未接收到来自第二工业通信用户的周期报文，生成第一消息，第一消息携带连续丢包信息；第一工业通信用户，还用于基于ip地址udp传输方式发送第一消息到核心网网元；核心网网元，用于基于ip地址udp传输方式发送第一消息到upf；upf，用于确定第一消息包括连续丢包信息；upf，还用于获取第二消息，第二消息为基于连续丢包信息生成的；upf，还用于通过用户面通道发送第二消息到基站；基站，用于根据第二消息调整第二工业通信用户的服务质量与可靠性保障级别。

30、第十三方面提供一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行以实现上述第一方面或其任一实现方式的通信可靠性保障方法，或第二方面、第三方面中任一项的通信可靠性保障方法。