5G核心网系统、配置方法以及存储介质

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种5G核心网系统、配置方法以及存储介质。

背景技术

5G网络凭借大带宽、低时延和高可靠性的网络能力，在应急通信保障、地质灾害、监测预警、应急救援等业务领域具有广泛应用场景。5G技术为基于公网构建应急通信专网的可能性提供了理论支撑，但也存在着各种缺点和不确定因素。应急通信场景提出了快捷组网、配置简单、易于维护等需求。如图1所示，现有5G网络基于SBA(Service BasedArchitecture)的核心网，每个NF(Network Function)对外提供服务化的接口，难以满足其需求。现有的5G网络架构在面向专网应用中存在诸多不足：基于SBA的系统架构网元过多，网元之间分工比较细、交互流程过多，不利于在应急通信场景中提供高效的业务服务能力；配置复杂，不利于紧急状态下提供快速上线网络业务能力；网元数量过多加大了系统复杂性，同时对设备能耗需求较大，不利于长时间的通信，特别是应急通信场景应用；网元数量过多，加大了部署上的难度，达不到快速组网的目的；网元数量过多，在系统业务初始上线时需要进行服务注册，增加系统业务的复杂度。

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5G核心网系统、配置方法以及存储介质。

根据本公开的第一方面，提供一种5G核心网系统，包括：AMF、SMF、UPF和UDM；所述AMF、所述SMF、所述UPF和所述UDM通过预设接口接入网管系统；其中，所述AMF集成有NSSF，所述SMF集成有PCF，所述UDM集成有AUSF和UDR；所述5G核心网系统提供用于开展业务的配置模板。

可选地，所述NSSF以模块方式集成在所述AMF中；其中，在用户接入和会话建立过程中，在所述AMF内部获取切片信息。

可选地，所述PCF以模块的方式集成在所述SMF中；其中，所述SMF管理本地策略数据并维护PCC规则表。

可选地，所述AUSF和所述UDR以模块方式集成在所述UDM中；其中，在所述UDM中处理认证过程、SoR保护和UPU保护。

可选地，所述5G核心网作为控制中心，提供发现管理BBU和UPF的功能；其中，所述BBU、所述UPF、所述5G核心网物理连接后通过发现协议进行物理拓扑自动上线。

可选地，所述UPF作为用户面功能实体，通过OAM模块配置、告警、跟踪和日志管理；其中，所述UPF通过telnet或ssh方式进行配置修改和配置模板选择，并查看拓扑结构以及配置。

可选地，所述5G核心网通过OAMF模块对接所述网管系统；所述5G核心网作为控制面功能，通过所述OAMF模块配置、告警、跟踪和日志管理；其中，所述5G核心网通过telnet或ssh方式进行配置修改和配置模板选择，并查看拓扑结构以及配置。

可选地，在接入和会话流程中，所述AMF、所述SMF、所述UPF和所述UDM中的至少一个网元采用本地策略。

可选地，所述配置模板包括：公共配置模板、AMF配置模板、SMF配置模板、UDM配置模板和UPF配置模板；所述预设接口包括：restful接口。

可选地，所述5G核心网系统的设备启动后加载默认配置模板；当连接BBU后，所述5G核心网收到BBU接入消息，分配IP地址标识第一组网连接关系；当连接UPF后，所述5G核心网收到UPF接入消息，分配IP地址标识第二组网连接关系。

根据本公开的第二方面，提供一种5G核心网系统的配置方法，其中，所述5G核心网系统包括AMF、SMF、UPF和UDM；所述配置方法包括：在所述AMF内集成NSSF，在所述SMF内集成PCF，以及在所述UDM内集成AUSF和UDR；配置所述AMF、所述SMF、所述UPF和所述UDM通过预设接口接入网管系统；对于所述5G核心网系统配置用于开展业务的配置模板。

可选地，所述在所述AMF内集成NSSF包括：将所述NSSF以模块方式集成在所述AMF中；其中，在用户接入和会话建立过程中，在所述AMF内部获取切片信息。

可选地，所述在所述SMF内集成PCF包括：将所述PCF以模块的方式集成在所述SMF中；其中，所述SMF管理本地策略数据并维护PCC规则表。

可选地，所述在所述UDM内集成AUSF和UDR包括：将所述AUSF和所述UDR以模块方式集成在所述UDM中；其中，在所述UDM中处理认证过程、SoR保护和UPU保护。

可选地，所述5G核心网作为控制中心，提供发现管理BBU和UPF的功能；其中，所述BBU、所述UPF、所述5G核心网物理连接后通过发现协议进行物理拓扑自动上线。

可选地，所述UPF作为用户面功能实体，通过OAM模块配置、告警、跟踪和日志管理；其中，所述UPF通过telnet或ssh方式进行配置修改和配置模板选择，并查看拓扑结构以及配置。

可选地，所述5G核心网通过OAMF模块对接所述网管系统；所述5G核心网作为控制面功能，通过所述OAMF模块配置、告警、跟踪和日志管理；其中，所述5G核心网通过telnet或ssh方式进行配置修改和配置模板选择，并查看拓扑结构以及配置。

可选地，在接入和会话流程中，所述AMF、所述SMF、所述UPF和所述UDM中的至少一个网元采用本地策略。

可选地，所述配置模板包括：公共配置模板、AMF配置模板、SMF配置模板、UDM配置模板和UPF配置模板；所述预设接口包括：restful接口。

可选地，所述5G核心网系统的设备启动后加载默认配置模板；当连接BBU后，所述5G核心网收到BBU接入消息，分配IP地址标识第一组网连接关系；当连接UPF后，所述5G核心网收到UPF接入消息，分配IP地址标识第二组网连接关系。

根据本公开的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行如上所述的方法。

本公开的5G核心网系统、配置方法以及存储介质，安装部署简单、操作方式灵活；配置方式简单、直观、灵活；配置方式简单、直观、灵活；网元功能整合后，基于本地配置策略满足网元选择、策略控制，降低了网元消息交互量，提升了业务处理能力；网元功能整合，控制消息流程减少，增加了系统的稳定性和可靠性。

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为现有技术中的基于SBA的5G核心网架构示意图；

图2为根据本公开的5G核心网系统的一个实施例的模块示意图；

图3为根据本公开的5G核心网系统的一个实施例中的AMF集成网元的功能示意图；

图4为根据本公开的5G核心网系统的一个实施例中的SMF集成网元的功能示意图；

图5为根据本公开的5G核心网系统的一个实施例中的UDM集成网元的功能示意图；

图6为根据本公开的5G核心网系统的一个实施例的架构示意图；

图7为根据本公开的5G核心网系统的一个实施例的系留式无人机轻量化5G核心网的解决方案示意图；

图8为根据本公开的5G核心网系统的配置方法的一个实施例的流程示意图。

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。

在一个实施例中，如图2所示，本公开提供一种5G核心网系统，包括：AMF(Accessand Mobility Management Function，接入及移动性管理功能)10、SMF(SessionManagement Function，会话管理功能)20、UDM(Unified Data Management，统一数据管理)30和UPF(User Plane Function,用户面功能)40。AMF、SMF、UPF和UDM通过预设接口接入网管系统，预设接口可以为restful接口等。

AMF10集成有NSSF(Network Slice Selection Function，网络切片选择功能)，SMF20集成有PCF(Policy Control Function，策略控制功能)，UDM30集成有AUSF(Authentication Server Function，鉴权服务器功能)和UDR(Unified data repository，统一数据存储库)。5G核心网系统提供用于开展业务的配置模板。通过提供典型配置模板，在应急场景下选择合适的模板即可开展业务；基于5G核心网转发与控制面分离的特点，规范所有网元通过restful接口对接网管系统，避免UPF和其他网元配置不统一。

上述实施中的5G核心网系统，通过整合网元简化交互流程，能够提供轻量化智能发现能力、简化配置、能耗小，以达到在应急场景下快速上线、提供高效业务服务能力的目的。

在一个实施例中，NSSF以模块方式集成在AMF中，NSSF以子功能的方式呈现，提供相应的功能。在用户接入和会话建立过程中，在AMF内部获取切片信息。如图3所示，NSSF以模块方式集成到AMF，用户接入和会话建立过程直接在其内部获取相关切片信息，减少了通过SBI(Service Based Interface，基于服务的接口)到NSSF的繁琐过程。

PCF以模块的方式集成在SMF中，PCF以子功能的方式呈现，提供相应的功能。SMF管理本地策略数据并维护PCC规则表。如图4所示，将PCF网元以模块的方式集成到SMF，由SMF管理本地策略数据维护PCC规则表。

AUSF和UDR以模块方式集成在UDM中，AUSF和UDR以子功能的方式呈现，提供相应的功能；其中，在UDM中处理认证过程、SoR保护和UPU保护。如图5所示，将AUSF和UDR以模块方式集成到UDM，认证过程直接在其内部快速处理。Steering of Roaming(SoR)保护、UEParameter Update(UPU)保护均可以在UDM内部直接处理，减少了认证流程。

在一个实施例中，如图6所示，轻量化5G核心网架构对外体现为AMF、SMF、UPF、UDM四个网元，AUSF、PCF、UDR均集成到主要网元中，以子功能的方式呈现。

5G核心网作为控制中心，提供发现管理BBU和UPF的功能；BBU、UPF、5G核心网物理连接后通过发现协议进行物理拓扑自动上线，打通物理通道，发现协议可以为现有的多种发现协议。

5G核心网作为控制面功能，通过OAM模块配置、告警、跟踪、日志管理，可通过telnet或ssh登录到CLI进行默认配置修改和配置模板选择，可查看拓扑结构及其默认配置。

UPF作为用户面功能实体，有自己的OAM，通过OAM模块配置、告警、跟踪、日志管理，UPF可通过telnet或ssh登录到CLI进行默认配置修改和配置模板选择，可使用show命令查看拓扑结构及其配置。

在一个实施例中，5G核心网通过OAMF模块对接网管系统；5G核心网作为控制面功能，通过OAMF模块配置、告警、跟踪和日志管理；5G核心网通过telnet或ssh方式进行配置修改和配置模板选择，并查看拓扑结构以及配置。在接入和会话流程中，AMF、SMF、UPF和UDM中的至少一个网元采用本地策略。

外部网管对接通过OAM模块适配SBI接口对接到网管。切片选择网元由AMF内部的切片管理模块代替，减少用户接入、会话建立同切片网元的交付过程。认证流程由UDM内部认证管理模块完成和其他网元的交互，减少AUSF网元的中转过程。

策略控制由AMF、SMF内部的策略管理模块完成静态策略的管理，减少复杂的策略控制流程交互。UDR由UDM内部的签约数据管理模块完成签约数据的管理，减少了UDM作为中转者的角色和消息量。轻量化5GC中的网元功能如下表1所示。

表1-轻量化5G核心网网元功能表

网元选择：在接入和会话流程中，为降低网元之间的交付，提升业务能力，网元选择全部采用本地策略选择。策略控制：提供配置命令快速生成策略规则。

配置模板包括公共配置模板、AMF配置模板、SMF配置模板、UDM配置模板和UPF配置模板等。根据通用场景提前预设，厂家版本中可提供基本场景下的配置模板、管理员可根据实际情况提前创建配置模板备用，包括：公共配置模板：N2组网配置、N4组网配置、PLMN配置、TAC配置；AMF配置模板：认证信息配置；SMF配置模板：DNN配置、地址池配置、管理UPF配置；UDM配置模板：AM配置、SM配置；UPF配置模板：NWI、Endpoint配置。

5G核心网系统的虚拟机VM启动后加载默认配置模板；当连接BBU后，5G核心网收到BBU接入消息，分配IP地址标识第一组网连接关系；当连接UPF后，5G核心网收到UPF接入消息，分配IP地址标识第二组网连接关系。

在一个实施例中，网元启动：5G核心网VM启动后由OAM模块加载默认配置模板。基站侧物理连接：当连接了BBU，5G核心网收到BBU接入消息后分配IP地址标识N2组网连接关系。UPF侧物理连接：当连接了UPF，5G核心网收到UPF接入消息后分配IP地址标识N4组网连接关系。

在一个实施例中，以现场应急通信系统快速构建场景为例，如图7所示，采用系留式无人机作为飞行平台为应急通信服务需求提供信号覆盖，该系统涵盖无人机平台、5G小型化室外基站和轻量化5G核心网组等部分组成。

上述实施例中的5G核心网系统具有多种优点：整合网元特性：NSSF集成到AMF，PCF集成到SMF，AUSF&UDR集成到UDM；降低系统复杂度：轻量化的5G核心网主要网元包括AMF、SMF、UPF、UDM作为基础系统；配置接口统一：所有网元通过restful接口对接网管系统，避免UPF和其他网元配置不统一；配置简化：提供几种常用的配置模板，在应急场景下选择合适的模板即可开展业务；自动部署：轻量化5G核心网、轻量化BBU、UPF物理连接后自动发现维护&管理连接物理拓扑。

图8为根据本公开的5G核心网系统的配置方法的一个实施例的流程示意图，5G核心网系统包括AMF、SMF、UPF和UDM等，如图8所示：

步骤801，在AMF内集成NSSF，在SMF内集成PCF，以及在UDM内集成AUSF和UDR。

步骤802，配置AMF、SMF、UPF和UDM通过预设接口接入网管系统。

步骤803，对于5G核心网系统配置用于开展业务的配置模板。

在一个实施例中，将NSSF以模块方式集成在AMF中，在用户接入和会话建立过程中，在AMF内部获取切片信息。将PCF以模块的方式集成在SMF中，SMF管理本地策略数据并维护PCC规则表。将AUSF和UDR以模块方式集成在UDM中，在UDM中处理认证过程、SoR保护和UPU保护。

在一个实施例中，5G核心网作为控制中心，提供发现管理BBU和UPF的功能。BBU、UPF、5G核心网物理连接后通过发现协议进行物理拓扑自动上线。UPF作为用户面功能实体，通过OAM模块配置、告警、跟踪和日志管理。UPF通过telnet或ssh方式进行配置修改和配置模板选择，并查看拓扑结构以及配置。

5G核心网通过OAMF模块对接网管系统。5G核心网作为控制面功能，通过OAMF模块配置、告警、跟踪和日志管理；其中，5G核心网通过telnet或ssh方式进行配置修改和配置模板选择，并查看拓扑结构以及配置。在接入和会话流程中，AMF、SMF、UPF和UDM中的至少一个网元采用本地策略。

在一个实施例中，配置模板包括公共配置模板、AMF配置模板、SMF配置模板、UDM配置模板和UPF配置模板等；预设接口包括：restful接口等。

5G核心网系统的设备启动后加载默认配置模板；当连接BBU后，5G核心网收到BBU接入消息，分配IP地址标识第一组网连接关系。当连接UPF后，5G核心网收到UPF接入消息，分配IP地址标识第二组网连接关系。

在一个实施例中，本公开提供一种计算机可读存储介质，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个实施例中的方法。

上述实施例中的5G核心网系统、配置方法以及存储介质，安装部署简单、操作方式灵活；配置方式简单、直观、灵活；网元功能整合后，基于本地配置策略满足网元选择、策略控制，降低了网元消息交互量，提升了业务处理能力；轻量化5G核心网网元基于默认配置模板简化配置流程达到通电即用的效果，大大提升紧急状态下的应急能力；网元功能整合，控制消息流程减少，增加了系统的稳定性和可靠性。

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。