一种UPF池智能平衡系统及实现方法技术方案

本发明专利技术涉及5G通信技术领域，公开了一种UPF池智能平衡系统及实现方法，包括以下步骤：终端在核心网进行用户注册；终端请求建立PFCP会话上下文；核心网通过UPF根据终端请求选择主用GSU，主用GSU建立PFCP会话上下文，为终端提供数据业务；核心网发现当前主用GSU故障时，重新选择新主用GSU。通过5G

【技术实现步骤摘要】
一种UPF池智能平衡系统及实现方法


[0001]本专利技术涉及5G通信
，特别涉及一种UPF池智能平衡实现方法。

技术介绍

[0002]3GPP(The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)成立于1998年12月,它联合[七个]电信标准开发组织(ARIB、ATIS、CCSA、ETSI、TSDSI、TTA、TTC)，被称为“组织合作伙伴”，并为其成员提供稳定的环境来制作报告以及定义3GPP技术的规范。从3GPP第15版开始，制定了5G相关协议标准。
[0003]在3GPP的5G的协议标准中，5G核心网主要分成控制面功能(CPF，Control Plane Function)和用户面功能(UPF，UserPlane Function)两种类型的网元。UPF主要负责5G核心网用户面数据包的路由和转发相关功能。在核心网的架构中，UPF通过N4接口与会话管理功能(SMF，Session Management Function)进行交互，直接受SMF控制和管理，UPF路由和转发功能所依赖的各种策略也是由SMF下发而来的。
[0004]UPF作为核心网中的一个重要网元，其可靠性是非常重要的。在3GPP的23.527协议中描述了SMF和UPF彼此间的故障检测过程及故障恢复过程，但其定义的故障恢复后释放所有用户会话的操作过于简单了，会严重影响手机上网的稳定性，不适合在商用局点中使用改方案。所以通常情况下，在商用的5G核心网环境中会使用组Pool的方式来增强UPF的可靠性。
[0005]通过组Pool的方式，我们可以通过使用多个具有UPF能力的虚机来共同完成UPF网元的工作，包括控制面的各种策略生成，以及用户面的路由和转发功能。而此时新的问题也随之产生了。这些具有UPF能力的虚机该如何均衡去分担并完成自己的工作，以及当故障发生时如何将本虚机上的工作移交给其它空闲状态的虚机。
[0006]基于5G核心网的功能，为了解决上述技术空白，本专利技术提供一种UPF池智能平衡实现方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种UPF池智能平衡系统及实现方法，既能够提供完整的5GC UPF业务处理能力，又具备负荷分担和冗余倒换的可靠性。
[0008]本专利技术提供了一种UPF池智能平衡实现方法，包括以下步骤：
[0009]终端在核心网进行用户注册；
[0010]终端请求建立PFCP会话上下文；
[0011]核心网通过UPF根据终端请求选择主用GSU，主用GSU建立PFCP会话上下文，为终端提供数据业务；
[0012]核心网发现当前主用GSU故障时，重新选择新主用GSU。
[0013]进一步地，所述核心网通过5G
‑
UPF负荷分担方法为用户选择主用GSU。
[0014]具体地，所述通过5G
‑
UPF负荷分担方法为用户选择主用GSU的具体步骤包括：
[0015]用户通过EMS配置5G
‑
UPF的N+M的模型，其中N表示N个主用GSU，M表示M个备用GSU；
[0016]GSU模块上电后，会向GPU模块发送注册消息；
[0017]GPU模块收到注册消息后，记录当前上电的GSU模块的注册信息，并与配置的主用GSU个数进行比较；当上电的GSU个数小于或等于配置的主用GSU个数N时，GPU认为该GSU为主用，否则GPU认为该GSU为备用；GPU给GSU返回响应时，会将主用和备用信息带给GSU模块；
[0018]主用GSU模块收到GPU模块的响应时，根据携带的主用消息来设置主用GSU模块的状态，备用GSU模块收到GPU模块的响应时，根据携带的备用消息来设置备用GSU模块的状态，主用GSU模块进入工作状态，备用GSU模块进入空闲状态；
[0019]GPU模块给GSU模块返回响应后，会向IPU模块同步所有的GSU模块的注册消息。
[0020]进一步地，所述注册消息中携带GSU模块的ID，槽位信息和内部通信地址信息。
[0021]具体地，所述建立PFCP会话上下文的具体步骤包括：
[0022]当手机用户上线时，即3GPP 29.244协议中的PFCP会话建立流程发生时，终端会将PFCP会话建立请求消息通过SMF网元发送到UPF的IPU模块；
[0023]IPU模块根据PFCP会话建立请求消息中携带的CP F
‑
SEID结合工作状态GSU模块的数量经过平衡算法，选择出一个GSU模块用于处理该用户的会话流程，并将PFCP会话建立请求消息通过内部通讯地址转发到该GSU模块；
[0024]GSU模块收到PFCP会话建立请求消息后，按照3GPP协议为用户创建会话资源和转发规则，之后GSU模块生成PFCP会话响应消息，同时根据该GSU模块的APP计算出UP F
‑
SEID并将其填充在PFCP会话响应消息内，之后再将该PFCP会话响应消息发回IPU模块；
[0025]GSU模块发送完PFCP会话响应消息后，会将为该用户创建的会话上下文及本模块的ID构成用户会话上下文同步消息发送给CDU模块；
[0026]CDU模块收到GSU模块发来的会话上下文同步消息，会以ID作为索引，将用户会话上下文保持在自己的内存数据库中；
[0027]IPU模块收到PFCP会话响应消息后将其通过SMF网元转发给终端；
[0028]终端按照3GPP协议，将该用户后续的PFCP会话消息通过SMF网元发给IPU模块；
[0029]IPU模块收到该用户后续的PFCP会话消息后会从UP F
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SEID解析出GSU模块的ID，再根据该ID查找到GSU模块的内部通信地址，并将该用户后续的PFCP会话消息发给该GSU模块处理。
[0030]进一步地，所述核心网发现当前主用GSU故障时，通过5G
‑
UPF冗余倒换方法重新选择新主用GSU。
[0031]具体地，所述通过5G
‑
UPF冗余倒换方法重新选择新主用GSU的具体步骤包括：
[0032]当GPU模块检测出一个主用的GSU模块发生故障时，GPU模块会从M个备用GSU模块列表中选择出一个备用GSU模块，作为新主用GSU模块；
[0033]GPU模块会发送主备倒换消息给新主用GSU模块，并在消息中携带原主用GSU模块的ID；
[0034]新主用GSU模块收到主备倒换消息后，首先将自己从空闲模式切换到工作模式，然后新主用GSU模块发送请求PFCP会话上下文同步消息给CDU模块，并在消息中携带原主用GSU模块的ID；
[0035]CDU模块收到请求PFCP会话上下文同步消息后会在内存数据库里面查找该ID对应
的所有PFCP会话上下文，并将这些PFCP会话上下文信息同步给新主用GSU模块；
[0036]新主用GSU模块收到CDU模块同步PFCP本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种UPF池智能平衡实现方法，其特征在于，包括以下步骤：终端在核心网进行用户注册；终端请求建立PFCP会话上下文；核心网通过UPF根据终端请求选择主用GSU，主用GSU建立PFCP会话上下文，为终端提供数据业务；核心网发现当前主用GSU故障时，重新选择新主用GSU；新主用GSU重建会话上下文，并继续为用户提供数据业务。2.如权利要求1所述的UPF池智能平衡实现方法，其特征在于，所述核心网通过5G
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UPF负荷分担方法为用户选择主用GSU。3.如权利要求2所述的UPF池智能平衡实现方法，其特征在于，所述通过5G
‑
UPF负荷分担方法为用户选择主用GSU的具体步骤包括：用户通过EMS配置5G
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UPF的N+M的模型，其中N表示N个主用GSU，M表示M个备用GSU；GSU模块上电后，会向GPU模块发送注册消息；GPU模块收到注册消息后，记录当前上电的GSU模块的注册信息，并与配置的主用GSU个数进行比较；当上电的GSU个数小于或等于配置的主用GSU个数N时，GPU认为该GSU为主用，否则GPU认为该GSU为备用；GPU给GSU返回响应时，会将主用和备用信息带给GSU模块；主用GSU模块收到GPU模块的响应时，根据携带的主用消息来设置主用GSU模块的状态，备用GSU模块收到GPU模块的响应时，根据携带的备用消息来设置备用GSU模块的状态，主用GSU模块进入工作状态，备用GSU模块进入空闲状态；GPU模块给GSU模块返回响应后，会向IPU模块同步所有的GSU模块的注册消息。4.如权利要求3所述的UPF池智能平衡实现方法，其特征在于，所述注册消息中携带GSU模块的ID，槽位信息和内部通信地址信息。5.如权利要求4所述的UPF池智能平衡实现方法，其特征在于，所述建立PFCP会话上下文的具体步骤包括：当手机用户上线时，即3GPP 29.244协议中的PFCP会话建立流程发生时，终端会将PFCP会话建立请求消息通过SMF网元发送到UPF的IPU模块；IPU模块根据PFCP会话建立请求消息中携带的CP F
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SEID结合工作状态GSU模块的数量经过平衡算法，选择出一个GSU模块用于处理该用户的会话流程，并将PFCP会话建立请求消息通过内部通讯地址转发到该GSU模块；GSU模块收到PFCP会话建立请求消息后，按照3GPP协议为用户创建会话资源和转发规则，之后GSU模块生成PFCP会话响应消息，同时根据该GSU模块的APP计算出UP F
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SEID并将其填充在PFCP会话响应消息内，之后再将该PFCP会话响应消息发回IPU模块；GSU模块发送完PFCP会话响应消息后，会将为该用户创建的会话上下文及本模块的ID构成用户会话上下文同步消息发送给CDU模块；CDU模块收到GSU模块发来的会话上下文同步消息，会以ID作为索引，将用户会话上下文保持在自己的内存数据库中；IPU模块收到PFCP会话响应消息后将其通过SMF网元转发给终端；终端按照3GPP协议，将该用户后续的PFCP会话消息通过SMF网元发给IPU模块；IPU模块收到该用户后续的PFCP会话消息后会从UP F
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【专利技术属性】
技术研发人员：张功勤，张全煜，
申请(专利权)人：北京长焜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：