应用于5G核心网中的路径切换方法、装置及电子设备与流程

本技术涉及移动通信，特别涉及应用于5g核心网中的路径切换方法、装置及电子设备。

背景技术：

1、在移动通信系统中，终端在移动过程中可能会超出当前upf（user planefunction，用户面功能网元）的服务区域，需要在切换upf的同时保障会话和业务连续性。目前5g系统支持的会话和服务连续性模式在切换upf的同时会删除并重建pdu（protocoldata unit，协议数据单元）会话，会导致终端当前的业务中断，难以保障终端的业务连续性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术提供一种应用于5g核心网中的路径切换方法、装置及电子设备，以解决相关技术在切换upf的同时会使得业务中断以致难以保障业务连续性的问题。

2、本技术提供的技术方案如下：

3、根据本技术第一方面的实施例，提出了一种应用于5g核心网中的路径切换方法，该方法应用于5g核心网中的会话管理功能网元smf，该方法包括：

4、基于接入和移动管理功能网元amf发送的会话更新请求，确定本smf管理的终端是否处于当前为所述终端提供服务的第一用户面功能网元upf的服务范围；所述会话更新请求是在所述终端发生位置改变前或者在发生位置改变后触发所述amf发送的；

5、若本smf管理的终端不处于第一upf的服务范围且判断出所述第一upf支持upf切换，则选择第二upf以代替所述第一upf为所述终端提供服务；所述终端处于所述第二upf的服务范围；

6、控制所述第二upf创建至所述第一upf的隧道，以使所述第二upf代替所述第一upf向目标基站t-ran发送发向所述终端的下行数据报文之前，所述终端的下行数据报文由所述第一upf通过所述隧道向所述第二upf转发。

7、可选的，所述终端处于连接态cm-connected状态；当所述终端处于cm-connected状态时，所述终端与所述amf之间建立了信令连接；

8、所述会话更新请求是在所述终端发生位置改变前触发所述amf发送的；所述会话更新请求用于指示所述终端待发生位置改变，所述会话更新请求至少携带所述终端发生位置改变后接入的基站的位置信息；

9、所述基于接入和移动管理功能网元amf发送的会话更新请求，确定本smf管理的终端是否处于当前为所述终端提供服务的第一用户面功能网元upf的服务范围包括：

10、检查所述会话更新请求携带的所述基站的位置信息是否处于当前为所述终端提供服务的第一upf的服务范围，如果是，确定所述终端处于当前为所述终端提供服务的第一upf的服务范围，否则，确定所述终端不处于当前为所述终端提供服务的第一upf的服务范围。

11、可选的，所述终端处于空闲态cm-idle状态；当所述终端处于cm-idle状态时，所述终端与所述amf之间未建立信令连接；

12、所述会话更新请求是在所述终端发生位置改变后触发所述amf发送的；所述会话更新请求用于指示所述终端已发生位置改变，所述会话更新请求携带所述终端发生位置改变后的位置信息；

13、所述基于接入和移动管理功能网元amf发送的会话更新请求，确定本smf管理的终端是否处于当前为所述终端提供服务的第一upf的服务范围包括：

14、检查所述会话更新请求携带的所述终端发生位置改变后的位置信息是否处于当前为所述终端提供服务的第一upf的服务范围，如果是，确定所述终端处于当前为所述终端提供服务的第一upf的服务范围，否则，确定所述终端不处于当前为所述终端提供服务的第一upf的服务范围。

15、可选的，所述控制所述第二upf创建至所述第一upf的隧道包括：

16、控制所述第二upf创建与本smf之间的pfcp会话，并禁止第二upf发布所述终端的路由信息；

17、在确定需要在s-ran与t-ran之间创建间接转发隧道时，通过所述pfcp会话控制所述第二upf创建从该第二upf至所述第一upf的第一转发隧道；所述s-ran为该终端在发生位置改变前为该终端提供服务的基站，所述t-ran为该终端在发生位置改变后为该终端提供服务的基站。

18、可选的，在控制所述第二upf创建至所述第一upf的第一转发隧道之后，该方法进一步包括：

19、控制第一upf创建至所述s-ran的第二转发隧道，以使所述第二转发隧道、第一转发隧道、以及所述第二upf与所述t-ran之间的第三转发隧道组成所述s-ran与t-ran之间的间接转发隧道；

20、其中，在创建所述间接转发隧道过程中，所述终端的上行数据报文通过s-ran向第一upf转发以通过第一upf向目的地转发，所述终端的下行数据报文通过第一upf向所述s-ran转发以通过s-ran向所述终端转发。

21、可选的，该方法进一步包括：

22、在切换阶段完成后，接收来自amf发送的会话上下文更新请求；所述切换阶段是指所述终端从接入的s-ran切换至所述t-ran的阶段，所述切换阶段是通过s-amf向所述s-ran发起切换指令开始；所述切换阶段完成是通过所述t-ran发送切换通知指示；其中，所述s-amf为该终端在发生位置改变前为该终端提供服务的接入和移动管理功能网元；

23、基于所述会话上下文更新请求，开始将n3隧道信息发送至第二upf，并控制第二upf发布所述终端的路由信息，以及通知第一upf删除所述终端的路由信息，并启动第一定时器与第二定时器；其中，所述n3隧道是指所述第二upf与所述t-ran之间用于传输数据报文的隧道；

24、在检测到所述第一定时器超时时，确定所述第二upf完成接收所述n3隧道信息，控制所述第一upf发送终止标记end marker给s-ran，以使s-ran将所述终止标记end marker通过所述s-ran与t-ran之间的间接转发隧道发送至所述t-ran；

25、在检测到所述第二定时器超时时，通知所述第一upf删除该第一upf与本smf之间的pfcp会话以及删除该第一upf至所述s-ran的第二转发隧道，并通知所述第二upf删除所述第二upf至所述第一upf的第一转发隧道、以及所述第二upf与所述t-ran之间的第三转发隧道。

26、可选的，所述终端的下行数据报文，在切换阶段由第一upf转发给s-ran后，再由s-ran通过第二转发隧道发送给第一upf以由第一upf通过所述第一转发隧道转发给第二upf，使得第二upf通过第三转发隧道转发给所述t-ran缓存；以及，在切换阶段完成至所述t-ran接收到所述s-ran通过所述s-ran与t-ran之间的间接转发隧道发送的终止标记end marker之前，所述t-ran缓存的下行数据报文由所述t-ran向所述终端转发，新的下行数据报文由第一upf转发给s-ran后，再由s-ran通过第二转发隧道发送给第一upf以由第一upf通过所述第一转发隧道转发给第二upf，使得第二upf通过第三转发隧道转发给所述t-ran，以通过t-ran向所述终端转发；以及，在所述t-ran接收到所述s-ran通过所述s-ran与t-ran之间的间接转发隧道发送的终止标记end marker之后，由第二upf转发给t-ran，以通过t-ran向所述终端转发；

27、所述终端的上行数据报文，在切换阶段由s-ran通过第二转发隧道发送给第一upf以由第一upf通过所述第一转发隧道转发给第二upf，使得第二upf通过第三转发隧道转发给所述t-ran缓存；以及，在所述切换阶段完成后，所述t-ran缓存的上行数据报文与新的上行数据报文均通过t-ran向第二upf转发以通过第二upf向目的地转发。

28、可选的，所述控制所述第二upf创建至所述第一upf的隧道包括：

29、控制所述第二upf创建与本smf之间的pfcp会话，并控制第二upf发布所述终端的路由信息；

30、通过所述pfcp会话控制所述第二upf创建从该第二upf至所述第一upf的n9隧道；其中，所述n9隧道是指所述第二upf与所述第一upf之间用于传输数据报文的隧道。

31、可选的，在控制所述第二upf创建至所述第一upf的隧道之后，该方法进一步包括：

32、控制第一upf更新pfcp会话，以使得下行数据报文由第一upf通过所述n9隧道转发至第二upf缓存；以及控制第一upf删除终端的路由，并启动第三定时器；

33、在检测到所述第三定时器超时时，通知第一upf发送终止标记end marker至第二upf，以使第二upf开始缓存由公网传来的下行数据报文；

34、基于第二upf发送的pfcp会话上报请求，控制第二upf更新pfcp会话，并删除所述n9隧道，以及通知第一upf删除pfcp会话。

35、可选的，所述pfcp会话上报请求的发送时机包括：

36、若所述t-ran与第二upf之间能够传输数据报文且所述第二upf中存在由第一upf通过所述n9隧道转发至第二upf缓存的下行数据报文，则控制第二upf更新pfcp会话，以使所述第二upf优先将所述由第一upf通过所述n9隧道转发至第二upf缓存的下行数据报文转发至t-ran以由所述t-ran转发至所述终端；所述pfcp会话上报请求由所述第二upf将所述第一upf通过所述n9隧道转发至第二upf缓存的下行数据报文向所述t-ran转发完成后发送至本smf；

37、若所述t-ran与第二upf之间无法传输数据报文且所述第二upf中存在由第一upf通过所述n9隧道转发至第二upf缓存的下行数据报文，则基于第二upf向本smf发起的下行数据通知ddn流程，控制所述第二upf与所述t-ran建立连接，以使所述t-ran与第二upf之间能够传输数据报文；以及控制第二upf更新pfcp会话，以使所述第二upf优先将所述由第一upf通过所述n9隧道转发至第二upf缓存的下行数据报文转发至t-ran以由所述t-ran转发至所述终端；所述pfcp会话上报请求由所述第二upf将所述第一upf通过所述n9隧道转发至第二upf缓存的下行数据报文向所述t-ran转发完成后发送至本smf；其中，所述ddn流程是所述第二upf接收到第一upf发送的终止标记end marker后向本smf发起的；

38、若所述第二upf中不存在由第一upf通过所述n9隧道转发至第二upf缓存的下行数据报文，则所述pfcp会话上报请求由第二upf在接收到第一upf发送的终止标记end marker后向本smf发送。

39、可选的，所述终端的下行数据报文，在所述控制第一upf更新pfcp会话之前，由公网发送至所述第一upf缓存；以及，在所述控制第一upf更新pfcp会话之后至通知第一upf发送终止标记end marker至第二upf之前，由公网发送至所述第一upf缓存的下行数据报文通过n9隧道转发至第二upf缓存，新的下行数据报文由公网发送至所述第一upf，以由所述第一upf发送至所述第二upf缓存；以及，在通知第一upf发送终止标记end marker至第二upf之后至所述基于第二upf发送的pfcp会话上报请求，控制第二upf更新pfcp会话之前，所述第一upf发送至所述第二upf缓存的下行数据报文由第二upf转发至t-ran，以由所述t-ran转发至所述终端，新的下行数据报文由公网转发至第二upf缓存；以及，所述基于第二upf发送的pfcp会话上报请求，控制第二upf更新pfcp会话之后，所述公网转发至第二upf缓存的数据报文由第二upf转发至t-ran，以由所述t-ran转发至所述终端，新的下行数据报文由公网转发至第二upf，以由第二upf转发至t-ran，使得所述t-ran转发至所述终端；

40、所述终端的上行数据报文，在所述通知第一upf发送终止标记end marker至第二upf之后，通过所述amf、t-ran以及终端之间的信息交互开始产生，所述终端的上行数据报文通过t-ran向第二upf转发以通过第二upf向目的地转发。

41、可选的，该方法进一步包括：

42、若本smf管理的终端不处于第一upf的服务范围且判断出所述第一upf不支持upf切换，则插入中继用户面功能网元i-upf为所述终端提供服务，以使所述终端的下行数据报文由所述第一upf转发至所述i-upf，以由所述i-upf将所述下行数据报文转发至所述t-ran，使得所述t-ran将所述下行数据报文转发至所述终端；其中，所述终端处于所述i-upf的服务范围。

43、根据本技术第二方面的实施例，提出了一种应用于5g核心网中的路径切换装置，该装置包括：

44、确定单元，用于基于接入和移动管理功能网元amf发送的会话更新请求，确定本smf管理的终端是否处于当前为所述终端提供服务的第一用户面功能网元upf的服务范围；所述会话更新请求是在所述终端发生位置改变前或者在发生位置改变后触发所述amf发送的；

45、选择单元，用于若本smf管理的终端不处于第一upf的服务范围且判断出所述第一upf支持upf切换，则选择第二upf以代替所述第一upf为所述终端提供服务；所述终端处于所述第二upf的服务范围；

46、创建单元，用于控制所述第二upf创建至所述第一upf的隧道，以使所述第二upf代替所述第一upf向目标基站t-ran发送发向所述终端的下行数据报文之前，所述终端的下行数据报文由所述第一upf通过所述隧道向所述第二upf转发。

47、可选的，所述终端处于连接态cm-connected状态；当所述终端处于cm-connected状态时，所述终端与所述amf之间建立了信令连接；

48、所述会话更新请求是在所述终端发生位置改变前触发所述amf发送的；所述会话更新请求用于指示所述终端待发生位置改变，所述会话更新请求至少携带所述终端发生位置改变后接入的基站的位置信息；

49、所述确定单元具体用于：

50、检查所述会话更新请求携带的所述基站的位置信息是否处于当前为所述终端提供服务的第一upf的服务范围，如果是，确定所述终端处于当前为所述终端提供服务的第一upf的服务范围，否则，确定所述终端不处于当前为所述终端提供服务的第一upf的服务范围；

51、和/或，所述终端处于空闲态cm-idle状态；当所述终端处于cm-idle状态时，所述终端与所述amf之间未建立信令连接；

52、所述会话更新请求是在所述终端发生位置改变后触发所述amf发送的；所述会话更新请求用于指示所述终端已发生位置改变，所述会话更新请求携带所述终端发生位置改变后的位置信息；

53、所述确定单元具体用于：

54、检查所述会话更新请求携带的所述终端发生位置改变后的位置信息是否处于当前为所述终端提供服务的第一upf的服务范围，如果是，确定所述终端处于当前为所述终端提供服务的第一upf的服务范围，否则，确定所述终端不处于当前为所述终端提供服务的第一upf的服务范围；

55、和/或，所述创建单元具体用于：

56、控制所述第二upf创建与本smf之间的pfcp会话，并禁止第二upf发布所述终端的路由信息；

57、在确定需要在s-ran与t-ran之间创建间接转发隧道时，通过所述pfcp会话控制所述第二upf创建从该第二upf至所述第一upf的第一转发隧道；所述s-ran为该终端在发生位置改变前为该终端提供服务的基站，所述t-ran为该终端在发生位置改变后为该终端提供服务的基站；

58、和/或，所述创建单元还用于：

59、控制第一upf创建至所述s-ran的第二转发隧道，以使所述第二转发隧道、第一转发隧道、以及所述第二upf与所述t-ran之间的第三转发隧道组成所述s-ran与t-ran之间的间接转发隧道；

60、其中，在创建所述间接转发隧道过程中，所述终端的上行数据报文通过s-ran向第一upf转发以通过第一upf向目的地转发，所述终端的下行数据报文通过第一upf向所述s-ran转发以通过s-ran向所述终端转发；

61、和/或，所述创建单元还用于：

62、在切换阶段完成后，接收来自amf发送的会话上下文更新请求；所述切换阶段是指所述终端从接入的s-ran切换至所述t-ran的阶段，所述切换阶段是通过s-amf向所述s-ran发起切换指令开始；所述切换阶段完成是通过所述t-ran发送切换通知指示；其中，所述s-amf为该终端在发生位置改变前为该终端提供服务的接入和移动管理功能网元；

63、基于所述会话上下文更新请求，开始将n3隧道信息发送至第二upf，并控制第二upf发布所述终端的路由信息，以及通知第一upf删除所述终端的路由信息，并启动第一定时器与第二定时器；其中，所述n3隧道是指所述第二upf与所述t-ran之间用于传输数据报文的隧道；

64、在检测到所述第一定时器超时时，确定所述第二upf完成接收所述n3隧道信息，控制所述第一upf发送终止标记end marker给s-ran，以使s-ran将所述终止标记end marker通过所述s-ran与t-ran之间的间接转发隧道发送至所述t-ran；

65、在检测到所述第二定时器超时时，通知所述第一upf删除该第一upf与本smf之间的pfcp会话以及删除该第一upf至所述s-ran的第二转发隧道，并通知所述第二upf删除所述第二upf至所述第一upf的第一转发隧道、以及所述第二upf与所述t-ran之间的第三转发隧道；

66、和/或，所述终端的下行数据报文，在切换阶段由第一upf转发给s-ran后，再由s-ran通过第二转发隧道发送给第一upf以由第一upf通过所述第一转发隧道转发给第二upf，使得第二upf通过第三转发隧道转发给所述t-ran缓存；以及，在切换阶段完成至所述t-ran接收到所述s-ran通过所述s-ran与t-ran之间的间接转发隧道发送的终止标记end marker之前，所述t-ran缓存的下行数据报文由所述t-ran向所述终端转发，新的下行数据报文由第一upf转发给s-ran后，再由s-ran通过第二转发隧道发送给第一upf以由第一upf通过所述第一转发隧道转发给第二upf，使得第二upf通过第三转发隧道转发给所述t-ran，以通过t-ran向所述终端转发；以及，在所述t-ran接收到所述s-ran通过所述s-ran与t-ran之间的间接转发隧道发送的终止标记end marker之后，由第二upf转发给t-ran，以通过t-ran向所述终端转发；

67、所述终端的上行数据报文，在切换阶段由s-ran通过第二转发隧道发送给第一upf以由第一upf通过所述第一转发隧道转发给第二upf，使得第二upf通过第三转发隧道转发给所述t-ran缓存；以及，在所述切换阶段完成后，所述t-ran缓存的上行数据报文与新的上行数据报文均通过t-ran向第二upf转发以通过第二upf向目的地转发；

68、和/或，所述创建单元具体用于：

69、控制所述第二upf创建与本smf之间的pfcp会话，并控制第二upf发布所述终端的路由信息；

70、通过所述pfcp会话控制所述第二upf创建从该第二upf至所述第一upf的n9隧道；其中，所述n9隧道是指所述第二upf与所述第一upf之间用于传输数据报文的隧道；

71、和/或，所述创建单元还用于：

72、控制第一upf更新pfcp会话，以使得下行数据报文由第一upf通过所述n9隧道转发至第二upf缓存；以及控制第一upf删除终端的路由，并启动第三定时器；

73、在检测到所述第三定时器超时时，通知第一upf发送终止标记end marker至第二upf，以使第二upf开始缓存由公网传来的下行数据报文；

74、基于第二upf发送的pfcp会话上报请求，控制第二upf更新pfcp会话，并删除所述n9隧道，以及通知第一upf删除pfcp会话；

75、和/或，所述pfcp会话上报请求的发送时机包括：

76、若所述t-ran与第二upf之间能够传输数据报文且所述第二upf中存在由第一upf通过所述n9隧道转发至第二upf缓存的下行数据报文，则控制第二upf更新pfcp会话，以使所述第二upf优先将所述由第一upf通过所述n9隧道转发至第二upf缓存的下行数据报文转发至t-ran以由所述t-ran转发至所述终端；所述pfcp会话上报请求由所述第二upf将所述第一upf通过所述n9隧道转发至第二upf缓存的下行数据报文向所述t-ran转发完成后发送至本smf；

77、若所述t-ran与第二upf之间无法传输数据报文且所述第二upf中存在由第一upf通过所述n9隧道转发至第二upf缓存的下行数据报文，则基于第二upf向本smf发起的下行数据通知ddn流程，控制所述第二upf与所述t-ran建立连接，以使所述t-ran与第二upf之间能够传输数据报文；以及控制第二upf更新pfcp会话，以使所述第二upf优先将所述由第一upf通过所述n9隧道转发至第二upf缓存的下行数据报文转发至t-ran以由所述t-ran转发至所述终端；所述pfcp会话上报请求由所述第二upf将所述第一upf通过所述n9隧道转发至第二upf缓存的下行数据报文向所述t-ran转发完成后发送至本smf；其中，所述ddn流程是所述第二upf接收到第一upf发送的终止标记end marker后向本smf发起的；

78、若所述第二upf中不存在由第一upf通过所述n9隧道转发至第二upf缓存的下行数据报文，则所述pfcp会话上报请求由第二upf在接收到第一upf发送的终止标记end marker后向本smf发送；

79、和/或，所述终端的下行数据报文，在所述控制第一upf更新pfcp会话之前，由公网发送至所述第一upf缓存；以及，在所述控制第一upf更新pfcp会话之后至通知第一upf发送终止标记end marker至第二upf之前，由公网发送至所述第一upf缓存的下行数据报文通过n9隧道转发至第二upf缓存，新的下行数据报文由公网发送至所述第一upf，以由所述第一upf发送至所述第二upf缓存；以及，在通知第一upf发送终止标记end marker至第二upf之后至所述基于第二upf发送的pfcp会话上报请求，控制第二upf更新pfcp会话之前，所述第一upf发送至所述第二upf缓存的下行数据报文由第二upf转发至t-ran，以由所述t-ran转发至所述终端，新的下行数据报文由公网转发至第二upf缓存；以及，所述基于第二upf发送的pfcp会话上报请求，控制第二upf更新pfcp会话之后，所述公网转发至第二upf缓存的数据报文由第二upf转发至t-ran，以由所述t-ran转发至所述终端，新的下行数据报文由公网转发至第二upf，以由第二upf转发至t-ran，使得所述t-ran转发至所述终端；

80、所述终端的上行数据报文，在所述通知第一upf发送终止标记end marker至第二upf之后，通过所述amf、t-ran以及终端之间的信息交互开始产生，所述终端的上行数据报文通过t-ran向第二upf转发以通过第二upf向目的地转发；

81、和/或，所述选择单元还用于：

82、若本smf管理的终端不处于第一upf的服务范围且判断出所述第一upf不支持upf切换，则插入中继用户面功能网元i-upf为所述终端提供服务，以使所述终端的下行数据报文由所述第一upf转发至所述i-upf，以由所述i-upf将所述下行数据报文转发至所述t-ran，使得所述t-ran将所述下行数据报文转发至所述终端；其中，所述终端处于所述i-upf的服务范围。

83、根据本技术第三方面的实施例，提出了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述的方法。

84、由以上技术方案可见，本技术实施例基于接入和移动管理功能网元amf发送的会话更新请求，确定本smf管理的终端不处于第一upf的服务范围且判断出所述第一upf支持upf切换，则选择第二upf以代替所述第一upf为所述终端提供服务，进一步控制第二upf创建与第一upf的转发隧道，以使所述第二upf通过所述隧道代替所述第一upf向目标基站t-ran发送发向所述终端的下行数据报文；通过创建第一ipf至第二upf的隧道，使得终端由第一upf服务区域移动至第二upf服务区域的过程中，下行数据报文能够通过该隧道由第一upf转发至第二upf，实现了数据报文转发路径切换过程中终端的业务不中断。