一种云原生UPF信令面负载均衡选择方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种云原生UPF信令面负载均衡选择方法及系统，包括：待报文转发控制协议PFCP会话建立时，基于用户面功能UPF信令面负载均衡选择算法确定UPF集群中对应的UPF服务实例；基于所述UPF服务实例，对会话管理功能SMF和UPF之间的PFCP消息进行处理。本发明专利技术在云原生核心网内，通过云原生UPF信令面负载均衡选择算法来处理外部SMF和UPF集群之间的信令通信，使得容器化的UPF集群能满足弹性、可靠性和扩展性要求。和扩展性要求。和扩展性要求。

【技术实现步骤摘要】
一种云原生UPF信令面负载均衡选择方法及系统


[0001]本专利技术涉及移动通信
，尤其涉及一种云原生UPF信令面负载均衡选择方法及系统。

技术介绍

[0002]在5G(5th Generation Mobile Communication Technology，第五代移动通信技术)中，5G核心网(5GC)整体拆分为CPF(Control Plane Function，控制面功能)和UPF(User Plane Function，用户面功能)两类，如图1所示。
[0003]控制面SMF(Session Management function，会话管理功能)通过PFCP(Packet Forwarding Control Protocol，报文转发控制协议)配置UPF，UPF根据PFCP所携带的报文信息在AN(Access Network，接入网络)和DN(Data Network，数据网络)之间建立隧道，并依据隧道信息和PFCP配置的转发规则，对UE(User Equipment，用户设备)的数据进行转发、丢弃、缓存和QoS等操作处理。在云原生核心网中，当UPF分解为多个运行的服务实例后，需要解决控制面发给UPF的PFCP消息如何路由选择UPF服务实例问题。
[0004]因此，需要提出新的对云原生UPF信令面进行负载均衡的方法，以解决控制面发给UPF的PFCP消息如何路由选择UPF服务实例问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种云原生UPF信令面负载均衡选择方法及系统，用以解决现有技术中针对云原生核心网中缺乏控制面发给UPF的PFCP消息如何路由选择UPF服务实例方法的缺陷。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种云原生UPF信令面负载均衡选择方法，包括：
[0007]待报文转发控制协议PFCP会话建立时，基于用户面功能UPF信令面负载均衡选择算法确定UPF集群中对应的UPF服务实例；
[0008]基于所述UPF服务实例，对会话管理功能SMF和UPF之间的PFCP消息进行处理。
[0009]根据本专利技术提供的一种云原生UPF信令面负载均衡选择方法，所述待报文转发控制协议PFCP会话建立时，基于用户面功能UPF信令面负载均衡选择算法确定UPF集群中对应的UPF服务实例，包括：
[0010]获取信令消息，若判断所述信令消息为Request类型，则进一步确认所述信令消息是否为会话级别消息；
[0011]若判断所述信令消息为会话级别消息，则进一步确认所述信令消息是否为PFCPSessionEstablishmentRequest，若是，则调用metrics接口，计算得到每个UPF服务实例的负荷load，确定load最小服务实例，否则获取所述信令消息中携带的UP
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SEID，将所述UP
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SEID与SEID
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UPF表进行对比，确认UPF服务实例；
[0012]若判断所述信令消息不是会话级别消息，则随机选择服务实例为所述UPF服务实例。
[0013]根据本专利技术提供的一种云原生UPF信令面负载均衡选择方法，所述调用metrics接口，计算得到每个UPF服务实例的负荷load，确定load最小服务实例，包括：
[0014]通过所述metrics接口，获取每个UPF服务实例的CPU占用率、内存占用率、服务实例容量和服务实例当前会话个数；
[0015]若判断所述CPU占用率大于第一阈值，或所述内存占用率大于第二阈值，或所述服务实例当前会话个数与所述服务实例容量比值大于第三阈值，则确定所述load为正无穷大；
[0016]若判断所述CPU占用率不大于第一阈值，所述内存占用率不大于第二阈值，以及所述服务实例当前会话个数与所述服务实例容量比值不大于第三阈值，则确定所述load为所述CPU占用率、所述内存占用率和所述服务实例当前会话个数与所述服务实例容量比值进行加权求和所得到。
[0017]根据本专利技术提供的一种云原生UPF信令面负载均衡选择方法，所述获取所述信令消息中携带的UP
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SEID，将所述UP
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SEID与SEID
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UPF表进行对比，确认UPF服务实例，包括：
[0018]若所述SEID
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UPF表中存在所述UP
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SEID对应的服务实例，则确定所述UP
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SEID对应的服务实例为所述UPF服务实例；
[0019]若所述SEID
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UPF表中不存在所述UP
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SEID对应的服务实例，则随机选择服务实例为所述UPF服务实例。
[0020]根据本专利技术提供的一种云原生UPF信令面负载均衡选择方法，所述待报文转发控制协议PFCP会话建立时，基于用户面功能UPF信令面负载均衡选择算法确定UPF集群中对应的UPF服务实例，还包括：
[0021]获取信令消息，若判断所述信令消息不是Request类型，则进一步确认所述信令消息是否为PFCPSessionEstablishmentResponse；
[0022]若判断所述信令消息为PFCPSessionEstablishmentResponse，则获取消息头中的会话端点标识符处理SEID字段，否则将所述信令消息发送至外部并结束流程；
[0023]基于所述SEID字段确认在SEID
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UPF表中是否存在所述SEID字段对应的服务实例，若存在，则更新所述对应的服务实例的SEID，将所述信令消息发送至外部并结束流程，否则基于所述SEID
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UPF表的容量确定所述UPF服务实例。
[0024]根据本专利技术提供的一种云原生UPF信令面负载均衡选择方法，所述基于所述SEID
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UPF表的容量确定所述UPF服务实例，包括：
[0025]若判断所述SEID
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UPF表已满，则基于最近最少使用页面置换算法LRU对所述SEID
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UPF表进行替换，将所述信令消息发送至外部并结束流程；
[0026]否则，向所述SEID
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UPF表中插入所述SEID字段与服务实例记录，将所述信令消息发送至外部并结束流程。
[0027]第二方面，本专利技术还提供一种云原生UPF信令面负载均衡选择系统，包括：
[0028]选择模块，用于待报文转发控制协议PFCP会话建立时，基于用户面功能UPF信令面负载均衡选择算法确定UPF集群中对应的UPF服务实例；
[0029]处理模块，用于基于所述UPF服务实例，对会话管理功能SMF和UPF之间的PFCP消息进行处理。
[0030]第三方面，本专利技术还提供一种电子设备，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上述任一种所述云原生UPF信令面负载本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种云原生UPF信令面负载均衡选择方法，其特征在于，包括：待报文转发控制协议PFCP会话建立时，基于用户面功能UPF信令面负载均衡选择算法确定UPF集群中对应的UPF服务实例；基于所述UPF服务实例，对会话管理功能SMF和UPF之间的PFCP消息进行处理。2.根据权利要求1所述的云原生UPF信令面负载均衡选择方法，其特征在于，所述待报文转发控制协议PFCP会话建立时，基于用户面功能UPF信令面负载均衡选择算法确定UPF集群中对应的UPF服务实例，包括：获取信令消息，若判断所述信令消息为Request类型，则进一步确认所述信令消息是否为会话级别消息；若判断所述信令消息为会话级别消息，则进一步确认所述信令消息是否为PFCPSessionEstablishmentRequest，若是，则调用metrics接口，计算得到每个UPF服务实例的负荷load，确定load最小服务实例，否则获取所述信令消息中携带的UP
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SEID，将所述UP
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SEID与SEID
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UPF表进行对比，确认UPF服务实例；若判断所述信令消息不是会话级别消息，则随机选择服务实例为所述UPF服务实例。3.根据权利要求2所述的云原生UPF信令面负载均衡选择方法，其特征在于，所述调用metrics接口，计算得到每个UPF服务实例的负荷load，确定load最小服务实例，包括：通过所述metrics接口，获取每个UPF服务实例的CPU占用率、内存占用率、服务实例容量和服务实例当前会话个数；若判断所述CPU占用率大于第一阈值，或所述内存占用率大于第二阈值，或所述服务实例当前会话个数与所述服务实例容量比值大于第三阈值，则确定所述load为正无穷大；若判断所述CPU占用率不大于第一阈值，所述内存占用率不大于第二阈值，以及所述服务实例当前会话个数与所述服务实例容量比值不大于第三阈值，则确定所述load为所述CPU占用率、所述内存占用率和所述服务实例当前会话个数与所述服务实例容量比值进行加权求和所得到。4.根据权利要求2所述的云原生UPF信令面负载均衡选择方法，其特征在于，所述获取所述信令消息中携带的UP
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SEID，将所述UP
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SEID与SEID
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UPF表进行对比，确认UPF服务实例，包括：若所述SEID
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UPF表中存在所述UP
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SEID对应的服务实例，则确定所述UP
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SEID对应的服务实例为所述UPF服务实例；若所述SEID
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【专利技术属性】
技术研发人员：石凯，刘辉，赵臻，
申请(专利权)人：浪潮通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：