使用NF之间的直接信令的NF服务消费者重启检测

摘要

公开了用于检测蜂窝通信系统的核心网络中的网络功能(NF)服务消费者已经重启的系统和方法。一种在蜂窝通信系统的核心网络中的NF服务消费者的操作方法，包括向NF服务生产者发送包括与NF服务消费者的单元相关的信息的消息。

说明书

技术领域

本公开涉及蜂窝通信系统，并且特别地，涉及检测蜂窝通信系统的核心网络中的网络功能(NF)服务消费者的重启。

背景技术

第三代合作伙伴计划(3GPP)核心网络和终端工作组#4(CT4)已经创建了新的技术规范(TS)，以规定恢复过程的第2阶段要求。在最后一次CT4会议上，同意了在超文本传输协议(HTTP)响应消息中传递服务生产者的恢复时间(Recovery Time)戳(参见改变请求(CR)C4-187420)。在并入此CR中提出的改变之后，3GPP TS 23.527 V15.0.0被修订以在HTTP响应消息中传递服务生产者的恢复时间戳，如下所示：

发明内容

公开了用于例如检测蜂窝通信系统的核心网络中的网络功能(NF)服务消费者已经重启的系统和方法。在一些实施例中，一种在蜂窝通信系统的核心网络中的NF服务消费者的操作方法，包括向NF服务生产者发送包括与NF服务消费者的单元相关的信息的消息。

在一些实施例中，所述消息是调用所述NF服务生产者的NF服务的请求。

在一些实施例中，包括在所述消息中的所述信息包括标识所述NF服务消费者的所述单元的信息。另外，在一些实施例中，标识所述NF服务消费者的所述单元的所述信息是所述NF服务消费者的消费者ID。

在一些实施例中，包括在所述消息中的所述信息还包括指示所述NF服务消费者最后一次执行了恢复的时间的信息。在一些实施例中，指示所述NF服务消费者最后一次执行了恢复的时间的信息是时间戳。

在一些实施例中，包括在所述消息中的所述信息还包括指示所述NF服务消费者最后一次执行了恢复的时间的信息和联系所述NF服务消费者的所述单元的地址信息。在一些实施例中，所述地址信息包括因特网协议(IP)地址或统一资源指示符(URI)。

在一些实施例中，所述恢复是所述NF服务生产者的重启。

在一些实施例中，该方法还包括执行NF服务消费者的重启。该方法还包括向所述NF服务生产者发送包括第二信息的第二消息，第二信息指示执行了所述重启的时间作为所述NF服务消费者最后一次执行了恢复的新时间。

还公开了NF服务消费者的实施例。在一些实施例中，蜂窝通信系统的核心网络的NF服务消费者适合于向NF服务生产者发送包括与NF服务消费者的单元相关的信息的消息。在一些其他实施例中，实现蜂窝通信系统的核心网络的NF服务消费者的网络节点包括网络接口和与网络接口关联的处理电路。处理电路被配置成使网络节点实现NF服务消费者，其中NF服务消费者适合于向NF服务生产者发送包括与NF服务消费者的单元相关的信息的消息。

还公开了蜂窝通信系统的核心网络中的NF服务生产者的操作方法的实施例。在一些实施例中，蜂窝通信系统的核心网络中的NF服务生产者的操作方法包括从NF服务消费者接收包括与NF服务消费者的单元相关的信息的消息。

在一些实施例中，所述消息是调用所述NF服务生产者的NF服务的请求。

在一些实施例中，包括在所述消息中的所述信息包括标识所述NF服务消费者的所述单元的信息。另外，在一些实施例中，标识所述NF服务消费者的所述单元的所述信息是所述NF服务消费者的消费者ID。

在一些实施例中，包括在所述消息中的所述信息还包括指示所述NF服务消费者最后一次执行了恢复的时间的信息。在一些实施例中，指示所述NF服务消费者最后一次执行了恢复的时间的信息是时间戳。

在一些实施例中，包括在所述消息中的所述信息还包括指示所述NF服务消费者最后一次执行了恢复的时间的信息和联系所述NF服务消费者的所述单元的地址信息。在一些实施例中，所述地址信息包括IP地址或URI。

在一些实施例中，所述恢复是所述NF服务生产者的重启。

在一些实施例中，所述方法还包括从NF服务消费者接收第二消息，所述第二消息包括指示NF服务消费者最后一次执行了恢复的时间的第二信息。所述方法还包括基于所述信息和所述第二信息的比较，检测所述NF服务消费者已经重启。在一些实施例中，所述信息包括第一时间戳，并且所述第二信息包括第二时间戳，并且检测所述NF服务消费者已经重启包括检测所述第二时间戳指示在由所述第一时间戳指示的时间之后发生的时间。在一些实施例中，所述方法还包括：在检测到所述NF服务消费者已经执行重启时执行一个或多个动作。在一些实施例中，所述一个或多个动作包括一个或多个恢复和/或清除动作。

还公开了蜂窝通信系统的核心网络的NF服务生产者的实施例。在一些实施例中，用于蜂窝通信系统的核心网络的NF服务生产者适合于从NF服务消费者接收包括与NF服务消费者的单元相关的信息的消息。

在一些其他实施例中，实现蜂窝通信系统的核心网络的NF服务生产者的网络节点包括网络接口和与网络接口关联的处理电路。处理电路被配置成使网络节点实现NF服务生产者，其中NF服务生产者适合于从NF服务消费者接收包括与NF服务消费者的单元相关的信息的消息。

附图说明

结合在此说明书中并形成其一部分的附图图示了本公开的若干方面，并与说明书一起用来解释本公开的原理。

图1图示了用于检测NF服务生产者的重启的网络功能(NF)重启检测过程；

图2图示了根据本公开的一些实施例的蜂窝通信系统的一个示例；

图3图示了可以作为NF服务生产者或NF服务消费者操作的NF实例的一个示例；

图4图示了图3的NF实例的一个特定示例；

图5图示了根据本公开的一些实施例NF服务消费者和NF服务生产者检测NF服务消费者的重启的操作；

图6是根据本公开的一些实施例的实现核心NF的节点的示意框图；

图7是图示根据本公开的一些实施例的核心NF的虚拟化实施例的示意框图；以及

图8是根据本公开的一些其他实施例的实现核心NF的节点的示意框图。

具体实施方式

下面阐述的实施例表示使本领域技术人员能够实践实施例的信息，并且图示了实践实施例的最佳模式。在根据附图阅读如下描述时，本领域技术人员将理解本公开的概念，并将意识到在本文中未具体解决的这些概念的应用。应该理解，这些概念和应用落在本公开的范围内。

核心网络实体：如本文所使用的，核心网络实体是核心网络中的实体。换句话说，核心网络实体是实现演进的分组核心(EPC)网络中的功能(例如，移动性管理实体(MME)、分组数据网络网关(P-GW)等)或第五代核心(5GC)网络中的网络功能(NF)(例如，接入和移动性管理功能(AMF)、会话管理功能(SMF)、策略控制功能(PCF)等)的实体。核心网络实体可以被实现为专用硬件上的网络元件、在专用硬件上运行的软件实例或者在适当平台(例如云基础设施)上实例化的虚拟化功能。

网络功能实例：如本文所使用的，NF实例是NF的出现。例如，一种类型的NF是SMF。核心网络可以包括多个SMF，其中这些SMF中的每个在本文都被称为SMF实例。

注意，本文给出的描述集中在第三代合作伙伴计划(3GPP)蜂窝通信系统，并且因此，经常使用3GPP术语或类似于3GPP术语的术语。然而，本文所公开的概念不限于3GPP系统。

如上所述，在3GPP中已经同意在超文本传输协议(HTTP)响应消息中传递服务生产者的恢复时间戳(参见改变请求(CR)C4-187420)。在3GPP 5GC中，发明人相信，在NF服务生产者处，也应该有可能检测到NF服务消费者已经重启并采取适当的动作。例如，PCF可以检测到SMF已经重启，并且作为响应，释放与SMF关联的PDU会话策略关联。作为另一个示例，基站功能(BSF)可以检测到PCF已经重启，并且作为响应，释放与PCF关联的绑定信息。

重要的是，不像因特网，3GPP功能性经常需要抢先恢复，在因特网中，服务器不关心(concerned with)消费者的生命周期并且甚至更重要的是，不会将不同的资源与相同的上下文共享生命周期关联。也就是说，在某些情况下，例如对于语音协议数据单元(PDU)会话，采用及时的方式恢复用户设备(UE)的因特网协议(IP)连接性非常重要。

3GPP NF可以是服务生产者，并且同时它可以是由其他3GPP NF提供的其他服务的服务消费者。支持/提供服务(作为生产者)的软件和/或硬件部分可能与消费由其他3GPPNF提供的另一服务的软件和/或硬件部分非常不同，例如使用不同的微服务与不同的容器。因此，3GPP NF中的服务实例可以被重启，但是另一部分，例如用于消费服务的软件和/或硬件部分可能仍然活跃，并且反之亦然。

此外，在没有在网络存储库功能(NRF)中注册NF简档的情况下，NF可以充当纯服务消费者。在这种情况下，通过NF之间的直接信令进行重启检测将是有用的。

本文公开了用于克服上述问题的系统和方法。在一些实施例中，在5GC中提供了新的机制，其中当向NF服务生产者传送HTTP请求以消费NF服务时，充当NF服务消费者的NF包括信息。该信息包括NF服务消费者的恢复时间戳、过载信息和/或负载信息。此外，该信息可以包括标识NF服务消费者的标识信息。在一些实施例中，标识信息标识NF服务消费者中的单元，该单元是要消费所请求的NF服务的特定软件和/或硬件。该标识信息有时在本文中被称为“消费者ID”。

虽然不限于任何特定优点或不受任何特定优点的限制，但是本文描述的实施例提供了若干优点。例如，本文描述的实施例使得能够将与服务消费者相关的特定信息(例如恢复时间戳)提供给服务生产者，以允许服务生产者检测服务消费者的重启。响应于该检测，本文描述的实施例使得服务生产者能够在必要时清除资源和/或执行服务器发起的最终用户服务恢复(例如，恢复UE IP连接性)。作为另一个示例，本文描述的实施例使得与过载信息相关的特定信息能够被提供给服务生产者。这使得服务生产者能够例如执行过载控制，例如减少服务器向消费者发起的通信。

在这方面，图2图示了可以实现本公开实施例的蜂窝通信系统200的一个示例。在这个特定示例中，蜂窝通信系统200是第五代系统(5GS)。图2图示了5GS，并且特别是5GC，在控制平面中在NF之间使用基于服务的接口。从接入侧看，图2所示的蜂窝通信系统200包括多个UE 202，这些UE连接到第五代(5G)无线电接入网(RAN)204(其也可以被称为接入网(AN))以及AMF 206。通常，RAN 204包括基站，例如诸如5G基站(gNB)等。从核心网络侧看，5GC包括多个核心NF，这些核心NF包括AMF 206、SMF 208、认证服务器功能(AUSF)210、网络切片选择功能(NSSF)212、网络开放功能(NEF)214、NRF 216、PCF 218、统一数据管理(UDM)220和应用功能(AF)222。在用户平面中，5GC包括将RAN 204连接到数据网络(DN)226的用户平面功能(UPF)224。

可以通过基于服务的接口将NF提供给其他授权NF的(一个或多个)服务等暴露给授权NF。在图2中，基于服务的接口由字母“N”随后是NF名称来指示，例如，Namf用于AMF 206的基于服务的接口，并且Nsmf用于SMF 208的基于服务的接口，等等。

图2所示的NF的一些属性可以采用以下方式描述。AMF 206提供基于UE的认证、授权、移动性管理等。甚至使用多种接入技术的UE 202也基本上连接到单个AMF 206，因为AMF206与接入技术无关。SMF 208负责会话管理，并向UE 202分配IP地址。它还选择和控制UPF224以便数据传输。如果UE 202具有多个会话，则不同的SMF 208可以分配给每个会话以单独管理它们，并且有可能每个会话提供不同的功能性。AF 222向负责策略控制的PCF 218提供关于分组流的信息，以便支持服务质量(QoS)。基于该信息，PCF 218确定关于移动性和会话管理的策略，以使AMF 206和SMF 208恰当操作。AUSF 210支持UE 202等的认证功能，并且从而存储UE 202等的用于认证的数据，同时UDM 220存储UE 202的预订数据。DN 226，不是5GC的一部分，提供因特网网接入或运营商服务等。

NF可以被实现为专用硬件上的网络元件、在专用硬件上运行的软件实例或者在适当平台(例如云基础设施)上实例化的虚拟化功能。

现在将提供关于本公开的一些示例实施例的附加细节。在这方面，图3图示了根据本公开一些实施例的NF实例300(例如，AMF实例)。NF实例300由NF实例标识符(ID)来标识。NF实例300可以作为NF服务生产者和/或NF服务消费者来操作。在该示例中，当充当NF服务生产者时，NF实例300包括由NF实例300提供的多个服务302-1至302-N。这些服务302-1至302-N由多个NF服务消费者304消费(即，NF充当NF服务消费者)。例如，如果NF实例300是AMF实例，则服务302-1至302-N可以包括，例如由NF服务消费者304消费的Namf_Communication、Namf_EventExposure、Namf_MT和Namf_Location，其中这些不同的NF服务由不同的NF服务实例ID来标识。注意，对于同一个NF服务，NF可能有多个服务实例。

该示例中的NF实例300还包括多个消费者部分306-1至306-M，当NF实例30充当NF服务消费者时，这些消费者部分操作以消费由(一个或多个)NF服务生产者308提供的(一个或多个)NF服务。

图4图示了其中NF实例300是AMF的特定示例。

图5图示了根据本公开的一个示例实施例的两个NF实例——NF实例A和NF实例B的操作。在此示例中，NF实例A正在充当NF服务消费者，并且因此，在本文被称为“NF服务消费者”。同样，在此示例中，NF实例B正在充当NF服务生产者，并且因此，在本文称为“NF服务生产者”。值得注意的是，在一些实施例中，充当NF服务消费者的NF实例可以具有单个“消费者ID”，并且可以被视为单个“服务消费者”。然而，在其他实施例中，NF实例可以具有多个NF“服务消费者”(例如，多个消费者部分)，其中每个消费者部分可以具有其自己的“消费者ID”，或者全都可以使用公共“消费者ID”，这取决于特定实施例。

图5示出了在重启NF服务消费者时NF服务生产者和NF服务消费者的操作。特别地，这个过程示出了NF服务生产者可以如何检测到NF服务消费者的重启。该过程的步骤如下：

步骤500：NF服务消费者向NF服务生产者发送请求，以调用由NF服务生产者提供的NF服务来创建某个资源。该请求可以包括NF服务消费者的消费者ID(例如，NF实例A内的特定消费者部分306的消费者ID)连同最后一次恢复时间戳。此外，该请求可以包括与消费者ID关联的用于这个NF服务消费者的地址信息(例如，因特网协议(IP)地址或统一资源标识符(URI))。优选地，最后一次恢复时间戳指示NF服务消费者执行了恢复的时间。然而，恢复时间戳可以是指示合适的开始时间的任何合适的时间戳，例如，如果还没有任何恢复，则该时间戳可以指示例如对应于NF实例A的开始/实例化的开始时间，或者对应于发送/发送了请求的时间的开始时间。消费者ID优选地对于由NF服务消费者针对该服务触发的所有服务请求是相同的，并且优选地全局唯一(例如使用通用唯一标识符(UUID))。

步骤502：如果资源创建成功，则NF服务生产者可以存储接收的消费者ID和恢复时间戳，并将它们与创建的资源关联。NF服务生产者可以向NF服务消费者发送适当的响应。

步骤504：NF服务消费者重启。

步骤506：NF服务消费者向NF服务生产者发送请求，例如以调用由NF服务生产者提供的NF服务。该服务可以与上面在步骤500中请求的服务相同，但是它备选地也可以是另一种服务。NF服务消费者可以在请求中包括其最后一次恢复时间戳连同其消费者ID。优选地，恢复时间戳与在步骤500中提到的恢复时间戳具有相同或相似的种类。重启后使用相同的消费者ID。换句话说，在重启之前和之后，NF服务消费者使用相同的消费者ID。此外，步骤506中的请求可以包括与消费者ID关联的用于这个NF服务消费者的地址信息(例如，统一资源指示符(URI))。

步骤508：NF服务生产者可以将接收到的恢复时间戳与和消费者ID关联的先前恢复时间戳进行比较。在这个示例中，由于在步骤506的请求中接收到的恢复时间戳相比先前存储的恢复时间戳(在步骤500的请求中接收到的)是不同的(例如，较新的)，因为NF服务消费者被重启了，所以NF服务生产者检测到NF服务消费者被重启了。NF服务生产者可以向NF服务消费者发送适当的响应。

步骤510：NF服务生产者可以认为在步骤508的恢复时间戳中指示的恢复时间之前，与和NF服务消费者的消费者ID关联的所有资源对应的NF服务消费者中的上下文为NF服务消费者中的丢失上下文。NF服务生产者可以触发适当的恢复或清除动作。在一些实施例中，与消费者ID关联的地址信息可用于执行适当的恢复或清除动作。恢复可能是在发送508响应之前考虑重启的一些动作，例如，该响应可能包括与在步骤500中请求的服务相关的一些历史，这些历史在重启时被NF消费者丢失了等。清除动作也可以是在发送508响应之前考虑重启的一些动作，例如，NF生产者可能重置与在步骤500中请求的服务相关的某个历史，其在重启等之后不是相关的。注意，当向该NF服务生产者发送信令时，该过程使得能够检测该对等NF服务消费者的重启。如果例如NF实例A是纯服务消费者，没有在NRF中注册其档案，则这是有帮助的。如果NF实例A确实在NRF中注册了简档，则当朝向对等NF服务发生频繁的信令时，它还使得能够检测该对等NF服务消费者的重启。

注意，除了恢复时间戳之外或作为其备选方案，步骤500和506中的请求可以包括用于NF服务消费者的过载信息或负载信息。过载信息可以包括NF服务消费者是否正在经历或已经经历过载状况的指示。负载信息包括指示NF服务消费者的当前负载状况(例如，过载、低载等)的信息。在接收到过载信息或负载信息时，NF服务生产者可以例如执行考虑过载信息或负载信息的一个或多个动作(例如，停止、暂停或减少向NF发送响应(例如，诸如在步骤508中))。

图6是根据本公开的一些实施例的网络节点600的示意框图。网络节点600是根据本文公开的任何实施例实现一个或多个核心网络功能的网络节点。例如，网络节点600可以实现为网络功能，诸如图3的网络功能实例300、图5的NF服务消费者或图5的NF服务生产者。如图所示，网络节点600包括一个或多个处理器602(例如中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等)、存储器604和网络接口606。一个或多个处理器602在本文也被称为处理电路。一个或多个处理器602操作以提供如本文所述的核心网络功能的一个或多个功能。在一些实施例中，(一个或多个)功能采用软件实现，该软件例如被存储在存储器604中，并由一个或多个处理器602执行。

图7是示出根据本公开一些实施例的网络节点600的虚拟化实施例的示意框图。该讨论同样适用于其他类型的网络节点。另外，其他类型的网络节点可以具有类似的虚拟化架构。

如本文所使用的，“虚拟化”网络节点是网络节点600的实现，其中网络节点600的至少部分功能性被实现为(一个或多个)虚拟组件(例如经由在(一个或多个)网络中的(一个或多个)物理处理节点上执行的(一个或多个)虚拟机)。如图所示，在该示例中，网络节点600包括经由网络接口608耦合到(一个或多个)网络702或作为其一部分包括的一个或多个处理节点700。每个处理节点700包括一个或多个处理器704(例如CPU、ASIC、FPGA等)、存储器706和网络接口708。

在该示例中，本文描述的网络节点600的功能710(例如，(一个或多个)核心网络功能的功能)在一个或多个处理节点700处被实现，或者以任何期望的方式跨一个或多个处理节点700分布。在一些特定实施例中，本文描述的网络节点600的功能710中的一些或所有被实现为由(一个或多个)处理节点700托管的(一个或多个)虚拟环境中实现的一个或多个虚拟机所执行的虚拟组件。

在一些实施例中，提供了一种计算机程序，其包括指令，所述指令当由至少一个处理器执行时使至少一个处理器执行网络节点600或实现根据本文描述的任何实施例在虚拟环境中的网络节点600的功能710中的一个或多个的节点(例如处理节点700)的功能性。在一些实施例中，提供了一种包括前面提到的计算机程序产品的载体。该载体是电子信号、光信号、无线电信号或计算机可读存储介质(例如，非暂时性计算机可读介质，诸如存储器)之一。

图8是根据本公开的一些其他实施例的网络节点600的示意框图。网络节点600包括一个或多个模块800，其中的每个模块采用软件实现。(一个或多个)模块800提供本文描述的网络节点600的功能性，并且特别是本文描述的(一个或多个)核心网络功能的功能性。

本文公开的任何适当的步骤、方法、特征、功能或益处可通过一个或多个虚拟设备的一个或多个功能单元或模块来执行。每个虚拟设备可以包括多个这些功能单元。这些功能单元可以经由处理电路以及其他数字硬件实现，该处理电路可以包括一个或多个微处理器或微控制器，该数字硬件可以包括数字信号处理器(DSP)、专用数字逻辑等。处理电路可被配置成执行存储在存储器中的程序代码，该存储器可包括一种或多种类型的存储器，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、高速缓冲存储器、闪速存储器装置、光存储装置等。存储在存储器中的程序代码包括用于执行一种或多种电信和/或数据通信协议的程序指令，以及用于实行本文描述的一种或多种技术的指令。在一些实现中，根据本公开的一个或多个实施例，处理电路可用于使相应的功能单元执行对应的功能。

虽然附图中的过程可以示出由本公开的某些实施例执行的特定操作顺序，但是应该理解，这种顺序是示例性的(例如，备选实施例可以按不同的顺序执行操作，组合某些操作，重叠某些操作等)。

在本公开中可以使用以下缩写中的至少一些。如果缩写之间存在不一致，应优先考虑上面如何使用。如果在下面列出多次，则第一次列出应该优先于(一个或多个)任何后续列出。

3GPP第三代合作伙伴项目

5G第五代

5GC第五代核心

5GS第五代系统

AF应用功能

AMF接入和移动性管理功能

AN接入网

ASIC专用集成电路

AUSF认证服务器功能

BSF基站功能

CPU中央处理单元

CR改变请求

CT4核心网络和终端工作组#4

DN数据网络

DSP数字信号处理器

EPC演进的分组核心

FPGA现场可编程门阵列

gNB 5G基站

ID标识符

IP因特网协议

HTTP超文本传输协议

MME移动性管理实体

NEF网络开放功能

NF网络功能

NRF网络存储库功能

NSSF网络切片选择功能

PCF策略控制功能

PDU协议数据单元

P-GW分组数据网络网关

QoS服务质量

RAM随机存取存储器

RAN无线电接入网

ROM只读存储器

SMF会话管理功能

TS技术规范

UDM统一数据管理

UE用户设备

UPF用户平面功能

UUID通用唯一标识符

本领域技术人员将认识到对本公开的实施例的改进和修改。所有这样的改进和修改被认为在本文公开的概念的范围内。