CN110366276B - 服务化架构基站 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种服务化架构基站，涉及通信领域，能够通过第一接口接入核心网，并通过该第一接口直接与核心网的各个NF网元进行通信，增强服务化架构基站和核心网的各个NF网元之间相互发现并建立连接的能力，提升CU与AMF网元之间接口配置的灵活性和可拓展性。该服务化架构基站包括：第一接口，用于实现CP与核心网的通信连接，使服务化架构基站接入核心网；第一接口为服务化架构基站与核心网的各个NF网元通信的接口。本申请提供的服务化架构基站用于5G***。
Description
技术领域
本申请涉及通信领域，尤其涉及一种服务化架构基站。
背景技术
第五代(5th-generation，5G)移动通信网络，应用了软件定义网络(softwaredefined network，SDN)和网络功能虚拟化(network function virtualization，NFV)技术，实现了网络功能和硬件***的解耦。基于SDN/NFV技术，核心网引入了互联网的服务化架构设计理念，提出了基于云原生技术的服务化架构。
为适应5G网络的发展，无线接入网(radio access network，RAN)提出了基于集中单元(central unit，CU)/分布单元(distributed unit，DU)的分布式架构基站。目前，CU采用点对点的方式和核心网通信。为满足容灾、可靠性和负载均衡等需求，CU通常与多个接入和移动性管理功能(access and mobility management function，AMF)网元点对点连接，并通过AMF网元在核心网中注册。在这种连接方式下，核心网每增加或减少一个AMF网元，都需要人工重新对CU进行配置或删除。如当某AMF网元出现故障时，核心网会重启该AMF网元或采用人工操作重新为CU配置一个AMF网元。当无线接入网中CU增加时，同样需要人工为增加的CU配置AMF网元。因此，现有的CU与AMF网元配置依赖于人工操作，配置的灵活性和可拓展性较差且容易配置失败。
发明内容
本申请提供一种服务化架构基站，能够通过第一接口接入核心网，并通过该第一接口直接与核心网的各个NF网元进行通信，增强服务化架构基站和核心网的各个NF网元之间相互发现并建立连接的能力，提升CU与AMF网元之间接口配置的灵活性和可拓展性。
为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
第一方面，本申请提供一种服务化架构基站，该服务化架构基站可以包括：第一接口，用于实现CP与核心网的通信连接，使服务化架构基站接入核心网；第一接口为服务化架构基站与核心网的各个NF网元进行通信的接口。
第二方面，本申请提供一种服务化架构基站，该服务化架构基站包括处理器和通信接口，通信接口和处理器耦合，处理器用于运行计算机程序或指令，以实现如第一方面及其各种可选的实现方式中任意之一的服务化架构基站的功能。
第三方面，本申请提供一种可读存储介质，该可读存储介质中存储有指令，当指令被执行时，实现如第一方面及其各种可选的实现方式中任意之一的服务化架构基站的功能。
本申请提供一种服务化架构基站，包括：第一接口，用于实现CP与核心网的通信连接，使服务化架构基站接入核心网；第一接口为服务化架构基站与核心网的各个NF网元进行通信的接口。本申请提供的服务化架构基站，能够通过第一接口接入核心网，并通过该第一接口直接与核心网的各个NF网元进行通信，增强服务化架构基站和核心网的各个NF网元之间相互发现并建立连接的能力，提升CU与AMF网元之间接口配置的灵活性和可拓展性。
附图说明
图1为本申请实施例提供的现有分离式架构基站的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的5G***结构示意图；
图3为本申请实施例提供的服务化架构基站的CP的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的服务化架构基站的第一接口的协议架构示意图；
图5为本申请实施例提供的服务化架构基站的CP的又一种结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例提供的服务化架构基站进行详细地描述。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
本申请的说明书以及附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，或者用于区别对同一对象的不同处理，而不是用于描述对象的特定顺序。
此外，本申请的描述中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。
下面针对本申请实施例中涉及的技术术语进行说明：
服务化架构：随着SDN/NFV技术在电信领域的运用，传统的核心网网元实现了软硬件的解耦。基于SDN/NFV技术，在5G核心网中引入了服务化架构设计理念，提出了基于云原生技术的服务化架构(service based architecture，SBA)，虚拟化的核心网和承载传统网元功能的NF网元在5G核心网中被大量使用。
基于该服务化架构，传统核心网的网元被拆分为更多、更微小的独立网络功能服务，这些网络功能服务相互之间解耦，具备独立部署、独立升级、独立扩展的能力，且通过标准接口与其他网络功能服务通信。在服务化架构下，控制面的NF网元摒弃传统核心网的点对点通讯方式，采用统一的基于服务化架构和接口，优化了网络通信路径。同时，引入新的网络功能服务网络存储功能(network repository function，NRF)网元，NRF网元功能包括：网络功能服务的自动注册、网络功能服务的自动发现和选择、网络功能服务的状态检测和网络功能服务的认证授权。NRF网元的引入，实现了NF网元的自动化管理，便于网络灵活部署和NF网元间的快速发现。
NFV：使用通用性硬件以及虚拟化技术，来承载网络功能的软件处理，降低网络运营成本。网络功能虚拟化能够通过软硬件解耦及功能抽象，使网络设备功能不再依赖于专用硬件，资源可以充分灵活共享，实现新业务的快速开发和部署，并基于实际业务需求进行自动部署、弹性伸缩、故障隔离和自愈等。NFV特点包括：软件/硬件分离、网络功能虚拟化/软件化和硬件通用化。
SDN：网络虚拟化的一种实现方式，通过将网络设备的控制面和数据面分离开来，从而实现网络流量的灵活控制，为核心网络及应用的创新提供良好的平台。SDN特点包括：控制/转发分离、网络集中控制和网络虚拟化。
本申请实施例提供的服务化架构基站是对现有的分离式基站CU-DU的改进，如图1所示，现有的分离式基站CU-DU包括CU101和DU102。其中，CU101包括控制面(controlplane，CP)1011和用户面(user plane，UP)1012。
具体的，CU101的功能包括：通过N2接口与核心网的接入和AMF网元连接，实现与AMF网元的通信交互；通过F1接口与DU102连接，实现与DU102的通信交互；通过Xn接口与其他基站的CU连接，实现与其他基站的通信交互；以及通过空口处理基站与终端之间的无线资源控制(radio resource control，RRC)层、业务数据适应协议(service dataadaptation protocol，SDAP)层和分组数据汇聚协议(packet data convergenceprotocol，PDCP)层的信息，实现与终端的通信交互。
DU102的功能包括：通过F1接口与CU101连接，实现与CU101的通信交互；通过空口与终端连接，并处理基站与终端之间的无线链路控制(radio link control，RLC)层、媒体访问控制(media access control，MAC)层和端口物理(physical，PHY)层的信息，实现与终端的通信交互。
本申请实施例提供的服务化架构基站应用于5G***，如图2所示，5G***包括核心网201和无线接入网202。
其中，无线接入网202中包括本申请实施例提供的服务化架构基站。核心网201中包括：多个网络功能(network function，NF)网元，该多个NF网元包括：
网络切片选择功能(Network Slice Selection Function，NSSF)网元2011：管理网络切片信息，NSSF网元中存储有网络切片选择辅助信息集合，用于为终端提供网络切片选择策略。
网络开放功能(network exposure function，NEF)网元2012：负责对外开放网络数据。
NRF网元2013:负责对NF网元进行登记和管理，存储核心网201中各个NF网元的功能信息，以及为NF网元提供发现的NF网元的信息。
策略控制功能(policy control function，RCF)网元2014：制定用户控制策略，为用户提供网络选择和移动性管理策略。
统一数据管理(unified data management，UDM)网元2015：存储用户签约的信息数据，包括用户标识、用户签约数据和鉴权数据等。
应用功能(application function，AF)网元2016：允许运营商信任的应用直接与核心网201中的各个NF网元交互。
鉴权服务器功能(authentication server function，AUSF)网元2017：配合UDM网元2015负责用户鉴权数据处理，生成终端接入权限。
AMF网元2018：负责终端的移动性和接入管理，具体包括对移动终端位置信息、安全性以及业务连续性的管理，使终端与网络的连接状态达到最佳。
会话管理功能(session management function，SMF)网元2019：负责终端的会话管理功能，为终端创建、维护和删除会话，接入用户面功能(user plane function，UPF)网元。
本申请实施例提供的服务化架构基站，利用第一处理模块中的第一接口直接通过超文本传输协议(hyper text transfer protocol，HTTP)与核心网的各个NF网元通信，增强基站和核心网的各个NF网元之间相互发现并建立连接的能力，提升CU与核心网连接的灵活性和可拓展性。
可选的，第一处理模块通过第一接口与核心网的各个NF网元通信，该各个NF网元可以是核心网中的NSSF网元、NEF网元、NRF网元、PCF网元、UDM网元、AF网元、AUSF网元、AMF网元和SMF网元中的任一个，对此本申请不做限定。
结合SDN和NFV技术，本申请实施例对现有的5G基站的CP进行模块化设计，并引进服务化架构，具体如下：
本申请实施例提供一种服务化架构基站，如图3所示，该服务化架构基站包括第一接口3011。
第一接口3011将服务化架构基站中的CP暴露给核心网201中各个NF网元的应用程序接口，用于实现CP与核心网201的通信连接，使服务化架构基站接入核心网201。
第一接口3011为服务化架构基站与核心网201中的各个NF网元通信的接口，核心网201中的各个NF网元可以通过第一接口3011直接与服务化架构基站通信。
具体的，第一接口3011用于连接核心网201中的AMF网元2018和服务化架构基站，AMF网元2018可以通过第一接口3011调用CP的功能。第一接口3011与核心网201中的其他服务化接口(如Nssf、Nnef等)具有相同的数据传输方式，以同样的总线通讯方式与核心网201中的各个NF网元通信。
进一步的，第一接口3011为开放的应用编程接口(open applicationprogramming interface，Open API)，采用表现层状态转化(representational statetransfer，REST)的架构原则进行设计，采用JS对象简谱(Javascript object notation，JSON)作为第一接口3011的数据格式。
通过第一接口3011，服务化架构基站可以直接与核心网201中的各个NF网元进行数据交互，增强服务化架构基站和核心网201的各个NF网元之间相互发现并建立连接的能力，提升CU与AMF网元2018之间接口配置的灵活性和可拓展性。
可选的，核心网201包括NRF网元2013。
服务化架构基站通过第一接口3011与NRF网元2013通信。服务化架构基站通过第一接口3011向NRF网元2013发送该服务化架构基站的功能信息，NRF网元2013接收并存储该服务化架构基站的功能信息。
示例性的，当服务化架构基站接入核心网201时，CP加载相关功能，通过HTTP协议访问NRF网元2013，并将自身功能信息存储在NRF网元2013内。
可选的，如图4所示，第一接口3011和核心网201中的各个网元的接口具有相同的协议架构，其协议架构具体包括：
应用层：向终端提供服务，完成终端所需在网络上完成的各项工作。在本申请实施例中，第一接口3011协议架构的应用层协议为HTTP，与核心网201中的其他接口协议架构的应用层相同，用于支持第一接口3011与核心网201的各个NF网元以相同的数据传输方式传输数据。
传输层：向终端提供可靠的端到端的差错和流量控制，保证报文的正确传输。在本申请实施例中，第一接口3011协议架构的传输层协议为传输控制协议(transmissioncontrol protocol，TCP)，用于保证第一接口3011通信数据的完整性和可靠性，防止丢包。
网络层：控制数据链路层和传输层的信息，建立、维持和终止网络连接，并通过路由选择算法，为报文选择最适当的路径。在本申请实施例中，第一接口3011协议架构的网络层协议为网际协议(internet protocol，IP)，用于为传输数据选择最优的传输信道。
数据链路层：通过多种控制协议，将有差错的物理信道变为无差错的、能可靠数据传输帧的数据链路。在本申请实施例中，第一接口3011协议架构的数据链路层还包括以下子层：MAC、无线链路控制(radio link control，RLC)、PDCP和SDAP。
物理层：利用传输介质为数据链路层提供物理连接。
可选的，如图3所示，CP包括第一处理模块301。
其中，第一接口3011位于第一处理模块301中。
第一处理模块301具有服务化架构，服务化架构用于使其能够通过第一接口3011直接与核心网201中的各个网元通信。
第一处理模块301还用于管理第一接口3011连接的建立、启动和重置。
具体的，第一处理模块301是对现有技术中CP内的N2接口进行模块化和服务化架构设计后得到。模块化设计使第一处理模块301实现与CP其他功能服务的松耦合，并实现第一处理模块301的独立维护和独立升级，且服务化架构设计后的第一处理模块301具有开放的第一接口3011，不需要再为第一处理模块301引入新的接口便可使第一处理模块301接入核心网201，便于运营商和第三方调用。
示例性的，本申请中的CP可以通过第一处理模块301中的第一接口3011直接与核心网201中的NRF网元2013通信，告知NRF网元2013CP的功能，NRF网元2013存储该CP的功能。
当核心网201中的AMF网元2018接收来自终端的请求信息后，AMF网元2018通过NRF网元2013查询是否存在与该AMF网元2018对应的CP。若存在，则AMF网元2018可以通过第一接口3011调用该CP功能，并通过该第一接口3011将来自终端的请求信息使用HTTP协议发送给CP，建立AMF网元2018与CP之间的连接。
可选的，如图3所示，CP还包括F1接口处理模块302、Xn接口处理模块303和空口处理模块304。
其中，F1接口处理模块302用于支持CP与DU之间的通信连接。
F1接口处理模块302的还用于管理CP与DU之间通信连接的建立与重置。
F1接口处理模块302的还用于当CP发生错误时，向DU指示通信连接发生错误；或，当DU发生错误时，向CP指示通信连接发生错误。
Xn接口处理模块303用于支持CP与其他服务化架构基站之间的通信连接。
Xn接口处理模块303还用于管理CP与其他服务化架构基站之间通信连接的建立、重置和移除。
Xn接口处理模块303还用于当服务化架构基站发生错误时，将错误信息上报至网络管理***。
空口处理模块304用于支持CP与终端的通信连接，包括管理RRC消息，实现对终端的接入、切换和寻呼等有效控制。
具体的，空口处理模块304还用于处理RRC、SDAP和PDCP消息，为数据传输提供可靠的数据传输链路。
具体的，F1接口处理模块302、Xn接口处理模块303、空口处理模块304是对现有技术中CP中的F1接口、Xn接口和空口进行模块化设计后得到。模块化设计使F1接口处理模块302、Xn接口处理模块303、空口处理模块304的功能相互解耦，实现F1接口处理模块302、Xn接口处理模块303、空口处理模块304的独立维护和独立升级。
可选的，如图3所示，CP还包括操作维护管理operation odministration andmaintenance，OAM)模块305。
OAM模块305，用于对服务化架构基站的状态信息进行统计，并将状态信息定期上报至网络管理***。
其中，状态信息可以包括：服务化架构基站的终端接入量、终端设备的呼叫成功率、服务化架构基站网络的丢包率、时延以及流经服务化架构基站的流量等。
OAM模块305还可以通过定时发送检测报文来探测服务化架构基站网络的连通性，统计服务化架构基站发生故障的次数以及故障发生的节点，并将统计得到的数据发送给网络管理***。
通过OAM模块305的功能，运营商可以使用网络管理***监测服务化架构基站的网络运行情况和故障情况，以便及时对服务化架构基站的运行能力和故障情况进行管理。
可选的，上述第一处理模块301、F1接口处理模块302、Xn接口处理模块303、空口处理模块304和OAM模块305为虚拟机(virtual machine，VM)在通用服务器上通过软件实现的功能模块，各个模块之间功能相互独立。
示例性的，常用的虚拟机软件包括VMware、Virtual Box和Virtual PC。本申请实施例中，虚拟机可以为VMware，通过在通用服务器上安装多个虚拟机VNware，将上述的第一处理模块301、F1接口处理模块302、Xn接口处理模块303、空口处理模块304和OAM模块305的功能分别在虚拟机VNware上部署，以实现本申请实施例中CP的功能。
本申请实施例提供一种服务化架构基站，包括：第一接口、第一处理模块、F1接口处理模块、Xn接口处理模块、空口处理模块和OAM处理模块。第一接口为第一处理模块经服务化架构设计后引入的新增接口，用于使CP直接与核心网中的各个NF网元通信。第一处理模块、F1接口处理模块、Xn接口处理模块、空口处理模块和OAM处理模块为对CP各个功能进行的模块设计，使其能够实现功能相互解耦，独立升级。本申请实施例提供的服务化架构基站，能够通过第一接口接入核心网，并通过第一接口直接与核心网的各个NF网元进行通信，增强服务化架构基站和核心网的各个NF网元之间相互发现并建立连接的能力，提升CU与AMF网元之间接口配置的灵活性和可拓展性。
图5示出了上述实施例中所涉及的服务化架构基站的又一种可能的结构示意图，包括：存储器401、处理器402、通信接口403和总线404。处理器402用于对CU的动作进行控制管理，和/或用于执行本文所描述的技术的其它过程。通信接口403用于支持服务化架构基站与其他网络实体的通信。存储器401用于存储服务化架构基站的程序代码和数据。
其中，存储器401可以是服务化架构基站中的存储器等，存储器可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如只读存储器，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；存储器还可以包括上述种类的存储器的组合。
上述处理器402可以是实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器可以是中央处理器，通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路，现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，数字信号处理器和微处理器的组合等。
总线404可以是扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，EISA)总线等。总线404可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图5中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本申请实施例提供一种包含指令的计算机程序产品，当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得该计算机执行上述实施例中服务化架构基站的功能。
本申请实施例还提供一种可读存储介质，该可读存储介质中存储有指令，当网络设备执行该指令时，该网络设备执行上述实施例中服务化架构基站的功能。
其中，可读存储介质，例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(randomaccess memory，RAM)、只读存储器(read-only memory，ROM)、可擦式可编程只读存储器(erasable programmable read only memory，EPROM)、寄存器、硬盘、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(compact disc read-only memory，CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合、或者本领域熟知的任何其它形式的可读存储介质。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于特定用途集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)中。在本申请实施例中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种服务化架构基站，所述服务化架构基站包括集中单元CU和分布单元DU，所述CU包括控制面CP和用户面UP，其特征在于，所述服务化架构基站包括：
第一接口，用于实现所述CP与核心网的通信连接，使所述服务化架构基站接入所述核心网；所述核心网包括网络存储功能NRF网元；
所述第一接口为所述服务化架构基站与所述核心网的各个网络功能NF网元直接通信的接口；
所述服务化架构基站通过所述第一接口与所述NRF网元通信；
所述服务化架构基站通过所述第一接口向所述NRF网元发送所述服务化架构基站的功能信息，所述NRF网元用于存储所述服务化架构基站的功能信息。
2.根据权利要求1所述的服务化架构基站，其特征在于，所述第一接口和所述核心网中的各个NF网元的接口具有相同的协议架构，所述协议架构包括：
超文本传输协议HTTP，用于支持所述第一接口与所述核心网的各个网元传输数据；
传输控制协议TCP，用于保证第一接口传输数据的完整性和可靠性；
网际协议IP，用于为传输数据选择最优的传输信道。
3.根据权利要求1所述的服务化架构基站，其特征在于，所述CP包括第一处理模块；所述第一接口位于所述第一处理模块中；
所述第一处理模块具有服务化架构，所述服务化架构用于使其能够通过第一接口直接与所述核心网中的各个NF网元通信。
4.根据权利要求3所述的服务化架构基站，其特征在于，所述CP还包括F1接口处理模块；
所述F1接口处理模块，用于支持所述CP与DU之间的通信连接。
5.根据权利要求3所述的服务化架构基站，其特征在于，所述CP还包括Xn接口处理模块和空口处理模块；
所述Xn接口处理模块，用于支持所述CP与其他基站之间的通信连接；
所述空口处理模块，用于支持所述CP与终端的通信连接。
6.根据权利要求3所述的服务化架构基站，其特征在于，所述CP还包括操作维护管理OAM模块；
所述OAM模块，用于对所述服务化架构基站的状态信息进行统计，并将所述状态信息定期上报至网络管理***。
7.根据权利要求3-6任一项所述的服务化架构基站，其特征在于，第一处理模块、F1接口处理模块、Xn接口处理模块、空口处理模块和OAM处理模块通过虚拟机部署在通用服务器上。
8.一种服务化架构基站，其特征在于，所述服务化架构基站包括存储器、处理器、通信接口和总线，所述存储器用于存储计算机程序或指令，所述通信接口和所述处理器耦合，所述处理器用于运行计算机程序或指令，以实现如权利要求1-7任一项所述的服务化架构基站的功能。
9.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有指令，当所述指令被处理器执行时，实现如权利要求1-7任一项所述的服务化架构基站的功能。
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