支持5G系统的冗余传输方法、系统、存储介质及应用技术方案

本发明专利技术属于通信技术领域，公开了一种支持5G系统的冗余传输方法、系统、存储介质及应用，所述支持5G系统的冗余传输方法包括：通过包括RAN即无线接入网络和CN即核心网的3GPP系统提供不相交的冗余用户平面路径；与端到端冗余解决方案集成，同时通过重用现有的D原理，在网络和终端中进行部署；根据QoS即服务质量要求按需激活冗余传输。本发明专利技术根据QoS质量要求可以按需激活冗余传输，通过包括无线接入网络RAN和核心网CN的3GPP系统提供不相交的冗余用户平面路径，可与端到端冗余解决方案集成，实现可靠性高于用户平面路径中N3和N9的单用户平面通道和NF的可靠性的传输，通过用户平面中的冗余传输支持高可靠性的传输。冗余传输支持高可靠性的传输。冗余传输支持高可靠性的传输。

【技术实现步骤摘要】
支持5G系统的冗余传输方法、系统、存储介质及应用


[0001]本专利技术属于通信
，尤其涉及一种支持5G系统的冗余传输方法、系统、存储介 质及应用。

技术介绍

[0002]目前，2015年，ITU和第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project 3GPP) 正式定义了5G(5rd generation第五代)的3类典型应用场景：(1)增强型移动宽带(enhancedMobile BroadBand，e MBB)。(2)大连接物联网(Massive Machine Type Communications， m MTC)。(3)、超可靠低时延通信(Ultra Reliable and Low Latency Communications，URLLC)。 URLLC作为5G移动通信网络的三大应用场景之一，对于自动驾驶、车联网、智能家居、 增强现实(AugmentedReality，AR)、虚拟现实(Virtual Reality，VR)、工业控制以及其他 高度延迟敏感型业务的广泛应用非常关键。如果网络时延较高，URLLC类业务的正常运行就 会受到影响，并会出现控制方面的误差，鉴于此，3GPP对URLLC的时延和可靠性方面的指 标进行了定义。URLLC业务的上下行用户面时延目标压低到0.5ms。URLLC可靠性要求为： 用户面时延1ms内，传送32字节包的可靠性为1*10
‑5。eMBB业务是未来5G网络中的基础 业务，占据主导地位，其特点是数据量大，对传输速率的要求较高.相比之下，URLLC业务 的数据包较小，对时延和错误率的要求都很严格.因此，在已有e MBB业务的前提下，如何 基于5G统一系统框架，设计能够满足URLLC需求的传输方案，尤其是设计可靠性更高的用 户平面传输方案，进而能够保证URLLC业务的服务质量要求是一个亟待解决的问题.具有 重要本专利技术意义。
[0003]目前已有的本专利技术有URLLC/e MBB帧结构设计、URLLC与eMBB业务复用机制、仿 真参数配置等系统实现相关的内容，本专利技术通常以特定场景和具体算法实现为落脚点，如干 扰协调问题、用于增强URLLC业务的安全性和可靠性的正交频分复用子载波索引选择技术、 存在大量、突发性URLLC数据包时的业务检测和冲突避免技术、链路自适应与资源调度的 联合算法等。在高可靠保障方面，现有研宄主要集中于帧结构设计、物理层信道编译码的设 计，冗余连接以及业务复用机制等方面，未能针对URLLC业务的高可靠性特性对用户平面 冗余传输技术进行深入探讨。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术没有针对URLLC业务的高可 靠性特性对用户平面冗余传输的相关本专利技术。
[0005]解决以上问题及缺陷的难度为：
[0006]1、如何在N3和N9上建立，修改或释放多个通道以进行冗余数据传输。
[0007]2、如何使用冗余传输支持PDU会话的切换过程。
[0008]3、如何确保N3，N6和N9上的多个通道在单个传输层路径不能支持可靠性要求的情况 下通过单独的传输层路径传输冗余传输。
[0009]4、如何决定是否为特定QoS流启用冗余传输。
[0010]5、如何在需要时复制UE/RAN/UPF中的数据包。
SgNB处的第二PDU会话；
[0025](3)最初两个PDU会话使用相同的MgNB，但是一旦在RAN中建立双连接，第二PDU会 话的用户平面连接就被移动到SgNB，并且用户平面通道被切换到经由SgNB；
[0026](二)动态方法：适用于以太网PDU会话，用于第一PDU会话的UPF选择和用于第二PDU 会话的初始UPF选择基于针对静态方法所描述的现有机制，当建立双连接并且在RAN中为第 二PDU会话添加SgNB时，包括：
[0027](1)UE请求建立第一和第二PDU会话；UE还在PDU会话建立请求消息中指示RSN；或 者，UE针对PDU会话使用不同的DNN和/或S
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NSSAI，使得SMF可以在考虑运营商配置的情况 下确定是否建立了第一或第二PDU会话；
[0028](2)SMF确定PDU会话建立用于冗余PDU会话，该确定可以基于来自UE的RSN指示， 或者它可以基于考虑DNN或S
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NSSAI的网络配置；
[0029](3)UPF选择可以考虑MgNB的身份以及关于是否针对给定UE建立第一或第二PDU会话 以用于冗余的信息；UPF选择的适当运营商配置可以确保为第一和第二PDU会话选择的UPF 不同，并且选择它们靠近MgNB；运营商配置还要考虑传输网络中路径的独立性；
[0030](4)在建立PDU会话时，尚未在RAN中设置这些PDU会话的双连接处理；当最初建立两 个冗余PDU会话时，两个PDU会话都通过MgNB进行；当可以建立RAN中的双连接处理时， 第二PDU会话将被切换到SgNB；
[0031](5)使UE能够在不同的PDU会话中向同一DNN发送和接收具有相同MAC地址但不同 VLAN ID的帧，通过手段确保单独的路径IEEE 802.1Q适用以下内容：
[0032]在对同一DNN的多个PDU会话对应于相同N6接口的配置中，充当PDU会话锚PSA的UPF 学习UE在UL方向上使用的MAC地址和VLAN ID，并使用VLAN ID和MAC地址的组合来确定 目标用于以太网帧的下行链路交换的PDU会话；
[0033]从UPF到SMF和SMF到PCF/BSF的MAC地址报告机制得到增强，还可以报告UE使用的 VLAN ID，以支持在使用IEEE 802.1Q标记的以太网帧存在时的会话绑定；
[0034]SMF通知MgNB需要使用RSN冗余处理的两个PDU会话；SMF基于UE指示或基于考虑运 营商配置的DNN/S
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NSSAI设置来确定RSN；then，SMF在用户平面建立时通过AMF向RAN 提供RSN以用于PDU会话；RSN＝1表示请求给定会话由MgNB处理；RSN＝2表示请求由SgNB 处理给定会话；当存在至少一个RSN＝1的会话且至少一个RSN＝2的会话向RAN指示CN正在请 求建立与MgNB和RSN＝2会话处理的RSN＝1会话的双连接时(s)由SgNB处理；基于RSN指示， MgNB以这样的方式建立双连接：MgNB和SgNB都具有用于处理两个独立用户平面路径的独 立PDCP实体，分别用于MgNB和SgNB的MCG承载和SCG承载的建立；第二PDU会话的用户 平面切换到SgNB，并且以这种方式，RAN节点和UPF对于两个冗余PDU会话可以是不同的；
[0035]在以太网PDU会话的情况下，SMF有可能改变UPF充当PSA并且在SgNB被修改或添加的 情况下基于第二PDU会话的SgNB的标识选择新的UPF；在PDU会话保持建立的同时释放；这 使得可以为第二PDU会话动态地选择靠近SgNB的UPF，并且以这种方式进一步优化第二P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种支持5G系统的冗余传输方法，其特征在于，所述支持5G系统的冗余传输方法包括：通过包括RAN即无线接入网络和CN即核心网的3GPP系统提供不相交的冗余用户平面路径；与端到端冗余解决方案集成，同时通过重用现有的D原理，在网络和终端中进行部署；根据QoS即服务质量要求按需激活冗余传输。2.如权利要求1所述支持5G系统的冗余传输方法，其特征在于，所述支持5G系统的冗余传输方法包括：冗余分组通过两个独立的N3接口和两个RAN节点在UPF和UE之间传输，M
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RAN即主RAN节点，SMF或UPF在通道信息中提供不同的路由信息，并且将根据网络部署配置将提供的不同的路由信息映射到不相交的传输层路径，进行UPF与两个NG
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RAN节点之间有两条N3接口的冗余传输、UPF与两个NG
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RAN节点之间有两条N3和N9接口的冗余传输以及HR漫游场景中一个NG
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RAN节点的冗余传输。3.如权利要求1所述支持5G系统的冗余传输方法，其特征在于，所述支持5G系统的冗余传输方法，还包括：3GPP网络提供来自设备的两条路径：第一PDU会话从UE经由gNB1跨越到充当PDU会话锚的UPF1，第二PDU会话从UE经由gNB2跨越到充当PDU会话锚的UPF2；基于这两个独立的PDU会话，建立两条独立的路径，甚至可以跨越3GPP网络；在设备中的主机A和主机B之间设置了两条路径，其中包含可选的固定中间节点；冗余处理功能，驻留在主机A和主机B中的RHF实体利用独立路径；对于设备内的主机A，两个PDU会话显示为不同的网络接口，使主机成为多宿主；所述支持5G系统的冗余传输方法基于LTE和NR均支持的双连接功能，单个UE具有与主gNB，即MgNB和辅助gNB，即SgNB的用户平面连接；RAN控制平面和N1通过MgNB处理；MgNB通过Xn接口控制SgNB的选择和双连接功能的设置；UE建立两个PDU会话，一个通过MgNB到UPF1充当PDU会话锚，另一个通过SgNB到UPF2充当PDU会话锚；UPF1和UPF2连接到相同的数据网络DN，即使通过UPF1和UPF2的流量可能通过DN内的不同用户平面节点进行路由；UPF1和UPF2分别由SMF1和SMF2控制，其中SMF1和SMF2可以重合，这取决于SMF选择的操作者配置。4.如权利要求1所述支持5G系统的冗余传输方法，其特征在于，所述支持5G系统的冗余传输方法，还包括：(一)静态方法：适用于IP和以太网PDU会话，包括：(1)UPF选择基于现有机制，具有在SMF中已知的扩展，基于RSN的UE指示或基于DNN或S
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NSSAI的网络配置，UE是否正在建立第一或第二PDU会话；该信息可以用作UPF选择的输入；(2)当PDU会话建立时，明确地请求RAN使用双连接处理MgNB处的第一PDU会话和SgNB处的第二PDU会话；(3)最初两个PDU会话使用相同的MgNB，但是一旦在RAN中建立双连接，第二PDU会话的用户平面连接就被移动到SgNB，并且用户平面通道被切换到经由SgNB；(二)动态方法：适用于以太网PDU会话，用于第一PDU会话的UPF选择和用于第二PDU会话的初始UPF选择基于针对静态方法所描述的现有机制，当建立双连接并且在RAN中为第二PDU会话添加SgNB时，包括：(1)UE请求建立第一和第二PDU会话；UE还在PDU会话建立请求消息中指示RSN；或者，UE
针对PDU会话使用不同的DNN和/或S
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NSSAI，使得SMF可以在考虑运营商配置的情况下确定是否建立了第一或第二PDU会话；(2)SMF确定PDU会话建立用于冗余PDU会话，该确定可以基于来自UE的RSN指示，或者它可以基于考虑DNN或S
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NSSAI的网络配置；(3)UPF选择可以考虑MgNB的身份以及关于是否针对给定UE建立第一或第二PDU会话以用于冗余的信息；UPF选择的适当运营商配置可以确保为第一和第二PDU会话选择的UPF不同，并且选择它们靠近MgNB；运营商配置还要考虑传输网络中路径的独立性；(4)在建立PDU会话时，尚未在RAN中设置这些PDU会话的双连接处理；当最初建立两个冗余PDU会话时，两个PDU会话都通过MgNB进行；当可以建立RAN中的双连接处理时，第二PDU会话将被切换到SgNB；(5)使UE能够在不同的PDU会话中向同一DNN发送和接收具有相同MAC地址但不同VLAN ID的帧，通过手段确保单独的路径IEEE 802.1Q适用以下内容：在对同一DNN的多个PDU会话对应于相同N6接口的配置中，充当PDU会话锚PSA的UPF学习UE在UL方向上使用的MAC地址和VLAN ID，并使用VLAN ID和MAC地址的组合来确定目标用于以太网帧的下行链路交换的PDU会话；从UPF到SMF和SMF到PCF/BSF的MAC地址报告机制得到增强，还可以报告UE使用的VLAN ID，以支持在使用IEEE 802.1Q标记的以太网帧存在时的会话绑定；SMF通知MgNB需要使用RSN冗余处理的两个PDU会话；SMF基于UE指示或基于考虑运营商配置的DNN/S
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NSSAI设置来确定RSN；then，SMF在用户平面建立时通过AMF向RAN提供RSN以用于PDU会话；RSN＝1表示请求给定会话由MgNB处理；RSN＝2表示请求由SgNB处理给定会话；当存在至少一个RSN＝1的会话且至少一个RSN＝2的会话向RAN指示CN正在请求建立与MgNB和RSN＝2会话处理的RSN＝1会话的双连接时(s)由SgNB处理；基于RSN指示，MgNB以这样的方式建立双连接：MgNB和SgNB都具有用于处理两个独立用户平面路径的独立PDCP实体，分别用于MgNB和SgNB的MCG承载和SCG承载的建立；第二PDU会话的用户平面切换到SgNB，并且以这种方式，RAN节点和UPF对于两个冗余PDU会话可以是不...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛淑华，谢小林，戴晟辉，卢青，李鑫，李里亚，周伟辉，万心悦，
申请(专利权)人：东华理工大学长江学院，
类型：发明
国别省市：