一种基于路由跳数的通信方法、系统、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于路由跳数的通信方法、系统、装置及存储介质。

背景技术

在通信系统中，一般存在数据面和信令面之分。信令面用于传输信令，例如，用来控制一个呼叫流程的建立、维护或释放等；数据面用于传输业务数据，例如，用来传输视屏数据或语音数据等。

现有协议设定下的信令面，在动态进行增减网元或调整负载时，对于数据面的实际情况了解不足，如转发路径的负载或时延是多少、是否存在网络拥塞等，导致数据面资源的分配不合理，浪费部分数据面资源。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种基于路由跳数的通信方法、系统、装置及存储介质，能够合理分配数据面资源，提高数据面资源的利用率。

一方面，本发明实施例提供了一种基于路由跳数的通信方法，应用于路由管理功能网元，包括：

通过数据接口获取若干个数据面结点的结点属性信息；所述结点属性信息包括注册信息、路由跳数上报信息、路由跳数更新信息或去注册信息中的任意一种或多种；

根据所述结点属性信息构建数据面结点的路由跳数邻接表；所述路由跳数邻接表包含每两个数据面结点之间的路由跳数；

接收信令面网元发送的指令信息，根据所述路由跳数邻接表以及所述指令信息确定反馈信息，并将所述反馈信息发送给信令面网元，以使信令面网元根据所述反馈信息确定控制指令；所述指令信息包括请求信息或订阅信息。

可选地，所述通过数据接口获取若干个数据面结点的结点属性信息，具体包括：

通过数据接口获取数据面结点的注册信息；

和/或，通过数据接口获取数据面结点的路由跳数上报信息；

和/或，通过数据接口获取数据面结点的路由跳数更新信息；

和/或，通过数据接口获取数据面结点的去注册信息。

可选地，所述根据所述结点属性信息构建数据面结点的路由跳数邻接表，具体包括：

根据所述结点属性信息中的注册信息确定注册数据面结点的第一标识信息；

根据所述结点属性信息中的跳数上报信息或路由跳数更新信息确定路由跳数信息；

根据所述第一标识信息和所述路由跳数信息构建路由跳数邻接表。

可选地，所述通信方法还包括：

根据所述结点属性信息中的去注册信息确定去注册数据面结点的第二标识信息；

从所述路由跳数邻接表中去除第二标识信息对应的数据面结点及其路由跳数信息。

可选地，根据所述路由跳数邻接表以及所述指令信息确定反馈信息，具体包括：

根据所述指令信息中的请求信息确定第一任务信息；

将所述第一任务信息与所述路由跳数邻接表进行匹配，得到反馈信息。

可选地，根据所述路由跳数邻接表以及所述指令信息确定反馈信息，具体包括：

根据所述指令信息中的订阅信息确定第二任务信息；

根据所述第二任务信息和所述路由跳数邻接表确定事件对象；

按照预设时间间隔，或当事件对象发生变化，根据所述事件对象从所述路由跳数邻接表中得到反馈信息。

另一方面，本发明实施例提供了一种基于路由跳数的通信系统，应用于路由管理功能网元，包括：

第一模块，用于通过数据接口获取若干个数据面结点的结点属性信息；所述结点属性信息包括注册信息、路由跳数上报信息、路由跳数更新信息或去注册信息中的任意一种或多种；

第二模块，用于根据所述结点属性信息构建数据面结点的路由跳数邻接表；

第三模块，用于接收信令面网元发送的指令信息，根据所述路由跳数邻接表以及所述指令信息确定反馈信息，并将所述反馈信息发送给信令面网元，以使信令面网元根据所述反馈信息确定控制指令；所述指令信息包括请求信息或订阅信息。

另一方面，本发明实施例提供了一种基于路由跳数的通信装置，应用于路由管理功能网元，包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上述的方法。

另一方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，应用于路由管理功能网元，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行上述的方法。

另一方面，本发明实施例提供了一种基于路由跳数的通信系统，包括若干个数据面结点、路由管理功能网元和信令面网元；其中，

所述数据面结点，用于向所述路由管理功能网元发送结点属性信息；

所述路由管理功能网元，用于执行上述的方法；

所述信令面网元，用于向所述路由管理功能网元发送指令信息，并接收所述路由管理功能网元发送的反馈信息。

实施本发明实施例包括以下有益效果：本实施例中路由管理功能网元首先通过数据接口获取若干个数据面结点的结点属性信息，然后，根据结点属性信息构建数据面结点的路由跳数邻接表，其中，路由跳数邻接表包含每两个数据面结点之间的路由跳数，接着，接收信令面网元发送的指令信息，根据路由跳数邻接表以及指令信息确定反馈信息，并将反馈信息发送给信令面网元，即路由管理功能网元先收集数据面结点的路由跳数信息，并根据信令面的指令信息和收集的路由跳数信息确定反馈信息，以使信令面网元根据反馈信息确定或调整传输策略，从而增加核心网信令面对于实际网络情况的认知，更为合理的进行资源的调配，优化信令面决策，更高效合理地对数据面资源进行使用。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种基于路由跳数的通信方法的步骤流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种数据面结点的网络结构图；

图3是本发明实施例提供的一种数据面结点与RMF之间的时序图；

图4是本发明实施例提供的一种信令面网元与RMF之间的时序图；

图5是本发明实施例提供的另一种信令面网元与RMF之间的时序图；

图6是本发明实施例提供的一种基于路由跳数的通信系统的结构框图；

图7是本发明实施例提供的一种基于路由跳数的通信装置的结构框图；

图8是本发明实施例提供的一种基于路由跳数的通信系统的另一种结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

下面对一些技术名词作解释说明。

RMF(Routing Management Function，路由管理功能)

UPF(user plane function，用户面功能)

SMF(session management function，会话管理功能)

IP(Internet protocl，因特网协议)，是TCP/IP体系中的网络层协议也是构成互联网的基础。IP位于TCP/IP模型的网络层(相当于OSI模型的网络层)，它可以向传输层提供各种协议的信息，例如TCP、UDP等；对下可将IP信息包放到链路层，通过以太网、令牌环网络等各种技术来传送

在相关协议中，ip头中的ttl(time to live)，根据协议规定，ttl(单位秒)的功能是为了防止ip包在网络中无限转发，每经过一个能处理三层协议的网络结点，会将自身处理该数据包的时间从ttl中减去。且协议规定在处理不足一秒时，会视为一秒。但现代设备基本不存在处理需要超过一秒的情况，所以在实际应用中ttl往往被视为允许转发的(仅限ip)三层设备数量，ip是per-hop协议，所以此处将两设备间ip包头中从发送到收到后的ttl差值(δttl)数称为路由跳数。

如图1所示，本发明实施例提供了一种基于路由跳数的通信方法，应用于路由管理功能网元，包括：

S100、通过数据接口获取若干个数据面结点的结点属性信息；结点属性信息包括注册信息、路由跳数上报信息、路由跳数更新信息或去注册信息中的任意一种或多种。

需要说明的是，基于对路由跳数信息的收集与分析，在核心网网络侧增加新的网络功能实体RMF，RMF可作为现有网元的一部分功能也可作为单独的网元存在。

数据接口表征路由管理功能网元获取数据的一种途径，包括但不限于5g的服务化接口、其他特定协议，或通过其他网元的方式，例如，将路由跳数的更新放在PFCP(PacketForwarding Control Protocol，包转发控制协议)心跳中。

数据面结点的结点属性信息表征数据面结点发送的相关信息，结点属性信息包括但不限于注册信息、路由跳数上报信息、路由跳数更新信息或去注册信息，数据面结点可以每次向路由管理功能网元发送一个信息，发送顺序不受限制。

S200、根据结点属性信息构建数据面结点的路由跳数邻接表；路由跳数邻接表包含每两个数据面结点之间的路由跳数。

数据面结点相互之间存在通信联系，参阅图2，δttl_1最基础的基站(eNodeB)与UPF相连产生的路由跳数，δttl_2和δttl_3漫游下eNodeB与V-UPF(visit-UPF)与H-UPF(home-UPF)产生的路由跳数，δttl_4和δttl_5多级UPF下eNodeB与I-UPF(Intermediate-UPF)与anchor-UPF产生的路由跳数。

路由管理功能网元根据各数据面结点的结点属性信息构建数据面结点的路由跳数邻接表。RMF统计维护记录所有向其上报数据面结点与它存在数据面链路的结点间的路由跳数差值邻接表。路由跳数邻接表参考表1，其中，dp_node(data plane node)表示数据面结点，根据横纵坐标的信息，可得到从横坐标指定结点到纵坐标结点(或反之)的路由跳数。

表1、数据面结点的路由跳数邻接表

S300、接收信令面网元发送的指令信息，根据路由跳数邻接表以及指令信息确定反馈信息，并将反馈信息发送给信令面网元，以使信令面网元根据反馈信息确定控制指令；指令信息包括请求信息或订阅信息。

指令信息表征信令面网元发送给路由管理功能网元的业务请求信息，反馈信息表征指令信息对应的结果信息，控制指令表征信令面网元发出的业务流程控制信息。

具体地，信令面网元向路由管理功能网元发送指令信息；路由管理功能网元接收指令信息，并根据指令信息和路由跳数邻接表确定指令信息对应的反馈信息，将反馈信息发送给信令面网元；信令面网元根据反馈信息和业务需求确定控制指令。

需要说明的是，RMF向控制面网元提供指定的数据面结点(集)与邻接结点的路由跳数信息。该网络实体也可提供根据自身配置或根据请求网元的需要进行计算，提供针对用户面的决策建议。

可选地，通过数据接口获取若干个数据面结点的结点属性信息，具体包括：

S110、通过数据接口获取数据面结点的注册信息；

S120、和/或，通过数据接口获取数据面结点的路由跳数上报信息；

S130、和/或，通过数据接口获取数据面结点的路由跳数更新信息；

S140、和/或，通过数据接口获取数据面结点的去注册信息。

参阅图3，数据面结点向RMF发送结点属性信息的数量和顺序不受限制，一般情况下，在进行数据传输之前，需要先注册，去注册在注册之后执行。数据面结点第一次向RMF发送的路由跳数信息为路由跳数上报信息，数据面结点在第一次之后向RMF发送的路由跳数信息为路由跳数更新信息。

需要说明的是，路由跳数邻接表中存储最新的路由跳数更新信息，之前的路由跳数相关信息将被覆盖。RMF接收数据面结点发送的信息后，会向数据面结点反馈响应信息。

可选地，根据结点属性信息构建数据面结点的路由跳数邻接表，具体包括：

S210、根据结点属性信息中的注册信息确定注册数据面结点的第一标识信息；

S220、根据结点属性信息中的跳数上报信息或路由跳数更新信息确定路由跳数信息；

S230、根据第一标识信息和路由跳数信息构建路由跳数邻接表。

第一标识信息表征注册数据面结点的身份信息。注册信息、跳数上报信息及路由跳数更新信息等均包括数据面结点的身份信息和/或路由跳数信息。

具体地，RMF首先接收数据面结点发送的注册信息，从注册信息中提取身份信息，组建路由跳数邻接表的结构表，然后，从接收的跳数上报信息中提取身份信息和路由跳数信息，并将路由跳数信息保存到路由跳数邻接表的对应位置，从接收的路由跳数更新信息中提取身份信息和路由跳数信息，并将路由跳数信息更新到路由跳数邻接表的对应位置。

可选地，通信方法还包括：

S240、根据结点属性信息中的去注册信息确定去注册数据面结点的第二标识信息；

S250、从路由跳数邻接表中去除第二标识信息对应的数据面结点及其路由跳数信息。

第二标识信息表征去注册数据面结点的身份区分信息。去注册信息包含去注册的数据面结点的身份信息。

具体地，RMF首先接收数据面结点发送的去注册信息，从去注册信息中提取第二标识信息，然后，查找路由跳数邻接表中是否存在第二标识信息，如果存在，从路由跳数邻接表中去除第二标识信息对应的数据面结点及其路由跳数信息；如果不存在，丢弃该信息。

可选地，根据路由跳数邻接表以及指令信息确定反馈信息，具体包括：

S310A、根据指令信息中的请求信息确定第一任务信息；

S320A、将第一任务信息与路由跳数邻接表进行匹配，得到反馈信息。

第一任务信息表征信令面网元发送的请求信息中需要得到的信息，反馈信息表征请求信息对应的结果信息。参阅图4，信令面网元向RMF发送请求信息；RMF根据指令信息中的请求信息提取第一任务信息，根据第一任务信息与路由跳数邻接表进行匹配，或进行进一步处理得到反馈信息。

可选地，根据路由跳数邻接表以及指令信息确定反馈信息，具体包括：

S310B、根据指令信息中的订阅信息确定第二任务信息；

S320B、根据第二任务信息和路由跳数邻接表确定事件对象；

S330B、按照预设时间间隔，或当事件对象发生变化，根据事件对象从路由跳数邻接表中得到反馈信息。

第二任务信息表征信令面网元发送的订阅信息中需要得到的信息，事件对象表征被标记的数据面结点或事件。参阅图5，信令面网元向RMF发送订阅信息；RMF根据订阅信息提取第二任务信息，根据第二任务信息和路由跳数邻接表分析确定事件对象，按照预设时间间隔，根据事件对象从路由跳数邻接表中得到反馈信息，或当事件对象发生变化时，从根据事件对象从路由跳数邻接表中得到反馈信息。

在一个具体的实施例中，RMF在收集邻接表的过程中，如发现部分结点间的δttl升高或消失，可能该部分结点间的网络状况不佳或负载过高，可以告知信令面的网元，根据邻接表中内容计算最短路径得到网络拓扑上最优数据链路结点(集)，也可产生告警提示需要运维。

在另一个具体的实施例中，由于在路由(能处理三层协议的设备间)的时延是相对稳定的，比如在核心网需要做低时延任务时，可以选择总δttl最小的数据面结点(集)，作为网络侧的转发路径，以获得最小的时延。

在另一个具体的实施例中，增加控制面对于用户面的实际情况感知，在用户面发生变化(如某段网络拥塞，导致延迟上升)，可以主动对用户面的策略进行调整，降低网络维护的难度。

实施本发明实施例包括以下有益效果：本实施例中路由管理功能网元首先通过数据接口获取若干个数据面结点的结点属性信息，然后，根据结点属性信息构建数据面结点的路由跳数邻接表，其中，路由跳数邻接表包含每两个数据面结点之间的路由跳数，接着，接收信令面网元发送的指令信息，根据路由跳数邻接表以及指令信息确定反馈信息，并将反馈信息发送给信令面网元，即路由管理功能网元先收集数据面结点的路由跳数信息，并根据信令面的指令信息和收集的路由跳数信息确定反馈信息，以使信令面网元根据反馈信息确定或调整传输策略，从而增加核心网信令面对于实际网络情况的认知，更为合理的进行资源的调配，优化信令面决策，更高效合理地对数据面资源进行使用。

参阅图6，本发明实施例提供了一种基于路由跳数的通信系统，应用于路由管理功能网元，包括：

第一模块，用于通过数据接口获取若干个数据面结点的结点属性信息；结点属性信息包括注册信息、路由跳数上报信息、路由跳数更新信息或去注册信息中的任意一种或多种；

第二模块，用于根据结点属性信息构建数据面结点的路由跳数邻接表；

第三模块，用于接收信令面网元发送的指令信息，根据路由跳数邻接表以及指令信息确定反馈信息，并将反馈信息发送给信令面网元，以使信令面网元根据反馈信息确定控制指令；指令信息包括请求信息或订阅信息。

可见，上述方法实施例中的内容均适用于本系统实施例中，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实施例所达到的有益效果也相同。

参阅图7，本发明实施例提供了一种基于路由跳数的通信装置，应用于路由管理功能网元，包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

当至少一个程序被至少一个处理器执行，使得至少一个处理器实现上述的方法。

其中，存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的远程存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

可见，上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中，本装置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实施例所达到的有益效果也相同。

此外，本申请实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，计算机程序产品或计算机程序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程序，处理器执行该计算机程序，使得该计算机设备执行上述的方法。同样地，上述方法实施例中的内容均适用于本存储介质实施例中，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实施例所达到的有益效果也相同。

可以理解的是，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

参阅图8，本发明实施例提供了一种基于路由跳数的通信系统，包括若干个数据面结点、路由管理功能网元和信令面网元；其中，

数据面结点，用于向路由管理功能网元发送结点属性信息；

路由管理功能网元，用于执行上述的方法；

信令面网元，用于向路由管理功能网元发送指令信息，并接收路由管理功能网元发送的反馈信息。

具体地，数据面结点向路由管理功能网元发送结点属性信息，路由管理功能网元根据结点属性信息构建路由跳数邻接表，信令面网元向路由管理功能网元发送指令信息，路由管理功能网元根据指令信息和路由跳数邻接表确定反馈信息。

可见，上述方法实施例中的内容均适用于本系统实施例中，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实施例所达到的有益效果也相同。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。