CN114039947B - 终端地址分配方法、upf、系统以及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种终端地址分配方法、UPF、系统以及存储介质，其中的方法包括：UPF接收SMF发送的会话建立请求消息；UPF从会话建立请求消息提取与终端相对应的用户位置信息，基于用户位置信息为终端分配IP地址；UPF向SMF返回会话建立响应消息；其中，会话建立响应消息中携带的信息包括：为终端分配的IP地址。本发明的方法、UPF、系统以及存储介质，在SMF向UPF发送的会话建立请求消息中增加用户的位置信息，UPF根据用户的位置信息进行用户地址分配，能够改善业务体验，减少网络的配置维护工作量，提高IP地址的利用率。

Description

终端地址分配方法、UPF、系统以及存储介质

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种终端地址分配方法、UPF、系统以及存储介质。

背景技术

在5G架构中，用户面与控制面实现了彻底分离。用户在创建数据会话时，根据3GPP标准，用户地址可以由控制面网元SMF(Session Management Function，会话管理功能)分配，也可以由用户面网元UPF(User Plane Function，用户面功能)分配。用户面地址本质上是由UPF所有的，当SMF与UPF在多对多部署(即一个UPF同时受多个SMF控制)场景下，如果使用SMF来分配用户地址，需要提前把每个UPF的地址池划分为多个子地址池，并提前在SMF中进行配置，导致网络的配置与维护工作量大，并导致IP地址的统计复用率降低，降低了IP地址的利用率。但是，如果使用UPF来分配用户地址，由于UPF无法基于用户的位置信息分配用户地址，导致无法应用于一些需要进行监管控制的场景。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种终端地址分配方法、UPF、系统以及存储介质。

根据本公开的第一方面，提供一种终端地址分配方法，包括：用户面功能UPF接收会话管理功能SMF发送的会话建立请求消息；所述UPF从所述会话建立请求消息提取与终端相对应的用户位置信息，基于所述用户位置信息为所述终端分配IP地址；所述UPF向所述SMF返回会话建立响应消息；其中，所述会话建立响应消息中携带的信息包括：为所述终端分配的IP地址。

可选地，所述基于所述用户位置信息为所述终端分配IP地址包括：所述UPF将IP地址池划分为多个子地址池；所述UPF设置所述子地址池与服务位置信息之间的对应关系；所述UPF将所述用户位置信息与所述服务位置信息进行匹配，基于匹配结果确定目标服务位置信息；所述UPF根据所述对应关系获取与所述目标服务位置信息相对应的子地址池，从此子地址池中获取空闲的IP地址分配给所述终端。

可选地，所述用户位置信息包括：第一跟踪区域TA的标识信息；所述服务位置信息包括：第二跟踪区域TA的标识信息。

可选地，所述SMF接收接入与移动性管理功能AMF发送的PDU会话创建请求；所述SMF根据所述PDU会话创建请求获取所述终端的标识信息，从统一数据管理功能UDM获取与所述终端的标识信息相对应的用户签约参数，基于所述用户签约参数对所述终端进行校验；所述SMF获取与所述终端相对应的数据网络名称DNN、所述用户位置信息，根据所述DNN和所述用户位置信息确定所述UPF；所述SMF向所述UPF发送携带有所述用户位置信息的所述会话建立请求消息。

可选地，所述终端在注册成功后，向所述AMF发起所述PDU会话创建请求；所述AMF将所述PDU会话创建请求转发至所述SMF。

可选地，所述会话建立请求消息包括：PFCP会话建立请求消息。

根据本公开的第二方面，提供一种用户面功能UPF，包括：请求接收模块，用于接收会话管理功能SMF发送的会话建立请求消息；地址分配模块，用于从所述会话建立请求消息提取与终端相对应的用户位置信息，基于所述用户位置信息为所述终端分配IP地址；响应返回模块，用于向所述SMF返回会话建立响应消息；其中，所述会话建立响应消息中携带的信息包括：为所述终端分配的IP地址。

可选地，所述地址分配模块，包括：对应关系设置单元，用于将IP地址池划分为多个子地址池，设置所述子地址池与服务位置信息之间的对应关系；地址获取单元，用于将所述用户位置信息与所述服务位置信息进行匹配，基于匹配结果确定目标服务位置信息；根据所述对应关系获取与所述目标服务位置信息相对应的子地址池，从此子地址池中获取空闲的IP地址分配给所述终端。

可选地，所述用户位置信息包括：第一跟踪区域TA的标识信息；所述服务位置信息包括：第二跟踪区域TA的标识信息；所述会话建立请求消息包括：PFCP会话建立请求消息。

根据本公开的第三方面，提供一种UPF，包括：存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如上所述的方法。

根据本公开的第四方面，提供一种通信网络系统，包括：AMF、SMF和如上所述的UPF。

可选地，所述SMF，用于接收所述AMF发送的PDU会话创建请求，根据所述PDU会话创建请求获取所述终端的标识信息，从统一数据管理功能UDM获取与所述终端的标识信息相对应的用户签约参数；获取与所述终端相对应的数据网络名称DNN、所述用户位置信息，根据所述DNN和所述用户位置信息确定所述UPF，并向所述UPF发送携带有所述用户位置信息的所述会话建立请求消息。

可选地，所述终端在注册成功后，向所述AMF发起所述PDU会话创建请求；所述AMF将所述PDU会话创建请求转发至所述SMF。

根据本公开的第五方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被一个或多个处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。

本公开的终端地址分配方法、UPF、系统以及存储介质，针对目前UPF无法根据用户的位置信息分配IP地址的问题，在SMF向UPF发送的会话建立请求消息中增加用户的位置信息，UPF根据用户的位置信息进行用户地址分配，能够改善业务体验，减少网络的配置维护工作量，提高IP地址的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本公开的终端地址分配方法的一个实施例的流程示意图；

图2为根据本公开的终端地址分配方法的另一个实施例的流程示意图；

图3为根据本公开的终端地址分配方法的又一个实施例的消息交互流程示意图；

图4为根据本公开的UPF的一个实施例的模块示意图；

图5为根据本公开的UPF的一个实施例中的地址分配模块的模块示意图；

图6为根据本公开的UPF的另一个实施例的模块示意图；

图7为根据本公开的通信网络系统的一个实施例的模块示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本公开进行更全面的描述，其中说明本公开的示例性实施例。下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

下文中的“第一”、“第二”等仅用于描述上相区别，并没有其它特殊的含义。

图1为根据本公开的终端地址分配方法的一个实施例的流程示意图，如图1所示：

步骤101，UPF接收SMF发送的会话建立请求消息。

会话建立请求消息可以有多种，例如为PFCP(Packet Forward ControlProtocol，分组转发控制协议)会话建立请求消息等。

步骤102，UPF从会话建立请求消息提取与终端相对应的用户位置信息，基于用户位置信息为终端分配IP地址。终端可以为手机、平板电脑等。

步骤103，UPF向SMF返回会话建立响应消息；其中，会话建立响应消息中携带的信息包括：为终端分配的IP地址。

本公开的终端地址分配方法，针对目前UPF无法根据用户的位置信息分配IP地址的问题，提供为5G核心网5GC的用户终端地址进行分配的方法，在SMF向UPF发送的会话建立请求消息中增加用户的位置信息，UPF根据用户的位置信息进行用户地址分配，能够改善业务体验；相比现有的由SMF根据用户位置信息分配IP地址，能够减少网络的配置维护工作量，提高IP地址的利用率。

在一个实施例中，基于用户位置信息为终端分配IP地址可以采用多种方法。例如，UPF将IP地址池划分为多个子地址池，UPF设置子地址池与服务位置信息之间的对应关系。用户位置信息包括第一跟踪区域TA(Tracking Area)的标识信息等，服务位置信息包括第二跟踪区域TA的标识信息等。

UPF将用户位置信息与服务位置信息进行匹配，基于匹配结果确定目标服务位置信息，UPF根据对应关系获取与目标服务位置信息相对应的子地址池，从此子地址池中获取空闲的IP地址分配给终端。

在一个实施例中，UPF预先配置子地址池与服务位置信息的对应关系，服务位置信息可以使用TA标识。在创建PDU(Packet Data Unit，分组数据单元)会话时，终端请求建立PDU会话，SMF在向UPF发送的PFCP会话建立请求消息中携带用户位置信息(TA标识)。UPF根据收到的用户位置信息与预先配置的子地址池与服务位置信息的对应关系，为用户选择合适的子地址池，并从该地址池中为用户终端分配IP地址，用以完成PDU会话建立流程。

终端在注册成功后，向AMF发起PDU会话创建请求，AMF将PDU会话创建请求转发至SMF。SMF接收接入与移动性管理功能AMF发送的PDU会话创建请求，SMF根据PDU会话创建请求获取终端的标识信息，从统一数据管理功能UDM(Unified Data Management)获取与终端的标识信息相对应的用户签约参数，SMF基于所述用户签约参数对所述终端进行校验，可以使用现有的终端校验方法基于所述用户签约参数对所述终端进行校验。终端的标识信息可以为手机号码等。

用户终端向AMF发送PDU会话建立请求，PDU会话建立请求携带当前终端的位置信息与本次会话的DNN；在AMF向SMF发送的PDU会话建立请求消息中会携带当前终端的位置信息与本次会话的DNN。SMF从PDU会话建立请求消息中获取与终端相对应的数据网络名称DNN，根据DNN和用户位置信息确定UPF；SMF向UPF发送携带有用户位置信息的会话建立请求消息。SMF可以利用现有的多种方法从UDM获取用户签约参数以及DNN，根据DNN和用户位置信息确定UPF。

图2为根据本公开的终端地址分配方法的另一个实施例的流程示意图，如图2所示：

步骤201，UPF配置地址池与位置信息的对应关系。

UPF将自身维护的IP地址池划分为多个子地址池，每个子地址池分别设置其对应的服务位置(区域)信息，建立对应关系，服务位置信息可用TA(Tacking Area，跟踪区)来标识。

步骤202，用户终端请求建立PDU会话。

用户终端在成功注册后，发起PDU会话创建请求。AMF(Access and MobilityManagement Function，接入与移动性管理功能)在收到PDU会话创建请求消息后选择一个SMF，并把PDU会话创建请求消息转发至SMF。AMF选择SMF可以利用现有的多种选择方法。

步骤203，SMF向UPF发送PFCP会话建立请求，PFCP会话建立请求携带用户位置信息。

SMF根据PDU会话创建请求信息，选择一个UPF并向UPF发送PFCP会话建立请求消息，PFCP会话建立请求消息携带有用户位置信息，用户位置信息可以用TA标识。SMF向UPF发送携带有用户位置信息的PFCP会话建立请求消息，SMF可以利用现有的多种方法从获取用户位置信息，SMF选择UPF可以利用现有的多种选择方法。

步骤204，UPF根据用户位置信息为用户终端分配IP地址。

UPF根据收到的PFCP会话建立请求消息中携带的用户位置信息，依据在步骤201中预先配置的子地址池与位置信息的对应关系，确定匹配的子地址池，并从该子地址池中为用户终端分配空闲的IP地址。

步骤205，完成PDU会话建立流程。

UPF向SMF返回PCFP会话建立应答消息，PCFP会话建立应答消息中携带为用户终端分配的IP地址。之后，UPF等配合网络完成用户终端的PDU会话建立流程。可以利用现有的多种方法完成PDU会话建立流程。

图3为根据本公开的终端地址分配方法的又一个实施例的消息交互流程示意图，如图3所示：

步骤301，UPF预先配置其上各子地址池与位置信息的对应关系。

例如，UPF将IP地址池划分为两个子地址池，UPF分别设置子地址池1与服务位置信息TA1之间的对应关系、子地址池2与服务位置信息TA2之间的对应关系。

步骤302，用户在5GC成功注册。

步骤303，用户发起PDU会话建立请求。

步骤304，AMF发现并选择SMF。AMF根据DNN(Data Network Name，数据网络名)、用户位置等信息去NRF(Network Repository Function，网络仓库功能)查找并选定一个合适的SMF。

步骤305，AMF将PDU会话建立请求转发至SMF。

步骤306，SMF访问UDM获取用户签约参数。

步骤307，SMF选择UPF。例如，SMF根据DNN、用户位置信息等选择一个合适的UPF。

步骤308，SMF向UPF发送PFCP会话建立请求(携带TA)。例如，SMF向UPF发送PFCP会话建立请求，PFCP会话建立请求中携带用户当前的位置信息(例如为TA2)。

步骤309，UPF根据TA(用户位置信息)为用户分配IP地址。

UPF将用户位置信息T2与服务位置信息进行匹配，基于匹配结果确定目标服务位置信息T2，UPF根据子地址池与服务位置信息之间的对应关系，获取与目标服务位置信息T2相对应的子地址池2，从此子地址池2中获取空闲的一个IP地址分配给终端。

步骤310，UPF向SMF返回PFCP会话建立应答(携带UE IP地址)。

例如，UPF向SMF返回PFCP会话建立应答消息，PFCP会话建立应答消息中携带分配给终端的IP地址。

步骤311，完成后续PDU会话创建流程。

在一个实施例中，如图4所示，本公开提供一种用户面功能UPF40，包括请求接收模块41、地址分配模块42和响应返回模块43。请求接收模块41接收SMF发送的会话建立请求消息。地址分配模块42从会话建立请求消息提取与终端相对应的用户位置信息，基于用户位置信息为终端分配IP地址。响应返回模块43向SMF返回会话建立响应消息；其中，会话建立响应消息中携带的信息包括：为终端分配的IP地址。

在一个实施例中，如图5所示，地址分配模块42包括对应关系设置单元421和地址获取单元422。对应关系设置单元421将IP地址池划分为多个子地址池，设置子地址池与服务位置信息之间的对应关系。地址获取单元422将用户位置信息与服务位置信息进行匹配，基于匹配结果确定目标服务位置信息；地址获取单元422根据对应关系获取与目标服务位置信息相对应的子地址池，从此子地址池中获取空闲的IP地址分配给终端。

用户位置信息包括第一跟踪区域TA的标识信息等；服务位置信息包括第二跟踪区域TA的标识信息等；会话建立请求消息包括PFCP会话建立请求消息等。

图6为根据本发明公开的UPF的又一个实施例的模块示意图。如图6所示，该装置可包括存储器61、处理器62、通信接口63以及总线64。存储器61用于存储指令，处理器62耦合到存储器61，处理器62被配置为基于存储器61存储的指令执行实现上述的终端地址分配方法。

存储器61可以为高速RAM存储器、非易失性存储器(NoN-volatile memory)等，存储器61也可以是存储器阵列。存储器61还可能被分块，并且块可按一定的规则组合成虚拟卷。处理器62可以为中央处理器CPU，或专用集成电路ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明公开的终端地址分配方法的一个或多个集成电路。

在一个实施例中，如图7所示，本公开提供一种通信网络系统，包括AMF 71、SMF 72和如上任一个实施例中的UPF 73。通信网络系统可以为5GC网络等。终端在注册成功后，向AMF 71发起PDU会话创建请求；AMF 71将PDU会话创建请求转发至SMF 72。

SMF 72接收AMF 71发送的PDU会话创建请求，根据PDU会话创建请求获取终端的标识信息，从统一数据管理功能UDM获取与终端的标识信息相对应的用户签约参数，基于所述用户签约参数对所述终端进行校验。SMF 72获取与终端相对应的数据网络名称DNN、用户位置信息，根据DNN和用户位置信息确定UPF 73，并向UPF 73发送携带有用户位置信息的会话建立请求消息。

在一个实施例中，本公开还提供一种计算机可读存储介质，其中计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现如上任一实施例涉及的终端地址分配方法。

上述实施例提供的终端地址分配方法、UPF、系统以及存储介质，针对目前UPF无法根据用户的位置信息分配IP地址的问题，在SMF向UPF发送的会话建立请求消息中增加用户的位置信息，UPF根据用户的位置信息进行用户地址分配，能够改善业务体验，减少网络的配置维护工作量，提高IP地址的利用率。

本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

至此，已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

可能以许多方式来实现本公开的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。

本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (12)

1.一种终端地址分配方法，包括：

用户面功能UPF接收会话管理功能SMF发送的会话建立请求消息；

所述UPF从所述会话建立请求消息提取与终端相对应的用户位置信息，基于所述用户位置信息为所述终端分配IP地址，包括：

所述UPF将IP地址池划分为多个子地址池；所述UPF设置所述子地址池与服务位置信息之间的对应关系；所述UPF将所述用户位置信息与所述服务位置信息进行匹配，基于匹配结果确定目标服务位置信息；所述UPF根据所述对应关系获取与所述目标服务位置信息相对应的子地址池，从此子地址池中获取空闲的IP地址分配给所述终端；

所述UPF向所述SMF返回会话建立响应消息；其中，所述会话建立响应消息中携带的信息包括：为所述终端分配的IP地址。

2.如权利要求1所述的方法，其中，

所述用户位置信息包括：第一跟踪区域TA的标识信息；所述服务位置信息包括：第二跟踪区域TA的标识信息。

3.如权利要求1所述的方法，还包括：

所述SMF接收接入与移动性管理功能AMF发送的PDU会话创建请求；

所述SMF根据所述PDU会话创建请求获取所述终端的标识信息，从统一数据管理功能UDM获取与所述终端的标识信息相对应的用户签约参数，基于所述用户签约参数对所述终端进行校验；

所述SMF获取与所述终端相对应的数据网络名称DNN、所述用户位置信息，根据所述DNN和所述用户位置信息确定所述UPF；

所述SMF向所述UPF发送携带有所述用户位置信息的所述会话建立请求消息。

4.如权利要求3所述的方法，还包括：

所述终端在注册成功后，向所述AMF发起所述PDU会话创建请求；

所述AMF将所述PDU会话创建请求转发至所述SMF。

5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其中，

所述会话建立请求消息包括：PFCP会话建立请求消息。

6.一种用户面功能UPF，包括：

请求接收模块，用于接收会话管理功能SMF发送的会话建立请求消息；

地址分配模块，用于从所述会话建立请求消息提取与终端相对应的用户位置信息，基于所述用户位置信息为所述终端分配IP地址；

其中，所述地址分配模块，包括：

对应关系设置单元，用于将IP地址池划分为多个子地址池，设置所述子地址池与服务位置信息之间的对应关系；

地址获取单元，用于将所述用户位置信息与所述服务位置信息进行匹配，基于匹配结果确定目标服务位置信息；根据所述对应关系获取与所述目标服务位置信息相对应的子地址池，从此子地址池中获取空闲的IP地址分配给所述终端；

响应返回模块，用于向所述SMF返回会话建立响应消息；其中，所述会话建立响应消息中携带的信息包括：为所述终端分配的IP地址。

7.如权利要求6所述的UPF，其中，所述用户位置信息包括：第一跟踪区域TA的标识信息；所述服务位置信息包括：第二跟踪区域TA的标识信息；

所述会话建立请求消息包括：PFCP会话建立请求消息。

8.一种UPF，包括：

存储器；以及耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如权利要求1至2中任一项所述的方法。

9.一种通信网络系统，包括：

AMF、SMF和如权利要求6至8任一项所述的UPF。

10.如权利要求9所述的系统，其中，

所述SMF，用于接收所述AMF发送的PDU会话创建请求，根据所述PDU会话创建请求获取所述终端的标识信息，从统一数据管理功能UDM获取与所述终端的标识信息相对应的用户签约参数，基于所述用户签约参数对所述终端进行校验；获取与所述终端相对应的数据网络名称DNN、所述用户位置信息，根据所述DNN和所述用户位置信息确定所述UPF，并向所述UPF发送携带有所述用户位置信息的所述会话建立请求消息。

11.如权利要求10所述的系统，其中，

所述终端在注册成功后，向所述AMF发起所述PDU会话创建请求；所述AMF将所述PDU会话创建请求转发至所述SMF。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被一个或多个处理器执行时实现权利要求1至5任意一项所述的方法的步骤。