[发明专利]基于交换机和UPF设备协同的UPF系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种基于交换机和UPF设备协同的UPF系统及其控制方法，应用在通信设备领域，包括UPF设备和交换机，UPF设备用于接收GTP‑C报文，并根据所述GTP‑C报文建立GTP会话和确定所述GTP会话的转发策略，以及下发所述转发策略；交换机管理CPU用于转发UPF设备和交换芯片之间的信息；交换芯片用于从输入端口获取GTP‑C报文和GTP‑U报文，通过所述交换机管理CPU向所述UPF设备转发GTP‑C报文，以及从所述交换机管理CPU处接收所述UPF设备下发的所述转发策略，根据所述转发策略向输出端口转发GTP‑U报文，并进行计费统计。本发明可以在不大幅增加硬件成本的情况下完成大规模GTP报文的处理。

技术领域

本发明涉及通信设备，尤其是一种基于交换机和UPF设备协同的UPF系统及其控制方法。

背景技术

当前的UPF设备是基于X86的CPU来完成GTP数据报文的转发和计费处理，考虑到单个CPU的性能问题，还有的UPF设备通过多核CPU完成，甚至多个CPU的组合。为了针对x86平台的DPDK纯软件加速方案，最大的能力也就到25Gbps。随着5G超大带宽的应用爆发和视频应用的增长，对UPF设备的转发能力提出数十倍的要求，因此，CPU配合软件加速方案无法满足未来的需求。

现有的UPF设备是基于x86平台的DPDK纯软件加速方案来实现对GTP报文的转发和计费处理，如果需要增加能力，则要增加CPU的配置或者数量，导致UPF设备的成本大幅飙升。

发明内容

为解决上述技术问题的至少之一，本发明的目的在于：提供一种基于交换机和UPF设备协同的UPF系统及其控制方法，以在不大幅增加硬件成本的情况下，满足大规模的GTP数据报文的转发和计费处理。

第一方面，本发明实施例提供了：

一种基于交换机和UPF设备协同的UPF系统，包括UPF设备和交换机，所述交换机包括输出端口、输入端口、交换机管理CPU和交换芯片；

所述UPF设备用于接收GTP-C报文，并根据所述GTP-C报文建立GTP会话和确定所述GTP会话的转发策略，以及下发所述转发策略；

所述交换机管理CPU用于转发UPF设备和交换芯片之间的信息；

所述交换芯片用于从输入端口获取GTP-C报文和GTP-U报文，通过所述交换机管理CPU向所述UPF设备转发GTP-C报文，以及从所述交换机管理CPU处接收所述UPF设备下发的所述转发策略，根据所述转发策略向输出端口转发GTP-U报文，并进行计费统计。

在一些实施例中，所述交换芯片还用于通过所述交换机管理CPU向所述UPF设备转发部分的GTP-U报文，所述UPF设备还用于处理部分的GTP-U报文。

在一些实施例中，所述交换芯片在接收到所述转发策略后，根据所述转发策略更新转发表项和GTP隧道解封装表项。

在一些实施例中，所述交换芯片根据所述转发策略向输出端口或者所述UPF设备转发UPF报文的策略为：

根据待转发的GTP-U报文在转发表项中查找，在查找命中输出端口的情况下，向命中的输出端口转发所述待转发的GTP-U报文；在查找没有命中输出端口的情况下，通过所述交换机管理CPU向所述UPF设备转发所述待转发的GTP-U报文。

在一些实施例中，所述交换芯片通过数据通道向所述交换机管理CPU转发GTP-C报文或者GTP-U报文，所述交换机管理CPU通过管理通道向所述交换芯片下发所述GTP会话的转发策略；

所述交换机管理CPU和所述UPF设备通过RPC接口通信。

在一些实施例中，所述交换芯片基于内置的stats统计功能进行计费。