CN108307402A - 管理upf的方法、装置及*** - Google Patents

管理upf的方法、装置及*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种管理UPF的方法、装置及***，其中，该方法包括：获取预设区域中的一个或多个UPF的能力信息；根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF。通过本发明，解决了解决相关技术中无法对UPF灵活动态调整的问题，克服了目前4G网络控制功能与转发功能的拓扑僵化，提升了管理和选择UPF的灵活性。

Description

管理UPF的方法、装置及***
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种管理UPF(用户面功能，User planefunction)的方法、装置及***。
背景技术
图1是根据相关技术的3GPP演进分组***的结构示意图，如图1所示，3GPP演进分组***(EPS，Evolved Packet System)由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，Mobility Management 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 SubscriberServer)、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)及其它支撑节点组成。
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QoS授权和门控控制。
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网络(PDN，Packet Data Network)，为访问PDN网络会建立一个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是根据相关技术中EPC基于非漫游场景下网关(GW)控制面和用户面分离的架构。该架构将原先的EPS架构中的SGW/PGW和流检测功能(TDF，Traffic DetectionFunction)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，SGW对应于SGW UPF和SGW CPF，PGW对应于PGW UPF和PGW CPF，TDF对应于TDF UPF和TDF CPF。其中不同类型的CPF(或UPF)可以合一部署，也可以独立部署。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,可选地可包含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、服务质量(QoS，Quality of Service)处理和承载绑定，下行寻呼数据的缓存等功能。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，由CPF负责UPF的选择，控制面和用户面分离基于原有的SGW或PGW网元，因此CPF和UPF之间存在一定的拓扑关系，一般认为一个或多个UPF隶属于一组CPF。例如一个或多个SGW UPF隶属于特定的一个或一组SGW CPF，一个或多个PGWUPF隶属于特定的一个或一组PGW CPF。每个CPF预先感知自己所管理的UPF组，这样CPF可以根据自己的策略从一组UPF中选择一个合适的UPF。
然而，目前的CPF和UPF的对应关系是死板的，无法对UPF灵活动态调整。
针对相关技术中无法对UPF灵活动态调整的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种管理UPF的方法、装置及***，以至少解决相关技术中无法对UPF灵活动态调整的问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种管理UPF的方法，包括：获取预设区域中的一个或多个UPF的能力信息；根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF。
可选地，所述一个或多个UPF隶属于一个或多个相同或不同类型的CPF。
可选地，根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF包括：获取所述CPF的选择辅助信息；根据所述CPF的选择辅助信息和所述一个或多个UPF的能力信息，从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF。
可选地，根据所述CPF的选择辅助信息和所述一个或多个UPF的能力信息，从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF包括：获取所述一个或多个UPF的当前负荷信息；根据所述CPF的选择辅助信息和所述一个或多个UPF的能力信息，并结合所述一个或多个UPF的当前负荷信息，从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF。
可选地，所述选择辅助信息包括以下至少之一：CPF节点信息、位置/区域信息、QoS信息、APN信息、DCN信息、网络切片信息、UE请求或签约的业务类型。
可选地，在根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF之后，还包括：向所述CPF发送所述指定的UPF的UPF节点信息。
可选地，在根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF之后，还包括：记录所述CPF与所述指定的UPF的对应关系。
可选地，在根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF之前，还包括：接收预设的CPF发送的获取UPF请求消息，其中，所述预设的CPF通过本地配置或者DNS方式配置。
可选地，在获取预设区域中的一个或多个UPF的能力信息之前，还包括：接收所述预设区域中的所述一个或多个UPF中的每个UPF在上电时发送的注册请求，所述注册请求中携带所述每个UPF的能力信息和位置信息；保存所述每个UPF的能力信息和位置信息。
可选地，所述方法还包括：接收所述预设区域中的所述一个或多个UPF中的一个UPF在下电时发送的去注册请求；删除本地保存的所述一个UPF的能力信息和位置信息。
可选地，所述方法还包括：检测是否接收到所述预设区域中的所述一个或多个UPF中的一个UPF发送的检活请求或响应；在未接收到所述一个UPF发送的检活请求或响应的情况下，删除本地保存的所述一个UPF的能力信息和位置信息。
可选地，所述方法还包括：在接收到所述一个UPF发送的检活请求或响应的情况下，从所述检活请求或响应中获取所述一个UPF的当前负荷信息和/或能力信息；根据获取的所述当前负荷信息和/或能力信息更新本地保存的所述一个UPF的当前负荷信息和/或能力信息。
可选地，在未接收到检活请求或响应对应的UPF为所述指定的UPF的情况下，所述方法还包括：重复执行获取所述预设区域中的一个或多个UPF的能力信息的步骤。
可选地，在所述CPF检测到所述终端的位置发生变更的情况下，所述方法还包括：重复执行获取所述预设区域中的一个或多个UPF的能力信息的步骤。
可选地，所述能力信息包括以下至少之一：UPF节点信息、QoS能力、支持的APN信息、支持的DCN信息、网络切片信息、支持的业务类型。
可选地，通过以下接口至少之一与所述一个或多个UPF进行通信：CPF与UPF之间的接口；SDN控制器与UPF之间的接口；专用于与所述一个或多个UPF进行通信的接口。
根据本发明的另一实施例，提供了一种管理UPF的装置，包括：获取模块，用于获取预设区域中的一个或多个UPF的能力信息；选择模块，用于根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF。
可选地，所述一个或多个UPF隶属于多个相同或不同类型的CPF。
可选地，所述选择模块还用于：获取所述CPF的选择辅助信息；根据所述CPF的选择辅助信息和所述一个或多个UPF的能力信息，从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF。
可选地，所述选择模块还用于：获取所述一个或多个UPF的当前负荷信息；根据所述CPF的选择辅助信息和所述一个或多个UPF的能力信息，并结合所述一个或多个UPF的当前负荷信息，从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF。
可选地，所述选择辅助信息包括以下至少之一：CPF节点信息、位置/区域信息、QoS信息、APN信息、DCN信息、网络切片信息、UE请求或签约的业务类型。
可选地，所述装置还包括：发送模块，用于向所述CPF发送所述指定的UPF的UPF节点信息。
可选地，所述装置还包括：记录模块，用于记录所述CPF与所述指定的UPF的对应关系。
可选地，所述装置还包括：第一接收模块，用于接收预设的CPF发送的获取UPF请求消息，其中，所述预设的CPF通过本地配置或者DNS方式配置。
可选地，所述装置还包括：第二接收模块，用于接收所述预设区域中的所述一个或多个UPF中的每个UPF在上电时发送的注册请求，所述注册请求中携带所述每个UPF的能力信息和位置信息；保存模块，用于保存所述每个UPF的能力信息和位置信息。
可选地，所述装置还包括：第三接收模块，用于接收所述预设区域中的所述一个或多个UPF中的一个UPF在下电时发送的去注册请求；删除模块，用于删除本地保存的所述一个UPF的能力信息和位置信息。
可选地，所述装置还包括：检测模块，用于检测是否接收到所述预设区域中的所述一个或多个UPF中的一个UPF发送的检活请求或响应；在未接收到所述一个UPF发送的检活请求或响应的情况下，删除本地保存的所述一个UPF的能力信息和位置信息。
可选地，所述装置还包括：更新模块，用于在接收到所述一个UPF发送的检活请求或响应的情况下，从所述检活请求或响应中获取所述一个UPF的当前负荷信息和/或能力信息；以及根据获取的所述当前负荷信息和/或能力信息更新本地保存的所述一个UPF的当前负荷信息和/或能力信息。
可选地，所述能力信息包括以下至少之一：UPF节点信息、QoS能力、支持的APN信息、支持的DCN信息、网络切片信息、支持的业务类型。
可选地，所述装置与所述一个或多个UPF进行通信的接口包括以下至少之一：CPF与UPF之间的接口；SDN控制器与UPF之间的接口；专用于与所述一个或多个UPF进行通信的接口。
根据本发明的再一实施例，还提供了另一种管理UPF的装置，包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；用于根据所述处理器的控制进行信息收发的传输装置，所述传输装置与预设区域中的一个或多个用户面功能UPF相连；其中，所述处理器用于控制所述传输装置执行以下操作：获取所述一个或多个UPF的能力信息；根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF。
可选地，所述传输装置与预设区域中的一个或多个用户面功能UPF相连的接口包括以下至少之一：CPF与UPF之间的接口；SDN控制器与UPF之间的接口；专用于与所述一个或多个UPF进行通信的接口。
根据本发明的又一实施例，提供了一种管理UPF的***，包括：一个或多个用户面功能UPF，位于预设区域中；多个控制面功能CPF，分别用于控制所述一个或多个UPF中的各部分UPF；以及上述的管理UPF的装置，与所述一个或多个UPF相连，用于对所述一个或多个UPF进行管理。
根据本发明的又一个实施例，还提供了一种存储介质。该存储介质设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：获取预设区域中的一个或多个UPF的能力信息；根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF。
通过本发明，获取预设区域中的一个或多个UPF的能力信息；根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF，从而不再根据CPF与UPF的固定关系对UPF进行管理，而是将一定区域中的一个或多个UPF统一进行管理，解决了解决相关技术中无法对UPF灵活动态调整的问题，克服了目前4G网络控制功能与转发功能的拓扑僵化，提升了管理和选择UPF的灵活性。
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是根据相关技术的3GPP演进分组***的结构示意图；
图2是根据相关技术中EPC基于非漫游场景下网关控制面和用户面分离的架构；
图3是根据本发明实施例的管理UPF的方法的流程图；
图4是根据本发明优选实施例的下一代网络控制功能与转发功能架构示意图；
图5是根据本发明优选实施例相比目前架构的优势示意图；
图6是根据本发明优选实施例的UPF向UMF进行注册/去注册的流程图；
图7是根据本发明优选实施例的UPF与UMF之间进行保活的流程图；
图8是根据本发明优选实施例的UMF选择UPF的流程图；
图9是根据本发明优选实施例的UMF重新选择UPF的流程图一；
图10是根据本发明优选实施例的UMF重新选择UPF的流程图二；
图11是根据本发明实施例的管理UPF的装置的结构框图；
图12是根据本发明实施例的另一种UMF的硬件结构框图；
图13是根据本发明实施例的管理UPF的***的结构框图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。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组合。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
方法实施例
发明人认为，在未来的5G软件架构中，可能不再区分SGW UPF和PGW UPF，UPF可以是通用的，也不应限定UPF与某个CPF的连接关系是固化的，UPF和CPF的拓扑关系可以灵活动态调整。
基于上述考虑，在本实施例中提供了一种管理UPF的方法，图3是根据本发明实施例的管理UPF的方法的流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤：
步骤S302，获取预设区域中的一个或多个UPF的能力信息；
步骤S304，根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF。
通过上述步骤，不再根据CPF与UPF的固定关系对UPF进行管理，而是将一定区域中的一个或多个UPF统一进行管理，解决了解决相关技术中无法对UPF灵活动态调整的问题，克服了目前4G网络控制功能与转发功能的拓扑僵化，提升了管理和选择UPF的灵活性。
可选地，上述步骤的执行主体在本文中定义为管理UPF的网络功能(UMF，UPFManagement Function)，但并不限于此。
可选地，所述一个或多个UPF可以隶属于一个或多个CPF，这些CPF可以是相同或不同类型的CPF，例如可以是SGW CPF，也可以是PGW CPF等。
可选地，所述能力信息可以包括但不限于以下至少之一：UPF节点信息(例如IP地址或域名)、QoS能力、支持的APN信息、支持的专用核心网(DCN，Dedicated Core Networks)信息、网络切片信息、支持的业务类型等。
可选地，上述步骤的执行主体(UMF)可以是独立的实体，也可以合并在***中的部件中，例如，当UMF与CPF合一时，则本实施例中UMF与UPF的接口即为CPF与UPF之间接口的扩展；当UMF与SDN controller合一时，则本实施例中UMF与UPF的接口即为SDN controller与UPF之间接口的扩展；而当UMF为独立实体时，则可以在UMF中设置专用于UMF与UPF进行通信的接口。
作为一种优选实施方式，在步骤S304选择指定的UPF过程中，还可以获取所述CPF的选择辅助信息，然后根据所述CPF的选择辅助信息和所述一个或多个UPF的能力信息，从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF。
可选地，在上述选择指定的UPF的过程中，还可以获取所述一个或多个UPF的当前负荷信息，从而根据所述CPF的选择辅助信息和所述一个或多个UPF的能力信息，并结合所述一个或多个UPF的当前负荷信息，从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF。
可选地，所述选择辅助信息可以包括但不限于以下至少之一：CPF节点信息(例如IP地址或域名)、位置/区域信息、QoS信息、APN信息、DCN信息、网络切片信息、UE请求或签约的业务类型(例如UE Usage type)。
作为一种优选实施方式，在根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF之前，还可以接收CPF发送的获取UPF请求消息。在执行主体(UMF)存在多个的情况下，向此UMF发送获取UPF请求消息的CPF可以通过本地配置或者DNS方式进行配置。
作为一种优选实施方式，在根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF之后，还可以向所述CPF发送所述指定的UPF的UPF节点信息。该指定的UPF的UPF节点信息可以通过获取UPF响应消息发送给CPF。
可选地，在根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF之后，还可以在UMF本地记录所述CPF与所述指定的UPF的对应关系，以便下一次类似情况时直接进行调用。
作为一种优选实施方式，UMF管理区域(即上述预设区域)内的UPF可以预先在该UMF上进行注册。具体地，该区域内的UPF可以在上电时向UMF发送注册请求，所述注册请求中携带该UPF的能力信息和位置信息，UMF接收注册请求，并保存该UPF的能力信息和位置信息。
可选地，UPF还可以进行去注册。具体地，在该区域内的UPF下电时，可以向UMF发送去注册请求，UMF接收该UPF的去注册请求，并基于去注册请求删除本地保存的该UPF的能力信息和位置信息。
作为一种优选实施方式，UMF可以按照一定规则(例如定期)对其管理区域中的UPF进行检活，具体如下：检测是否接收到所述预设区域中的所述一个或多个UPF中的一个UPF发送的检活请求或响应；在未接收到该UPF发送的检活请求或响应的情况下，删除本地保存的该UPF的能力信息和位置信息。其中，UPF可以定期主动向UMF发送检活请求，或者也可以由UMF主动向UPF发送检活请求以进行检活，则相应地UPF如果在工作状态下，则会向UMF反馈检活响应。
可选地，UMF还可以根据接收到的所述检活请求或响应对UPF的信息进行更新。具体地，在接收到某个UPF发送的检活请求或响应的情况下，从所述检活请求或响应中获取该UPF的当前负荷信息和/或能力信息；根据获取的所述当前负荷信息和/或能力信息更新本地保存的该UPF的当前负荷信息和/或能力信息。
可选地，如果所述CPF检测到所述终端的位置发生变更，或者UMF未接收到检活请求或响应对应的UPF为步骤S304中选择出的指定的UPF的情况下，则可以重复执行步骤S302以及步骤S304。
下面结合优选实施例进行说明，以下优选实施例结合了上述实施例及其优选实施方式。
在以下优选实施例中，提出了一种管理UPF的网络功能(UMF，UPF ManagementFunction)和选择UPF的方法，以实现UPF的选择、动态管理和灵活调整。该方法能够克服目前4G网络控制功能与转发功能的拓扑僵化，从而灵活管理和选择UPF。
该方法主要内容如下：UMF管理一定区域范围内的UPF。当终端接入CPF时，UMF根据UPF的位置和能力，结合CPF的选择辅助信息选择一个适合的UPF。当终端当前使用的UPF无法满足需求时，UMF可以为终端重新选择一个适合的UPF。
UMF可以为独立的网络功能，或与网络中其他功能实体合一，例如目前EPC架构中的某个CPF，SDN控制器(controller)或者未来5G网络架构中的某个CPF。
通过采用上述方案，与相关技术相比，可以灵活组建CPF和UPF网络，并为终端灵活选择最优的UPF。
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：图4是根据本发明优选实施例的下一代网络控制功能与转发功能架构示意图，如图4所示，可根据需要，在一定区域范围内部署一个UMF，管理特定区域内的所有UPF。未来网络架构中，UPF可能下沉到边缘数据中心，与无线接入网络部署在一起，而CPF仍然集中在较高位置，这种情况下UMF可以与UPF一起下沉到边缘数据中心位置，如图4中的区域3。
图5是根据本发明优选实施例相比目前架构的优势示意图，如图5所示，在引入本方案之前，SGW UPF组1只能被SGW CPF1选择使用，SGW UPF组2只能被SGW CPF2使用。如当SGW UPF2组负荷过高，而SGW UPF组1资源富余的情况下，SGW UPF1的资源仍然无法被SGWCPF2使用。这种架构的另一弊端是，如果SGW CPF1出现异常，隶属于SGW CPF1的SGW UPF组1将再也无法被使用到，导致资源的浪费。而UMF打破这种分组关系，将同等能力的UPF作为一个资源池使用。UMF可以结合当前UPF的负荷情况，在同等能力的UPF中为终端选择最合适的UPF。当终端从SGW CPF2接入，也可以为终端选择到SGW UPF组1内的UPF。
图6是根据本发明优选实施例的UPF向UMF进行注册/去注册的流程图，如图6所示，该图描述了UPF向UMF进行注册/去注册的一个实施例，具体步骤如下：
步骤S602：UPF在上电时需要向UMF发送注册请求。UPF注册时携带本UPF能力和位置信息。UPF能力信息包含但不限于UPF节点信息(IP地址或域名)、QoS能力、支持的APN、DCN(Dedicated Core Networks)信息、网络切片信息、支持的业务类型等；
或者UPF下电时向UMF进行去注册请求。
步骤S604：UMF收到注册请求时，在本地保存UPF节点信息及其能力和位置信息；
或者UMF收到去注册请求时，删除本地保存的UPF节点信息及其能力和位置信息。
步骤S606：UMF向UPF返回注册应答，或者UMF向UPF返回去注册应答。
当UMF与CPF合一时，则本实施例中UMF与UPF的接口即为CPF与UPF之间接口的扩展；当UMF与SDN controller合一时，则本实施例中UMF与UPF的接口即为SDN controller与UPF之间接口的扩展；而当UMF为独立实体时，则可以在UMF中设置专用于UMF与UPF进行通信的接口。以下实施例中与本实施例相同，不再赘述。
图7是根据本发明优选实施例的UPF与UMF之间进行保活的流程图，如图7所示，该图描述了UPF与UMF之间进行定时检活的一个实施例。UPF在工作态时，定时向UMF发送检活请求。UMF也可定时向所有保存的UPF节点发送检活请求。如果UMF在一定周期内未收到某个UPF的检活请求或检活应答，则判定该UPF不在工作态，删除本地保存的该UPF节点信息，具体步骤如下：
步骤S702：UPF向UMF定时发送检活请求。
进一步地，检活请求中可以包含UPF节点当前负荷信息。
进一步地，如果UPF能力信息发生变化，检活请求中可以包含UPF当前的能力信息或变化的能力信息。
或者UMF向保存所有UPF节点定时发送检活请求。
步骤S704：UMF收到检活请求后，向UPF发送检活响应。
或者UPF收到检活请求后，向UMF发送检活响应。
步骤S706：UMF更新本地保存的UPF节点信息。
进一步地，UMF保存UPF最新的能力信息及负荷信息。
图8是根据本发明优选实施例的UMF选择UPF的流程图，如图8所示，该图描述了终端请求接入网络时，UMF选择UPF的一个实施例，具体步骤如下：
步骤S802：终端请求接入网络，CPF为向UMF发送获取UPF请求消息，进一步地，请求消息中可包含选择辅助信息。
CPF获取UMF的方式可以为本地配置或者DNS方式。选择辅助信息包含但不限于：CPF节点信息(IP地址或域名)、位置/区域信息、QoS、APN、DCN(Dedicated Core Networks)信息、网络切片信息、UE请求或签约的业务类型(如UE Usage type)等。
步骤S804：UMF根据CPF携带的选择辅助信息和本地保存的UPF节点能力信息，并结合UPF当前负荷信息，选择出合适的UPF，并向CPF发送获取UPF响应消息，响应消息包含选择的UPF节点信息，节点信息可以标识为IP地址或者域名。
进一步的，UMF可记录下CPF节点信息或者CPF节点与选择的UPF的对应关系，用于后续与CPF的通讯，节点信息可以标识为IP地址或者域名。
步骤S806：CPF向选择出的UPF发送创建用户数据通道请求消息，将终端的媒体面转发通道建立在该UPF上。
步骤S808：UPF为终端建立数据转发通道，并向CPF返回创建用户数据通道响应消息。
上述CPF可以为EPC网络中的SGW或PGW，或EPC网络中的SGW或PGW的控制面功能，或未来5G网络架构中负责会话建立的网络功能。
图9是根据本发明优选实施例的UMF重新选择UPF的流程图一，如图9所示，该图描述了终端发生移动导致UMF重新选择UPF的一个实施例，具体步骤如下：
步骤S902：终端已经接入到网络，并在UPF1上建立了用户数据通道。CPF检测到终端移动导致了位置变更，CPF向UMF再次发送获取UPF请求消息，进一步地，请求消息中可包含选择辅助信息。
CPF获取UMF的方式可以为本地配置或者DNS方式。选择辅助信息包含但不限于：CPF节点信息(IP地址或域名)、位置/区域信息、QoS、APN、DCN(Dedicated Core Networks)信息、网络切片信息、UE请求或签约的业务类型(如UE Usage type)等。
步骤S904：UMF根据CPF携带的选择辅助信息和本地保存的UPF节点能力信息，并结合UPF当前负荷，判定当前UPF1并不是最优的UPF，需要将终端的数据转发通道重新建立到UPF2，并向CPF发送获取UPF响应消息，响应消息包含新选择的UPF2节点信息，节点信息可以标识为IP地址或者域名。
进一步的，UMF可记录下CPF节点信息或者CPF节点与选择的UPF的对应关系，用于后续与CPF的通讯，节点信息可以标识为IP地址或者域名。
步骤S906：CPF向新选择出的UPF2发送创建用户数据通道请求消息，将终端的媒体面转发通道建立在该UPF2上。
步骤S908：UPF2为终端建立数据转发通道，并向CPF返回创建用户数据通道响应消息。
步骤S910：CPF向UPF1发送删除用户数据通道请求消息，通知UPF1将终端原来建立的数据转发数据通道删除。
步骤S912：UPF1删除为终端建立的数据转发通道，并向CPF返回删除用户数据通道响应消息。
上述CPF可以为EPC网络中的SGW或PGW，或EPC网络中的SGW或PGW的控制面功能，或未来5G网络架构中负责会话建立的网络功能。
图10是根据本发明优选实施例的UMF重新选择UPF的流程图二，如图10所示，该图描述了UPF状态异常导致UMF重新选择UPF的一个实施例，具体步骤如下：
步骤S1002：终端已经接入到网络，并在UPF1上建立了用户数据通道。UMF通过检活机制检测到UPF1状态异常。
步骤S1004：UMF所有连接的CPF或者所有使用了UPF1的CPF发送UPF状态通知消息，进一步地，通知消息中可包含异常的UPF节点信息和状态。
步骤S1006：CPF向UMF返回UPF状态通知应答消息。
步骤S1008：CPF可以向UMF再次发送获取UPF请求消息以将数据转发通道迁移到状态正常的UPF，进一步地，请求消息中可包含选择辅助信息。
选择辅助信息包含但不限于：CPF节点信息(IP地址或域名)、位置/区域信息、QoS、APN、DCN(Dedicated Core Networks)信息、网络切片信息、UE请求或签约的业务类型(如UEUsage type)等。
步骤S1010：UMF根据CPF携带的选择辅助信息和本地保存的UPF节点能力信息，并结合UPF当前负荷，判定当前UPF1并不是最优的UPF，需要将终端的数据转发通道重新建立到UPF2，并向CPF发送获取UPF响应消息，响应消息包含新选择的UPF2节点信息，节点信息可以标识为IP地址或者域名。
步骤S1012：CPF向新选择出的UPF2发送创建用户数据通道请求消息，将终端的媒体面转发通道建立在该UPF2上。
步骤S1014：UPF2为终端建立数据转发通道，并向CPF返回创建用户数据通道响应消息。
上述CPF可以为EPC网络中的SGW或PGW，或EPC网络中的SGW或PGW的控制面功能，或未来5G网络架构中负责会话建立的网络功能。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
装置实施例
在本实施例中还提供了一种管理UPF的装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图11是根据本发明实施例的管理UPF的装置的结构框图，如图11所示，该装置包括：获取模块112，用于获取预设区域中的一个或多个UPF的能力信息；选择模块114，与获取模块112相连，用于根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF。
可选地，上述管理UPF的装置在本文中定义为管理UPF的网络功能(UMF，UPFManagement Function)，但并不限于此。
可选地，所述一个或多个UPF可以隶属于一个或多个CPF，这些CPF可以是相同或不同类型的CPF，例如可以是SGW CPF，也可以是PGW CPF等。
可选地，所述能力信息可以包括但不限于以下至少之一：UPF节点信息(例如IP地址或域名)、QoS能力、支持的APN信息、支持的(DCN，Dedicated Core Networks)信息、网络切片信息、支持的业务类型等。
可选地，上述管理UPF的装置(UMF)可以是独立的实体，也可以合并在***中的部件中，例如，当UMF与CPF合一时，则本实施例中UMF与UPF的接口即为CPF与UPF之间接口的扩展；当UMF与SDN controller合一时，则本实施例中UMF与UPF的接口即为SDN controller与UPF之间接口的扩展；而当UMF为独立实体时，则可以在UMF中设置专用于UMF与UPF进行通信的接口。
可选地，所述选择模块114还可以用于：获取所述CPF的选择辅助信息；根据所述CPF的选择辅助信息和所述一个或多个UPF的能力信息，一个或从所述多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF。
可选地，所述选择模块114还可以用于：获取所述一个或多个UPF的当前负荷信息；根据所述CPF的选择辅助信息和所述一个或多个UPF的能力信息，并结合所述一个或多个UPF的当前负荷信息，从所述多个一个或UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF。
可选地，所述选择辅助信息可以包括但不限于以下至少之一：CPF节点信息、位置/区域信息、QoS信息、APN信息、DCN信息、网络切片信息、UE请求或签约的业务类型。
可选地，所述装置还可以包括：发送模块，用于向所述CPF发送所述指定的UPF的UPF节点信息。
可选地，所述装置还可以包括：记录模块，用于记录所述CPF与所述指定的UPF的对应关系。
可选地，所述装置还可以包括：第一接收模块，用于接收预设的CPF发送的获取UPF请求消息，其中，所述预设的CPF通过本地配置或者DNS方式配置。
可选地，所述装置还可以包括：第二接收模块，用于接收所述预设区域中的所述一个或多个UPF中的每个UPF在上电时发送的注册请求，所述注册请求中携带所述每个UPF的能力信息和位置信息；保存模块，用于保存所述每个UPF的能力信息和位置信息。
可选地，所述装置还可以包括：第三接收模块，用于接收所述预设区域中的所述一个或多个UPF中的一个UPF在下电时发送的去注册请求；删除模块，用于删除本地保存的所述一个UPF的能力信息和位置信息。
可选地，所述装置还可以包括：检测模块，用于检测是否接收到所述预设区域中的所述一个或多个UPF中的一个UPF发送的检活请求或响应；在未接收到所述一个UPF发送的检活请求或响应的情况下，删除本地保存的所述一个UPF的能力信息和位置信息。
可选地，所述装置还可以包括：更新模块，用于在接收到所述一个UPF发送的检活请求或响应的情况下，从所述检活请求或响应中获取所述一个UPF的当前负荷信息和/或能力信息；以及根据获取的所述当前负荷信息和/或能力信息更新本地保存的所述一个UPF的当前负荷信息和/或能力信息。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
在本实施例中，还提供了另一种管理UPF的装置(UMF)，图12是根据本发明实施例的另一种UMF的硬件结构框图，如图12所示，UMF120可以包括一个或多个(图中仅示出一个)处理器122(处理器122可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)、用于存储所述处理器可执行指令的存储器124、以及用于根据所述处理器的控制进行信息收发通信的传输装置126。本领域普通技术人员可以理解，图12所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，UMF120还可包括比图12中所示更多或者更少的组件，或者具有与图12所示不同的配置。
存储器124可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的管理UPF的方法对应的程序指令/模块，处理器122通过运行存储在存储器124内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器124可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器124可进一步包括相对于处理器122远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至UMF120。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
传输装置126用于根据所述处理器122的控制进行信息收发，所述传输装置126与预设区域中的一个或多个UPF相连；
其中，所述处理器122用于控制传输装置126执行以下操作：
获取所述一个或多个UPF的能力信息；
根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF。
可选地，上述管理UPF的装置(UMF)可以是独立的实体，也可以合并在***中的部件中，例如，当UMF与CPF合一时，则本实施例中UMF与UPF的接口即为CPF与UPF之间接口的扩展；当UMF与SDN controller合一时，则本实施例中UMF与UPF的接口即为SDN controller与UPF之间接口的扩展；而当UMF为独立实体时，则可以在UMF中设置专用于UMF与UPF进行通信的接口。
***实施例
在本实施例中，提供了一种管理UPF的***，图13是根据本发明实施例的管理UPF的***的结构框图，如图13所示，该***包括：
一个或多个UPF132，位于预设区域中；
一个或多个CPF134，分别与一个或多个UPF132中的部分相连，用于控制所述一个或多个UPF中的各部分UPF；
如图11或12所示的管理UPF的装置136(内部结构图13中未示出，参考图11和12)，与所述一个或多个UPF132相连，用于对所述一个或多个UPF132进行管理。
存储介质实施例
本发明的实施例还提供了一种存储介质。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：
步骤S302，获取预设区域中的一个或多个UPF的能力信息；
步骤S304，根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (33)

1.一种管理用户面功能UPF的方法，其特征在于，包括：
获取预设区域中的一个或多个UPF的能力信息；
根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入控制面功能CPF的终端选择指定的UPF。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个UPF隶属于一个或多个相同或不同类型的CPF。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF包括：
获取所述CPF的选择辅助信息；
根据所述CPF的选择辅助信息和所述一个或多个UPF的能力信息，从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述CPF的选择辅助信息和所述一个或多个UPF的能力信息，从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF包括：
获取所述一个或多个UPF的当前负荷信息；
根据所述CPF的选择辅助信息和所述一个或多个UPF的能力信息，并结合所述一个或多个UPF的当前负荷信息，从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述选择辅助信息包括以下至少之一：
CPF节点信息、位置/区域信息、QoS信息、APN信息、DCN信息、网络切片信息、UE请求或签约的业务类型。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF之后，还包括：
向所述CPF发送所述指定的UPF的UPF节点信息。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF之后，还包括：
记录所述CPF与所述指定的UPF的对应关系。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF之前，还包括：
接收预设的CPF发送的获取UPF请求消息，其中，所述预设的CPF通过本地配置或者DNS方式配置。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取预设区域中的一个或多个UPF的能力信息之前，还包括：
接收所述预设区域中的所述一个或多个UPF中的每个UPF在上电时发送的注册请求，所述注册请求中携带所述每个UPF的能力信息和位置信息；
保存所述每个UPF的能力信息和位置信息。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收所述预设区域中的所述一个或多个UPF中的一个UPF在下电时发送的去注册请求；
删除本地保存的所述一个UPF的能力信息和位置信息。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
检测是否接收到所述预设区域中的所述一个或多个UPF中的一个UPF发送的检活请求或响应；
在未接收到所述一个UPF发送的检活请求或响应的情况下，删除本地保存的所述一个UPF的能力信息和位置信息。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在接收到所述一个UPF发送的检活请求或响应的情况下，从所述检活请求或响应中获取所述一个UPF的当前负荷信息和/或能力信息；
根据获取的所述当前负荷信息和/或能力信息更新本地保存的所述一个UPF的当前负荷信息和/或能力信息。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在未接收到检活请求或响应对应的UPF为所述指定的UPF的情况下，所述方法还包括：
重复执行获取所述预设区域中的一个或多个UPF的能力信息的步骤。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述CPF检测到所述终端的位置发生变更的情况下，所述方法还包括：
重复执行获取所述预设区域中的一个或多个UPF的能力信息的步骤。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述能力信息包括以下至少之一：
UPF节点信息、QoS能力、支持的APN信息、支持的DCN信息、网络切片信息、支持的业务类型。
16.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，通过以下接口至少之一与所述一个或多个UPF进行通信：
CPF与UPF之间的接口；
SDN控制器与UPF之间的接口；
专用于与所述一个或多个UPF进行通信的接口。
17.一种管理用户面功能UPF的装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取预设区域中的一个或多个UPF的能力信息；
选择模块，用于根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入控制面功能CPF的终端选择指定的UPF。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述一个或多个UPF隶属于一个或多个相同或不同类型的CPF。
19.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述选择模块还用于：
获取所述CPF的选择辅助信息；
根据所述CPF的选择辅助信息和所述一个或多个UPF的能力信息，从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述选择模块还用于：
获取所述一个或多个UPF的当前负荷信息；
根据所述CPF的选择辅助信息和所述一个或多个UPF的能力信息，并结合所述一个或多个UPF的当前负荷信息，从所述一个或多个UPF中为接入CPF的终端选择指定的UPF。
21.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述选择辅助信息包括以下至少之一：
CPF节点信息、位置/区域信息、QoS信息、APN信息、DCN信息、网络切片信息、UE请求或签约的业务类型。
22.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
发送模块，用于向所述CPF发送所述指定的UPF的UPF节点信息。
23.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
记录模块，用于记录所述CPF与所述指定的UPF的对应关系。
24.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第一接收模块，用于接收预设的CPF发送的获取UPF请求消息，其中，所述预设的CPF通过本地配置或者DNS方式配置。
25.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第二接收模块，用于接收所述预设区域中的所述一个或多个UPF中的每个UPF在上电时发送的注册请求，所述注册请求中携带所述每个UPF的能力信息和位置信息；
保存模块，用于保存所述每个UPF的能力信息和位置信息。
26.根据权利要求25所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第三接收模块，用于接收所述预设区域中的所述一个或多个UPF中的一个UPF在下电时发送的去注册请求；
删除模块，用于删除本地保存的所述一个UPF的能力信息和位置信息。
27.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
检测模块，用于检测是否接收到所述预设区域中的所述一个或多个UPF中的一个UPF发送的检活请求或响应；
在未接收到所述一个UPF发送的检活请求或响应的情况下，删除本地保存的所述一个UPF的能力信息和位置信息。
28.根据权利要求27所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
更新模块，用于在接收到所述一个UPF发送的检活请求或响应的情况下，从所述检活请求或响应中获取所述一个UPF的当前负荷信息和/或能力信息；以及
根据获取的所述当前负荷信息和/或能力信息更新本地保存的所述一个UPF的当前负荷信息和/或能力信息。
29.根据权利要求17至28中任一项所述的装置，其特征在于，所述能力信息包括以下至少之一：
UPF节点信息、QoS能力、支持的APN信息、支持的DCN信息、网络切片信息、支持的业务类型。
30.根据权利要求17至28中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置与所述一个或多个UPF进行通信的接口包括以下至少之一：
CPF与UPF之间的接口；
SDN控制器与UPF之间的接口；
专用于与所述一个或多个UPF进行通信的接口。
31.一种管理用户面功能UPF的装置，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；
用于根据所述处理器的控制进行信息收发的传输装置，所述传输装置与预设区域中的一个或多个UPF相连；
其中，所述处理器用于控制所述传输装置执行以下操作：
获取所述一个或多个UPF的能力信息；
根据所述一个或多个UPF的能力信息从所述一个或多个UPF中为接入控制面功能CPF的终端选择指定的UPF。
32.根据权利要求31所述的装置，其特征在于，所述传输装置与预设区域中的多个用户面功能UPF相连的接口包括以下至少之一：
CPF与UPF之间的接口；
SDN控制器与UPF之间的接口；
专用于与所述一个或多个UPF进行通信的接口。
33.一种管理用户面功能UPF的***，其特征在于，包括：
一个或多个UPF，位于预设区域中；
一个或多个控制面功能CPF，分别用于控制所述一个或多个UPF中的各部分UPF；
如权利要求17至32中任一项所述的管理UPF的装置，与所述一个或多个UPF相连，用于对所述一个或多个UPF进行管理。
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