业务数据报文的传输方法及网络设备与流程

1.本发明实施例涉及传输与ip(internet protocol，互联网协议)技术领域，尤其涉及一种业务数据报文的传输方法及网络设备。


背景技术：

2.5g端到端组网如图1，用户的业务数据报文的转发路径为：
3.上行方向：用户终端(ip_ue)将业务数据报文发送到基站(ip_node)，再到传输网、核心网、ip承载网，最终到服务提供商网络(例如数据中心网络)；
4.下行方向：服务提供商网络收到用户的业务请求后，返回服务内容到ip承载网，经过核心网、传输网、无线网，最终到达用户终端。
5.在上下行方向转发过程中业务数据报文的处理如下：
6.(1)当用户终端访问服务提供商网络中某一台服务器(server)时，用户终端发出业务数据报文给基站，业务数据报文的格式如图1所示，其中，ethernet header为以太报文头，sip:ip_ue为源ip地址，即终端ip地址，dip:ip_ser为目的ip地址，即服务器ip地址，payload为数据净荷。
7.(2)基站收到终端的业务数据报文后封装gtp(gprs tunnel protocol,gprs隧道协议)报文头，根据5g切片id和vlan(virtual local area network，虚拟局域网)id的对应关系，在数据包中添加vlan id，用于标识5g切片(请参考图3)，并输出给传输网。
8.其中，vlan id用于表示某个5g切片。sip:ip_node为源ip地址，即基站ip地址，dip:ip_upf为目的ip地址，即5g核心网upf(user plane function,用户面功能)ip地址；udp header和gtp header分别为udp和gtp报文头，其他字段可参考图1中的说明。
9.(3)核心网upf(user plane function，用户面功能)收到传输网的业务数据报文后，去掉gtp和udp报文头，得到终端发出的原始业务数据报文，参见图1。
10.(4)在终端的业务数据报文送往ip承载网之前，为保护用户隐私和用户数据安全，防火墙做地址转换，将终端地址转换为一个可公开的地址，如图4所示，其中，sip:ip_pub为防火墙转换后的ip地址，即可在公网安全传输的地址，其他字段内容参考图1中的说明。
11.至此，从终端发出的业务数据报文经过多次变换，从5g核心网发到ip承载网和服务提供商网络的业务数据报文不带终端ip地址信息和切片网络信息。
12.下行方向和上行方向类似，从服务提供商服务器发到用户终端的业务数据报文也不带终端ip地址信息和切片网络信息，只有在防火墙才会将业务数据报文的目的地址替换为终端ip地址，在核心网ufp上，再将表示切片标识的vlan id加到业务数据报文中。所以上下行转发路径中，ip承载网和服务提供商网络无法感知终端地址信息和切片网络信息，无法为购买了5g切片服务的终端提供可靠的网络保障服务。


技术实现要素：

13.本发明实施例提供一种业务数据报文的传输方法及网络设备，用于解决对用户只
能提供从用户终端到5g核心网的高质量网络传输，但ip承载网和服务提供商网络因为无法感知终端ip地址信息和网络切片标识，不能保障用户网络传输质量，即不能实现用户业务端到端的网络质量的问题。
14.为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
15.第一方面，本发明实施例提供了一种业务数据报文的传输方法，应用于核心网功能，包括：
16.在将用户终端的业务数据报文转发给ip承载网之前，在所述业务数据报文的ip扩展报头中添加所述用户终端的ip地址和切片网络标识，得到处理后的业务数据报文；
17.将所述处理后的业务数据报文转发给ip承载网。
18.可选的，所述切片网络标识为vlan id。
19.可选的，添加到所述ip扩展报头中的所述用户终端的ip地址为加密后的ip地址。
20.可选的，所述ip扩展报头为ipv6扩展报头，所述扩展报头包括：用户终端ip地址字段和切片网络标识字段，所述用户终端ip地址字段的长度为16字节，所述切片网络标识字段的长度为2字节。
21.第二方面，本发明实施例提供了一种业务数据报文的传输方法，应用于ip承载网设备或服务提供商网络设备，包括：
22.接收上行或下行业务数据报文；
23.获取所述业务数据报文的ip扩展报头中携带的用户终端的ip地址和切片网络标识；
24.根据所述用户终端的ip地址和切片网络标识，对所述业务数据报文进行转发。
25.可选的，应用于服务提供商网络设备时，接收上行业务数据报文之后还包括：
26.在下行业务数据报文的ip扩展报头中添加所述用户终端的ip地址和切片网络标识，得到处理后的业务数据报文；
27.根据所述用户终端的ip地址和切片网络标识，对所述处理后的业务数据报文进行转发。
28.可选的，所述切片网络标识为vlan id。
29.可选的，所述ip扩展报头中携带的所述用户终端的ip地址为加密后的ip地址；
30.获取所述业务数据报文的ip扩展报头中携带的用户终端的ip地址和切片网络标识之后还包括：
31.对所述用户终端的ip地址进行解密。
32.可选的，所述ip扩展报头为ipv6扩展报头，所述扩展报头包括：用户终端ip地址字段和切片网络标识字段，所述用户终端ip地址字段的长度为16字节，所述切片网络标识字段的长度为2字节。
33.第三方面，本发明实施例提供了一种核心网功能，包括：
34.处理模块，用于在将用户终端的业务数据报文转发给ip承载网之前，在所述业务数据报文的ip扩展报头中添加所述用户终端的ip地址和切片网络标识，得到处理后的业务数据报文；
35.发送模块，用于将所述处理后的业务数据报文转发给ip承载网。
36.可选的，所述切片网络标识为vlan id。
37.可选的，添加到所述ip扩展报头中的所述用户终端的ip地址为加密后的ip地址。
38.可选的，所述ip扩展报头为ipv6扩展报头，所述扩展报头包括：用户终端ip地址字段和切片网络标识字段，所述用户终端ip地址字段的长度为16字节，所述切片网络标识字段的长度为2字节。
39.第四方面，本发明实施例提供了一种核心网功能，包括：收发机和处理器；
40.所述处理器，用于在将用户终端的业务数据报文转发给ip承载网之前，在所述业务数据报文的ip扩展报头中添加所述用户终端的ip地址和切片网络标识，得到处理后的业务数据报文；
41.所述收发机，用于将所述处理后的业务数据报文转发给ip承载网。
42.可选的，所述切片网络标识为vlan id。
43.可选的，添加到所述ip扩展报头中的所述用户终端的ip地址为加密后的ip地址。
44.可选的，所述ip扩展报头为ipv6扩展报头，所述扩展报头包括：用户终端ip地址字段和切片网络标识字段，所述用户终端ip地址字段的长度为16字节，所述切片网络标识字段的长度为2字节。
45.第五方面，本发明实施例提供了一种网络设备，包括：
46.接收模块，用于接收上行或下行业务数据报文；
47.获取模块，用于获取所述业务数据报文的ip扩展报头中携带的用户终端的ip地址和切片网络标识；
48.第一发送模块，用于根据所述用户终端的ip地址和切片网络标识，对所述业务数据报文进行转发。
49.可选的，应用于服务提供商网络设备时，所述网络设备还包括：
50.处理模块，用于在下行业务数据报文的ip扩展报头中添加所述用户终端的ip地址和切片网络标识，得到处理后的业务数据报文；
51.第二发送模块，用于根据所述用户终端的ip地址和切片网络标识，对所述处理后的业务数据报文进行转发。
52.可选的，所述切片网络标识为vlan id。
53.可选的，所述ip扩展报头中携带的所述用户终端的ip地址为加密后的ip地址；所述网络设备还包括：
54.解密模块，用于对所述用户终端的ip地址进行解密。
55.可选的，所述ip扩展报头为ipv6扩展报头，所述扩展报头包括：用户终端ip地址字段和切片网络标识字段，所述用户终端ip地址字段的长度为16字节，所述切片网络标识字段的长度为2字节。
56.第六方面，本发明实施例提供了一种网络设备，包括：收发机和处理器；
57.所述收发机，用于接收上行或下行业务数据报文；
58.所述处理器，用于获取所述业务数据报文的ip扩展报头中携带的用户终端的ip地址和切片网络标识；
59.所述收发机，还用于根据所述用户终端的ip地址和切片网络标识，对所述业务数据报文进行转发。
60.可选的，应用于服务提供商网络设备时，所述处理器，还用于在下行业务数据报文
的ip扩展报头中添加所述用户终端的ip地址和切片网络标识，得到处理后的业务数据报文；所述收发机，还用于根据所述用户终端的ip地址和切片网络标识，对所述处理后的业务数据报文进行转发。
61.可选的，所述切片网络标识为vlan id。
62.可选的，所述ip扩展报头中携带的所述用户终端的ip地址为加密后的ip地址；所述处理器，还用于对所述用户终端的ip地址进行解密。
63.可选的，所述ip扩展报头为ipv6扩展报头，所述扩展报头包括：用户终端ip地址字段和切片网络标识字段，所述用户终端ip地址字段的长度为16字节，所述切片网络标识字段的长度为2字节。
64.第七方面，本发明实施例提供了一种核心网功能，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序，所述程序被所述处理器执行时实现上述第一方面的业务数据报文的传输方法的步骤。
65.第八方面，本发明实施例提供了一种网络设备，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序，所述程序被所述处理器执行时实现上述第二方面的业务数据报文的传输方法的步骤。
66.第九方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的业务数据报文的传输方法的步骤；或者，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第二方面所述的业务数据报文的传输方法的步骤。
67.在本发明实施例中，核心网功能在将用户终端的业务数据报文转发给ip承载网之前，在业务数据报文的ip扩展报头中添加用户终端的ip地址和切片网络标识，从而使得ip承载网设备以及服务提供商网络设备也能感知到用户终端的ip地址和切片网络标识，从而能够确定切片网络对应的qos等级，根据确定的qos等级进行业务数据报文的转发，提供端到端的网络质量保证。
附图说明
68.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
69.图1为5g端到端组网结构示意图；
70.图2为用户终端发送给基站的业务数据报文的格式示意图；
71.图3为基站发送给传输网的业务数据报文的格式示意图；
72.图4为防火墙处理后的业务数据报文的格式示意图；
73.图5为本发明实施例的应用于核心网功能的业务数据报文的传输方法的流程示意图；
74.图6为本发明实施例的ipv6报文头的格式示意图；
75.图7为本发明实施例的ipv6扩展报头的格式示意图；
76.图8为本发明实施例的应用于ip承载网设备或服务提供商网络设备的业务数据报文的传输方法的流程示意图；
77.图9为本发明一实施例的核心网功能的结构示意图；
78.图10为本发明另一实施例的核心网功能的结构示意图；
79.图11为本发明一实施例的网络设备的结构示意图；
80.图12为本发明另一实施例的网络设备的结构示意图；
81.图13为本发明又一实施例的核心网功能的结构示意图；
82.图14为本发明又一实施例的网络设备的结构示意图。
具体实施方式
83.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
84.请参考图5，本发明实施例提供一种业务数据报文的传输方法，应用于核心网功能，包括：
85.步骤51：在将用户终端的业务数据报文转发给ip承载网之前，在所述业务数据报文的ip扩展报头中添加所述用户终端的ip地址和切片网络标识，得到处理后的业务数据报文；
86.步骤52：将所述处理后的业务数据报文转发给ip承载网。
87.本发明实施例中，核心网功能在将用户终端的业务数据报文转发给ip承载网之前，在业务数据报文的ip扩展报头中添加用户终端的ip地址和切片网络标识，从而使得ip承载网设备以及服务提供商网络设备也能感知到用户终端的ip地址和切片网络标识，从而确定切片网络对应的qos(服务质量)等级，根据确定的qos等级进行业务数据报文的转发，提供端到端的网络质量保证。
88.本发明实施例中，可选的，所述核心网功能可以为upf(user plane function，用户面功能)。在5g网络的业务数据报文传输过程中，5g核心网upf是连接切片网络和ip承载网的中间网元，在上行转发方向(从用户终端到服务器)中能感知用户终端的ip地址和vlan id，下行转发方向(从服务器到用户终端)中也能够感知用户终端的ip地址，并插入vlan id。
89.本发明实施例中，可选的，所述切片网络标识为vlan(virtual local area network，虚拟局域网)id。
90.本发明实施例中，可选的，添加到所述ip扩展报头中的所述用户终端的ip地址为加密后的ip地址，例如通过hash(哈希)运算进行加密，从而保证用户终端信息安全。
91.本发明实施例中，可选的，所述ip扩展报头为ipv6扩展报头，所述扩展报头包括：用户终端ip地址字段和切片网络标识字段，所述用户终端ip地址字段的长度为16字节，所述切片网络标识字段的长度为2字节。
92.请参考图6，图6为本发明实施例的ipv6报文头的格式示意图，本发明实施例中，通过ipv6扩展报头携带用户终端的ip地址和切片网络标识。ipv6扩展报头实现了一些ip层的可选功能，扩展报头位于ipv6基本报头和payload之间，ipv6的基本报头里面只携带了转发所需要的基本信息(例如源地址和目的地址)，扩展报头携带一些扩展功能。需要说明的是，
图6中的源地址即图1中的sip:ip_ue，目的地址即图1中的dip:ip_ser。
93.请参考图7，图7为本发明实施例的ipv6扩展报头的格式示意图，本发明实施例中，定义了20字节长度的ipv6扩展报头(next header)，其中，next header：表示下一个头的协议类型，长度为1字节，hdr ext len表示扩展报头的长度(不包括next header)，长度为1字节，ue address表示终端的ip地址(真实的ipv6地址或加密后的地址)，长度为16字节，vlan id标识切片网络标识，长度为2字节。
94.本发明实施例中的业务数据的传输方法可以应用于5g网络，目前5g网络都已支持ipv6协议，使用该方案对现网改造较小，实现简单。
95.当然，需要说明的是，本发明实施例中的业务数据的传输方法也可以应用于后续的其他通信系统，本发明不做限定。
96.请参考图8，本发明实施例还提供一种业务数据报文的传输方法，应用于ip承载网设备或服务提供商网络设备，包括：
97.步骤81：接收上行或下行业务数据报文；
98.步骤82：获取所述业务数据报文的ip扩展报头中携带的用户终端的ip地址和切片网络标识；
99.步骤83：根据所述用户终端的ip地址和切片网络标识，对所述业务数据报文进行转发。
100.本发明实施例中，ip承载网设备或服务提供商网络设备也能感知到用户终端的ip地址和切片网络标识，从而能够确定切片网络对应的qos等级，根据确定的qos等级进行业务数据报文的转发，提供端到端的网络质量保证。
101.在上行方向上：
102.ip承载网设备接收到核心网功能发送的上行业务数据报文后，解析上行业务数据报文，得到业务数据报文的ip扩展报头中携带的用户终端的ip地址和切片网络标识，并确定所述用户终端的ip地址和切片网络标识对应的qos等级，在ip承载网内，根据确定的qos等级进行所述业务数据报文的转发。
103.服务提供商网络设备接收到ip承载网设备发送的上行业务数据报文后，解析上行业务数据报文，得到业务数据报文的ip扩展报头中携带的用户终端的ip地址和切片网络标识，并确定所述用户终端的ip地址和切片网络标识对应的qos等级，在服务提供商网络内，根据确定的qos等级进行所述业务数据报文的转发。
104.本发明实施例中，若业务数据报文的传输方法应用于服务提供商网络设备时，接收上行业务数据报文之后还包括：
105.在下行业务数据报文的ip扩展报头中添加所述用户终端的ip地址和切片网络标识，得到处理后的业务数据报文；
106.根据所述用户终端的ip地址和切片网络标识，对所述处理后的业务数据报文进行转发。
107.即，在下行方向上：
108.服务提供商网络设备接收到上行业务数据报文后，解析上行业务数据报文，得到业务数据报文的ip扩展报头中携带的用户终端的ip地址和切片网络标识，并将用户终端的ip地址和切片网络标识添加到所述用户终端的下行业务数据报文中；同时，服务提供商网
络设备确定所述用户终端的ip地址和切片网络标识对应的qos等级，在服务提供商网络内，根据确定的qos等级进行所述业务数据报文的转发。
109.ip承载网设备接收到服务提供商网络设备发送的下行业务数据报文后，解析下行业务数据报文，得到业务数据报文的ip扩展报头中携带的用户终端的ip地址和切片网络标识，并确定所述用户终端的ip地址和切片网络标识对应的qos等级，在ip承载网内，根据确定的qos等级进行所述业务数据报文的转发。
110.本发明实施例中，可选的，所述切片网络标识为vlan id。
111.本发明实施例中，可选的，所述ip扩展报头中携带的所述用户终端的ip地址为加密后的ip地址；获取所述业务数据报文的ip扩展报头中携带的用户终端的ip地址和切片网络标识之后还包括：对所述用户终端的ip地址进行解密。
112.本发明实施例中，可选的，所述ip扩展报头为ipv6扩展报头，所述扩展报头包括：用户终端ip地址字段和切片网络标识字段，所述用户终端ip地址字段的长度为16字节，所述切片网络标识字段的长度为2字节。
113.请参考图9，本发明实施例提供了一种核心网功能90，包括：
114.处理模块91，用于在将用户终端的业务数据报文转发给ip承载网之前，在所述业务数据报文的ip扩展报头中添加所述用户终端的ip地址和切片网络标识，得到处理后的业务数据报文；
115.发送模块92，用于将所述处理后的业务数据报文转发给ip承载网。
116.可选的，所述切片网络标识为vlan id。
117.可选的，添加到所述ip扩展报头中的所述用户终端的ip地址为加密后的ip地址。
118.可选的，所述ip扩展报头为ipv6扩展报头，所述扩展报头包括：用户终端ip地址字段和切片网络标识字段，所述用户终端ip地址字段的长度为16字节，所述切片网络标识字段的长度为2字节。
119.请参考图10，本发明实施例提供了一种核心网功能100，包括：收发机101和处理器102；
120.所述处理器102，用于在将用户终端的业务数据报文转发给ip承载网之前，在所述业务数据报文的ip扩展报头中添加所述用户终端的ip地址和切片网络标识，得到处理后的业务数据报文；
121.所述收发机101，用于将所述处理后的业务数据报文转发给ip承载网。
122.可选的，所述切片网络标识为vlan id。
123.可选的，添加到所述ip扩展报头中的所述用户终端的ip地址为加密后的ip地址。
124.可选的，所述ip扩展报头为ipv6扩展报头，所述扩展报头包括：用户终端ip地址字段和切片网络标识字段，所述用户终端ip地址字段的长度为16字节，所述切片网络标识字段的长度为2字节。
125.请参考图11，本发明实施例提供了一种网络设备110，包括：
126.接收模块111，用于接收上行或下行业务数据报文；
127.获取模块112，用于获取所述业务数据报文的ip扩展报头中携带的用户终端的ip地址和切片网络标识；
128.第一发送模块113，用于根据所述用户终端的ip地址和切片网络标识，对所述业务
数据报文进行转发。
129.可选的，应用于服务提供商网络设备时，所述网络设备还包括：
130.处理模块，用于在下行业务数据报文的ip扩展报头中添加所述用户终端的ip地址和切片网络标识，得到处理后的业务数据报文；
131.第二发送模块，用于根据所述用户终端的ip地址和切片网络标识，对所述处理后的业务数据报文进行转发。
132.可选的，所述切片网络标识为vlan id。
133.可选的，所述ip扩展报头中携带的所述用户终端的ip地址为加密后的ip地址；所述网络设备还包括：
134.解密模块，用于对所述用户终端的ip地址进行解密。
135.可选的，所述ip扩展报头为ipv6扩展报头，所述扩展报头包括：用户终端ip地址字段和切片网络标识字段，所述用户终端ip地址字段的长度为16字节，所述切片网络标识字段的长度为2字节。
136.请参考图12，本发明实施例提供了一种网络设备120，包括：收发机121和处理器122；
137.所述收发机121，用于接收上行或下行业务数据报文；
138.所述处理器122，用于获取所述业务数据报文的ip扩展报头中携带的用户终端的ip地址和切片网络标识；
139.所述收发机121，还用于根据所述用户终端的ip地址和切片网络标识，对所述业务数据报文进行转发。
140.可选的，应用于服务提供商网络设备时，所述处理器，还用于在下行业务数据报文的ip扩展报头中添加所述用户终端的ip地址和切片网络标识，得到处理后的业务数据报文；所述收发机，还用于根据所述用户终端的ip地址和切片网络标识，对所述处理后的业务数据报文进行转发。
141.可选的，所述切片网络标识为vlan id。
142.可选的，所述ip扩展报头中携带的所述用户终端的ip地址为加密后的ip地址；所述处理器，还用于对所述用户终端的ip地址进行解密。
143.可选的，所述ip扩展报头为ipv6扩展报头，所述扩展报头包括：用户终端ip地址字段和切片网络标识字段，所述用户终端ip地址字段的长度为16字节，所述切片网络标识字段的长度为2字节。
144.请参考图13，本发明实施例还提供一种核心网功能130，包括处理器131，存储器132，存储在存储器132上并可在所述处理器131上运行的计算机程序，该计算机程序被处理器131执行时实现上述业务数据报文的传输方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
145.请参考图14，本发明实施例还提供一种网络设备140，包括处理器141，存储器142，存储在存储器142上并可在所述处理器141上运行的计算机程序，该计算机程序被处理器141执行时实现上述业务数据报文的传输方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
146.本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储
计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述业务数据报文的传输方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，所述的计算机可读存储介质，如只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等。
147.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
148.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
149.上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。