CN111294839A - 一种pfcp会话处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种PFCP会话处理方法及装置，所述的装置包括：接收模块，负责接收SMF发送的PFCP会话请求消息，以及接收上行UPF和/或下行UPF返回的PFCP会话响应消息；处理模块，负责将PFCP会话请求消息进行分离并构造新的PFCP会话请求消息，以及负责将PFCP会话响应消息进行整合；转发模块，负责将分离后的PFCP会话请求消息分别发送给对应的上行UPF和/或下行UPF，以及负责将整合后的PFCP会话响应消息转发给对应的SMF。本发明将数据面上行数据和下行数据分离，实现了上行或下行数据面单独下沉至边缘网络，提高了网络部署的灵活性与多样性，提升UPF的数据处理能力。

Description

一种PFCP会话处理方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种PFCP会话处理方法及装置。
背景技术
在5G移动网络中，用户终端UE向接入和移动管理功能AMF发送PDU会话建立请求，AMF接收请求后，向会话管理功能SMF发送PDU会话SM上下文创建请求，SMF与控制面网元UDM进行交互，成功创建SM上下文。SMF向用户平面功能UPF发送PFCP会话建立请求，UPF返回SMFPFCP会话建立响应。SMF通过AMF的N2消息透传服务，将UPF的IP地址等等信息传递给接入网(R)AN，(R)AN根据UPF的IP地址将上行数据发往UPF；(R)AN也将其相关信息传递给SMF，SMF通过PFCP会话修改过程将(R)AN的信息传递给UPF，UPF将下行数据转发到对应的(R)AN。
5G移动网络控制面的N4接口是基于UDP/IP协议的，应用层采用了报文转发控制协议(Packet Forwarding and Control Protocol PFCP)。N4接口传递SMF和UPF间的PFCP请求和响应消息，包括PFCP会话的建立、修改和释放。
在5G移动网络中，UPF网元是数据面的锚点，是连接数据网络的PDU会话点，负责报文的路由和转发。当UPF距离用户侧较远时，数据的传输时延较高(如视频监控使用场景)，当前应用场景将数据面下沉的情形可以使上行时延降低，但是访问数据网络(下行)的时延可能增大。
中国专利申请公开号为CN109729011A，发明名称为“流量转发方法、装置和计算机可读存储介质”,使用软件定义网络SDN控制器生成路由标签，根据路由标签及路由标签对应的转发路径生成流表并下发给UPF，为达到端点UPF的流量***所述路由标签，方便UPF根据路由标签对所述流量进行路由转发。此方法一定程度上也能达到将用户终端与数据网络间上行和下行数据进行分离的目的，但未涉及对PFCP会话的处理。
发明内容
有鉴于此，为了解决上述问题，本发明提供一种PFCP会话处理方法及装置，将数据面上行数据和下行数据分离，针对性的优化其转发性能，提升UPF的数据处理能力。
本发明的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种PFCP会话处理装置，包括接收模块、处理模块和转发模块；接收模块负责接收SMF发送的PFCP会话请求消息，以及接收上行UPF和/或下行UPF返回的PFCP会话响应消息；处理模块负责将PFCP会话请求消息进行分离并构造新的PFCP会话请求消息，以及负责将PFCP会话响应消息进行整合；转发模块负责将分离后的PFCP会话请求消息分别发送给对应的上行UPF和/或下行UPF，以及负责将整合后的PFCP会话响应消息转发给对应的SMF。
第二方面，本发明提供一种PFCP会话处理方法，利用上述PFCP会话处理装置来实现，包括以下步骤：
步骤S1、接收模块接收SMF发送的PFCP会话请求消息；
步骤S2、处理模块解析PFCP会话请求消息，根据请求处理策略将PFCP会话请求消息进行分离，并构造新的PFCP会话请求消息；
步骤S3、转发模块将构造的新的PFCP会话请求消息分别发往对应的上行UPF和/或下行UPF；
步骤S4、上行UPF和/或下行UPF向PFCP会话处理装置返回PFCP会话响应消息；
步骤S5、处理模块解析PFCP会话响应消息，根据响应处理策略将PFCP会话响应消息进行整合；
步骤S6、转发模块将整合的PFCP会话响应消息发往对应的SMF。
进一步的，还包括响应异常处理的步骤：步骤S7、转发模块将PFCP会话请求消息发送给对应的上行UPF和/或下行UPF。
进一步的，还包括上行UPF或下行UPF主动发PFCP会话报告请求消息的步骤，具体为：上行UPF或下行UPF发送PFCP会话报告请求消息给处理模块，处理模块解析PFCP会话报告请求消息并由转发模块转发给对应的SMF。
进一步的，所述的PFCP会话请求消息是PFCP会话建立请求消息、PFCP会话修改请求消息或PFCP会话删除请求消息。
进一步的，对于PFCP会话建立请求消息，请求处理策略为：分离PFCP会话请求消息中的PDR字段，获取PDI信息体中的源接口值，依据与上行数据和下行数据处理相关的规则进行分离，将所述规则与会话标识进行关联并保存，根据分离的规则分别构造两条PFCP会话请求消息。
进一步的，对于PFCP会话修改请求消息，请求处理策略为：根据保存的会话信息将PFCP会话请求消息中携带的规则进行分离，根据分离的规则构造新的PFCP会话修改请求消息。
进一步的，对于PFCP会话删除请求消息，请求处理策略为：根据保存的会话信息，构造两条PFCP会话删除请求消息，分别发往上行UPF和下行UPF。
进一步的，如果源接口值为Access，则表示该PDR字段是对上行数据处理的规则，与该PDR字段关联的其他规则也是对上行数据处理的规则；如果源接口是Core，则表示该PDR字段是对下行数据处理的规则，与该PDR字段关联的其他规则也是对下行数据处理的规则。
进一步的，对于PFCP会话建立请求消息的响应处理策略为：如果上行UPF和下行UPF均返回PFCP会话建立成功或失败响应消息，则构造新的PFCP会话建立成功或失败的响应消息并返回对应的SMF；如果上行UPF和下行UPF返回的PFCP会话响应消息是一个成功响应一个失败响应，则向SMF返回PFCP会话建立失败响应消息，然后向返回成功响应的UPF发送PFCP会话删除请求消息。
进一步的，对于PFCP会话修改请求消息的响应处理策略为：在发送PFCP会话修改请求消息时，如果只构造了一条PFCP会话修改请求消息，则将接收的PFCP会话修改响应消息转发给对应的SMF；
如果构造了两条PFCP会话修改请求消息，假如接收的PFCP会话修改响应消息均为成功或失败响应，则向SMF返回PFCP会话修改成功或失败响应，并更新或还原保存的规则；假如接收的PFCP会话修改响应消息为一个成功响应一个失败响应，则向SMF返回PFCP会话修改失败响应，并向返回成功响应的UPF发送PFCP会话修改请求。
进一步的，对于PFCP会话删除请求消息的响应处理策略为：如果返回的两条PFCP会话释放响应消息均为成功或失败响应，则向SMF返回PFCP会话释放成功或失败响应；如果返回的两条PFCP会话释放响应消息一个成功响应一条失败响应，则还原保存的规则并向SMF返回PFCP会话释放失败响应，然后向返回成功响应的UPF发送新的PFCP会话修改请求。
本发明的有益效果在于：将PFCP会话拆分为上行数据处理会话和下行数据处理会话，让上行UPF和下行UPF分别处理上行数据和下行数据，达到了将数据面上行数据和下行数据分离的目的，可以实现上行或下行数据面单独下沉至边缘网络，提高了网络部署的灵活性与多样性。UPF可针对仅转发上行或下行的场景，针对性的优化其转发性能，提升UPF的数据处理能力。同时也达到了UPF汇聚功能。
附图说明
图1-1为本发明的PFCP会话处理流程图之一；
图1-2为本发明的PFCP会话处理流程图之二；
图2为本发明的PFCP会话处理装置应用在核心网中的架构图；
图3为本发明的PFCP会话处理装置结构示意图；
图4为本发明的PFCP会话处理方法的流程图。
具体实施例
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应
用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
实施例一
本发明的PFCP会话处理装置，实现控制面的N4接口，接收SMF和UPF发送的PFCP消息，然后将接收的消息进行处理并转发。所述的会话处理装置如图3所示，包括接收模块、处理模块和转发模块；接收模块负责接收SMF发送的PFCP会话请求消息，以及接收上行UPF和/或下行UPF返回的PFCP会话响应消息；处理模块负责将PFCP会话请求消息进行分离，以及负责将PFCP会话响应消息进行整合；转发模块负责将分离后的PFCP会话请求消息分别发送给对应的上行UPF和/或下行UPF，以及负责将整合后的PFCP会话响应消息转发给对应的SMF。
本发明的PFCP会话处理装置工作原理如下：接收模块接收SMF发送的PFCP会话请求消息；处理模块解析接收的PFCP会话请求消息，根据请求处理策略将接收的PFCP会话请求消息进行分离，并构造新的PFCP会话请求消息；转发模块将构造的消息转发给对应的上行UPF和下行UPF。接收模块接收上行UPF和/或下行UPF返回的PFCP会话响应消息；处理模块解析接收的PFCP会话响应消息，根据响应处理策略将接收的响应消息进行整合；转发模块将整合的PFCP会话响应消息发送给SMF。在PFCP会话处理装置中保存PFCP会话相关的信息，如PDR、FAR等等规则，F-SEID会话标识等等信息。在PFCP会话处理装置中配置归属核心网的UPF的信息。在接收SMF发送的PFCP会话建立请求时，由PFCP会话处理装置分配处理上行数据的UPF(以下称上行UPF)和处理下行数据的UPF(以下称下行UPF)。
本发明PFCP会话处理装置，将PFCP会话拆分为上行数据处理会话和下行数据处理会话，让上行UPF和下行UPF分别处理上行数据和下行数据，达到了将数据面上行数据和下行数据分离的目的，可以实现上行或下行数据面单独下沉至边缘网络，提高了网络部署的灵活性与多样性。UPF可针对仅转发上行或下行的场景，针对性的优化其转发性能，提升UPF的数据处理能力。同时也达到了UPF汇聚功能。会话处理流程见图1-1和图1-2。
实施例二
本发明的PFCP会话处理方法，如图4所示，包括以下步骤：
步骤S1、PFCP会话处理装置的接收模块接收SMF发送的PFCP会话请求消息；
步骤S2、PFCP会话处理装置的处理模块解析PFCP会话请求消息，根据请求处理策略将PFCP会话请求消息进行分离，并构造新的PFCP会话请求消息；
PFCP会话请求消息中包含了许多对上行和下行数据处理的规则，如PDR(PacketDetection Rule报文检测规则)、FAR(Forwarding Action Rule转发操作规则)、URR(UsageReporting Rule使用报告规则)、BAR(Buffering Action Rule缓冲操作规则)、QER(Qosenforcement Rule Qos实施规则)等等。在PDR字段中除了包含自己的标识(PDR ID)之外，还包含了其它规则的标识，如BAR ID、FAR ID等等，通过其他规则的标识与其他规则进行关联。UPF会根据请求消息携带的规则，对接收的报文进行相应的路由和转发等操作。
在PDR字段中的PDI(Packet Detection Information报文检测信息)信息体中，包含了源接口source interface信息的值。如果source interface的值为“Access”，代表该PDR字段是对上行数据处理的规则，与该PDR字段关联的其他规则也是对上行数据处理的规则；如果source interface的值是“Core”，代表该PDR字段是对下行数据处理的规则，与该PDR字段关联的其他规则也是对下行数据处理的规则。
请求处理策略如下：
(1)、对于PFCP会话建立请求消息：分离PFCP会话请求消息中的PDR字段，获取PDI信息体中的source interface的值，依据与上行数据和下行数据处理相关的规则进行分离，将所述规则与会话标识进行关联并保存，根据分离的规则分别构造两条PFCP会话请求消息；
(2)、对于PFCP会话修改请求消息：根据保存的会话信息将请求消息中携带的规则进行分离，根据分离的规则构造新的PFCP会话修改请求消息；
(3)、对于PFCP会话删除请求消息：根据保存的会话信息，构造两条PFCP会话删除请求消息，分别发往上行UPF和下行UPF。
步骤S3、PFCP会话处理装置的转发模块将构造的PFCP会话请求消息分别发往对应的上行UPF和/或下行UPF；
步骤S4、上行UPF和/或下行UPF向PFCP会话处理装置返回PFCP会话响应消息；
步骤S5、PFCP会话处理装置的处理模块解析PFCP会话响应消息，根据响应处理策略将PFCP会话响应消息进行整合；
响应处理策略如下：
(1)对于PFCP会话建立请求消息的响应
如果上行UPF和下行UPF均返回PFCP会话建立成功(或失败)响应消息，则构造新的PFCP会话建立成功(或失败)响应消息并返回对应的SMF；如果返回的PFCP会话响应消息是一个成功一个失败，则向SMF返回PFCP会话建立失败响应消息，然后向返回成功响应的UPF发送PFCP会话删除请求消息。
(2)对于PFCP会话修改请求消息的响应
在发送PFCP会话修改请求消息时，如果只构造了一条PFCP会话修改请求消息，则将接收的PFCP会话修改响应消息转发给对应的SMF。
如果构造了两条PFCP会话修改请求消息，假如接收的PFCP会话修改响应消息均为成功(或失败)响应，则向SMF返回PFCP会话修改成功(或失败)响应，并更新(或还原)保存的规则；假如接收的PFCP会话修改响应消息成功和失败响应各一条，则向SMF返回PFCP会话修改失败响应，并向返回成功响应的UPF发送PFCP会话修改请求。
(3)对于PFCP会话删除请求消息的响应
如果返回的两条PFCP会话释放响应消息均为成功(或失败)响应，则向SMF返回PFCP会话释放成功(或失败)响应；如果返回的两条PFCP会话释放响应消息一条成功一条失败，则还原保存的规则并向SMF返回PFCP会话释放失败响应，然后向返回成功响应的UPF发送新的PFCP会话修改请求。
步骤S6、PFCP会话处理装置的转发模块将整合的PFCP会话响应消息发往对应的SMF；
优选的，还包括响应异常处理的步骤，具体为：
步骤S7、在PFCP会话响应消息异常时，由转发模块将PFCP会话请求消息发送给对应的上行UPF和/或下行UPF。
优选的，还包括上行UPF或下行UPF主动发PFCP会话报告请求消息的步骤，具体为：上行UPF或下行UPF发送PFCP会话报告请求消息给处理模块，处理模块解析PFCP会话报告请求消息并由转发模块转发给对应的SMF。
以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种PFCP会话处理装置，其特征在于：包括接收模块、处理模块和转发模块；接收模块负责接收SMF发送的PFCP会话请求消息，以及接收上行UPF和/或下行UPF返回的PFCP会话响应消息；处理模块负责将PFCP会话请求消息进行分离并构造新的PFCP会话请求消息，以及负责将PFCP会话响应消息进行整合；转发模块负责将分离后的PFCP会话请求消息分别发送给对应的上行UPF和/或下行UPF，以及负责将整合后的PFCP会话响应消息转发给对应的SMF。
2.一种PFCP会话处理方法，其特征在于：利用权利要求1所述的PFCP会话处理装置来实现，包括以下步骤：
步骤S1、接收模块接收SMF发送的PFCP会话请求消息；
步骤S2、处理模块解析PFCP会话请求消息，根据请求处理策略将PFCP会话请求消息进行分离，并构造新的PFCP会话请求消息；
步骤S3、转发模块将构造的新的PFCP会话请求消息分别发往对应的上行UPF和/或下行UPF；
步骤S4、上行UPF和/或下行UPF向PFCP会话处理装置返回PFCP会话响应消息；
步骤S5、处理模块解析PFCP会话响应消息，根据响应处理策略将PFCP会话响应消息进行整合；
步骤S6、转发模块将整合的PFCP会话响应消息发往对应的SMF。
3.根据权利要求2所述的一种PFCP会话处理方法，其特征在于：还包括响应异常处理的步骤：步骤S7、转发模块将PFCP会话请求消息发送给对应的上行UPF和/或下行UPF。
4.根据权利要求2或3所述的一种PFCP会话处理方法，其特征在于：还包括上行UPF或下行UPF主动发PFCP会话报告请求消息的步骤，具体为：上行UPF或下行UPF发送PFCP会话报告请求消息给处理模块，处理模块解析PFCP会话报告请求消息并由转发模块转发给对应的SMF。
5.根据权利要求2所述的一种PFCP会话处理方法，其特征在于：所述的PFCP会话请求消息包括但不限于PFCP会话建立请求消息、PFCP会话修改请求消息或PFCP会话删除请求消息。
6.根据权利要求5所述的一种PFCP会话处理方法，其特征在于：对于PFCP会话建立请求消息，请求处理策略为：分离PFCP会话请求消息中的PDR字段，获取PDI信息体中的源接口值，依据与上行数据和下行数据处理相关的规则进行分离，将所述规则与会话标识进行关联并保存，根据分离的规则分别构造两条PFCP会话请求消息。
7.根据权利要求5所述的一种PFCP会话处理方法，其特征在于：对于PFCP会话修改请求消息，请求处理策略为：根据保存的会话信息将PFCP会话请求消息中携带的规则进行分离，根据分离的规则构造新的PFCP会话修改请求消息。
8.根据权利要求5所述的一种PFCP会话处理方法，其特征在于：对于PFCP会话删除请求消息，请求处理策略为：根据保存的会话信息，构造两条PFCP会话删除请求消息，分别发往上行UPF和下行UPF。
9.根据权利要求6所述的一种PFCP会话处理方法，其特征在于：如果源接口值为Access，则表示该PDR字段是对上行数据处理的规则，与该PDR字段关联的其他规则也是对上行数据处理的规则；如果源接口是Core，则表示该PDR字段是对下行数据处理的规则，与该PDR字段关联的其他规则也是对下行数据处理的规则。
10.根据权利要求5所述的一种PFCP会话处理方法，其特征在于：对于PFCP会话建立请求消息的响应处理策略为：如果上行UPF和下行UPF均返回PFCP会话建立成功或失败响应消息，则构造新的PFCP会话建立成功或失败的响应消息并返回对应的SMF；如果上行UPF和下行UPF返回的PFCP会话响应消息是一个成功响应一个失败响应，则向SMF返回PFCP会话建立失败响应消息，然后向返回成功响应的UPF发送PFCP会话删除请求消息。
11.根据权利要求5所述的一种PFCP会话处理方法，其特征在于：对于PFCP会话修改请求消息的响应处理策略为：在发送PFCP会话修改请求消息时，如果只构造了一条PFCP会话修改请求消息，则将接收的PFCP会话修改响应消息转发给对应的SMF；
如果构造了两条PFCP会话修改请求消息，假如接收的PFCP会话修改响应消息均为成功或失败响应，则向SMF返回PFCP会话修改成功或失败响应，并更新或还原保存的规则；假如接收的PFCP会话修改响应消息为一个成功响应一个失败响应，则向SMF返回PFCP会话修改失败响应，并向返回成功响应的UPF发送PFCP会话修改请求。
12.根据权利要求5所述的一种PFCP会话处理方法，其特征在于：对于PFCP会话删除请求消息的响应处理策略为：如果返回的两条PFCP会话释放响应消息均为成功或失败响应，则向SMF返回PFCP会话释放成功或失败响应；如果返回的两条PFCP会话释放响应消息一个成功响应一条失败响应，则还原保存的规则并向SMF返回PFCP会话释放失败响应，然后向返回成功响应的UPF发送新的PFCP会话修改请求。
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