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CN108307537B - 一种报文交互方法及相关设备 - Google Patents

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CN108307537B CN201610864813.4A CN201610864813A CN108307537B CN 108307537 B CN108307537 B CN 108307537B CN 201610864813 A CN201610864813 A CN 201610864813A CN 108307537 B CN108307537 B CN 108307537B
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Abstract

本发明公开了一种报文交互方法及相关设备，用以实现5G网络中UE和核心网之间报文的直接交互。方法为：第一设备通过所述第一设备的网络融合协议NCP层获取报文；所述第一设备通过所述第一设备的NCP层将所述报文发送给第二设备的NCP层；其中，所述NCP层位于用户面的数据链路层，所述第一设备的NCP层和所述第二设备的NCP层构成所述第一设备与所述第二设备之间的直接数据交互通道；所述第一设备为终端，所述第二设备为核心网设备；或者，所述第一设备为核心网设备，所述第二设备为终端。

Description

一种报文交互方法及相关设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种报文交互方法及相关设备。
背景技术
第五代移动通信网络(简称5G网络)中固定移动融合(Fixed MobileConvergence，FMC)多连接和私网(Private Network)感知、私网控制等场景对终端(UserEquipment，UE)和核心网(Core Network，CN)之间直接交互报文提出了要求。FMC是指UE和核心网之间同时通过固定和移动接入网保持多条连接，多条连接的工作模式可以是逐流分发(steering)、逐包分发(Splitting)、主备模式等。私网是直接终端(Direct Device)通过WiFi、蓝牙(Bluetooth)接入不同的设备从而形成的网络。直接终端是指与固定接入网或移动接入网直接相连并接入到5G核心网的终端，例如接入移动接入网的终端和接入固定接入网的家庭网关。私网中通过WiFi、蓝牙接入到直接终端的设备称为间接终端。
如图1所示的5G网络的FMC组网中，定义类型(Type)1为仅有移动接入网连接的情况，类型2为仅有固定网连接的情况，类型3为同时有移动接入网和固定网连接的情况，类型3的客户终端设备(Customer Premise Equipment，CPE)需要同时支持通过5G和数字用户线路(Digital Subscriber Line，DSL)的多连接，类型3的UE需要同时支持5G和WiFi间接接入的多连接。
在FMC多连接的场景下，需要在UE和核心网之间协商多连接的工作模式。如果FMC多连接的工作模式为逐包分发，UE和核心网之间需要在发送端和接收端直接标记报文发送顺序。如果FMC多连接的工作模式为逐流分发，UE和核心网之间需要交互报文进行流的通道映射。
如图2所示为5G网络中UE和核心网之间需要直接交互的场景示意图，主要描述了FMC多连接通道汇聚、FMC多连接通道管理、私网感知和私网控制四种场景，这些场景中需要UE和核心网之间直接交互信息。以如图3所示的接入场景为例，私网感知，是指CPE或UE需要将自身设备下私网的网络状态和私网终端的服务类型报告给5G核心网；私网控制，是指5G核心网需要将私网终端的服务质量(Quality of Service，QoS)策略和虚拟局域网(Virtual Local Area Network，VLAN)规划等发送给CPE或UE。
方案一，采用3GPP非接入层(Non Access Stratum，NAS)承载用于实现FMC多连接通道汇聚、FMC多连接通道管理、私网感知和私网控制四种功能的报文。
如图4所示为3GPP TS 23.401中E-UTRAN接入的控制面协议栈示意图，其中，NAS是UE和核心网之间的直接交互通道。在终端有3GPP连接时，终端通过扩展NAS来承载用于实现FMC多连接通道汇聚、FMC多连接通道管理、私网感知和私网控制四种功能的报文。
方案一的缺点在于：3GPP NAS作为UE和核心网之间直接交互的通道，存在以下限制：不支持多通道汇聚功能，由于NAS是信令面的功能，因此NAS无法支持用户面多连接的汇聚功能中的报文序号携带的要求；3GPP通道不可用且仅有非3GPP通道时，例如不支持WLAN控制协议(WLAN Control Protocol，WLCP；WLAN，Wireless Local Area Network，无线局域网)的WiFi、DSL等，无法支持多连接通道管理、私网感知、私网控制功能；影响信令面的性能，NAS在信令面通道上传递，多连接管理、私网感知、私网控制的报文频繁时会直接提升3GPP的信令负荷，严重时会导致3GPP信令的延迟增大，如出现可能的切换中断、起呼时延增大、寻呼时延增大等降低用户基础业务体验的问题。
方案二，多通道传输控制协议(Multi-path Transmission Control Protocol，MPTCP)
如图5所示为RFC6824中关于MPTCP的协议栈描述，该协议栈中，一个应用(Application)层的TCP流在发送端的MPTCP层分解为两个TCP子流独立传送，在接收端将该两个子流合并后再发送给应用层。
如图6所示为RFC6824中MPTCP的使用场景示意图，主机(Host)A和Host B均有两个地址。子流的汇聚点在Host上，其汇聚功能不在5G核心网中。
方案二的缺点在于：MPTCP用于UE和核心网之间FMC多连接汇聚时，存在如下限制：MPTCP的汇聚点在Host上，而不在5G核心网上，因此，从功能上看5G核心网无法基于MPTCP进行FMC多连接的汇聚和管理；MPTCP的汇聚点在TCP层之上，该层次超过了3GPP的定义范围，3GPP无法在MPTCP层之上进行创新。
由此可见，如何实现5G网络中UE和核心网之间报文的直接交互，是需要解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种报文交互方法及相关设备，用以实现5G网络中UE和核心网之间报文的直接交互。
第一方面，本发明实施例提供了一种报文交互方法，包括：第一设备通过网络融合协议NCP层获取报文；并通过第一设备的NCP层将所述报文发送给第二设备的NCP层；其中，所述NCP层位于用户面的数据链路层，所述第一设备的NCP层和所述第二设备的NCP层构成第一设备与第二设备之间的直接数据交互通道；所述第一设备可以为终端，所述第二设备为核心网设备；或者，所述第一设备可以为核心网设备，所述第二设备为终端。
上述方法中，通过分别在终端和核心网设备的用户面的数据链路层设置NCP层，终端的NCP层和核心网设备的NCP层构成直接数据交互通道，终端和核心网设备通过该直接数据交互通道直接进行报文交互，从而实现了终端和核心网设备之间报文的直接交互。
可能的实施方式中，所述报文为固定移动融合FMC场景下的报文。进一步实现了FMC场景下报文的直接交互。
可能的实施方式中，所述报文为用于FMC多连接汇聚的报文，或者，为用于FMC多连接管理的报文，或者，为用于私网感知的报文，或者，为用于私网控制的报文。进一步实现了不同场景下报文的直接交互。
可能的实施方式中，所述NCP层位于数据链路层的顶端，且位于因特网协议IP层之下。这样不影响IP层的协议，保证了应用程序的兼容性。
可能的实施方式中，若所述第一设备与所述第二设备之间的接入网AN采用的为长期演进LTE协议，则所述NCP层位于分组数据汇聚协议PDCP层之上；若所述第一设备与所述第二设备之间的接入网AN采用的为数字用户线路DSL协议，则所述NCP层位于点对点协议PPP层之上；若所述第一设备与所述第二设备之间的接入网采用的为可信无线保真WiFi协议，则所述NCP层位于介质访问控制MAC层之上；若所述第一设备与所述第二设备之间的接入网采用的为不可信无线保真WiFi协议，则所述NCP层位于因特网协议安全IPSec层之上。这样进一步解决了不同的接入网类型场景下直接交互的问题。
可能的实施方式中，所述NCP层的协议头采用具有指定选项类型的因特网协议IP选项承载；或者，所述NCP层的协议头包括NCP类型和NCP数据。进一步明确了NCP具体实现。
第二方面，本发明实施例提供了一种报文交互方法，包括：第一设备通过网络融合协议NCP层接收第二设备的NCP层传送的报文；所述第一设备处理所述报文；其中，所述NCP层位于用户面的数据链路层，所述第一设备的NCP层和所述第二设备的NCP层构成所述第一设备与所述第二设备之间的直接数据交互通道；第一设备可以为终端，第二设备为核心网设备；或者，第一设备可以为核心网设备，第二设备为终端。
上述方法中，通过分别在终端和核心网设备的用户面的数据链路层设置NCP层，终端的NCP层和核心网设备的NCP层构成直接数据交互通道，终端和核心网设备通过该直接数据交互通道直接进行报文交互，从而实现了终端和核心网设备之间报文的直接交互。
可能的实施方式中，所述报文为固定移动融合FMC场景下的报文。进一步实现了FMC场景下报文的直接交互。
可能的实施方式中，所述报文为用于FMC多连接汇聚的报文，或者，为用于FMC多连接管理的报文，或者，为用于私网感知的报文，或者，为用于私网控制的报文。进一步实现了不同场景下报文的直接交互。
可能的实施方式中，所述NCP层位于数据链路层的顶端，且位于因特网协议IP层之下。这样不影响IP层的协议，保证了应用程序的兼容性。
可能的实施方式中，若所述第一设备与所述第二设备之间的接入网AN采用的为长期演进LTE协议，则所述NCP层位于分组数据汇聚协议PDCP层之上；若所述第一设备与所述第二设备之间的接入网AN采用的为数字用户线路DSL协议，则所述NCP层位于点对点协议PPP层之上；若所述第一设备与所述第二设备之间的接入网AN采用的为可信无线保真WiFi协议，则所述NCP层位于介质访问控制MAC层之上；若所述第一设备与所述第二设备之间的接入网AN采用的为不可信无线保真WiFi协议，则所述NCP层位于因特网协议安全IPSec层之上。这样进一步解决了不同的接入网类型场景下直接交互的问题。
可能的实施方式中，所述NCP层的协议头采用具有指定选项类型的因特网协议IP选项承载；或者，所述NCP层的协议头包括NCP类型和NCP数据。进一步明确了NCP具体实现。
第三方面，本发明实施例提供了一种设备，该设备具有实现上述第一方面或第二方面的方法实现中第一设备行为的功能。所述功能可以通过硬件实现，也可以通过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。
第四方面，本发明实施例提供了一种设备，包括处理器、存储器和收发机，其中，收发机用于在处理器的控制下接收和发送数据，存储器中保存有预设的程序，处理器读取存储器中的程序，按照该程序执行上述第一方面或第二方面的方法。
基于上述技术方案，本发明实施例中，通过分别在终端和核心网设备的用户面的数据链路层设置NCP层，终端的NCP层和核心网设备的NCP层构成直接数据交互通道，终端和核心网设备通过该直接数据交互通道直接进行报文交互，从而实现了终端和核心网设备之间报文的直接交互。
附图说明
图1为5G网络的FMC组网结构示意图；
图2为5G网络中UE和核心网之间需要直接交互的场景示意图；
图3为接入场景示意图；
图4为E-UTRAN接入的控制面协议栈示意图；
图5为MPTCP的协议栈示意图；
图6为MPTCP的使用场景示意图；
图7为本发明实施例中报文交互系统的架构示意图；
图8为本发明实施例中终端和CN之间进行报文交互的方法流程示意图；
图9为本发明实施例中另一终端和CN之间进行报文交互的方法流程示意图；
图10为本发明实施例中NCP层在不同的通信接入制式的协议层中的位置示意图；
图11为本发明实施例中NCP层在LTE各协议层中的位置示意图；
图12为本发明实施例中NCP层在DSL各协议层中的位置示意图；
图13为本发明实施例中NCP层在可信WiFi各协议层中的位置示意图；
图14为本发明实施例中NCP层在不可信WiFi各协议层中的位置示意图；
图15为本发明实施例中直接终端与CN之间在NCP层握手建链的过程示意图；
图16为本发明实施例中直接终端与CN之间在NCP层的数据传递的过程示意图；
图17为本发明实施例中间接终端与CN之间在NCP层的握手建链的过程示意图；
图18为本发明实施例中间接UE与CN之间在NCP层进行数据传递的过程示意图；
图19为本发明实施例中通过NCP API接口进行参数传递的过程示意图；
图20为本发明实施例中多连接模式协商过程中的NCP数据传递过程示意图；
图21为本发明实施例中多连接主备模式链路切换过程中的NCP数据传递过程示意图；
图22为本发明实施例中多连接逐流分发模式对应的链路切换过程中的NCP数据传递过程示意图；
图23为本发明实施例中逐包分发过程示意图；
图24为本发明实施例中逐流分发过程示意图；
图25为本发明实施例中主备模式下报文传递过程示意图；
图26为本发明实施例中NCP单连接模式下IP报文传递示意图；
图27为本发明实施例中用于私网状态报告的NCP数据传递示意图；
图28为本发明实施例中用于私网服务注册的NCP数据传递示意图；
图29为本发明实施例中用于私网控制的NCP数据传递示意图；
图30为本发明实施例中NCP协议头对应的IP选项的定义示意图；
图31为本发明实施例中NCP协议头的结构示意图；
图32为本发明实施例中设备结构示意图；
图33为本发明实施例中另一设备结构示意图；
图34为本发明实施例中另一设备结构示意图；
图35为本发明实施例中另一设备结构示意图；
图36为本发明实施例中另一设备结构示意图；
图37为本发明实施例中另一设备结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心思想为：设置网络融合协议(Network Convergence Protocol，NCP)层，作为UE和CN之间位于用户面的数据链路层、且与接入制式无关的直接数据交互通道，通过设置的NCP层实现5G网络中UE和核心网之间报文的直接交互。
需要说明的是，设置的NCP层可以用于FMC场景或非FMC场景，以下主要以FMC场景为例进行说明。
本发明实施例中，如图7所示为报文交互系统的架构示意图，该报文交互系统主要包括CN701、无线接入网(Radio Access Network，RAN)702、固定接入网(Fixed AccessNetwork，FAN)703、CPE704和UE705。
其中，CN701为5G核心网，主要用于负责设备的移动管理、会话管理、安全管理以及多连接管理、私网感知和私网控制。
RAN702主要用于负责LTE、5G等3GPP制式的无线接入服务。
FAN703主要用于负责DSL等的固定接入服务。
CPE704主要用于支持通过WiFi或蓝牙等私网实现家庭设备的汇聚接入。
UE705主要用于支持通过WiFi或蓝牙等私网实现各种WiFi或蓝牙设备的汇聚接入。
可能的实施方式中，该系统中还包括其他终端设备706，该其他终端设备主要包括个人计算机(PC)、智能电视、蓝牙相框、蓝牙音箱、蓝牙灯泡等。
以下基于该报文交互系统分别对FMC多连接、私网感知和私网控制的场景进行说明如下：
1)FMC多连接场景
FMC多连接场景包括CPE多连接和UE多连接两个子场景。
A、CPE多连接场景中，CPE704的NCP1协议实体汇聚RAN702和FAN703两路连接，在CN701中有一个对等的NCP1协议实体进行FMC多连接汇聚和FMC多连接管理。
B、UE多连接场景中，UE705的NCP2协议实体汇聚RAN702和WiFi两路连接，在CN701中有一个对等的NCP2协议实体进行FMC多连接汇聚和FMC多连接管理。
2)私网感知和私网控制场景
私网感知和私网控制场景包括CPE私网感知、CPE私网控制、UE私网感知和UE私网控制四个子场景。
A、CPE私网感知场景中，CPE704扫描私网的网络拥塞状态以及扫描私网的设备服务，例如智能电视服务，并通过NCP1上报给核心网侧的NCP1，CN的NCP1发送给CN中相应的功能实体进行处理。
B、CPE私网控制场景中，CN的NCP1将私网中设备的QoS策略或VLAN规划发送给CPE中的NCP1，由CPE中的NCP1发送给CPE中相应的功能实体进行处理。
C、UE私网感知场景中，UE扫描私网的网络拥塞状态以及扫描私网中的设备服务，例如蓝牙音箱服务，并通过NCP2上报给CN的NCP2，CN的NCP2发送给CN中相应的功能实体进行处理。
D、UE私网控制场景中，CN的NCP2将私网中设备的QoS策略或VLAN规划发送给CPE中的NCP2，CPE中的NCP2发送给UE中相应的功能实体进行处理。
需要说明的是，以下各实施例中，终端和CN之间通过NCP传递的数据可以不限于3GPP信令，也可以用于非3GPP信令、S1口数据等在终端和CN之间的直接传递。
基于同一发明构思，本发明第一实施例中，如图8所示为终端和CN之间进行报文交互的详细方法流程，其中，第一设备为终端，第二设备为核心网设备；或者，第一设备为核心网设备，第二设备为终端，具体描述如下：
步骤801：第一设备通过所述第一设备的NCP层获取报文。
一个具体实施方式中，该报文为FMC场景下的报文。
实施中，FMC场景下的报文可以为用于FMC多连接汇聚的报文，或者，为用于FMC多连接管理的报文，或者，为用于私网感知的报文，或者，为用于私网控制的报文。需要说明的是，此处仅为举例说明，该报文也可以是其它FMC场景下的报文，本发明的保护范围并以所列举的场景为限制。
步骤802：第一设备通过第一设备的NCP层将该报文发送给第二设备的NCP层，其中，NCP层位于用户面的数据链路层，第一设备的NCP层和第二设备的NCP层构成第一设备与第二设备之间的直接数据交互通道。
一个具体实施方式中，NCP层位于数据链路层的顶端，且位于因特网协议(Internet Protocol，IP)层之下。
具体地，根据终端与核心网设备之间的接入网(Access Network，AN)协议的不同，对NCP层所处的位置进行说明如下：
若第一设备与第二设备之间的接入网采用的为长期演进(Long Term Evolution，LTE)协议，则所述NCP层位于分组数据汇聚协议(Packet Data Convergence Protocol，PDCP)层之上；
若第一设备与第二设备之间的接入网采用的为DSL协议，则NCP层位于点对点协议(Point-to-Point Protocol，PPP)层之上；
若第一设备与第二设备之间的接入网采用的为可信WiFi协议，则NCP层位于介质访问控制(Medium Access Control，MAC)层之上；
若第一设备与第二设备之间的接入网采用的为不可信WiFi协议，则NCP层位于因特网协议安全(Internet Protocol Security，IPSec)层之上。
需要说明的是，NCP与接入制式无关，则NCP可以应用于各种接入网制式中，此处仅为举例说明，例如，NCP对应的接入网制式可以是LTE、4.5G、5G、WiFi、DSL、WiMAX、CDMA、WCDMA、GSM、Zigbee、蓝牙、红外等制式。
本发明实施例中，NCP层的协议头至少可以采用以下两种定义方式中的任意一种，具体如下：
第一，NCP层的协议头采用具有指定选项类型的IP选项承载；
第二，NCP层的协议头包括NCP类型和NCP数据。其中，NCP类型的定义可参照IP选项中子类型(subtype)的定义。
该实施例中，终端可以是UE或CPE。
基于同一发明构思，本发明第二实施例中，如图9所示为另一终端和CN之间进行报文交互的详细方法流程，其中，第一设备为终端，第二设备为核心网设备；或者，第一设备为核心网设备，第二设备为终端，具体描述如下：
步骤901：第一设备通过所述第一设备的NCP层接收第二设备的NCP层传送的报文。
一个具体实施例中，该报文为FMC场景下的报文。
实施中，FMC场景下的报文为用于FMC多连接汇聚的报文，或者，为用于FMC多连接管理的报文，或者，为用于私网感知的报文，或者，为用于私网控制的报文。
步骤902：第一设备处理所述报文，其中，所述NCP层位于用户面的数据链路层，所述第一设备的NCP层和所述第二设备的NCP层构成所述第一设备与所述第二设备之间的直接数据交互通道。
一个具体实施方式中，NCP层位于数据链路层的顶端，且位于因特网协议IP层之下。
具体地，根据终端与核心网设备之间的接入网协议的不同，对NCP层所处的位置进行说明如下：
若第一设备与第二设备之间的接入网采用的为LTE协议，则NCP层位于PDCP层之上；
若第一设备与第二设备之间的接入网采用的为DSL协议，则NCP层位于PPP层之上；
若第一设备与第二设备之间的接入网采用的为可信WiFi协议，则NCP层位于MAC层之上；
若第一设备与第二设备之间的接入网采用的为不可信WiFi协议，则NCP层位于IPSec层之上。
本发明实施例中，NCP层的协议头至少可以采用以下两种定义方式中的任意一种，具体如下：
第一，所述NCP层的协议头采用具有指定选项类型的因特网协议IP选项承载；
第二，所述NCP层的协议头包括NCP类型和NCP数据。
该实施例中，终端可以是UE或CPE。
以下通过具体实施例对FMC多连接情况下，实现5G网络中UE和核心网之间报文的直接交互的过程进行举例说明。
1)NCP层在不同的通信接入制式的协议层中的位置
如图10所示为NCP层在不同的通信接入制式的协议层中的位置示意图，NCP层位于各通信接入制式的数据链路层之上，且位于因特网协议(Internet Protocol，IP)层之下。
NCP层的主要功能为：承载传统的IP报文，主要采用透传模式保证IP报文的传送性能；承载多连接汇聚中的报文序列号头，以支持多连接汇聚、逐包分发功能；承载多连接管理信息，实现FMC多连接间的逐流分发、转换(Switching)功能；承载私网感知信息，使5G核心网能感知私网的状态和服务；承载私网控制信息，是5G核心网能控制私网设备的Qos和VLAN规划；支持NCP的嵌套。
以下以NCP层在LTE、DSL、可信WiFi和不可信WiFi协议中的位置为例进行说明。
A、NCP层在LTE各协议层中的位置如图11所示，在LTE现有协议的分组数据汇聚协议(Packet Data Convergence Protocol，PDCP)层之上增加NCP层。GTP-U支持NCP层的透传。NCP层除承载IP报文外，还承载5G需求的其他报文。为了提高传输效率，NCP层可选。
B、NCP层在DSL各协议层中的位置如图12所示，在DSL的现有协议的PPP层之上增加NCP层。NCP层除承载IP报文外，还承载5G需求的其他报文。为了提高传输效率，NCP层可选。
C、NCP层在可信WiFi各协议层中的位置如图13所示，在可信WiFi的现有协议的MAC层之上增加NCP层，NCP层除承载IP报文外，还承载5G需求的其他报文。
D、NCP层在不可信WiFi各协议层中的位置如图14所示，在不可信WiFi的现有协议的IPSec层之上增加NCP层，NCP层除承载IP报文外，还承载5G需求的其他报文。
2)NCP层的通用消息处理流程
A、直接终端与CN之间在NCP层握手建链
如图15所示，CN的NCP层主动向UE的NCP层发送握手请求消息(Handshake-Request)，该握手请求消息可以携带在业务报文中或构建的专用报文中。可选地，该握手请求消息中携带目的地址，该目的地址为UE的IP地址。UE的NCP层向CN的NCP层返回握手响应消息(Handshake-Response)。CN的NCP层向UE的NCP层发送握手确认消息(Handshake-ACK)，完成直接终端与CN之间在NCP层的握手建链过程。
B、直接终端与CN之间在NCP层的数据传递
如图16所示，UE的NCP层主动向CN的NCP层发送NCP数据，该NCP数据可以携带在业务报文或构建的专用报文中，CN的NCP层根据业务需要决定是否向UE的NCP层返回应答。或者，CN的NCP层主动向UE的NCP层发送NCP数据，该NCP数据可以携带在业务报文或构建的专用报文中，UE的NCP层根据业务需要决定是否向CN的NCP层返回应答。
C、间接终端与CN之间在NCP层的握手建链
如图17所示，CN的NCP2向间接UE的NCP2层发送握手请求消息，该握手请求消息可以携带在业务报文中或构建的专用报文中。具体地，CN的NCP2向CN的NCP1发送目的地址为间接UE的IP地址的握手请求消息；CN的NCP1透传该握手请求消息给直接UE的NCP1层；直接UE发现该握手请求消息的目的地址不是该直接UE的IP地址后，透传该握手请求消息给间接UE的NCP2层。
间接UE的NCP2层在收到握手请求消息后，通过直接UE的NCP1和CN的NCP1层透传握手响应消息给CN的NCP2层。
CN的NCP2层通过CN的NCP1层和直接UE的NCP1层透传握手确认消息给间接UE的NCP2层，间接UE的NCP2层收到握手确认消息后完成握手建链过程。
D、间接UE与CN之间在NCP层进行数据传递
如图18所示，间接UE的NCP2层通过直接UE的NCP1层和CN的NCP1层透传NCP数据至CN的NCP2层。其中，携带NCP数据的报文中携带CN的NCP2层的IP地址，直接UE的NCP1层和CN的NCP1层发送NCP数据中携带的IP地址不是自身的IP地址后，透传该NCP数据。CN的NCP2层根据业务逻辑确定是否进行应答。
或者，CN的NCP2层通过CN的NCP1层和直接UE的NCP1层透传NCP数据至间接UE的NCP2层。其中，携带NCP数据的报文中携带间接UE的NCP2层的IP地址，CN的NCP1层和直接UE的NCP1层发送NCP数据中携带的IP地址不是自身的IP地址后，透传该NCP数据。间接UE的NCP2层根据业务逻辑确定是否进行应答。
E、NCP应用程序编程接口(Application Programming Interface，API)
如图19所示，安装在UE中的应用通过API接口中的FunctionInvoke函数调用NCP功能，UE的NCP将参数封装到NCP数据后，将NCP数据发送给CN的NCP。CN的NCP根据该NCP数据中封装的参数调用CN中对应的功能实体。CN中的该功能实体回复响应给CN的NCP，CN的NCP将响应传送给UE的NCP，UE的NCP将该响应返回给UE中的该应用。
如果UE中的应用请求订阅某个事件，则该事件发生后，CN主动通过CN中的NCP将该事件通知给UE的NCP，再由UE的NCP将该事件通知给UE的该应用。
3)NCP在不同场景下的数据传递过程
A、多连接模式协商过程中的NCP数据传递
如图20所示，CN的NCP层主动向UE的NCP层发送多连接策略管理消息，该多连接策略管理消息中携带会话标识和指定的多连接模式的指示信息。UE的NCP向CN的NCP回复多连接策略管理确认消息，该多连接策略管理确认消息中携带会话标识和确认的多连接模式的指示信息。
其中，多连接模式包括但不限于主备模式、逐流分发模式、逐包分发模式中的任意一种或多种的组合。
主备模式指两条或多条链路中只有一条链路处于活动状态，用于数据传递，其他链路不传递数据。
逐流分发模式指两条或多条链路同时处于活动状态，但同一个数据流只能在同一条链路上发送。
逐包分发模式指两条或多条链路同时处于活动状态，但同一个数据流可以在不同的链路上发送。
UE的NCP主动发送的多连接模式协商过程与此类似，此处不再详述。
B、多连接主备模式链路切换过程中的NCP数据传递
如图21所示，UE的NCP向CN的NCP发送多连接链路切换请求，该多连接链路切换请求中携带会话标识和所请求的主用链路的指示信息。CN的NCP向UE的NCP发送多连接链路切换指示，该多连接链路切换指示中携带会话标识和所请求的主用链路的指示信息。UE的NCP向CN的NCP回复多连接链路切换确认，该多连接链路切换确认中携带会话标识和切换后主用链路的指示信息。
CN的NCP主动发起主备模式链路切换的过程类似，此处不再详述。
C、多连接逐流分发模式对应的链路切换过程中的NCP数据传递
如图22所示，UE的NCP向CN的NCP发送多连接流链路切换请求，该多连接流链路切换请求中携带流规则和会话标识。CN的NCP向UE的NCP发送多连接流链路切换指示，该多连接流链路切换指示中携带流规则和会话标识。UE的NCP向CN的NCP发送多连接流链路切换确认，该多连接流链路切换确认中携带生效的流规则和会话标识。其中，流规则主要包括流信息和对应的链路标识。其中，多连接流链路切换请求、多连接流链路切换指示以及多连接流链路切换确认中可以携带一个或多个流规则。
D、逐包分发，即多连接汇聚模式对应的NCP多连接IP报文传递
如图23所示，UE的IP报文发送到UE的NCP层，UE的NCP层在不同的通道上逐包发送IP报文，并在每个IP包中插入NCP头，该NCP头中包含IP报文的序号。CN的NCP层收到不同通道的IP包后，根据每个IP包的NCP头中的IP报文的序号进行排序并提交给CN的IP层。
E、逐流分发模式下NCP多连接IP报文传递
如图24所示，UE的IP报文发送到UE的NCP层，UE的NCP层在不同的通道上逐流发送IP报文，IP报文中不插入NCP头，CN的NCP层收到同步通道的IP报文后，直接提交给CN的IP层。
F、主备模式下NCP多连接IP报文传递
如图25所示，UE的IP报文发送到UE的NCP层，UE的NCP层仅在主通道上发送IP报文，IP报文中不插入NCP头，CN的NCP收到主通道的IP报文后，直接提交给CN的IP层。
G、NCP单连接模式下IP报文传递
如图26所示，UE的IP报文发送到UE的NCP层，UE的NCP层透传该IP报文，该IP报文中不插入NCP头，CN的NCP层收到IP报文后，直接提交给CN的IP层。
H、用于私网状态报告的NCP数据传递
如图27所示，UE的私网状态实体调度用UE的NCP层的API接口，将私网状态值发送给CN。其中，UE的NCP层在收到私网状态值后，将该私网状态值封装为NCP数据发送给CN的NCP层。CN的NCP层收到状态报告后，转发给CN的私网状态管理实体。
I、用于私网服务注册的NCP数据传递
如图28所示，UE的私网服务扫描实体调用UE的NCP层的API接口将服务管理信息发送给CN。其中，UE的NCP层收到服务管理信息后，将给服务管理信息封装为NCP数据发送给CN的NCP层；CN的NCP层将收到的NCP数据中的服务管理信息转发给CN的服务管理实体。
J、用于私网控制的NCP数据传递
如图29所示，CN的私网控制实体向CN的NCP层发送私网控制消息，该私网控制消息中携带控制策略；CN的NCP层收到私网控制消息后，将该私网控制消息转发给UE的NCP层。其中，UE的NCP层收到私网控制消息后，通过私网控制实体注册的回调函数将控制策略传给UE的私网控制实体。
其中，控制策略可以包括QoS策略，例如私网中某个用户的QoS策略或某个服务的QoS策略等。
4)NCP的协议头定义
第一定义方式，NCP层属于数据链路层，位于IP层之下。为保证NCP协议头和现有协议体系兼容，NCP头借用IP选项(Option)的方式实现。相应的，可以在IETF中单独为NCP申请一个选项类型(Option Type)，如28。
NCP对应的IP选项的定义如图30所示。具体地，Option Type＝28；Subtype＝0，表示为Handshake-Request；Subtype＝1，表示为Handshake-Response；Subtype＝2，表示为Handshake-ACK；Subtype＝64，表示为DataTransfer--Multipath Policy management；Subtype＝65，表示为DataTransfer--Multipath Policy management Ack；Subtype＝66，表示为DataTransfer--Multipath Link Switch Request；Subtype＝67，表示为DataTransfer--Multipath Link Switch Indication；Subtype＝68，表示为DataTransfer--Multipath Link Switch Ack；Subtype＝70，表示为DataTransfer--Multipath Flow Link Switch Request；Subtype＝71，表示为DataTransfer--MultipathFlow Link Switch Indication；Subtype＝72，表示为DataTransfer--Multipath FlowLink Switch Ack；Subtype＝74，表示为DataTransfer--Multipath Splitting；Subtype＝76，表示为DataTransfer--Private Device Service management；Subtype＝78，表示为DataTransfer--Private network status report；Subtype＝80，表示为DataTransfer--Private Device Policy Control；Subtype＝82，表示为DataTransfer--Private DeviceVLAN Control；Subtype＝84，表示为DataTransfer--Nested NCP；Subtype＝86，表示为DataTransfer--Non 3GPP NAS Signal；Subtype＝128，表示为FunctionInvoke–Privatenetwork congestion status；Subtype＝130，表示为FunctionInvoke–Available ServiceQuery in Private Network；Subtype＝132，表示为FunctionEvent--Private。
第二定义方式，NCP层处于数据链路层的顶端，根据采用的接入网协议的不同，NCP层需要承载在PDCP、PPP、WiFi MAC、IPSec层之上。
对于3GPP的协议PDCP，可以定义一个新的SDU Type(如6)来标志PDCP承载的报文是NCP报文。
对于Non-3GPP的协议PPP、PDCP、WiFi MAC、IPSec在承载NCP层时，需要设置对应的承载(Payload)类型为与IP报文相同的类型，即0x0800。此时，PPP、PDCP、WiFi MAC、IPSec层不启用IP报文头压缩功能，该压缩功能可以考虑由NCP层实现。本文不定义NCP压缩的过程。也就是说，NCP层的报文类型采用与IP报文类型相同的定义。
如图31所示为新定义的NCP协议头的结构示意图，该NCP协议头包括NCP类型和NCP数据，其中，NCP类型的定义方式可参考第一定义方式中subtype的定义方式。
基于同一发明构思，本发明第三实施例中提供了一种设备，该设备的具体实施可参见第一实施例部分关于第一设备的相关描述，重复之处不再赘述，如图32所示，该设备主要包括：
处理模块3201，用于通过所述设备的NCP层获取报文；
通信模块3202，用于通过所述设备的NCP层将所述报文发送给第二设备的NCP层；其中，所述NCP层位于用户面的数据链路层，所述设备的NCP层和所述第二设备的NCP层构成所述设备与所述第二设备之间的直接数据交互通道；
所述设备为终端，所述第二设备为核心网设备；或者，所述设备为核心网设备，所述第二设备为终端。
基于同一发明构思，本发明第四实施例中提供了另一种设备，该设备的具体实施可参见第二实施例部分关于第一设备的相关描述，重复之处不再赘述，如图33所示，该设备主要包括：
通信模块3301，用于通过所述设备的NCP层接收第二设备的NCP层传送的报文；
处理模块3302，用于处理所述报文；
其中，所述NCP层位于用户面的数据链路层，所述设备的NCP层和所述第二设备的NCP层构成所述设备与所述第二设备之间的直接数据交互通道；
所述设备为终端，所述第二设备为核心网设备；或者，所述设备为核心网设备，所述第二设备为终端。
基于同一发明构思，本发明第五实施例中还提供了一种设备，该设备的具体实施可参见第一实施例中关于第一设备的描述，重复之处不再赘述，如图34所示，该设备主要包括处理器3401、存储器3402和收发机3403，其中，收发机3403用于在处理器3401的控制下接收和发送数据，存储器3402中保存有预设的程序，处理器3401读取存储器3402中的程序，按照该程序执行以下过程：
通过所述设备的NCP层获取报文；
指示收发机通过所述设备的NCP层将所述报文发送给第二设备的NCP层；其中，所述NCP层位于用户面的数据链路层，所述设备的NCP层和所述第二设备的NCP层构成所述设备与所述第二设备之间的直接数据交互通道；
所述设备为终端，所述第二设备为核心网设备；或者，所述设备为核心网设备，所述第二设备为终端。
具体地，处理器用于执行第三实施例中处理模块的功能，收发机用于在处理器的控制下完成第三实施例中通信模块的功能。
具体地，若该设备为终端，则该终端为UE。
基于同一发明构思，本发明第六实施例中还提供了一种设备，该设备的具体实施可参见第二实施例中关于第一设备的描述，重复之处不再赘述，如图35所示，该设备主要包括处理器3501、存储器3502和收发机3503，其中，收发机3503用于在处理器3501的控制下接收和发送数据，存储器3502中保存有预设的程序，处理器3501读取存储器3502中的程序，按照该程序执行以下过程：
指示收发机通过所述设备的NCP层接收第二设备的NCP层传送的报文；
处理所述报文；
其中，所述NCP层位于用户面的数据链路层，所述设备的NCP层和所述第二设备的NCP层构成所述设备与所述第二设备之间的直接数据交互通道；
所述设备为终端，所述第二设备为核心网设备；或者，所述设备为核心网设备，所述第二设备为终端。
具体地，处理器用于执行第四实施例中处理模块的功能，收发机用于在处理器的控制下完成第四实施例中通信模块的功能。
具体地，若该设备为终端，则该终端为UE。
其中，图34至图35中，处理器、存储器和收发机之间通过总线连接，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器代表的一个或多个处理器和存储器代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。收发机可以是多个元件，即包括发送机和收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器负责管理总线架构和通常的处理，存储器可以存储处理器在执行操作时所使用的数据。
基于同一发明构思，本发明第七实施例中还提供了一种设备，该设备的具体实施可参见第一实施例中关于第一设备的描述，重复之处不再赘述，如图36所示，该设备主要包括处理器3601、存储器3602和通信接口3603，其中，通信接口3603用于在处理器3601的控制下接收和发送数据，存储器3602中保存有预设的程序，处理器3601读取存储器3602中的程序，按照该程序执行以下过程：
通过所述设备的NCP层获取报文；
指示通信接口通过所述设备的NCP层将所述报文发送给第二设备的NCP层；其中，所述NCP层位于用户面的数据链路层，所述设备的NCP层和所述第二设备的NCP层构成所述设备与所述第二设备之间的直接数据交互通道；
所述设备为终端，所述第二设备为核心网设备；或者，所述设备为核心网设备，所述第二设备为终端。
具体地，处理器用于执行第三实施例中处理模块的功能，通信接口用于在处理器的控制下完成第三实施例中通信模块的功能。
具体地，若该设备为终端，则该终端为CPE。
基于同一发明构思，本发明第八实施例中还提供了一种设备，该设备的具体实施可参见第二实施例中关于第一设备的描述，重复之处不再赘述，如图37所示，该设备主要包括处理器3701、存储器3702和通信接口3703，其中，通信接口3703用于在处理器3701的控制下接收和发送数据，存储器3702中保存有预设的程序，处理器3701读取存储器3702中的程序，按照该程序执行以下过程：
指示通信接口通过所述设备的NCP层接收第二设备的NCP层传送的报文；
处理所述报文；
其中，所述NCP层位于用户面的数据链路层，所述设备的NCP层和所述第二设备的NCP层构成所述设备与所述第二设备之间的直接数据交互通道；
所述设备为终端，所述第二设备为核心网设备；或者，所述设备为核心网设备，所述第二设备为终端。
具体地，处理器用于执行第四实施例中处理模块的功能，通信接口用于在处理器的控制下完成第四实施例中通信模块的功能。
其中，图36至图37中，处理器、存储器和通信接口之间通过总线连接，总线架构可以包括任意数量的互联的总线和桥，具体由处理器代表的一个或多个处理器和存储器代表的存储器的各种电路链接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口提供接口。处理器负责管理总线架构和通常的处理，存储器可以存储处理器在执行操作时所使用的数据。
本发明实施例中，通过NCP层直接在终端和核心网之间传递报文，在功能上实现了报文在终端和核心网之间的直接传递。并且，相较于本文背景技术部分方案一，NCP在用户面传递报文，避免了对信令面的性能影响，也支持了用户面的多连接汇聚需要的报文序号的携带，NCP在数据链路层传递报文，使得FMC多连接汇聚点在5G核心网内部实现，因此，使得5G核心网能够有效实现FMC多连接的管理。
并且，本发明实施例中，NCP借用IP选项作为协议承载，使得与现有的IP体系兼容的同时，跨越了具体的接入制式，使得该功能可以在不同的接入网制式中使用。本实施例中，NCP采用与制式无关的协议头，使得可以通用于各种制式，不局限于3GPP通道。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (20)

1.一种报文交互方法，其特征在于，包括：
第一设备通过所述第一设备的网络融合协议NCP层获取报文；
所述第一设备通过所述第一设备的NCP层将所述报文发送给第二设备的NCP层；
其中，所述NCP层位于用户面的数据链路层，所述第一设备的NCP层和所述第二设备的NCP层构成所述第一设备与所述第二设备之间的直接数据交互通道；
所述第一设备为终端，所述第二设备为核心网设备；或者，所述第一设备为核心网设备，所述第二设备为终端；
所述报文为用于固定移动融合FMC多连接汇聚的报文，或者，为用于FMC多连接管理的报文，或者，为用于私网感知的报文，或者，为用于私网控制的报文。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述报文为固定移动融合FMC场景下的报文。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述NCP层位于数据链路层的顶端，且位于因特网协议IP层之下。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述第一设备与所述第二设备之间的接入网AN采用的为长期演进LTE协议，则所述NCP层位于分组数据汇聚协议PDCP层之上；
若所述第一设备与所述第二设备之间的接入网AN采用的为数字用户线路DSL协议，则所述NCP层位于点对点协议PPP层之上；
若所述第一设备与所述第二设备之间的接入网采用的为可信无线保真WiFi协议，则所述NCP层位于介质访问控制MAC层之上；
若所述第一设备与所述第二设备之间的接入网采用的为不可信无线保真WiFi协议，则所述NCP层位于因特网协议安全IPSec层之上。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述NCP层的协议头采用具有指定选项类型的因特网协议IP选项承载；
或者，所述NCP层的协议头包括NCP类型和NCP数据。
6.一种报文交互方法，其特征在于，包括：
第一设备通过所述第一设备的网络融合协议NCP层接收第二设备的NCP层传送的报文；
所述第一设备处理所述报文；
其中，所述NCP层位于用户面的数据链路层，所述第一设备的NCP层和所述第二设备的NCP层构成所述第一设备与所述第二设备之间的直接数据交互通道；
所述第一设备为终端，所述第二设备为核心网设备；或者，所述第一设备为核心网设备，所述第二设备为终端；
所述报文为用于固定移动融合FMC多连接汇聚的报文，或者，为用于FMC多连接管理的报文，或者，为用于私网感知的报文，或者，为用于私网控制的报文。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述报文为固定移动融合FMC场景下的报文。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述NCP层位于数据链路层的顶端，且位于因特网协议IP层之下。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，若所述第一设备与所述第二设备之间的接入网AN采用的为长期演进LTE协议，则所述NCP层位于分组数据汇聚协议PDCP层之上；
若所述第一设备与所述第二设备之间的接入网AN采用的为数字用户线路DSL协议，则所述NCP层位于点对点协议PPP层之上；
若所述第一设备与所述第二设备之间的接入网AN采用的为可信无线保真WiFi协议，则所述NCP层位于介质访问控制MAC层之上；
若所述第一设备与所述第二设备之间的接入网AN采用的为不可信无线保真WiFi协议，则所述NCP层位于因特网协议安全IPSec层之上。
10.如权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，所述NCP层的协议头采用具有指定选项类型的因特网协议IP选项承载；
或者，所述NCP层的协议头包括NCP类型和NCP数据。
11.一种报文交互设备，其特征在于，包括：
处理模块，用于通过所述设备的网络融合协议NCP层获取的报文；
通信模块，用于通过所述设备的NCP层将所述报文发送给第二设备的NCP层；其中，所述NCP层位于用户面的数据链路层，所述设备的NCP层和所述第二设备的NCP层构成所述设备与所述第二设备之间的直接数据交互通道；
所述设备为终端，所述第二设备为核心网设备；或者，所述设备为核心网设备，所述第二设备为终端；
所述报文为用于固定移动融合FMC多连接汇聚的报文，或者，为用于FMC多连接管理的报文，或者，为用于私网感知的报文，或者，为用于私网控制的报文。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述报文为固定移动融合FMC场景下的报文。
13.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述NCP层位于数据链路层的顶端，且位于因特网协议IP层之下。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，若所述设备与所述第二设备之间的接入网AN采用的为长期演进LTE协议，则所述NCP层位于分组数据汇聚协议PDCP层之上；
若所述设备与所述第二设备之间的接入网AN采用的为数字用户线路DSL协议，则所述NCP层位于点对点协议PPP层之上；
若所述设备与所述第二设备之间的接入网采用的为可信无线保真WiFi协议，则所述NCP层位于介质访问控制MAC层之上；
若所述设备与所述第二设备之间的接入网采用的为不可信无线保真WiFi协议，则所述NCP层位于因特网协议安全IPSec层之上。
15.如权利要求11-14任一项所述的设备，其特征在于，所述NCP层的协议头采用具有指定选项类型的因特网协议IP选项承载；
或者，所述NCP层的协议头包括NCP类型和NCP数据。
16.一种报文交互设备，其特征在于，包括：
通信模块，用于通过所述设备的网络融合协议NCP层接收第二设备的NCP层传送的报文；
处理模块，用于处理所述报文；
其中，所述NCP层位于用户面的数据链路层，所述设备的NCP层和所述第二设备的NCP层构成所述设备与所述第二设备之间的直接数据交互通道；
所述设备为终端，所述第二设备为核心网设备；或者，所述设备为核心网设备，所述第二设备为终端；
所述报文为用于固定移动融合FMC多连接汇聚的报文，或者，为用于FMC多连接管理的报文，或者，为用于私网感知的报文，或者，为用于私网控制的报文。
17.如权利要求16所述的设备，其特征在于，所述报文为固定移动融合FMC场景下的报文。
18.如权利要求16所述的设备，其特征在于，所述NCP层位于数据链路层的顶端，且位于因特网协议IP层之下。
19.如权利要求16所述的设备，其特征在于，若所述设备与所述第二设备之间的接入网AN采用的为长期演进LTE协议，则所述NCP层位于分组数据汇聚协议PDCP层之上；
若所述设备与所述第二设备之间的接入网AN采用的为数字用户线路DSL协议，则所述NCP层位于点对点协议PPP层之上；
若所述设备与所述第二设备之间的接入网AN采用的为可信无线保真WiFi协议，则所述NCP层位于介质访问控制MAC层之上；
若所述设备与所述第二设备之间的接入网AN采用的为不可信无线保真WiFi协议，则所述NCP层位于因特网协议安全IPSec层之上。
20.如权利要求16-19任一项所述的设备，其特征在于，所述NCP层的协议头采用具有指定选项类型的因特网协议IP选项承载；
或者，所述NCP层的协议头包括NCP类型和NCP数据。
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