CN116546571A - N5cw设备切换核心网的方法、系统和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种N5CW设备切换核心网的方法、系统和存储介质，可广泛应用于5G核心网技术领域。本申请通过TNAN的非3GPP参考点与N5CW设备交互，并通过TNAN分别与AMF和UPF交互，在切换过程中，通过根据N5CW设备的位置信息确定连接的信息变弱时，通过可服务当前N5CW设备的目标AMF与目标TWIF进行交换交互后，向源AMF发送上下文交互响应信息，进而进行源TWIF和目标TWIF的切换，从而无需手动设置，即能实现当前N5CW设备与核心网的切换过程。

Description

N5CW设备切换核心网的方法、系统和存储介质

技术领域

本发明涉及5G核心网技术领域，尤其是一种N5CW设备切换核心网的方法、系统和存储介质。

背景技术

相关技术中，为了解决5G NR上行带宽不足的问题，引入了无5G接入能力(N5CW)的WiFi设备，以解决用户上行带宽需求。对于N5CW设备的接入，目前普遍方式是通过R-AN实现3GPP接入的核心网切换模式或者通过N3IWF实现非3GPP接入的核心网切换模式，或在non-3gpp中，TWAP和TWIF为一对一模式，用户在离开TWAP后，需要手动切换TWAP后才能重新接入5G核心网。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种N5CW设备切换核心网的方法、系统和存储介质，能够实现N5CW设备自动切换功能。

一方面，本发明实施例提供了一种N5CW设备切换核心网的方法，所述N5CW设备通过非3GPP参考点与TNAN交互，所述TNAN分别与AMF和UPF交互；所述TNAN包括TWAP和TWIF，所述TWIF包括源TWIF和目标TWIF；所述AMF包括源AMF和目标AMF；所述方法包括以下步骤：

获取N5CW设备的位置信息；

根据所述位置信息确定与所述N5CW设备连接的信号变弱，并获取可服务所述N5CW设备的目标AMF；

所述目标AMF与目标TWIF进行交换交互后，向源AMF发送上下文交互响应信息；

所述源AMF通知源TWIF切换准备完成；

所述源TWIF将N5CW设备的信息转发到目标TWIF；

当所述N5CW设备切换成功后，所述源AMF释放所述源TWIF有关所述N5CW设备的资源且所述源TWIF释放无线侧资源。

在一些实施例中，所述根据所述位置信息确定与所述N5CW设备连接的信号变弱，并获取可服务所述N5CW设备的目标AMF，包括：

所述源TWIF根据所述位置信息确定与所述N5CW设备连接的信号变弱，向所述源AMF发送第一切换请求信息，所述第一切换请求信息包括所述源TWIF的设备标识和所述源TWIF的IP地址；

当所述源AMF不再服务所述N5CW设备，所述源AMF确定一个可服务所述N5CW设备的AMF作为目标AMF。

在一些实施例中，所述目标AMF与目标TWIF进行交换交互后，向源AMF发送上下文交互响应信息，包括：

所述源AMF向所述目标AMF发送上下文交互请求信息，所述上下文交互请求信息包括所述N5CW设备的N2上下文信息；

当所述目标AMF与SMF交互后，所述目标AMF向所述目标TWIF发送第二切换请求信息，所述第二切换请求信息用于请求建立无线侧网络资源；

所述目标TWIF根据所述第二切换请求信息向所述目标AMF返回切换请求确认信息，所述切换请求确认信息包括N2的SM消息和N3地址与隧道信息；

所述目标AMF根据所述切换请求确认信息向所述源AMF发送上下文交互响应信息。

在一些实施例中，所述源AMF通知源TWIF切换准备完成，包括：

所述源AMF向所述源TWIF发送交接命令，所述交接命令包括所述目标TWIF的N2的SM消息和N3地址与隧道信息、以及所述目标TWIF的IP地址和设备标识；

所述源TWIF收到切换准备完成消息后，将所述切换准备完成消息转发到所述N5CW设备。

在一些实施例中，所述源TWIF将N5CW设备的信息转发到目标TWIF，包括：

所述源TWIF根据所述N3地址与隧道信息，将N5CW设备的信息转发到目标TWIF。

在一些实施例中，在所述源TWIF将N5CW设备的信息转发到目标TWIF后，所述方法还包括以下步骤：

当所述N5CW设备收到切换准备完成消息后，所述N5CW设备获取所述目标TWIF的IP地址和设备标识，根据所述目标TWIF的IP地址和设备标识向所述目标TWIF发送切换确认信息。

在一些实施例中，所述源AMF释放所述源TWIF有关所述N5CW设备的资源，包括：

所述目标TWIF向所述目标AMF发送切换通知信息，所述切换通知信息用于通知所述目标AMF切换成功；

所述目标AMF根据所述切换通知信息向所述源AMF发送资源释放通知信息，所述资源释放通知信息用于通知所述源AMF释放所述源TWIF有关所述N5CW设备的资源。

在一些实施例中，所述源TWIF释放无线侧资源，包括：

所述源AMF向所述目标AMF回复资源释放确认消息后，向所述源TWIF发送UE释放命令，所述UE释放命令用于指示所述源TWIF释放无线侧资源；

所述源TWIF向所述源AMF回复资源释放完成消息。

另一方面，本发明实施例提供了一种N5CW设备切换核心网的系统，包括：

至少一个存储器，用于存储程序；

至少一个处理器，用于加载所述程序以执行所述的N5CW设备切换核心网的方法。

另一方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，其中存储有计算机可执行的程序，所述计算机可执行的程序被处理器执行时用于实现所述的N5CW设备切换核心网的方法。

本发明实施例提供的一种N5CW设备切换核心网的方法，具有如下有益效果：

本实施例通过TNAN的非3GPP参考点与N5CW设备交互，并通过TNAN分别与AMF和UPF交互，在切换过程中，通过根据N5CW设备的位置信息确定连接的信息变弱时，通过可服务当前N5CW设备的目标AMF与目标TWIF进行交换交互后，向源AMF发送上下文交互响应信息，进而进行源TWIF和目标TWIF的切换，从而无需手动设置，即能实现当前N5CW设备与核心网的切换过程。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明实施例一种5GS架构示意图；

图2为本发明实施例另一种5GS架构示意图；

图3为本发明实施例一种N5CW设备切换核心网的方法的流程图；

图4为本发明实施例一种N5CW设备切换核心网的方法的应用示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在进行具体实施例的阐述之前，对本申请实施例涉及的术语进行如下解释：

5GC：5G核心网，是5G移动网络的核心。它为最终用户建立可靠、安全的网络连接，并提供对其服务的访问。核心域处理移动网络中的各种基本功能，例如连接性和移动性管理、身份验证和授权、用户数据管理和策略管理等。5G核心网络功能完全基于软件并设计为云原生，这意味着它们与底层云基础设施无关，从而实现更高的部署敏捷性和灵活性。

AMF：英文全称为Access and Mobility Management Function，中文解释为接入和移动性管理功能网元，其功能包括连接管理、可达性管理、流动性管理、接入授权等。

T-AMF：Target AMF，中文解释为目的移动及移动性管理功能。

S-AMF：Source AMF，中文解释为源移动及移动性管理功能。

SMF：英文全称为Session Management Function，中文解释为会话管理功能网元，其功能包括会话管理，例如会话建立、修改和释放等，包括UPF和AN节点之间的通道维护等。

UPF：英文全称为User plane Function，中文解释为用户平面功能网元，其功能包括外部PDU与数据网络互连的会话点、分组路由和转发，例如支持上行链路分类器以将业务流路由到数据网络的实例。

TWAP：受信任的非3gpp接入点。

T-TNAN：英文全称为Trusted Non-3GPP Access Network，中文解释为受信任的非3GPP接入网络。

N5CW：英文全称为Non-5G-Capable over WLAN，中文解释为不支持通过WLAN接入5GC NAS信令的设备。

Yt：non-3gpp参考点。

Yw：non-3gpp参考点。

T-TWIF：Target TWIF，目的可信的WLAN互通功能。

S-TWIF：Source TWIF，源可信的WLAN互通功能。

N1：N1接口，是终端和AMF间的信令面接口。

N2：N2接口，是(R)AN和AMF间的信令面接口。

N3：N3接口，是(R)AN和UPF间的用户面接口。

WLAN：英文全称为Wireless Local Area Network，中文解释为无线局域网。

MCC：英文全称为Mobile country code，中文解释为移动国家代码。

MNC：英文全称为Mobile network code，中文解释为移动网络代码。

为了解决5G NR上行带宽不足的问题，引入了无5G接入能力(N5CW)的WiFi设备，以解决用户上行带宽需求。现在普遍的组网场景为多个TWAP会连一个的TWAF，通过一个TWAF连接5G核心网，目前的协议与规范没有定义当用户移动到新的TWIF范围内时且信号比原连接上的TWAP信号强时，自动切换到新的TWAP和TWIF。因此，如何支持TNAN根据与用户连接信号的强弱选择切换到不同的5G核心网中成为亟待解决的问题。

参照图1，为本申请实施例提供的一种5GS架构图。从该架构图中可知，N5CW设备通过非3GPP参考点Yt与TNAN交互。其中，TNAN包括TWAP和TWIF。TWAP通过非3GPP参考点Yw与TWIF连接，TWIF通过N1和N2与AMF交互，TWIF通过N3与UPF交互。当TNAN包括多个TWAP和多个TWIF时，如图2所示，TNAN包括TWAP1、TWAP2、TWIF1和TWIF2，其中，N5CW设备通过非3GPP参考点Yt分别与TWAP1和TWAP2连接，TWAP1通过Yw与TWIF1连接，TWAP2也通过Yw与TWIF2连接，5GC中包括但不限于AMF和UPF，TWIF1和TWIF2均通过N1、N2和N3与5GC交互。在本实施例中，本实施例N5CW设备通过Yt接口把TNAN作为接入侧的设备和AMF交互，实现N1和N2接口的消息交互；和UPF进行交互，实现N3接口的消息交互。在N5CW设备通过TWIF成功上线且处于连接状态下，因为N5CW设备从源TWIF移动到目标TWIF节点中，为保证N5CW设备能正常使用网络，TWAP会向TWIF发送用户信号弱通知，TWIF向5G核心网发起切换流程。最终S-TWIF会根据WLAN发送过来的切换信息转移到T-TWIF中。具体地，本实施例在TWIF1给TWIF2发送用户消息时会带上TWIF1的ID和设备类型，用以区分TWAP和TWIF消息。

具体地，参照图3，本发明实施例提供了一种N5CW设备切换核心网的方法。在本实施例中，TWIF包括源TWIF和目标TWIF；AMF包括源AMF和目标AMF。在执行过程中，本实施例方法包括但不限于以下步骤：

步骤S110、获取N5CW设备的位置信息；

步骤S120、根据位置信息确定与N5CW设备连接的信号变弱，并获取可服务所述N5CW设备的目标AMF；

在本实施例中，可以在源TWIF根据位置信息确定与所述N5CW设备连接的信号变弱时，向源AMF发送第一切换请求信息，其中，第一切换请求信息包括源TWIF的设备标识和所述源TWIF的IP地址；当源AMF不再服务N5CW设备，通过源AMF确定一个可服务N5CW设备的AMF作为目标AMF。

步骤S130、目标AMF与目标TWIF进行交换交互后，向源AMF发送上下文交互响应信息；

在本实施例中，源AMF向目标AMF发送携带N5CW设备的N2上下文信息的上下文交互请求信息；当目标AMF与SMF交互后，目标AMF向目标TWIF发送第二切换请求信息，以请求建立无线侧网络资源；目标TWIF根据第二切换请求信息向目标AMF返回包括N2的SM消息和N3地址与隧道信息的切换请求确认信息；目标AMF根据切换请求确认信息向源AMF发送上下文交互响应信息。

步骤S140、源AMF通知源TWIF切换准备完成；

在本实施例中，源AMF向源TWIF发送交接命令，其中，交接命令包括目标TWIF的N2的SM消息和N3地址与隧道信息、以及目标TWIF的IP地址和设备标识；源TWIF收到切换准备完成消息后，将切换准备完成消息转发到N5CW设备。

步骤S150、源TWIF将N5CW设备的信息转发到目标TWIF；具体地，源TWIF根据N3地址与隧道信息，将N5CW设备的信息转发到目标TWIF。然后当N5CW设备收到切换准备完成消息后，N5CW设备获取目标TWIF的IP地址和设备标识，根据目标TWIF的IP地址和设备标识向目标TWIF发送切换确认信息。

步骤S160、当N5CW设备切换成功后，源AMF释放源TWIF有关N5CW设备的资源且源TWIF释放无线侧资源。

在本实施例中，在释放源TWIF有关N5CW设备的资源时，可以通过目标TWIF向目标AMF发送切换通知信息，以通知目标AMF切换成功；目标AMF根据切换通知信息向源AMF发送资源释放通知信息，以通知源AMF释放源TWIF有关N5CW设备的资源。

在源TWIF释放无线侧资源时，可以通过源AMF向目标AMF回复资源释放确认消息后，向源TWIF发送UE释放命令，以指示源TWIF释放无线侧资源；源TWIF向源AMF回复资源释放完成消息。

示例性地，以图4所示交互场景为例，本申请实施例的应用过程包括但不限于以下步骤：

步骤一、S-TWIF根据N5CW设备的位置信息，判断当前与N5CW设备的连接信号变弱，会向S-AMF发送Handover Request消息(第一切换请求信息)，通知S-AMF有设备需要切换。其中，第一切换请求信息携带S-TWIF的设备标识和S-TWIF的IP地址。

步骤二、如果S-AMF不能再继续服务N5CW设备，则S-AMF选择一个可服务的T-AMF。S-AMF将Namf_Comunication_CreatEUEContext request消息(上下文交互请求信息)发送给T-AMF，发起切换资源分配流程。其中，上下文交互请求信息携带了N5CW设备的N2上下文信息。

步骤三、T-AMF在与SMF交互后，T-AMF向T-TWIF发送Handover Request消息(第二切换请求信息)，请求建立无线侧的网络资源。

步骤四、T-TWIF收到Handover Request消息(第二切换请求信息)后，向T-AMF返回Handover Request Acknowledge消息(切换请求确认信息)，其中，切换请求确认信息携带N2的SM消息和N3地址与隧道信息。

步骤五、T-AMF收到T-TWIF发送的切换请求响应消息后，给S-AMF发送Namf_Communication_CreateUEContext Response响应消息(上下文交互响应信息)。

步骤六、S-AMF收到响应消息后，向S-TWIF发送Handover Command消息(交接命令)，通知S-TWIF切换准备完成。并携带T-TWIF的N2 SM消息和N3地址与隧道信息，T-TWIF的IP地址和设备标识。

步骤七、S-TWIF收到切换准备完成的消息后，转发给N5CW设备。

步骤八、S-TWIF根据从S-AMF通知切换完成消息得到的N3地址和隧道信息，将N5CW设备保存在S-TWIF的信息发送到T-TWIF。

步骤九、N5CW设备收到切换准备完成的消息后，获取得到T-TWIF的IP地址和设备标识，通过IP地址和设备标识发送Handover Confirm消息(切换确认信息)到T-TWIF中。

步骤十、T-TWIF收到N5CW切换成功后，向T-AMF发送Handover Notify消息(切换通知信息)，通知T-AMF切换成功。

步骤十一、T-AMF收到切换成功消息后向S-AMF发送Namf_Communication_N2InfoNotify消息(资源释放通知信息)，通知S-AMF释放S-TWIF有关该N5CW设备的资源。

步骤十二、S-AMF向T-AMF回复Namf_Communication_N2InfoNotif_Ack消息(资源释放确认消息)。

步骤十三、S-AMF发送UE Context Release Command消息(UE释放命令)通知S-TWIF释放无线侧的资源。

步骤十四、S-TWIF向S-AMF回复UE Context Release Complete消息(资源释放完成消息)。

由此可知，本实施例主要是在WLAN中有多个TNAN，N5CW设备都可通过Yt接口连接TNAN，但是同时与TNAN的网络信号强弱不定，N5CW设备需要切换到一个适合的稳定的5G核心网中，TWIF根据IP地址和设备标识可以相互通信将N5CW设备的上下文与配置转到到T-TWIF中，实现WLAN下的切换。在使用本申请实施例后，AMF通过终端的IMEI找到UDM的开户NAS编解码，直接使用该NAS编解码，可实现一套核心网动态支持多个定制化的NAS协议，支持多种不同场景的多样化终端上线与处理业务处理，提高核心网对终端多样化的兼容性。

并且，本实施例还可以通过其他特色方式，向5G核心网通知；或使用其他特色方式，设置TWIF和TWAP的SSID一致，在通知5G核心网的情况下，把用户切换到新的TWIF中，从而实现根据与用户连接信号的强弱选择不同的TWIF，并接入5G核心网。

本发明实施例提供了一种N5CW设备切换核心网的系统，包括：

至少一个存储器，用于存储程序；

至少一个处理器，用于加载所述程序以执行图3所示的N5CW设备切换核心网的方法。

本发明方法实施例的内容均适用于本系统实施例，本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法达到的有益效果也相同。

本发明实施例提供了一种计算机存储介质，其中存储有计算机可执行的程序，所述计算机可执行的程序被处理器执行时用于实现图3所示的N5CW设备切换核心网的方法。

本发明方法实施例的内容均适用于本存储介质实施例，本存储介质实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法达到的有益效果也相同。

此外，本发明实施例还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行图3所示的N5CW设备切换核心网的方法。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种N5CW设备切换核心网的方法，其特征在于，所述N5CW设备通过非3GPP参考点与TNAN交互，所述TNAN分别与AMF和UPF交互；所述TNAN包括TWAP和TWIF，所述TWIF包括源TWIF和目标TWIF；所述AMF包括源AMF和目标AMF；所述方法包括以下步骤：

获取N5CW设备的位置信息；

根据所述位置信息确定与所述N5CW设备连接的信号变弱，并获取可服务所述N5CW设备的目标AMF；

所述目标AMF与目标TWIF进行交换交互后，向源AMF发送上下文交互响应信息；

所述源AMF通知源TWIF切换准备完成；

所述源TWIF将N5CW设备的信息转发到目标TWIF；

当所述N5CW设备切换成功后，所述源AMF释放所述源TWIF有关所述N5CW设备的资源且所述源TWIF释放无线侧资源。

2.根据权利要求1所述的一种N5CW设备切换核心网的方法，其特征在于，所述根据所述位置信息确定与所述N5CW设备连接的信号变弱，并获取可服务所述N5CW设备的目标AMF，包括：

所述源TWIF根据所述位置信息确定与所述N5CW设备连接的信号变弱，向所述源AMF发送第一切换请求信息，所述第一切换请求信息包括所述源TWIF的设备标识和所述源TWIF的IP地址；

当所述源AMF不再服务所述N5CW设备，所述源AMF确定一个可服务所述N5CW设备的AMF作为目标AMF。

3.根据权利要求1所述的一种N5CW设备切换核心网的方法，其特征在于，所述目标AMF与目标TWIF进行交换交互后，向源AMF发送上下文交互响应信息，包括：

所述源AMF向所述目标AMF发送上下文交互请求信息，所述上下文交互请求信息包括所述N5CW设备的N2上下文信息；

当所述目标AMF与SMF交互后，所述目标AMF向所述目标TWIF发送第二切换请求信息，所述第二切换请求信息用于请求建立无线侧网络资源；

所述目标TWIF根据所述第二切换请求信息向所述目标AMF返回切换请求确认信息，所述切换请求确认信息包括N2的SM消息和N3地址与隧道信息；

所述目标AMF根据所述切换请求确认信息向所述源AMF发送上下文交互响应信息。

4.根据权利要求1所述的一种N5CW设备切换核心网的方法，其特征在于，所述源AMF通知源TWIF切换准备完成，包括：

所述源AMF向所述源TWIF发送交接命令，所述交接命令包括所述目标TWIF的N2的SM消息和N3地址与隧道信息、以及所述目标TWIF的IP地址和设备标识；

所述源TWIF收到切换准备完成消息后，将所述切换准备完成消息转发到所述N5CW设备。

5.根据权利要求4所述的一种N5CW设备切换核心网的方法，其特征在于，所述源TWIF将N5CW设备的信息转发到目标TWIF，包括：

所述源TWIF根据所述N3地址与隧道信息，将N5CW设备的信息转发到目标TWIF。

6.根据权利要求5所述的一种N5CW设备切换核心网的方法，其特征在于，在所述源TWIF将N5CW设备的信息转发到目标TWIF后，所述方法还包括以下步骤：

当所述N5CW设备收到切换准备完成消息后，所述N5CW设备获取所述目标TWIF的IP地址和设备标识，根据所述目标TWIF的IP地址和设备标识向所述目标TWIF发送切换确认信息。

7.根据权利要求1所述的一种N5CW设备切换核心网的方法，其特征在于，所述源AMF释放所述源TWIF有关所述N5CW设备的资源，包括：

所述目标TWIF向所述目标AMF发送切换通知信息，所述切换通知信息用于通知所述目标AMF切换成功；

所述目标AMF根据所述切换通知信息向所述源AMF发送资源释放通知信息，所述资源释放通知信息用于通知所述源AMF释放所述源TWIF有关所述N5CW设备的资源。

8.根据权利要求1所述的一种N5CW设备切换核心网的方法，其特征在于，所述源TWIF释放无线侧资源，包括：

所述源AMF向所述目标AMF回复资源释放确认消息后，向所述源TWIF发送UE释放命令，所述UE释放命令用于指示所述源TWIF释放无线侧资源；

所述源TWIF向所述源AMF回复资源释放完成消息。

9.一种N5CW设备切换核心网的系统，其特征在于，包括：

至少一个存储器，用于存储程序；

至少一个处理器，用于加载所述程序以执行如权利要求1-8任一项所述的N5CW设备切换核心网的方法。

10.一种计算机存储介质，其特征在于，其中存储有计算机可执行的程序，所述计算机可执行的程序被处理器执行时用于实现如权利要求1-8任一项所述的N5CW设备切换核心网的方法。