CN107888498A - 实现用户面功能管理的方法及装置和网元及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现用户面功能管理的方法及装置和网元及装置，包括：终端接入网络，在某个UPF上已建立数据转发路径，UPF迁移功能(UTF)根据预先设置的策略确定出需要对该终端的用户路径进行迁移；UTF控制当前终端用户路径从所述已建立数据转发路径的UPF迁移至目标UPF。通过本发明提供的技术方案，实现了用户面功能的动态迁移，并且保证了用户业务的连续性，提升了用户体验。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术，尤指一种实现用户面功能管理的方法及装置和网元及装置。
背景技术
图1为现有3GPP演进分组***的组成架构示意图，如图1所示，3GPP演进分组***(EPS，Evolved Packet System)包括：演进的通用移动通信***陆地无线接入网(E-UTRAN，Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)、移动管理单元(MME，MobilityManagement Entity)、服务网关(S-GW，Serving Gateway)、分组数据网络网关(PDN GW或P-GW，Packet Data Network Gateway)、归属用户服务器(HSS，Home Subscriber Server)、3GPP的认证授权计费(AAA，Authentication、Authorization and Accounting)服务器、策略和计费规则功能实体(PCRF，Policy and Charging Rules Function)及其它支撑节点。
其中，MME用于移动性管理、非接入层信令的处理和用户移动管理上下文的管理等控制面相关工作；S-GW是与E-UTRAN相连的接入网关设备，在E-UTRAN与P-GW之间转发数据，并且用于对寻呼等待数据进行缓存；P-GW则是EPS与PDN的边界网关，用于PDN的接入及在EPS与PDN间转发数据等功能。PCRF负责策略决策和计费规则的制定，提供基于业务数据流的门控、服务质量控制及计费规则给GW，在承载面执行PCRF所制定的策略和计费规则。在承载建立时，GW按照PCRF发送的规则进行服务质量(QoS)授权和门控控制。
在3GPP中，UE通过接入点名称(APN，Access Point Name)可以找到对应分组数据网络(PDN，Packet Data Network)，为了访问PDN，UE会建立一个IP连接接入网(IP-CAN，IPConnectivity Access Network)会话的PDN连接。
随着需求的增长，EPS网关逐步产生了一些约束。用户数据流处理集中在PDN出口网关，造成了网关设备功能繁杂，可扩展性差。网关的控制面与转发面高度耦合，不利于核心网平滑演进。转发面扩容需求频度高于控制面，紧耦合导致了控制面转发面同步扩容，设备更新周期短导致复合成本增加。网络层数据转发难以识别用户、业务特征，仅能根据上层传递的QoS转发，导致了网络资源利用低效，难以依据用户和业务特性对数据流进行精细控制。此外，大量策略需要手工配置，导致管理复杂度增加，运营成本居高不下。因此，需要将分组域网关中的控制功能与转发功能进一步分离，以适应网络发展和市场应用的需求。
图2为相关技术中EPC基于非漫游场景下GW控制面和用户面分离的架构示意图，如图2所示，该架构将原先的EPS架构中的S-GW、P-GW和流检测功能(TDF，Traffic DetectionFunction)都拆分成了控制面功能(CPF，Controller plane function)和用户面功能(UPF，User plane function)两类功能网元，以图2为例，S-GW对应于SGW UPF和SGW CPF，PGW对应于PGW UPF和PGW CPF。这里，不同类型的CPF或UPF可以合一部署，也可以独立部署，如图2所示，SGW CPF和PGW CPF就合设为GwC。其中，CPF负责控制面功能，包括负荷分担、UPF的选择、UE的IP地址分配、策略和计费控制等功能等，可选地，CPF还包含UPF的用户面地址和隧道标识的分配。UPF负责用户面相关功能，包括数据流识别和深度包解析、QoS处理和承载绑定，下行寻呼数据的缓存等。对接的用户面和控制面接口分别对应到相应的CPF和UPF上，其余相应接口功能对照原EPS架构。
在目前的4G网络架构基础上，当用户接入网络时，CPF为终端选择一个作为IP锚点的UPF后，无论UE发生切换或者漫游，这个作为IP锚点的UPF都不会发生改变。这样，当用户移动到一个地理位置离接入的IP锚点的UPF较远时，用户的数据转发路径就会变得很长，降低了用户体验。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种实现用户面功能管理的方法及装置和网元及装置，能够实现用户面功能的动态迁移，保证用户业务的连续性，提升用户体验。
为了达到本发明目的，本发明提供了一种实现用户面功能管理的方法，终端接入网络，在某个UPF上已建立数据转发路径，包括：
UPF迁移功能UTF根据预先设置的策略确定出需要对所述终端的用户路径进行迁移；
UTF控制当前终端用户路径从所述已建立数据转发路径的UPF迁移至目标UPF。
可选地，所述UTF控制当前终端用户路径从所述已建立数据转发路径的UPF迁移至目标UPF包括：
所述UTF将目标UPF标识传递给终端当前已建立数据转发路径的UPF；
所述终端当前已建立数据转发路径的UPF根据目标UPF标识，将用户数据路径信息发送到所述目标UPF；
所述目标UPF保存用户数据路径信息并发布用户主机路由，以使用户数据迁移至目标UPF。
可选地，所述UTF将目标UPF标识传递给终端当前已建立数据转发路径的UPF时，还包括：
所述UTF将用于指示迁移过程中是否重新为UE分配IP地址的迁移类型传递给所述终端当前已建立数据转发路径的UPF；
所述终端当前已建立数据转发路径的UPF将迁移类型发送到目标UPF；
若迁移类型显示为需要重新为UE分配IP地址，所述目标UPF为该终端重新分配IP地址，并经由CPF传递给所述终端。
可选地，所述UTF控制当前终端用户路径从已建立数据转发路径的UPF迁移至目标UPF包括：
所述UTF收到来自所述终端当前已建立数据转发路径的UPF的迁移确认后，向所述目标UPF发起迁移请求；
所述目标UPF从共享数据库中获取终端的用户数据路径信息并发布用户主机路由，以使用户数据迁移至目标UPF。
可选地，所述UTF向所述目标UPF发起迁移请求时，还包括：
所述UTF将用于指示迁移过程中是否重新为UE分配IP地址的迁移类型传递给所述目标UPF；
若迁移类型显示为需要重新为UE分配IP地址，所述目标UPF为该终端重新分配IP地址，并经由CPF传递给所述终端。
可选地，所述目标UPF从共享数据库中获取终端的用户数据路径信息之前，还包括：
所述终端当前已建立数据转发路径的UPF在接收到来自UTF的迁出请求时，将用户数据路径信息发送到所述共享数据库。
可选地，还包括：所述终端当前已建立数据转发路径的UPF删除用户相关的主机路由。
可选地，所述目标UPF发布用户主机路由后，还包括：
所述目标UPF为终端的数据连接重新分配新的数据隧道标识。
可选地，还包括：所述目标UPF通知CPF采用所述数据隧道标识修改所述终端的数据隧道信息。
可选地，所述终端接入网络，在某个UPF上建立有数据转发路径之后，所述UTF根据预先设置的策略确定出需要对该终端的用户路径进行迁移之前，还包括：
所述UTF从所述终端当前已建立数据转发路径的UPF或第三方共享数据库获取所述终端当前的业务模型，并根据该业务模型判断出所述终端当前已建立数据转发路径的UPF为非最优。
本发明还提供了一种实现用户面功能管理的装置，包括决策模块、处理模块，其中，
决策模块，用于根据预先设置的策略确定出需要对终端的用户路径进行迁移，其中，终端为已接入网络，并在某个UPF上已建立数据转发路径的终端；
处理模块，用于控制当前终端用户路径从所述已建立数据转发路径的UPF迁移至目标UPF。
可选地，所述装置是网络中的一个独立实体，或者是设置在已有网元中的一个功能。
可选地，所述处理模块具体用于：将目标UPF标识传递给所述终端当前已建立数据转发路径的UPF。
可选地，所述处理模块具体用于：收到来自所述终端当前已建立数据转发路径的UPF的迁移确认后，向目标UPF发起迁移请求；接收来自目标UPF的迁入响应，向所述终端当前已建立数据转发路径的UPF返回迁出指示。
可选地，所述处理模块还用于：将用于指示迁移过程中是否重新为UE分配IP地址的迁移类型传递给所述终端当前已建立数据转发路径的UPF或目标UPF。
可选地，所述决策模块还用于：从所述终端当前已建立数据转发路径的UPF或第三方共享数据库获取终端当前的业务模型，并根据该业务模型判断出所述终端当前已建立数据转发路径的UPF为非最优。
本发明又提供了一种网元，作为用户面功能，包括转发模块，迁移响应模块；其中，
转发模块，用于与终端建立数据转发路径，并进行用户数据的传输；
迁移响应模块，用于在UTF的控制下，将与自身建立有数据转发路径的终端的用户路径迁移至目标UPF。
可选地，所述迁移响应模块具体用于：接收到来自UTF的目标UPF标识，根据目标UPF标识，将用户数据路径信息发送到所述目标UPF。
可选地，所述迁移响应模块还用于：接收到来自UTF的迁移类型，将迁移类型发送给所述目标UPF。
可选地，所述迁移响应模块具体用于：接收到来自UTF的迁移请求时，将迁移确认发送给UTF。
可选地，所述迁移响应模块还用于：在接收到来自UTF的迁出请求时，将用户数据路径信息发送到共享数据库。
本发明再提供了一种网元，作为用户面功能，包括转发模块，迁移响应模块；其中，
转发模块，用于与终端建立数据转发路径，并进行用户数据的传输；
迁移响应模块，用于在UTF的控制下，将终端的用户路径从与终端建立有数据转发路径的UPF迁移至自身所在网元。
可选地，所述迁移响应模块具体用于：保存接收到的用户数据路径信息并发布用户主机路由，以使用户数据迁移至自身所在用户面功能网元。
可选地，所述迁移响应模块还用于：接收到显示为需要重新为UE分配IP地址的迁移类型，为所述终端重新分配IP地址，并经由CPF传递给所述终端。
可选地，所述迁移响应模块具体用于：
接收到来自UTF的迁移请求，从共享数据库中获取终端的用户数据路径信息并发布用户主机路由，以使用户数据迁移至自身所在用户面功能网元。
可选地，所述迁移响应模块还用于：发布用户主机路由后，为所述终端的数据连接重新分配新的数据隧道标识；经由CPF向RAN请求修改数据隧道标识。
本发明还提供了一种网元，包括上述两种任一项所述的网元。
本发明再提供了一种网元，作为控制面功能，包括第一更新模块，用于接收到数据隧道标识，向RAN请求修改数据隧道标识。
可选地，所述第一更新模块还用于：接收到终端的IP地址，将终端的IP传递给对应终端。
本发明还提供了一种终端，包括第二更新模块，用于接收到IP地址，更新原有会话的IP地址，使用更新的IP地址访问数据业务。
与现有技术相比，本申请技术方案包括：终端接入网络，在某个UPF上建立有数据转发路径，UPF迁移功能(UTF)根据预先设置的策略确定出需要对该终端的用户路径进行迁移；UTF控制当前终端用户路径从已建立数据转发路径的UPF迁移至目标UPF。通过本发明提供的技术方案，实现了用户面功能的动态迁移，并且保证了用户业务的连续性，提升了用户体验。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有3GPP演进分组***的组成架构示意图；
图2为相关技术中EPC基于非漫游场景下GW控制面和用户面分离的架构示意图；
图3为本发明实现用户面功能管理的方法的流程图；
图4为本发明UTF的管理示意图；
图5为本发明实现用户面功能管理的方法的第一实施例的流程示意图；
图6为本发明实现用户面功能管理的方法的第二实施例的流程示意图；
图7为本发明实现用户面功能管理的方法的第三实施例的流程示意图；
图8为本发明实现用户面功能管理的方法的第四实施例的流程示意图；
图9为本发明实现用户面功能管理的方法的第五实施例的流程示意图；
图10为本发明实现用户面功能管理的装置的组成结构示意图；
图11为本发明用户面功能网元的组成结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
图3为本发明实现用户面功能管理的方法的流程图，如图3所示，包括：
步骤300：终端接入网络，在某个UPF上已建立数据转发路径，UPF迁移功能(UTF)根据预先设置的策略确定出需要对该终端的用户路径进行迁移。
本发明实施例中，UTF是一种确定动态迁移UPF的网络功能实体。
UTF，用于管理一定区域范围内的UPF，如图4所示，UTF管理UPF1、UPF2、UPF3、UPFn；当终端接入网络，并在一个UPF上建立数据转发路径后，UTF根据预先设置的策略，将该终端的数据路径从一个UPF迁移到另一个更优的UPF。
其中，预先设置的策略可以包括但不限于：检测到用户当前业务路径不是最优的，或运营商出于运营维护需求升级或下线当前已建立数据转发路径的UPF的，或运营商出于节电考虑关闭或部分关闭当前已建立数据转发路径的UPF的，或当前已建立数据转发路径的UPF负荷过高需要卸载部分负荷的等。
UTF可以是网络中的一个独立实体，也可以是设置在现有网元中的一个功能，比如设置在如图2所示的GwC中，或者是设置在如图4所示的某个CPF中。
步骤301：UTF控制当前终端用户路径从所述已建立数据转发路径的UPF迁移至目标UPF。
本步骤中，UTF确定目标UPF方法可以包括但不限于：比如，根据UE当前位置重新选择一个就近的目标UPF；再如，判断当前接入的UPF负荷过重，为UE重新选择一个负荷较轻的目标UPF。
如果目标UPF和终端当前已建立数据转发路径的UPF直接通信，那么，步骤301具体可以包括：
UTF将目标UPF标识传递给终端当前已建立数据转发路径的UPF；
终端当前已建立数据转发路径的UPF根据目标UPF标识，将用户数据路径信息发送到目标UPF；
目标UPF保存用户数据路径信息并发布用户主机路由，以使用户数据迁移至目标UPF。
可选地，
UTF将目标UPF标识传递给终端当前已建立数据转发路径的UPF时，如果还将用于指示迁移过程中是否重新为UE分配IP地址的迁移类型传递给终端当前已建立数据转发路径的UPF，本发明方法还包括：
终端当前已建立数据转发路径的UPF将迁移类型发送到目标UPF；
若迁移类型显示为需要重新为UE分配IP地址，目标UPF为该终端重新分配IP地址，并经由CPF传递给终端。
这里需要说明的是，迁移类型本身也可以就是一个表示需要重新为UE分配IP地址的标识。
或者，如果目标UPF和终端当前已建立数据转发路径的UPF具有第三方共享数据库，步骤301具体也可以包括：
UTF收到来自终端当前已建立数据转发路径的UPF的迁移确认后，向目标UPF发起迁移请求；
目标UPF从共享数据库中获取终端的用户数据路径信息并发布用户主机路由，以使用户数据迁移至目标UPF。
可选地，
UTF向目标UPF发起迁移请求时，如果还将用于指示迁移过程中是否重新为UE分配IP地址的迁移类型传递给目标UPF，该方法还包括：
若迁移类型显示为需要重新为UE分配IP地址，目标UPF为该终端重新分配IP地址，并经由CPF传递给所述终端。
可选地，如果终端当前已建立数据转发路径的UPF在终端接入时，未将用户数据路径信息发送给共享数据库，还包括：
终端当前已建立数据转发路径的UPF在接收到来自UTF的迁出请求时，将用户数据路径信息发送到共享数据库。
可选地，本发明方法之后还包括：
终端当前已建立数据转发路径的UPF删除用户相关的主机路由。
可选地，本发明方法还包括：目标UPF发布用户主机路由后，为终端的数据连接重新分配新的数据隧道标识。具体包括：
目标UPF为终端的数据连接重新分配新的数据隧道标识；经由CPF向RAN请求修改数据隧道标识。
可选地，步骤300中的终端接入网络，并在某个UPF上建立有数据转发路径之后，UTF根据预先设置的策略确定出需要对该终端的用户路径进行迁移之前，还包括：
UTF支持从终端当前已建立数据转发路径的UPF或第三方共享数据库获取UE当前的业务模型，并根据该业务模型判断出终端当前已建立数据转发路径的UPF为非最优。其中，业务模型包括但不限于：用户当前访问的数据业务类型(应用类型如Facebook，新浪微博或业务流的IP五元组)，访问时长，访问流量，访问位置等。
通过本发明提供的技术方案，实现了4G架构，乃至未来的5G软件架构中，存在用户在线时，根据用户业务和其他策略，将用户的IP锚点动态地从一个UPF迁移到另一个UPF的场景，实现了用户面功能的动态迁移，并且保证了用户业务的连续性，提升了用户体验。
下面结合具体实施例对本发明方法进行详细描述。
图5为本发明实现用户面功能管理的方法的第一实施例的流程示意图，本实施例中，假设UTF发起用户UPF迁移，UE IP地址不变，迁入UPF即目标UPF和迁出UPF即终端当前已建立数据转发路径的UPF直接通信，如图:5所示，包括以下步骤：
步骤500：终端已经接入网络并在UPF1上建立数据路径，用户数据通过UPF1进行转发。
步骤501：UTP触发用户数据从UPF1迁移到UPF2。UTF根据预先设置的策略确定出需要将用户路径从UPF1(即迁出UPF)迁移到UPF2(即目标UPF)。
其中，预先设置的策略可以包括但不限于：检测到用户当前业务路径不是最优的，或运营商出于运营维护需求升级或下线当前已建立数据转发路径的UPF的，或运营商出于节电考虑关闭或部分关闭当前已建立数据转发路径的UPF的，或当前已建立数据转发路径的UPF负荷过高需要卸载部分负荷的等。
步骤502：UTF向UPF1发送迁出请求，在迁出请求中至少携带有要迁移的终端标识和目标UPF标识。
步骤503：UPF1向UTF返回迁出响应，其中携带有终端标识。
步骤504：UPF1提取用户数据路径信息，并删除UE相关的主机路由。此时，UE下行数据不会再发送到UPF1。
步骤505：UPF1向UPF2发送迁入请求，在迁入请求中至少携带有用户数据路径信息，包含UE IP地址等。此时，UPF1接收到的上行数据可以转发给UPF2。
步骤506：UPF2保存用户数据路径信息，并发布UE相关的主机路由。此时，UE下行数据可以发送到UPF2。
步骤507：UPF2向UPF1返回迁入响应，UPF1此时可删除本地保存的用户数据路径信息。
步骤508：如果UPF2为UE的数据连接分配了新的数据隧道标识，UPF2向CPF发送更新用户信息请求，在更新用户信息请求中携带有用户当前所在UPF信息如UPF2IP地址，为用户新分配的数据隧道标识如对应GTP协议的TEID等。
步骤509:CPF向RAN发起修改数据隧道请求，在修改数据隧道请求中携带有当前UPF IP地址即UPF2IP地址，UE当前数据隧道标识等。
步骤510:RAN向CPF返回修改数据隧道响应。此后，UE上行数据将经由RAN直接发送到UPF2，UE的上下行数据转发路径全部迁移到UPF2。
步骤511：CPF向UPF2返回更新用户信息响应。
需要说明的是，如果数据隧道标识由CPF分配，在上述UPF迁移过程中数据隧道标识可以保持不变，也就是说，步骤508～步骤511可以省略。
根据本发明所提供的实施例，本领域技术人员容易理解，在本发明技术方案的基础上，UTF也可决策一组用户或全部用户的迁移，一次性或者分批向UPF指示所有需要迁移的用户标识或者组标识。其中，组标识可以为例如APN、优先级、UE IP段、UE业务类型、UE接入的网络切片标识等。UPF1和UPF2间进行一次性或分批的用户数据路径信息迁移。
图6为本发明实现用户面功能管理的方法的第二实施例的流程示意图，本实施例中，假设UTF发起用户UPF迁移，UE IP地址不变，迁入UPF即目标UPF和迁出UPF即终端当前已建立数据转发路径的UPF具有共享数据库，由UTF调度指示。如图6所示，包括以下步骤：
步骤600：终端已经接入网络并在UPF1上建立数据路径，用户数据通过UPF1进行转发。
步骤601：UTP触发用户数据从UPF1迁移到UPF2。UTF根据预先设置的策略确定出需要将用户路径从UPF1(即迁出UPF)迁移到UPF2(即目标UPF)。
步骤602：UTF向UPF1发送迁出请求，在迁出请求中至少携带有要迁移的终端标识等。
步骤603：UPF1提取用户数据路径信息并保存到共享数据库。
需要说明的是，如果UPF1在终端接入时已经将用户数据路径信息保存到共享数据库，那么，在迁移过程中本步骤可以省略。
步骤604：UPF1向UTF返回迁出响应，其中携带有终端标识。
步骤605：UTF向UPF2发送迁入请求，在迁入请求中携带有要迁移的终端标识等。
步骤606：UPF2从共享数据库获取用户数据路径信息。
步骤607：UPF2向UTF返回迁入响应。
步骤608：UTF向UPF1发送迁出指示，在迁出指示中携带有要迁移的终端标识等。
步骤609：UPF1删除本地保存的用户数据路径信息，并删除UE相关的主机路由。此时，UE下行数据不会再发送到UPF1，UPF1接收到的上行数据可以转发给UPF2。
步骤610：UTF向UPF2发送迁入指示，在迁入指示中携带有要迁移的终端标识等。
步骤611：UTF2发布UE相关的主机路由。此时，UE下行数据可以发送到UTF2。
步骤612：如果UPF2为UE的数据连接分配了新的数据隧道标识，UPF2向CPF发送更新用户信息请求，在更新用户信息请求中携带有用户当前所在UPF信息如UPF2IP地址，为用户新分配的数据隧道标识(如对应GTP协议的TEID)等。
步骤613:CPF向RAN发起修改数据隧道请求，在修改数据隧道请求中携带有当前UPF IP地址即UPF2IP地址，UE当前数据隧道标识等。
步骤614:RAN向CPF返回修改数据隧道响应。此后，UE上行数据将经由RAN直接发送到UPF2，UE的上下行数据转发路径全部迁移到UPF2。
步骤615：CPF向UPF2返回更新用户信息响应。
需要说明的是，如果数据隧道标识由CPF分配，在上述UPF迁移过程中数据隧道标识可以保持不变，也就是说，步骤612～步骤6 15可以省略。
根据本发明所提供的实施例，本领域技术人员容易理解，在本发明技术方案的基础上，UTF也可决策一组用户或全部用户的迁移，一次性或者分批向UPF指示所有需要迁移的用户标识或者组标识。其中，组标识可以为例如APN、优先级、UE IP段、UE业务类型、UE接入的网络切片标识或者在接入时赋予UE的其他标识等。
图7为本发明实现用户面功能管理的方法的第三实施例的流程示意图，本实施例中，假设由UPF上报用户业务模型而触发用户UPF迁移，UE IP地址保持不变，迁入UPF即目标UPF和迁出UPF即终端当前已建立数据转发路径的UPF直接通信，如图7所示，包括以下步骤：
步骤700：终端已经接入网络并在UPF1上建立数据路径，用户数据通过UPF1进行转发。
步骤701：UPF1向UTF上报终端当前的业务模型，比如当前访问的业务类型如视频、浏览或即时通信等。
步骤702：UTF判断当前用户的UPF1非最优，需要将其迁移到一个更优的UPF。
本步骤中，比如：如果当前用户的UPF1接入的访问视频业务的终端较多，那么，可以判定当前的UPF1非最优，迁移到其他后端部署有视频缓存的UPF；或者，再如：UTF判断UE当前接入地理位置离初始接入的UPF1地理位置很远，确定出将UE迁移到一个距离UE当前接入地理位置更近的UPF。
步骤703：UTF向UPF1发送迁出请求，在迁移请求中携带有要迁移的终端标识和目标UPF标识等。
步骤704：UPF1向UTF返回迁出响应，其中携带有终端标识。
步骤705：UPF1提取用户数据路径信息，并删除UE相关的主机路由。此时，UE下行数据不会再发送到UPF1。
步骤706：UPF1向UPF2发送迁入请求，在迁入请求中携带有用户数据路径信息，包含UE IP地址等。此时，UPF1接收到的上行数据可以转发给UPF2。
步骤707：UPF2保存用户数据路径信息，并发布UE相关的主机路由。此时，UE下行数据可以发送到UPF2。
步骤708：UPF2向UPF1返回迁入响应，UPF1此时可删除本地保存的用户数据路径信息。
步骤709：如果UPF2为UE的数据连接分配了新的数据隧道标识，UPF2向CPF发送更新用户信息请求，在更新用户信息请求中携带有用户当前所在UPF信息(如UPF2IP地址，为用户新分配的数据隧道标识如对应GTP协议的TEID等。
步骤710:CPF向RAN发起修改数据隧道请求，在修改数据隧道请求中携带有当前UPF IP地址即UPF2IP地址，UE当前数据隧道标识等。
步骤711:RAN向CPF返回修改数据隧道响应。此后，UE上行数据将经由RAN直接发送到UPF2，UE的上下行数据转发路径全部迁移到UPF2。
步骤712：CPF向UPF2返回更新用户信息响应。
需要说明的是，如果数据隧道标识由CPF分配，在上述UPF迁移过程中数据隧道标识可以保持不变，也就是说，步骤709～步骤712可以省略。
根据本发明所提供的实施例，本领域技术人员容易理解，在本发明技术方案的基础上，UTF也可决策一组用户或全部用户的迁移，一次性或者分批向UPF指示所有需要迁移的用户标识或者组标识。其中，组标识可以为例如APN、优先级、UE IP段、UE业务类型、UE接入的网络切片标识等。UPF1和UPF2间进行一次性或分批的用户数据路径信息迁移。
在图7所示的实施例中，UTF获取业务模型的方式并不限定与步骤701所述的方式，也可以是：迁出UPF向第三方实体上报UE的业务模型，UTF从第三方实体获取到UPF的业务模型。
图8为本发明实现用户面功能管理的方法的第四实施例的流程示意图，本实施例中，假设在迁移过程中，需要为UE重新分配IP地址，如图8所示，包括以下步骤：
为UE重新分配IP地址会导致短时间业务中断，UE需要使用新的IP地址重新进行业务，但UE、RAN和核心网为UE建立的会话不会进行重建，只进行UE IP地址的更新。
步骤800：终端已经接入网络并在UPF1上建立数据路径，用户数据通过UPF1进行转发。
步骤801：UTP触发用户数据从UPF1迁移到UPF2。UTF根据预先设置的策略确定出需要将用户路径从UPF1(即迁出UPF)迁移到UPF2(即目标UPF)。
步骤802：UTF向UPF1发送迁出请求，在迁出请求中至少携带有要迁移的终端标识和目标UPF标识，以及用于指示迁移过程中是否重新为UE分配IP地址的迁移类型。
需要说明的是，对于图6所示的如果目标UPF和终端当前已建立数据转发路径的UPF具有第三方共享数据库的实施例，在步骤605的UTF向目标UPF发起迁移请求时，可以进一步携带用于指示迁移过程中是否重新为UE分配IP地址的迁移类型。这样，目标UPF接下来会为该终端重新分配IP地址，并经由CPF传递给终端。
步骤803：UPF1向UTF返回迁出响应，其中携带有终端标识。
步骤804：UPF1提取用户数据路径信息，并根据迁移类型判断出UE会重新分配IP。
步骤805：UPF1向UPF2发送迁入请求，在迁入请求中至少携带有用户数据路径信息，包含UE IP地址等。
步骤806：UPF2保存用户数据路径信息，根据迁移类型判断出需要为UE重新分配IP地址并为UE重新分配IP地址。
步骤807：UPF2向UPF1返回携带有终端标识的迁入响应，UPF1此时可删除本地保存的用户数据路径信息。
步骤808：UPF2为UE的数据连接分配有新的UE IP地址，因此，UPF2需要向CPF发送更新用户信息请求，在更新用户信息请求中携带有用户当前所在UPF信息如UPF2IP地址和用户的新IP地址等。
进一步地，本实施例中，如果UPF2为UE的数据连接分配有新的数据隧道标识，那么，在更新用户信息请求中还携带有用户新分配的数据隧道标识如对应GTP协议的TEID。
步骤809：CPF判断出用户的IP地址发生改变，向UE发送修改会话请求，在修改会话请求中携带有用户的新IP地址。
步骤810:CPF向RAN发起修改数据隧道请求，在修改数据隧道请求中携带有当前UPF IP地址，UE当前数据隧道标识等。
步骤811:RAN向CPF返回修改数据隧道响应。此后，UE上行数据将经由RAN直接发送到UPF2，UE的上下行数据转发路径全部迁移到UPF2。
步骤812：UE向CPF返回修改会话响应。此时，UE可以使用新IP地址访问数据业务。
步骤813：CPF向UPF2返回更新用户信息响应。
需要说明的是，如果数据隧道标识和UE IP由CPF分配，在上述UPF迁移过程中数据隧道标识和UE IP可以保持不变，那么，步骤810～步骤811可以省略。
根据本发明所提供的实施例，本领域技术人员容易理解，在本发明技术方案的基础上，UTF也可决策一组用户或全部用户的迁移，一次性或者分批向UPF指示所有需要迁移的用户标识或者组标识。其中，组标识可以为例如APN、优先级、UE IP段、UE业务类型、UE接入的网络切片标识等。UPF1和UPF2间进行一次性或分批的用户数据路径信息迁移。
图9为本发明实现用户面功能管理的方法的第五实施例的流程示意图，本实施例以现有EPC架构下，在UPF迁移过程中UE IP发生更新，和/或为用户新分配的数据隧道标识如对应GTP协议的TEID后，CPF、UE及RAN之间的消息交互为例进行后续流程的描述，如图9所示，包括以下步骤：
步骤900：MME通过SGW收到更新承载请求，在更新承载请求中携带有用户的新IP地址，新的SGW UPF用户面传输地址，以及新分配的SGW TEID-U。
步骤901：MME向UE发起修改EPS承载上下文请求，在修改EPS承载上下文请求中携带有UE的新IP地址。
步骤902：MME向eNodeB发起eRAB修改请求，在eRAB修改请求中携带有新的SGW UPF用户面传输地址和新分配的SGW TEID-U。
步骤903：eNodeB向MME返回修改eRAB修改响应。
步骤904：UE的会话管理模块向CPF返回修改EPS承载上下文接受消息。此时，UE可以使用新IP地址访问数据业务。
步骤905：MME向SGW返回更新承载响应。
图10为本发明实现用户面功能管理的装置的组成结构示意图，如图10所示，至少包括决策模块、处理模块，其中，
决策模块，用于根据预先设置的策略确定出需要对终端的用户路径进行迁移，其中，终端为已接入网络，并在某个UPF上已建立数据转发路径的终端；
处理模块，用于控制当前终端用户路径从所述已建立数据转发路径的UPF迁移至目标UPF。
本发明实现用户面功能管理的装置可以是网络中的一个独立实体如上文提到的UTF，也可以是设置在现有网元中的一个功能，比如设置在如图2所示的GwC中，或者是设置在如图4所示的某个CPF中。
其中，预先设置的策略可以包括但不限于：检测到用户当前业务路径不是最优的，或运营商出于运营维护需求升级或下线当前已建立数据转发路径的UPF的，或运营商出于节电考虑关闭或部分关闭当前已建立数据转发路径的UPF的，或当前已建立数据转发路径的UPF负荷过高需要卸载部分负荷的等。
可选地，
处理模块具体用于：将目标UPF标识传递给终端当前已建立数据转发路径的UPF。
进一步地，处理模块还用于：将用于指示迁移过程中是否重新为UE分配IP地址的迁移类型传递给终端当前已建立数据转发路径的UPF或目标UPF。
或者，处理模块具体用于：收到来自终端当前已建立数据转发路径的UPF的迁移确认后，向目标UPF发起迁移请求；接收来自目标UPF的迁入响应，向终端当前已建立数据转发路径的UPF返回迁出指示。
可选地，
决策模块还用于：从终端当前已建立数据转发路径的UPF或第三方共享数据库获取终端当前的业务模型，并根据该业务模型判断出终端当前已建立数据转发路径的UPF为非最优。
图11为本发明网元的组成结构示意图，如图11所示，该网元作为用户面功能，至少包括转发模块，迁移响应模块；
当该所述用户面功能的网元作为迁出UPF时，其中，
转发模块，用于与终端建立数据转发路径，并进行用户数据的传输；
迁移响应模块，用于在UTF的控制下，将与自身建立有数据转发路径的终端的用户路径迁移至目标UPF。
可选地，迁移响应模块具体用于：
接收到来自UTF的目标UPF标识，根据目标UPF标识，将用户数据路径信息发送到目标UPF。
进一步地，迁移响应模块还用于：接收到来自UTF的迁移类型，将迁移类型发送给目标UPF。
或者，迁移响应模块具体用于：
接收到来自UTF的迁移请求时，将迁移确认发送给UTF。进一步地，还用于：在接收到来自UTF的迁出请求时，将用户数据路径信息发送到共享数据库。
和/或，
当该作为用户面功能的网元作为迁入UPF即目标UPF时，其中，
转发模块，用于与终端建立数据转发路径，并进行用户数据的传输；
迁移响应模块，用于在UTF的控制下，将终端的用户路径从与终端建立有数据转发路径的UPF迁移至自身所在网元。
其中，
迁移响应模块，具体用于保存接收到的用户数据路径信息并发布用户主机路由，以使用户数据迁移至自身所在用户面功能网元。
进一步地，
迁移响应模块还用于：接收到迁移类型，为该终端重新分配IP地址，并经由CPF传递给终端。
或者，迁移响应模块具体用于：
接收到来自UTF的迁移请求，从共享数据库中获取终端的用户数据路径信息并发布用户主机路由，以使用户数据迁移至自身所在用户面功能网元。
进一步地，
迁移响应模块还用于：发布用户主机路由后，为终端的数据连接重新分配新的数据隧道标识；经由CPF向RAN请求修改数据隧道标识。
本发明还提供一种网元，作为控制面功能，至少包括第一更新模块，用于接收到数据隧道标识，向RAN请求修改数据隧道标识。
可选地，第一更新模块还用于：接收到终端的IP地址，将终端的IP传递给对应终端。
本发明还提供一种终端，至少包括第二更新模块，用于利用接收到IP地址更新原有会话的IP地址，使用更新后的IP地址访问数据业务。
以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (30)
1.一种实现用户面功能管理的方法，终端接入网络，在某个UPF上已建立数据转发路径，其特征在于，包括：
UPF迁移功能UTF根据预先设置的策略确定出需要对所述终端的用户路径进行迁移；
UTF控制当前终端用户路径从所述已建立数据转发路径的UPF迁移至目标UPF。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述UTF控制当前终端用户路径从所述已建立数据转发路径的UPF迁移至目标UPF包括：
所述UTF将目标UPF标识传递给终端当前已建立数据转发路径的UPF；
所述终端当前已建立数据转发路径的UPF根据目标UPF标识，将用户数据路径信息发送到所述目标UPF；
所述目标UPF保存用户数据路径信息并发布用户主机路由，以使用户数据迁移至目标UPF。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述UTF将目标UPF标识传递给终端当前已建立数据转发路径的UPF时，还包括：
所述UTF将用于指示迁移过程中是否重新为UE分配IP地址的迁移类型传递给所述终端当前已建立数据转发路径的UPF；
所述终端当前已建立数据转发路径的UPF将迁移类型发送到目标UPF；
若迁移类型显示为需要重新为UE分配IP地址，所述目标UPF为该终端重新分配IP地址，并经由CPF传递给所述终端。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述UTF控制当前终端用户路径从已建立数据转发路径的UPF迁移至目标UPF包括：
所述UTF收到来自所述终端当前已建立数据转发路径的UPF的迁移确认后，向所述目标UPF发起迁移请求；
所述目标UPF从共享数据库中获取终端的用户数据路径信息并发布用户主机路由，以使用户数据迁移至目标UPF。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述UTF向所述目标UPF发起迁移请求时，还包括：
所述UTF将用于指示迁移过程中是否重新为UE分配IP地址的迁移类型传递给所述目标UPF；
若迁移类型显示为需要重新为UE分配IP地址，所述目标UPF为该终端重新分配IP地址，并经由CPF传递给所述终端。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述目标UPF从共享数据库中获取终端的用户数据路径信息之前，还包括：
所述终端当前已建立数据转发路径的UPF在接收到来自UTF的迁出请求时，将用户数据路径信息发送到所述共享数据库。
7.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，还包括：所述终端当前已建立数据转发路径的UPF删除用户相关的主机路由。
8.根据权利要求2～6任一项所述的方法，其特征在于，所述目标UPF发布用户主机路由后，还包括：
所述目标UPF为终端的数据连接重新分配新的数据隧道标识。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：所述目标UPF通知CPF采用所述数据隧道标识修改所述终端的数据隧道信息。
10.根据权利要求1、2或4所述的方法，其特征在于，所述终端接入网络，在某个UPF上建立有数据转发路径之后，所述UTF根据预先设置的策略确定出需要对该终端的用户路径进行迁移之前，还包括：
所述UTF从所述终端当前已建立数据转发路径的UPF或第三方共享数据库获取所述终端当前的业务模型，并根据该业务模型判断出所述终端当前已建立数据转发路径的UPF为非最优。
11.一种实现用户面功能管理的装置，其特征在于，包括决策模块、处理模块，其中，
决策模块，用于根据预先设置的策略确定出需要对终端的用户路径进行迁移，其中，终端为已接入网络，并在某个UPF上已建立数据转发路径的终端；
处理模块，用于控制当前终端用户路径从所述已建立数据转发路径的UPF迁移至目标UPF。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置是网络中的一个独立实体，或者是设置在已有网元中的一个功能。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述处理模块具体用于：将目标UPF标识传递给所述终端当前已建立数据转发路径的UPF。
14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述处理模块具体用于：收到来自所述终端当前已建立数据转发路径的UPF的迁移确认后，向目标UPF发起迁移请求；接收来自目标UPF的迁入响应，向所述终端当前已建立数据转发路径的UPF返回迁出指示。
15.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述处理模块还用于：将用于指示迁移过程中是否重新为UE分配IP地址的迁移类型传递给所述终端当前已建立数据转发路径的UPF或目标UPF。
16.根据权利要求11～15任一项所述的装置，其特征在于，所述决策模块还用于：从所述终端当前已建立数据转发路径的UPF或第三方共享数据库获取终端当前的业务模型，并根据该业务模型判断出所述终端当前已建立数据转发路径的UPF为非最优。
17.一种网元，作为用户面功能，其特征在于，包括转发模块，迁移响应模块；其中，
转发模块，用于与终端建立数据转发路径，并进行用户数据的传输；
迁移响应模块，用于在UTF的控制下，将与自身建立有数据转发路径的终端的用户路径迁移至目标UPF。
18.根据权利要求17所述的网元，其特征在于，所述迁移响应模块具体用于：接收到来自UTF的目标UPF标识，根据目标UPF标识，将用户数据路径信息发送到所述目标UPF。
19.根据权利要求17或18所述的网元，其特征在于，所述迁移响应模块还用于：接收到来自UTF的迁移类型，将迁移类型发送给所述目标UPF。
20.根据权利要求17所述的网元，其特征在于，所述迁移响应模块具体用于：接收到来自UTF的迁移请求时，将迁移确认发送给UTF。
21.根据权利要求20所述的网元，其特征在于，所述迁移响应模块还用于：在接收到来自UTF的迁出请求时，将用户数据路径信息发送到共享数据库。
22.一种网元，作为用户面功能，其特征在于，包括转发模块，迁移响应模块；其中，
转发模块，用于与终端建立数据转发路径，并进行用户数据的传输；
迁移响应模块，用于在UTF的控制下，将终端的用户路径从与终端建立有数据转发路径的UPF迁移至自身所在网元。
23.根据权利要求22所述的网元，其特征在于，所述迁移响应模块具体用于：保存接收到的用户数据路径信息并发布用户主机路由，以使用户数据迁移至自身所在用户面功能网元。
24.根据权利要求23所述的网元，其特征在于，所述迁移响应模块还用于：接收到显示为需要重新为UE分配IP地址的迁移类型，为所述终端重新分配IP地址，并经由CPF传递给所述终端。
25.根据权利要求22所述的网元，其特征在于，所述迁移响应模块具体用于：
接收到来自UTF的迁移请求，从共享数据库中获取终端的用户数据路径信息并发布用户主机路由，以使用户数据迁移至自身所在用户面功能网元。
26.根据权利要求23～25任一项所述的网元，其特征在于，所述迁移响应模块还用于：发布用户主机路由后，为所述终端的数据连接重新分配新的数据隧道标识；经由CPF向RAN请求修改数据隧道标识。
27.一种网元，其特征在于，包括权利要求17～权利要求21任一项所述的网元，以及权利要求22～权利要求26任一项所述的网元。
28.一种网元，作为控制面功能，其特征在于，包括第一更新模块，用于接收到数据隧道标识，向RAN请求修改数据隧道标识。
29.根据权利要求28所述的网元，其特征在于，所述第一更新模块还用于：接收到终端的IP地址，将终端的IP传递给对应终端。
30.一种终端，其特征在于，包括第二更新模块，用于接收到IP地址，更新原有会话的IP地址，使用更新的IP地址访问数据业务。
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