会话处理方法、用户面功能系统和存储介质与流程

1.本公开涉及通信技术领域，特别是一种会话处理方法、用户面功能系统和存储介质。


背景技术：

2.upf(user plane function,，用户面功能)系统可以分为用户面处理单元和信令面处理单元，其中，用户面处理单元主要用于对用户流量进行承载，包括用户策略的应用，以及用户流量的转发等；信令面处理单元主要用于用户的上线过程，例如与smf(session management function，会话管理功能)建立n4接口会话，进行信令面交互。此外，upf系统的接入交换机起到upf与承载网之间的桥梁的作用，与承载网接入设备(一般是边缘路由器)对接，并将整套upf系统接入到承载网。


技术实现要素：

3.本公开的一个目的在于提出一种upf系统的负载均衡方案，提高用户信息统计的准确度和便捷度。
4.根据本公开的一些实施例的一个方面，提出一种会话处理方法，包括：upf系统获取来自smf实体的用户上线请求；upf系统根据用户面处理单元的负载状态，确定目标用户面处理单元，其中，upf系统中包括多个用户面处理单元，每个用户面处理单元对应一个第一地址，第一地址为upf系统的接入网侧地址；目标用户面处理单元根据对应的第二地址池确定目标第二地址，其中，每个用户面处理单元对应一个第二地址池，第二地址为upf系统的数据网络侧地址；upf系统将目标第二地址和目标用户面处理单元对应的目标第一地址反馈给smf，以便用户与dn(data network，数据网络)根据目标第一地址和目标第二地址通信。
5.在一些实施例中，upf系统根据用户面处理单元的负载状态，确定目标用户面处理单元包括：upf系统根据用户面处理单元的负载状态，按照空闲资源量从高到低的顺序在用户面处理单元中选择目标用户面处理单元。
6.在一些实施例中，不同用户面处理单元对应的第二地址池中的第二地址的交集为空。
7.在一些实施例中，第一地址为upf系统与无线接入网络ran之间的n3地址，第二地址为upf系统与dn之间的n6地址。
8.在一些实施例中，该方法还包括：upf系统获取来自dn侧的第一流量；根据第一流量中携带的目的地址确定对应的第一用户面处理单元；将第一流量发送给第一用户面处理单元；第一用户面处理单元将第一流量发送给用户。
9.在一些实施例中，该方法还包括：upf系统获取来自接入网络侧的第二流量；根据第二流量的目的地址确定目的地址归属的第二地址池，并确定对应的第二用户面处理单元；将第二流量发送给第二用户面处理单元；第二用户面处理单元将第二流量发送给dn。
10.在一些实施例中，该方法还包括：upf系统的接入交换机获取每个用户面处理单元的第一地址和第二地址池；接入交换机根据第二地址池和第一地址生成对每个用户面处理单元的路由信息，建立接入交换机与各个用户面处理单元的bgp(border gateway protocol，边界网关协议)邻居。
11.在一些实施例中，该方法还包括：接入交换机在获取来自n6的第一流量后，根据路由信息和第一流量中携带的目的地址确定对应的第一用户面处理单元，并将第一流量发送给第一用户面处理单元。
12.在一些实施例中，该方法还包括：接入交换机在获取来自n3的第二流量后，根据第二流量的目的地址确定目的地址归属的第二地址池，确定对应的第二用户面处理单元，并将第二流量发送给第二用户面处理单元。
13.根据本公开的一些实施例的一个方面，提出一种用户面功能系统，包括：信令面处理单元，被配置为获取来自smf实体的用户上线请求，根据用户面处理单元的负载状态，确定目标用户面处理单元；和将目标用户面处理单元反馈的目标第二地址和目标用户面处理单元对应的目标第一地址反馈给smf，以便用户与dn根据目标第一地址和目标第二地址通信，其中，upf系统中包括多个用户面处理单元，每个用户面处理单元对应一个第一地址，第一地址为upf系统的接入网侧地址；用户面处理单元，被配置为在被信令面处理单元确定为目标用户面处理单元的情况下，根据对应的第二地址池确定目标第二地址，其中，每个用户面处理单元对应一个第二地址池，第二地址为upf系统的数据网络侧地址。
14.在一些实施例中，该系统还包括：接入交换机，被配置为：获取来自dn侧的第一流量，根据第一流量中携带的目的地址确定对应的第一用户面处理单元，将第一流量发送给第一用户面处理单元；用户面处理单元还被配置为将第一流量发送给用户。
15.在一些实施例中，该系统还包括：接入交换机，被配置为：获取来自接入网络侧的第二流量，根据第二流量的目的地址确定目的地址归属的第二地址池，并确定对应的第二用户面处理单元，将第二流量发送给第二用户面处理单元；用户面处理单元还被配置为将第二流量发送给dn。
16.在一些实施例中，接入交换机还被配置为：获取每个用户面处理单元的第一地址和第二地址池；根据第二地址池和第一地址生成对每个用户面处理单元的路由信息，建立接入交换机与各个用户面处理单元的bgp邻居。
17.根据本公开的一些实施例的一个方面，提出一种用户面功能系统，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器的指令执行上文中任意一种会话处理方法。
18.根据本公开的一些实施例的一个方面，提出一种非瞬时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现上文中任意一种会话处理方法的步骤。
附图说明
19.此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本公开的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
20.图1为本公开的会话处理方法的一些实施例的流程图。
21.图2为本公开的会话处理方法的一些实施例的示意图。
22.图3a为本公开的会话处理方法的另一些实施例的流程图。
23.图3b为本公开的会话处理方法的又一些实施例的流程图。
24.图4为本公开的会话处理方法的一些实施例的示意图。
25.图5为本公开的用户面功能系统的一些实施例的示意图。
26.图6为本公开的用户面功能系统的另一些实施例的示意图。
27.图7为本公开的用户面功能系统的又一些实施例的示意图。
具体实施方式
28.下面通过附图和实施例，对本公开的技术方案做进一步的详细描述。
29.本公开的会话处理方法的一些实施例的流程图如图1所示。
30.在步骤120中，upf系统获取来自smf实体的用户上线请求。在一些实施例中，当用户发送上线请求后，收到上线请求的smf实体向upf系统发送用户上线请求，申请用户上线，并向upf系统建立用户会话。在一些实施例中，可以由upf系统的信令面处理单元接收并处理来自smf的用户上线请求。
31.在步骤130中，upf系统根据用户面处理单元的负载状态，确定目标用户面处理单元。在一些实施例中。upf系统中包括多个用户面处理单元，每个用户面处理单元对应一个第一地址，第一地址为upf系统的接入网侧地址。在一些实施例中，第一地址为upf系统的n3地址，n3为upf系统与无线接入网络ran之间的接口。
32.在一些实施例中，upf系统可以根据用户面处理单元的负载状态，按照空闲资源量从高到低的顺序在用户面处理单元中选择目标用户面处理单元，通过这样的方法，能够选择相对空闲的用户面处理单元承载新上线的用户的流量，从而实现负载均衡。
33.在步骤140中，目标用户面处理单元根据对应的第二地址池确定目标第二地址。在一些实施例中，每个用户面处理单元对应一个第二地址池，第二地址为upf系统的数据网络侧地址。
34.在一些实施例中，第二地址为upf系统的n6地址，n6为upf系统与dn之间的接口。
35.在一些实施例中，不同用户面处理单元对应的第二地址池中的第二地址的交集为空，从而能够在用户与数据网络交互时，根据第二地址唯一确定进行处理的用户面处理单元，降低流量处理负担，提高处理效率，也使处理发送给同一个用户的流量的用户面处理单元能够唯一确定，同一个用户的双向流量仅出现在一个用户面处理单元。
36.在步骤150中，upf系统将目标第二地址和目标用户面处理单元对应的目标第一地址反馈给smf，以便用户与数据网络dn根据目标第一地址和目标第二地址通信。
37.通过这样的方法，能够在用户上线时由upf系统基于负载均衡的考虑为用户分配相对固定的用户面处理单元，不同的用户向不同的用户面处理单元建立会话，使得同一个用户的流量仅出现在一个用户面处理单元，提高用户信息统计的准确度和便捷度，有利于满足后续用户的流量的限速、计费、策略应用等业务需求。
38.在一些实施例中，upf系统的用户面处理单元和信令面处理单元在用户上线过程中的一些实施例的示意图如图2所示。
39.在23中，信令面处理单元21接收来自smf的用于请求建立用户会话的用户上线请
求。
40.在24中，信令面处理单元查询本upf系统内的各个用户面处理单元的用户流量负载情况，选择相对空闲的用户面处理单元。例如，用户面处理单元221处于忙碌状态，用户面处理单元222处于空闲状态，用户面处理单元223处于拥堵状态，则选择用户面处理单元222作为目标用户面处理单元。在一些实施例中，各个用户面处理单元可以向信令面处理单元及时更新自身的负载情况，以便信令面处理单元准确的选择出最空闲的用户面处理单元。
41.在一些实施例中，信令面处理单元获取目标用户面处理单元的n3地址作为目标第一地址，并向用户面处理单元发送指令。收到指令的用户面处理单元在自身的n6地址池中选择一个n6地址作为目标第二地址，并反馈给信令面处理单元21。
42.在25中，信令面处理单元21将目标第一地址和目标第二地址反馈给smf。
43.发明人发现，upf网元的用户面业务类型属于ict(information and communications technology,信息与通信技术)融合类业务，它既具备it(information technology，信息技术)类业务的特点和要求(例如通用硬件、容器化、分布式等)，也具备ct(communications technology，通信技术)类业务的特点及要求(例如稳定性、吞吐容量等)。因此，对于upf网元的用户面流量处理业务的分布式部署场景的负载均衡技术的考虑，需要从it技术和ct技术两个方向进行，确保满足it及ct两个方面的要求。相关技术中it应用类的负载均衡技术，采用的是类似于nginx或k8s的负载均衡方式，通过虚拟地址提供服务并进行业务分发，在upf这种ict融合场景下，其用户流量的处理性能无法满足用户接入需求；相关技术中ct转发类的负载均衡技术，通过ecmp(equal cost multi-path，等价多路径路由)或lacp(link aggregation control protocol，链路汇聚控制协议)的链路负载分担方式实现，对于ict融合场景，无法做到基于用户的负载分担，在实际应用中使得系统难以统筹控制。
44.基于本公开上述实施例中的方法，通过对该用户所分配的n3及n6地址，即可确定该用户的数据流量由哪一个用户面处理单元承载；而通过信令面处理单元查询用户面各处理单元当前状态并选择空闲状态的用户面处理单元的方式，可实现当多个用户接入时对每个用户的负载均衡，从而能够针对ict融合型业务实现负载均衡，在提高对于用户流量的处理性能保障能力、差异化服务能力的同时，降低后续处理难度，提高流量传输效率。
45.在一些实施例中，当用户上线的配置完成后，本公开的会话处理方法的另一些实施例的流程图如图3a所示。
46.在步骤361中，upf系统获取来自dn侧的第一流量。在一些实施例中，该流量为通过n6获得。
47.在步骤362中，upf系统根据第一流量中携带的目的地址确定对应的第一用户面处理单元。在一些实施例中，第一流量中携带的目的地址为第一地址，如n3地址。
48.在步骤363中，upf系统将第一流量发送给系统所包含的第一用户面处理单元进行处理。
49.在一些实施例中，上述步骤361～363可以由upf系统的接入交换机(tor)执行。
50.在步骤364中，第一用户面处理单元将第一流量发送给用户。
51.通过上文所示实施例中的方法，upf系统能够根据数据网络发送给用户的流量的目的地址，确定处理该用户的流量数据的用户面处理单元，进而转发流量数据，能够以较低
的时间复杂度实现负载均衡；同时，基于同一个upf系统中不同用户面处理单元具备不同的n3地址，能够将向用户发送的流量数据通过同一个用户面处理单元处理，有利于对该用户的流量进行控制和监督，降低用户业务控制的难度。
52.在一些实施例中，当用户上线的配置完成后，本公开的会话处理方法的另一些实施例的流程图如图3b所示。
53.在步骤371中，upf系统获取来自接入网络侧的第二流量。在一些实施例中，该流量为通过n3接口获得。
54.在步骤372中，根据第二流量的目的地址确定目的地址归属的第二地址池，并确定对应的第二用户面处理单元。在一些实施例中，第二流量中携带的目的地址为第二地址，如n6地址。在一些实施例中，可以基于预存的各个用户面处理单元的n6地址池信息，查找第二地址归属的n6地址池，进而确定对应的第二用户面处理单元。
55.在步骤373中，将第二流量发送给第二用户面处理单元。
56.在一些实施例中，上述步骤371～373可以由upf系统的接入交换机执行。
57.在步骤374中，第二用户面处理单元将第二流量发送给dn。
58.通过上文所示实施例中的方法，upf系统能够根据接入网络发送数据网络的流量的目的地址，确定处理该用户的流量数据的用户面处理单元，进而转发流量数据，能够以较低的时间复杂度实现负载均衡；同时，基于同一个upf系统中不同用户面处理单元的n6地址池无交集的特点，能够将同一个用户发送的流量数据通过同一个用户面处理单元处理，有利于对该用户的流量进行控制和监督，降低用户业务控制的难度。
59.在一些实施例中，本公开的会话处理方法还包括，先在用户面处理单元与tor之间建立bgp邻居，并通过在不同的用户面处理单元设置不同的n3接口地址及n6地址池，并将其发布到tor的方式。在一些实施例中，接入交换机获取每个用户面处理单元的第一地址和第二地址池，如，基于bgp，在每个用户面处理单元上配置第一地址，以及配置第二地址池，通过在接入交换机发布用户面处理单元的第一地址和第二地址池的方式，使接入交换机获得地址、地址池信息；接入交换机根据第二地址和第一地址生成对每个用户面处理单元的路由信息，建立接入交换机与各个用户面处理单元的bgp邻居。在一些实施例中，如图4所示，在tor上，对于三个n3接口地址均收到三条路由信息，根据metric进行优选，生成到三个n3接口地址的路由，例如：
60.2.2.2.1/32 192.168.1.2
61.3.3.3.1/32 192.168.1.3
62.4.4.4.1/32 192.168.1.4
63.图中以及上文中的路由信息仅为示例，不构成对本技术的不当限定。
64.此时对于某个特定的n3地址，用户流量将由tor转发到特定的用户面流量处理单元，可以从根本上避免ecmp所带来的各类问题。
65.通过这样的方法，接入交换机与各个用户面处理单元之间建立了bgp邻居关系，进而利用生成的路由信息实现流量路由，从而实现各个用户面处理单元间的负载均衡。
66.本公开的用户面功能系统的一些实施例的示意图如图5所示。
67.用户面功能系统包括信令面处理单元51和用户面处理单元521～52n，n为大于1的正整数。
68.信令面处理单元51能够获取来自smf实体的用户上线请求。在一些实施例中，当用户发送上线请求后，收到上线请求的smf实体向upf系统发送用户上线请求，申请用户上线并向upf系统建立用户会话。在一些实施例中，可以由upf系统的信令面处理单元接收并处理来自smf的用户上线请求。进一步的，信令面处理单元51根据用户面处理单元的负载状态，确定目标用户面处理单元。在一些实施例中，信令面处理单元51可以根据用户面处理单元的负载状态，按照空闲资源量从高到低的顺序在用户面处理单元中选择目标用户面处理单元，从而实现负载均衡。
69.用户面处理单元能够在被选中作为目标用户面处理单元的情况下，根据其自身对应的第二地址池确定目标第二地址。在一些实施例中，信令面处理单元51可以向选中的目标用户面处理单元发送确定目标第二地址的指令，以便触发用户面处理单元确定目标第二地址。在一些实施例中，每个用户面处理单元对应一个第一地址，第一地址为upf系统的接入网侧地址；每个用户面处理单元对应一个第二地址池，第二地址为upf系统的数据网络侧地址。在一些实施例中，第一地址为upf系统与无线接入网络ran之间的n3地址；第二地址为upf系统与dn之间的n6地址。
70.信令面处理单元51还能够将目标第二地址和目标用户面处理单元对应的目标第一地址反馈给smf，以便用户与数据网络dn根据目标第一地址和目标第二地址通信。
71.这样的用户面功能系统能够在用户上线时由upf系统基于负载均衡的考虑为用户分配相对固定的用户面处理单元，使得同一个用户的流量仅出现在一个用户面处理单元，提高用户信息统计的准确度和便捷度，有利于满足后续用户的流量的限速、计费、策略应用等业务需求。
72.在一些实施例中，如图5所示，用户面功能系统还包括接入交换机53，能够获取来自dn侧的第一流量，根据第一流量中携带的目的地址确定对应的第一用户面处理单元，进而将第一流量发送给系统所包含的第一用户面处理单元进行处理。收到第一流量用户面处理单元将第一流量发送给用户。
73.这样的upf系统能够根据数据网络发送给用户的流量的目的地址，确定处理该用户的流量数据的用户面处理单元，进而转发流量数据，能够以较低的时间复杂度实现负载均衡；同时，基于同一个upf系统中不同用户面处理单元具备不同的n3地址的特点，能够将向用户发送的流量数据通过同一个用户面处理单元处理，有利于对该用户的流量进行控制和监督，降低用户业务控制的难度。
74.在一些实施例中，接入交换机53能够获取来自接入网络侧的第二流量；根据第二流量的目的地址确定目的地址归属的第二地址池，并确定对应的第二用户面处理单元，并将第二流量发送给第二用户面处理单元。收到第二流量的用户面处理单元将第二流量发送给dn。
75.这样的upf系统能够根据接入网络发送数据网络的流量的目的地址，确定处理该用户的流量数据的用户面处理单元，进而转发流量数据，能够以较低的时间复杂度实现负载均衡；同时，基于同一个upf系统中不同用户面处理单元的n6地址池无交集的特点，能够将同一个用户发送的流量数据通过同一个用户面处理单元处理，有利于对该用户的流量进行控制和监督，降低用户业务控制的难度。
76.在一些实施例中，接入交换机53还能够获取每个用户面处理单元的第一地址和第
二地址池，并根据第二地址池和第一地址生成对每个用户面处理单元的路由信息，建立接入交换机与各个用户面处理单元的bgp邻居。
77.这样的upf系统中，接入交换机与各个用户面处理单元之间建立了bgp邻居关系，进而利用生成的路由信息实现流量路由，从而实现各个用户面处理单元间的负载均衡。
78.本公开用户面功能系统的一个实施例的结构示意图如图6所示。用户面功能系统包括存储器601和处理器602。其中：存储器601可以是磁盘、闪存或其它任何非易失性存储介质。存储器用于存储上文中会话处理方法的对应实施例中的指令。处理器602耦接至存储器601，可以作为一个或多个集成电路来实施，例如微处理器或微控制器。该处理器602用于执行存储器中存储的指令，能够提高用户信息统计的准确度和便捷度，有利于满足后续用户的流量的限速、计费、策略应用等业务需求。
79.在一个实施例中，还可以如图7所示，用户面功能系统700包括存储器701和处理器702。处理器702通过bus总线703耦合至存储器701。该用户面功能系统700还可以通过存储接口704连接至外部存储装置705以便调用外部数据，还可以通过网络接口706连接至网络或者另外一台计算机系统(未标出)。此处不再进行详细介绍。
80.在该实施例中，通过存储器存储数据指令，再通过处理器处理上述指令，能够提高用户信息统计的准确度和便捷度，有利于满足后续用户的流量的限速、计费、策略应用等业务需求。
81.在另一个实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现会话处理方法对应实施例中的方法的步骤。本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
82.本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
83.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
84.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
85.至此，已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术
方案。
86.可能以许多方式来实现本公开的方法以及装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法以及装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。
87.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本公开技术方案的精神，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。