本發(fā)明涉及5g核心網(wǎng)，具體是一種upf池的ip管理方法。

背景技術(shù)：

1、在規(guī)模部署的5g網(wǎng)絡(luò)中，?核心網(wǎng)5g通常都是基于云平臺(tái)部署，資源類網(wǎng)元如smf、upf等會(huì)采用池組方式組網(wǎng)，以提高核心網(wǎng)的可靠性并提升業(yè)務(wù)處理容量。這涉及到對(duì)組成池組的網(wǎng)元集合的統(tǒng)一資源管理。如在會(huì)話管理中，smf需對(duì)控制下的池化的upf進(jìn)行統(tǒng)一的ip地址管理，以及由此產(chǎn)生的一些特定的用戶ip流量路由需求，尤其是在跨數(shù)據(jù)中心部署時(shí)。

2、現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題和缺點(diǎn)：

3、在5g核心網(wǎng)的會(huì)話管理中，ip地址分配可在smf或upf上執(zhí)行。實(shí)踐中一般由控制面會(huì)話管理網(wǎng)元smf來(lái)為業(yè)務(wù)用戶分配ip地址，并將ip地址通過(guò)n4會(huì)話通知給承載會(huì)話的upf建立上下文以進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)管理。在upf池組方式組網(wǎng)時(shí)，smf需要與多個(gè)upf建立n4關(guān)聯(lián)鏈路，并為這些upf上的用戶分配ip地址。upf池組組網(wǎng)面臨的一個(gè)問(wèn)題是如何管理每個(gè)upf上用戶的各自回程路由。

4、通常情況下，每個(gè)upf實(shí)例都有一個(gè)獨(dú)立的n6口地址，作為用戶數(shù)據(jù)包的下行入口。如果使用同一個(gè)smf地址池為分布在這些upf上的用戶分配ip，當(dāng)這些用戶的下行數(shù)據(jù)包到達(dá)upf的承載網(wǎng)時(shí)，數(shù)據(jù)承載網(wǎng)的交換機(jī)或路由器將無(wú)法決定數(shù)據(jù)包投遞給哪一個(gè)upf的n6口。通常承載網(wǎng)路由器或交換機(jī)都是基于子網(wǎng)（地址段）進(jìn)行路由/轉(zhuǎn)發(fā)處理，此時(shí)在交換機(jī)上將無(wú)法對(duì)這些upf做基于子網(wǎng)的路由，而針對(duì)每一個(gè)用戶ip進(jìn)行路由會(huì)在承載網(wǎng)的交換機(jī)上會(huì)帶來(lái)太多的規(guī)則和資源占用，是不切實(shí)際的。如果再考慮到upf地址池會(huì)跨數(shù)據(jù)中心布設(shè)，用戶可能跨dc分布，這會(huì)令用戶數(shù)據(jù)的回程情況會(huì)更加復(fù)雜。

5、一個(gè)解決方法是將地址分配轉(zhuǎn)到upf上執(zhí)行，但這樣做會(huì)有如下問(wèn)題：網(wǎng)絡(luò)維護(hù)者需要統(tǒng)一靜態(tài)規(guī)劃，ip地址資源是綁定在各upf上，不便核心網(wǎng)統(tǒng)一管理等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，提供了一種upf池的ip管理方法，可感知upf位置和和路由環(huán)境，能很好地有效地實(shí)現(xiàn)這種池組方式組網(wǎng)時(shí)的用戶流量回程路由，既適用于單一數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的upf池也適用于跨dc的upf池組，從而使核心網(wǎng)的池組方式組網(wǎng)、跨dc組網(wǎng)和會(huì)話管理更具有實(shí)用性和可管性，同時(shí)也避免了由upf分配ip的缺陷。

2、針對(duì)upf這種池組式組網(wǎng)，方案首先對(duì)地址池按照一定管理粒度進(jìn)行細(xì)分，將一個(gè)大的地址池按照可路由的子網(wǎng)劃分為可以調(diào)度的地址段，當(dāng)一個(gè)upf實(shí)例啟動(dòng)、進(jìn)入服務(wù)后，向nrf注冊(cè)自身實(shí)例信息時(shí)，除了攜帶常規(guī)的upf?nf?profile信息，upf還攜帶其n6口地址以及n6口的承載網(wǎng)的路由環(huán)境信息，比如對(duì)哪些ip子網(wǎng)規(guī)劃、配置了回程路由。當(dāng)smf通過(guò)nrf發(fā)現(xiàn)upf時(shí)與smf建立n4關(guān)聯(lián)鏈路時(shí)，，獲取到這些路由環(huán)境信息，在其與upf建立n4關(guān)聯(lián)鏈路association時(shí)，smf根據(jù)這些環(huán)境信息在用戶ip地址池中為upf關(guān)聯(lián)其對(duì)應(yīng)、匹配的地址段，建立這些地址段與upf之間的耦合關(guān)系。

3、當(dāng)smf上處理用戶會(huì)話請(qǐng)求時(shí)，會(huì)先根據(jù)會(huì)話請(qǐng)求和用戶信息選定錨點(diǎn)upf，即擁有n6口的upf，再?gòu)脑搖pf關(guān)聯(lián)的地址段中分配ip給用戶，然后發(fā)起到upf的隧道信息建立，并進(jìn)行后續(xù)的會(huì)話處理流程。

4、此時(shí)核心網(wǎng)為用戶會(huì)話指定的ip?地址與錨定的n6口，即可以實(shí)現(xiàn)正確的路由。

5、具體過(guò)程如下：

6、1、upf相連的承載網(wǎng)設(shè)備如交換機(jī)，根據(jù)用戶地址規(guī)劃和整體網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，配置當(dāng)前upf的用戶子網(wǎng)指向upf?n6地址；

7、2、在upf的啟動(dòng)參數(shù)中，配置連接的承載網(wǎng)設(shè)備的子網(wǎng)信息。在upf初始啟動(dòng)后，向nrf發(fā)起注冊(cè)時(shí)，除了標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的信息，攜帶這些子網(wǎng)、n6口地址等路由環(huán)境信息。

8、3、nrf登記upf的信息，如upf實(shí)例id、支持的切片等，并將其置為服務(wù)中狀態(tài)。當(dāng)有網(wǎng)元訂閱upf信息的網(wǎng)元時(shí)，nrf發(fā)起通知消息給這些網(wǎng)元（通常是smf網(wǎng)元）

9、4、smf網(wǎng)元收到nrf通知或定時(shí)向nrf主動(dòng)發(fā)現(xiàn)，收到nrf的響應(yīng)，在響應(yīng)中nrf將附加的路由環(huán)境信息返回給smf。smf根據(jù)這些信息，從地址池中確定適合的地址段（與收到的子網(wǎng)信息匹配）指配給該upf，在upf的生命周期內(nèi)，將綁定此地址段，直到upf與smf之間的n4節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)斷開(kāi)。

10、5、smf與upf建立n4關(guān)聯(lián)鏈路，upf可以處理smf的指令請(qǐng)求；當(dāng)smf收到會(huì)話請(qǐng)求選擇?upf到此upf，調(diào)用此upf的地址段為用戶分配ip地址，并進(jìn)行后續(xù)處理。

11、本發(fā)明有益效果在于：

12、1、可感知upf位置和和路由環(huán)境，能很好地有效地實(shí)現(xiàn)這種池組方式組網(wǎng)時(shí)的用戶流量回程路由，既適用于單一數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的upf池也適用于跨dc的upf池組，從而使核心網(wǎng)的池組方式組網(wǎng)、跨dc組網(wǎng)和會(huì)話管理更具有實(shí)用性和可管性，同時(shí)也避免了由upf分配ip的缺陷。

13、2、可以解決5g核心網(wǎng)在upf池組組網(wǎng)時(shí)，smf可以統(tǒng)一調(diào)度upf池的用戶ip地址資源，尤其是在跨數(shù)據(jù)中心組成的upf池，避免了使用upf分配用戶ip地址的弊端，這種對(duì)ip地址的集中管控可以大大提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的效率。

技術(shù)特征：

1.一種upf池的ip管理方法，其特征在于：首先對(duì)地址池按照一定管理粒度進(jìn)行細(xì)分，將一個(gè)大的地址池按照可路由的子網(wǎng)劃分為能夠調(diào)度的地址段，當(dāng)smf通過(guò)nrf發(fā)現(xiàn)upf時(shí)與smf建立n4關(guān)聯(lián)鏈路時(shí)，獲取到這些路由環(huán)境信息，在其與upf建立n4關(guān)聯(lián)鏈路association時(shí)，smf根據(jù)這些環(huán)境信息在用戶ip地址池中為upf關(guān)聯(lián)其對(duì)應(yīng)、匹配的地址段，建立這些地址段與upf之間的耦合關(guān)系；當(dāng)smf上處理用戶會(huì)話請(qǐng)求時(shí)，先根據(jù)會(huì)話請(qǐng)求和用戶信息選定錨點(diǎn)upf，即擁有n6口的upf，再?gòu)脑搖pf關(guān)聯(lián)的地址段中分配ip給用戶，然后發(fā)起到upf的隧道信息建立，并進(jìn)行后續(xù)的會(huì)話處理流程；此時(shí)核心網(wǎng)為用戶會(huì)話指定的ip?地址與錨定的n6口，即可以實(shí)現(xiàn)正確的路由。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的upf池的ip管理方法，其特征在于：具體過(guò)程如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的upf池的ip管理方法，其特征在于：步驟2）所述路由環(huán)境信息包括子網(wǎng)信息和n6口地址信息。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的upf池的ip管理方法，其特征在于：步驟3）所述upf的信息包括upf實(shí)例id和支持的切片。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的upf池的ip管理方法，其特征在于：步驟3）所述網(wǎng)元訂閱upf信息的網(wǎng)元為smf網(wǎng)元。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種UPF池的IP管理方法，首先對(duì)地址池按照一定管理粒度進(jìn)行細(xì)分，獲取到這些路由環(huán)境信息，SMF根據(jù)這些環(huán)境信息在用戶IP地址池中為UPF關(guān)聯(lián)其對(duì)應(yīng)、匹配的地址段，建立這些地址段與UPF之間的耦合關(guān)系；當(dāng)SMF上處理用戶會(huì)話請(qǐng)求時(shí)，先根據(jù)會(huì)話請(qǐng)求和用戶信息選定錨點(diǎn)UPF，再?gòu)脑揢PF關(guān)聯(lián)的地址段中分配IP給用戶，然后發(fā)起到UPF的隧道信息建立，并進(jìn)行后續(xù)的會(huì)話處理流程；此時(shí)核心網(wǎng)為用戶會(huì)話指定的IP地址與錨定的N6口，即可以實(shí)現(xiàn)正確的路由。本發(fā)明能很好地有效地實(shí)現(xiàn)這種池組方式組網(wǎng)時(shí)的用戶流量回程路由，既能使核心網(wǎng)的池組方式組網(wǎng)、跨DC組網(wǎng)和會(huì)話管理更具有實(shí)用性和可管性，同時(shí)也避免了由UPF分配IP的缺陷。

技術(shù)研發(fā)人員：吉鵬程,張宜群,余小宇,劉瑜,余濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京泰通科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6