TW202249463A - 蜂巢式資料通訊網路系統及其通訊方法 - Google Patents

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Abstract

一種蜂巢式資料通訊網路包括通過IP網路連接到使用者平面功能(UPF)的基頻單元(BBU)。第一轉換模塊將GPRS 隧道協定(GTP)封包轉換成在IP網路上傳輸的IP封包。第二轉換模塊將 IP封包轉換回 IP封包並將 IP封包轉發到 UPF。封包轉發控制協定(PFCP) 代理攔截UPF的控制封包。 PFCP 代理窺探的資訊被提供給路由/SDN 控制器，該路由/SDN 控制器對轉換模塊和路由模塊進行程式編程，以繞過 UPF 執行封包的路由。

Description

蜂巢式資料通訊網路系統及其通訊方法
本申請涉及傳送到蜂巢式資料通訊網路和接收自蜂巢式資料通訊網路的封包路由。
請參考「第1A圖」，在傳統的5G蜂巢式資料通訊網路100中，使用者設備（UE）102可以發送gNodeB 106的封包，gNodeB 106執行通過無線電天線接收封包並通過閘道（GW）108將它們發送到IP網路110的功能。在傳統的蜂巢式資料通訊網路中，來自使用者設備(UE)102的封包，必須被轉發到使用者平面功能(UPF)112，例如與最初接收封包的閘道(GW)108相關聯的UPF 112。UPF 112可以通過網路110接收封包，網路110可以是UPF和GW 108之間的網際協定(IP)網路110。UPF 112可以通過另一個IP網路114將封包轉發到移動邊緣計算(MEC)服務器116。MEC 服務器 116 可以是封包的目的地，例如：提供由封包定址之服務的服務器或訪問更廣泛網路(例如 Internet)的閘道(GW)。
請參考「第1B圖」，在某些情況下，可能需要將封包從與 UPF 112 關聯的 MEC 服務器 116 重導(redirected)到另一個 MEC 服務器 118。例如，GW 108還可以連接到將MEC服務器118與GW 108耦合的一個或多個IP網路120。在 MEC 服務器 116 發生故障或出於某種其他目的重導時，可以將封包重導到 MEC 服務器 118。然而，當前的 5G 協定要求封包必須先被路由到 UPF 112，然後才能再將封包轉發到 MEC 服務器 118，如「第1B圖」 所示。從MEC服務器118到UE 102的流量可以遵循相反方向路徑進行。這增加了傳送到和接收自 UE 102 之封包的延遲。
因此，能提供一種用於在蜂巢式資料通訊網路中處理封包重導的改進方法，將會是本領域中的一大進步。
本發明揭露一種蜂巢式資料通訊網路系統，包含：天線，用於接收來自使用者設備的訊號；封包無線電網路，耦合到天線；網際網路協定網路；轉換模塊，位於封包無線電網路與網際網路協定網路之間；使用者平面功能，被配置為管理與使用者設備的通訊； 以及代理，介入於封包無線電網路和使用者平面功能間，代理被配置為：攔截任何進出使用者平面功能的一流量；從流量中窺探會話資訊；以及調用對轉換模塊的程式編程以根據會話資訊將通過封包無線電網路接收的第一封包轉換為通過該網際網路協定網路傳輸的第二封包。
本發明揭露一種蜂巢式資料通訊網路系統，其中會話資訊包括描述由使用者平面功能終止之一協定隧道的資訊，會話資訊包括使用者平面功能之隧道端點(TEP)標識符(TEID)、協定隧道的本地TEID與該使用者設備的位址的任一個。其中本地 TEID 引用一 gNodeB，協定隧道是通用封包無線電服務 (GPRS) 隧道協定 (GTP)。其中第一封包根據所述GTP被格式化，並且轉換模塊被程式編程為將第一封包轉換成第二封包，使得第二封包根據網際網路協定被格式化。其中第二封包包含足夠的資訊以將第二封包轉換回GTP封包。其中更包括介入於代理和轉換模塊之間的路由和軟體定義網路(路由/SDN)控制器，路由/SDN控制器被程式編程為使用資訊對轉換模塊進行程式編程。該路由/SDN控制器包括邊界閘道協定(BGP)發言者(speaker)。
另外，本發明揭露一種蜂巢式資料通訊網路系統，更包含將網際網路協定網路耦合到外部網路的路由模塊；其中，代理更被程式編程為根據會話資訊調用對路由模塊的程式編程。
此外，本發明揭露一種蜂巢式資料通訊網路系統，其中：轉換模塊為第一轉換模塊；所述蜂巢式資料通訊系統還包括第二轉換模塊，使得天線和使用者平面功能之間的一路徑包括第一轉換模塊、網際網路協定網路和第二轉換模塊；以及代理用於根據會話資訊調用對第二轉換模塊進行程式編程的程序，以將第二封包轉換成第三封包，第三封包依據所述GTP被進行格式化。
本發明更進一步揭露一種蜂巢式資料通訊網路的通訊方法，包含：提供一蜂巢式資料通訊系統，包括用於接收來自一使用者設備之訊號的一天線、耦合到該天線的一封包無線電網路、一網際網路協定網路、被配置為管理與該使用者設備的通訊的一使用者平面功能；提供位於封包無線電網路和網際網路協定網路之間的轉換模塊；通過介入於轉換模塊和天線之間的代理接收被定址到使用者平面功能的第一封包；代理從第一封包中窺探會話資訊，並將第一封包轉發給使用者平面功能；代理根據會話資訊調用轉換模塊的程式編程；轉換模塊從封包無線網路接收一第二封包；轉換模塊根據程式編程對第二封包進行轉換，以得到第三封包；以及通過網際網路協定網路傳輸第三封包。
本發明揭露的蜂巢式資料通訊網路的通訊方法，其中會話資訊包括描述由使用者平面功能終止之一協定隧道的資訊，會話資訊包括使用者平面功能之隧道端點(TEP)標識符(TEID)、協定隧道的本地TEID與使用者設備的位址的任一個。其中本地 TEID 引用位於使用者平面功能與該天線之間的基頻單元(baseband unit)，協定隧道是通用封包無線電服務 (GPRS) 隧道協定 (GTP)。
本發明揭露的蜂巢式資料通訊網路的通訊方法，根據程式編程轉換該第二封包以獲得該第三封包包括將該第二封包從根據所述GTP格式化轉換為根據該網際網路協定格式化的該第三封包。其中根據程式編程轉換第二封包以獲得第三封包包括將第二封包從根據所述GTP格式化轉換為根據網際網路協定格式化的第三封包，以使得第三封包包括足夠的資訊以將第三封包轉換回根據所述GTP格式化的第四封包。其中根據會話資訊調用轉換模塊之程式編程包括：通過代理將會話資訊提供給介於代理和轉換模塊之間的路由和軟體定義網路(路由/SDN)控制器；以及由路由/SDN控制器使用會話資訊對轉換模塊進行程式編程。該路由/SDN控制器包括一邊界閘道協定(BGP)發言者(speaker)。
所述蜂巢式資料通訊網路的通訊方法，更包含代理根據會話資訊對位於網際網路協定網路和外部網路之間的路由模塊進行程式編程。
所述蜂巢式資料通訊網路的通訊方法，其中該轉換模塊是一第一轉換模塊，方法更包括：在網際網路協定網路和使用者平面功能之間提供第二轉換模塊；以及代理根據會話資訊調用對第二轉換模塊的程式編程，使得第二轉換模塊被編程為將第三封包轉換為第四封包，第四封包根據所述GTP格式化。
以下將配合圖式及實施例來詳細說明本發明之實施方式，藉此對本發明如何應用技術手段來解決技術問題並達成技術功效的實現過程能充分理解並據以實施。
可以理解的是，本文圖式中一般描述和說明的本發明的元件可以被安排和設計成多種不同的配置。因此，以下如圖式中所表示的本發明實施例的更詳細描述並非旨在限制所要求保護的本發明範圍，而僅代表根據本發明的當前設想的實施例的某些範例。參考圖式將最好地理解當前描述的實施例，其中相同的部件自始至終將由相同的數字編號來表示。
本發明的實施例可以體現為裝置、方法或電腦程式產品。因此，本發明可以採取完全硬體實施例、完全軟體實施例(包括韌體、常駐軟體、微代碼等)或結合軟體和硬體方面的實施例形式，這些實施例在本文中通常被稱為“模塊”或“系統”。此外，本發明可以採取體現在任何有形表達介質中的電腦程式的形式，該介質中包含電腦可用程式代碼。
可以利用一種或多種電腦可用或電腦可讀介質的任何組合。 例如，電腦可讀介質可以包括可攜式電腦磁碟機、硬碟、隨機存取記憶體(RAM)設備、唯讀記憶體(ROM)設備、可抹除可程式化唯讀記憶體(EPROM 或快閃記憶體)設備、可攜式光碟唯讀記憶體 (CDROM)、光儲存設備和磁儲存設備中的一種或多種。在選定的實施例中，電腦可讀介質可以包括可以包含、儲存、通訊、傳輸或傳送程式用以供指令執行系統、裝置或設備使用或與其結合使用的任何非暫態介質(non-transitory medium)。
用於執行本發明的操作的電腦程式代碼可以用一種或多種程式語言的任何組合來編寫，包括諸如Java、Smalltalk、C++等的物件導向的程式語言和傳統的程式化程式語言， 例如“C”程式語言或類似的程式語言，也可以使用描述性或標記程式語言，例如 HTML、XML、JSON 等。程式代碼可以作為獨立軟體封包在電腦系統上、在獨立硬體單元上、部分在與電腦間隔一定距離的遠端電腦上、或完全在遠端電腦或服務器上執行。在後一種情況下，遠端電腦可以通過任何類型的網路連接到電腦，包括區域網 (LAN) 或廣域網 (WAN)，或者可以連接到外部電腦(例如 ，通過使用 Internet 服務提供商的 Internet)。
以下參考根據本發明實施例的方法、裝置(系統)和電腦程式產品的流程圖和/或方塊圖來描述本發明。應當理解，流程圖和/或方塊圖的每個方塊，以及流程圖和/或方塊圖中的方塊組合，可以通過電腦程式指令或代碼來實現。可以將這些電腦程式指令提供給通用電腦、專用電腦或其他可程式化資料處理裝置的處理器以產生機器，使得通過電腦或其他可程式化資料處理裝置的處理器執行的指令，生成用於實現流程圖和/或方塊圖中方塊或方塊組合所指定的功能/動作的裝置。
這些電腦程式指令也可以儲存在非暫態電腦可讀取介質中，該介質可以引導電腦或其他可程式化資料處理裝置以特定方式運行，使得儲存在電腦可讀取介質中的指令生成 一種製造產品，包括執行流程圖和/或方塊圖中方塊或方塊組合所指定的功能/動作的指令手段。
電腦程式指令也可以加載到電腦或其他可程式化資料處理設備上，以使一系列操作步驟在電腦或其他可程式化設備上執行，從而產生電腦實現的程序，使得在電腦或其他可程式化設備上執行的指令提供用於實現流程圖和/或方塊圖中方塊或方塊組合所指定的功能/動作的過程。
請參考「第2圖」，在一些實施例中，來自UE 102的封包在被gNodeB 106接收時被格式化為整合封包無線電服務(GPRS)封包。gNodeB 106可以控制RU(無線電單元，即天線)、DU(分佈單元)和CU(中央單元)的功能並管理UE 102和網路110之間的封包傳輸。然後，gNodeB 106 可以將這些封包封裝在 GPRS 隧道協定 (GTP)封包中，然後將這些封包轉發到 UPF 112。路徑 204 說明了發送到 UPF 112 和從 UPF 112 發送的封包路徑。路徑206描述了被重導的封包路徑，例如前往和來自不同的MEC服務器118，如「第1B圖」或其他目的地。
gNodeB 106輸出的封包可以由轉換模塊208處理。在所示實施例中，轉換模塊208在GTP和網際網路協定之間來回轉換，例如：不適合在蜂巢式資料網路中使用的協定，且不是 GTP。在所示實施例中，網際網路協定是 SRv6(IPv6 資料平面上的分段路由)。在下面的描述中，應當理解，對 GTP 和 SRv6 之間的轉換的引用可以用 GTP 和其他網際網路協定之間的轉換來代替。
轉換模塊 208 可以安插在 gNodeB 106 和 SRv6 網路 210 之間，例如， 具有根據 SRv6 或其他 IP 協定實現之路由的資料平面和/或網路。UPF 112可以通過另一個轉換模塊212連接到SRv6網路210。注意，在一些實施例中，轉換模塊208、網路210和轉換模塊212可以是公用運算設備的一部分，即安裝到公用機箱(common chassis)。該公共運算設備可以與天線和gNodeB 106之一或兩者並置。公共運算設備還可以包括MEC服務器116。
網路210還可以耦合到外部網路214，例如通過網際網路協定路由模塊216。路由模塊216在所示實施例中是SRv6路由器，但是也可以使用實現其他路由協定的路由器。在一些實施例中，路由模塊216不實施GTP協定。外部網路214可以是WAN，例如：網際網路，並且可以將網路210連接到另一個MEC服務器118或連接到向UE 102提供服務的任何第三方服務器。
在所示實施例中，路徑204、206中標記為“A”的部分可以傳送格式化為GTP封包的封包(以下稱為“A型封包”)。除了由此被封裝的有效負載資料外，A型封包還可以包括內部網際網路協定(IP)標頭、GTP標頭、UDP(使用者資料協定)標頭和外部IP標頭中的一些或全部。內部IP標頭可以是根據IP協定生成於UE 102上的IP標頭。外部IP標頭可以是根據IP協定或不同IP協定的IP標頭，其由gNodeB106生成，並且其定義了通過網路210將A型封包路由到UPF 112、MEC服務器116、MEC服務器118或外部網路214的資訊。
路徑204、206中標記為“B”的部分可以傳送格式化為網際網路協定封包的封包，例如：SRv6封包(以下稱為“B型封包”)。此類封包可能包括如上定義的內部 IP 標頭、分段路由標頭 (SRH') 和網際網路路由標頭，例如 IPv6 標頭。每個 B 型封包的 SRH' 可由生成 B 型封包的轉換模塊 208、212 填充以包括當B 型封包在被轉換時來自於A型封包的 GTP 標頭、UDP 標頭和外部 IP 標頭中的一些或全部的資訊。特別地，儲存在 SRH' 中的資訊可以包括足以由另一個轉換模塊 208、212 將 B 型封包轉換為 A 型封包(GTP封包)的資訊。Ipv6可以是根據網際網路協定(IP)格式化的封包，例如Ipv6，並且包括足以通過IP網路(例如網路210)進行封包路由的資訊，包括來源IP位址、目的地IP位址和由 IPv6 或其他網際網路協定所定義之其他欄位的資料。該資料可以在當獲得B型封包時由A型封包的外部IP標頭中獲得。IPv6封包還可以包括來自A型封包的有效負載資料。
路徑206中標記為“C”的部分，可以傳送格式化為網際網路協定封包的“C型”封包，包括與B型封包相同的欄位定義，但其中SRH欄位不儲存來自A 型封包的GTP標頭的資訊，和/或隨後不會使用SRH 欄位中的資訊來轉換為 B 型封包。如「第2圖」所示，從MEC服務器118發送到UE 102的封包可以以B型封包方式穿過網路210，而從UE 102發送到MEC服務器118的封包可以以C型封包方式穿過網路210。
路徑206中標記為“D”的部分可以傳送格式化為網際網路協定封包的“D型”封包，包括當D型封包被獲得時來自於C型封包的內部IP標頭和有效負載資料。特別地，D型封包可以包括由gNodeB 106從UE 102、從MEC服務器116、118或者從外部網路214接收的IP封包。
“直接入站封包”(Direct inbound packets)可以是那些通過gNodeB 106未被重導的封包，例如沿著「第2圖」中的路徑204從左向右移動的封包。直接入站封包從UE 102傳送到gNodeB106。 gNodeB 106接收到的直接入站封包可以是D 型封包，例如 IPv4 或 IPv6。作為gNodeB 106的輸出，直接入站封包可以是由gNodeB 106發送到轉換模塊208的A型封包。特別地，A型封包可以是對從UE 102接收的IP封包進行封裝的GTP封包。
轉換模塊208將A型直接入站封包轉換為B型封包並且使用包括在A型直接入站封包的外部IP標頭中的資訊通過網路210將B型直接入站封包發送到UPF 112。如上所述，來自 A 型封包的GTP欄位的資訊可以被包含在從中獲得的B型封包的 SRH'欄位中，以便能夠轉換回 A型封包。但是，B型封包本身可能是SRv6封包而不是GTP封包。B型封包還包括來自A型封包的內部IP標頭和有效負載資料。
B型直接入站封包可以被路由到轉換模塊212，該轉換模塊212使用儲存在B型封包的SRH'中的資訊將直接入站封包從B型封包轉換回A型封包。具體而言，B型封包的SRH'欄位中的資料是被用於生成GTP封包的GTP標頭，包括內部IP欄位和B型封包的有效負載資料，GTP封包成為B型直接入站封包的A型封包。
在轉換模塊212轉換之後，A型直接入站封包被發送到UPF 112。UPF 112然後可以解封裝直接入站封包以獲得內部IP封包(例如，從UE 102接收到的D型封包)，並將 D 型直接入站封包轉發到 MEC 服務器 116。
“重導入站封包”可以是源自 UE 102並通過 gNodeB 106 發送但被重導遠離 MEC 服務器 116 的那些D 型封包，例如重導到外部網路 214 和/或另一個 MEC 服務器 118 或第三方服務器。重導入站封包可以從「第2圖」中的左上角穿過路徑 206 到右下角。作為gNodeB 106的輸出，重導入站封包可以是由gNodeB 106發送到轉換模塊208的A型封包。轉換模塊208將A型重導入站封包轉換為C型封包，使得C型重導入站封包不包括來自A型重導入站封包的GTP或UDP標頭的資訊。轉換模塊208例如通過路由模塊216將C型重導入站封包傳送到封包被重導的MEC服務器118。路由模塊216將C型重導入站封包轉換為D型封包並將D型重導入站封包發送到MEC服務器118。如上所述，轉換可以包括解封裝被封裝在C型封包中的D型封包。
“直接出站封包”可以是通過UPF 112並通過gNodeB傳送到UE 102而不響應重導入站封包或與屬於相同網路流一部分作為重導入站封包的那些封包。例如，來自MEC服務器116的封包可以通過UPF 112作為直接出站封包傳輸。直接出站封包可以沿著「第2圖」中的路徑204從右到左穿過路徑204。UPF 112從MEC服務器116接收的封包可以是D型封包。 作為UPF 112的輸出，直接出站封包可以是封裝了D型封包並由UPF 112發送到轉換模塊212的A型封包。轉換模塊212將A型直接出站封包轉換為B型封包並且使用包括在B型封包的IPv6欄位中的資訊通過網路210將B型直接出站封包傳送到gNodeB 106。轉換可以包括將GTP封包轉換為SRv6封包，該SRv6封包包括來自SRv6封包的SRH'欄位中的GTP封包的GTP標頭的資料，SRv6封包更進一步包括GTP封包的內部IP標頭和有效負載資料。
B型直接出站封包可以由轉換模塊212路由到轉換模塊208，轉換模塊208使用儲存在B型封包的SRH'中的資訊將B型直接出站封包轉換回A型直接出站封包。這可能包括將 SRv6 封包轉換為 GTP封包，該封包封裝了B型封包的內部 IP 標頭和有效負載資料，並在 GTP 標頭中包含來自 SRH'欄位的資料。
在轉換模塊208轉換之後，A型直接出站封包被發送到gNodeB 106。gNodeB 106然後可以解封裝A型封包以獲得D型直接出站封包並將D型直接出站封包轉發到UE 102。解封裝可以包括從GTP封包中提取內部IP標頭和有效負載資料。
“重導出站封包”可以是源自MEC服務器118或重導入站封包被路由到的外部網路214中某個位置的那些封包。重導出站封包將被傳輸，以響應於重導入站封包或作為與重導入站封包相同網路流的一部分。例如，MEC服務器118或第三方服務器可以將重導出站封包傳送到UE 102。重導出站封包可以從「第2圖」的右下角穿過路徑 206 到左上角。重導出站封包可以穿過通到轉換模塊208的路徑，例如通過外部網路214、路由模塊216和網路210中的一些或全部。如路由模塊216所接收的，重導出站封包可以是由路由模塊216轉換為B型重導出站封包的D型封包，並且B型重導出站封包通過網路210轉發到轉換模塊 208。 該轉換可以包括將IP封包的內部IP標頭和有效負載封包封裝到GTP封包中。
轉換模塊208將B型重導出站封包轉換為A型封包並將A型重導出站封包傳送到gNodeB 106。從 B 型到 A 型的轉換，可能包括使用儲存在 B 型封包之 SRH' 中的資訊。這可能包括將 SRv6 封包轉換為 GTP 封包，該封包封裝了 B型封包的內部 IP 標頭和有效負載資料，並在 GTP 標頭中包含來自 SRH' 欄位的資料。gNodeB 106然後可以從B型重導出站封包解封裝D型重導出站封包(內部IP標頭和有效負載資料)，並將D型重導出站封包傳送到UE 102。
在一些實施例中，使用者平面訊息是指那些用於在UPF 112和UE 102之間建立和維持會話的訊息。使用者平面訊息還可以包括由 UPF 112 發送的那些訊息，以指示往來於 UE 102 和 MEC 服務器 116 之間的封包路由或將封包重導到外部網路 214。使用者平面訊息還可以傳達 5G 使用者平面訊息，例如回音請求、回音回覆、錯誤指示或其他使用者平面訊息。
入站使用者平面訊息可以作為直接入站封包被路由。從 UPF 112 發送的使用者平面訊息在每個實施例中都可以被視為是直接出站封包。在按照UPF 112的指示發生重導的情況下，後續的入站封包，例如：非使用者平面訊息封包，可以被轉換模塊208進行路由，作為繞過UPF 112的重導入站封包。轉換模塊208可以通過對入站封包執行深度封包檢查來標識使用者平面訊息。下面將詳細描述用於執行該路由的系統和方法。
請參考「第3圖」，UE 102和外部網路214之間的網路路徑可以相對用控制平面300和資料平面302來理解。控制平面300包括模塊以及模塊之間的通訊，用以配置資料平面302的模塊以預定方式發送封包。資料平面302包括模塊和模塊之間的通訊，用以在UE 102和外部網路214之間傳輸有效負載資料封包。控制平面300和資料平面302的模塊可以實現在單個設備內、在耦合到公用電路板或機箱的多個設備內、或通過一個或多個網路彼此連接彼此的多個設備內。所示的元件可以在服務器、雲運算平台或其他位置上執行，或者分佈在這些中的一個或多個的組合上。
控制平面300和資料平面302也可以被劃分為其他部分304和306。部分304可以被理解為根據適用於封包無線電類型通訊(packet radio-type communication)(“封包無線電部分304”)的協定傳送資料封包，即使用GPRS、GTP或其他蜂巢式資料通訊協定的通訊。在所示實施例中，部分304實現用於蜂巢式資料通訊的第三代合作夥伴計劃(3GPP)協定，但也可以使用其他蜂巢式資料通訊協定。
部分306可以被理解為根據網際網路協定傳送資料封包，例如IPv6協定或不適合在封包無線電類型通訊中使用的其他網際網路協定(“IP部分306”)。
封包無線電部分304的控制平面300可以包括這樣的元件，例如： ● 具統一資料管理的家庭使用者服務器(HSS UDM) 308，或其他用於管理部分或全部認證、切換、IP 多媒體子系統(IMS) 和簡單訊息服務(SMS)的元件。 ● 策略控制功能(PCF)和/或策略和計費規則功能(PCRF)310，用於根據使用者訂閱管理對蜂巢式資料通訊網路的訪問。 ● 訪問和移動管理功能(AMF)和/或移動管理實體(MME)312或用於管理連接和移動管理任務(例如，切換)的其他元件。 ● 會話管理功能(SMF)和/或服務和封包閘道(SPGW，例如 SPGW-C)314(這裡也稱為“SMF 314”)或其他元件，用於管理UPF的使用者會話並促進具有網際網路協定網路的封包無線電網路的接口(interfacing)。
SMF 314可管理GTP會話資訊並將其提供給AMF 312。AMF 312可對資料平面302(如下所述的gNodeB 106)中的元件進行程式化以根據GTP會話資訊來進行封包路由。
封包無線電部分304的資料平面302可以包括這些元件： ● gNodeB 106或通過天線直接與UE 102通訊並且將來自UE 102的封包封裝成GTP封包並且還可以實現使用者平面控制協定的其他硬體元件。 ● 當在封包無線電部分304和IP部分306之間遍歷時，用於在GTP和SRv6之間來回轉換封包的轉換模塊208。
IP部分306的控制平面300可以包括這些元件： ● 封包轉發控制協定(PFCP) 代理322 將在下面更詳細地描述。 ● 邊界閘道協定(BGP)模塊324或其他元件，用於接收和/或發送到「第3圖」中所示的其他元件和/或本文描述的任何網路的其他設備的路由路徑。 ● 使用者平面功能控制模塊(UPF N4) 326 或其他元件，用於終止GTP 連接並管理封包無線電網路和網際網路協定網路之間的封包傳輸。 UPF N4 326 有助於建立與 UPF 112 的會話。
IP部分306的資料平面302可以包括這些元件： ● 如上所述的UPF 112。 ● 轉換模塊208，它在部分304和部分306中操作。 ● 外部網路210。 ● 路由模塊216。 ● 轉換模塊212，用於轉換如上所述發送到UPF 112的流量。
在所示的實現中，根據PFCP的封包轉發關聯可以通過PFCP代理322在SMF 314和UPF控制模塊326之間進行協調。因此，SMF 314 和 UPF 控制模塊 326 可以通過 PFCP 代理 322 交換會話資訊。PFCP 代理 322 可以窺探該訊息並將其提供給 BGP 模塊 324。因此，PFCP 代理 322 可以與 UPF 控制模塊 326 的 PFCP 實現建立關聯，並與 SMF 314 建立關聯。BGP模塊324可以使用由PFCP代理322窺探的訊息來對資料平面302(例如，轉換模塊208、212、路由模塊216)進行程式化，以執行從GTP到IP協定(例如，SRv6)以及從IP協定到GTP的轉換，資訊，如下文所述。
實現PFCP的現有軟體包是專有的並且不容易改變。一些用於實現PFCP的開放原始碼軟體包是可用的，但僅以必須被合併到應用程式中的軟體包形式存在。此外，UPF控制模塊326的網路堆疊(network stack)可以由第三方或不易修改的開放原始碼軟體(例如upg-vpp(使用者平面閘道向量包處理器))實現。
在一些實施例中，PFCP 代理 322、BGP 模塊 324 和內部路由模塊 216 可以相對於這些元件的傳統實現方式進行修改，以便執行以下部分或全部： ● 在SMF 314 和UPF 控制模塊(UPF N4)326 的PFCP 實現之間建立關聯。 ● 在 SMF 314 和 UPF 控制模塊 326 的 PFCP 實現之間傳輸訊息。 ● BGP模塊324的會話資訊窺探，以獲得諸如以下的資訊：UE 102的位址、遠端/本地隧道端點(TEP)位址、隧道端點標識符(TEID)和其他資訊。
「第4圖」進一步說明了實現PFCP代理322和BGP模塊324的實施例。在傳統的 5G 行動網路中，將在 AMF MME 312 和 UPF N4 326 之間建立關聯，例如控制通道。將在 SMF SPGW 314 和 UPF N4 326 之間建立會話，例如使用者平面資訊。一旦在SMF SPGW 314和UPF N4 326之間建立了會話，UE 102就可以開始發送有效負載流量。隨後，gNodeB 106可以將來自UE 102的封包封裝成GTP封包並將GTP封包轉發到UPF 112。在典型的 5G 實施中，關聯和會話請求被發送到 UPF N4 326 的 UDP 埠 8805，並且對於來自 UPF N4 326 的請求的響應將會被發送到接收請求的原始 UDP埠。
在傳統系統中，由於上述原因，難以優化 gNodeB 106 和 UPF 112 之間的路徑：所有 UE 流量必須被封裝到 GTP 封包中並通過 UPF 112 轉發。
在一些實施例中，可以通過在 SMF SPGW 314 和 UPF N4 326 之間插入 PFCP 代理 322 以使 PFCP 代理 322 在這些元件之間轉發 400 流量來克服傳統 5G 移動網路的限制。PFCP代理322因此從SMF SPGW 314接收PFCP訊息並將它們轉發到UPF N4 326。同樣，PFCP代理322從UPF N4 326接收PFCP訊息並將它們轉發到SMF SPGW 314。當它這樣做時，PFCP代理322可以雙向解析PFCP訊息以取得使用者平面資訊。
然後，PFCP代理322可以將使用者平面資訊提供402給在PFCP代理322外部運行的路由/軟體定義網路(SDN)控制器。在所示實施例中，路由/SDN控制器是使用BGP模塊324實現的，但也可以使用其他實現方式來實現。PFCP代理322和路由/SDN控制器324可以在相同的運算設備或單獨的運算設備上執行。PFCP代理322和路由/SDN控制器324可以實現如上文關於「第2圖」所描述的路由，而無需進一步修改控制平面300，特別是SMF SPGW-C 314和UPF N4 326。特別地，SMF SPGW-C 314和UPF N4 326可以交換資訊以通過PFCP代理322建立5G會話，使得SMF SPGW-C 314和UPF N4 326察覺不到PFCP代理322的操作。
BGP模塊324可以根據使用者平面資訊在資料平面中對轉換模塊208進行程式編程404a。然後，轉換模塊208可以根據從BGP模塊324接收並繞過UPF 112的路徑，將重導的封包轉發406到重導的目標，例如MEC服務器118或外部網路214，該路徑相對傳統須將封包先路由通過 UPF 112 的方式更為優化。BGP模塊324還可以對轉換模塊212進行程式編程404b以將控制封包路由到UPF 112，並且對路由模塊216進行程式編程404c以將封包路由到/從MEC服務器118或其他通過外部網路214連接到路由模塊216的其他設備。
關於程式編程404a，BGP模塊324向轉換模塊208提供通向UPF 112的路由，並且還提供關於如何將GTP封包轉換成SRv6封包的規則，即，將A型封包轉換成SRv6封包，如上所述的B型封包。因此，當轉換模塊208接收到目的地是UPF 112的GTP封包時，轉換模塊208將採用從BGP模塊324接收的規則來執行轉換。
關於程式編程404b，BGP模塊324可以向轉換模塊212提供相似或相同的規則。基於此規則，轉換模塊212可以將SRv6封包轉換為GTP封包，並重新建立發送到UPF 112的原始GTP封包。BGP模塊212還可以向轉換模塊212提供到gNodeB 106的路由。當UPF112發出目的地為gNodeB 106的GTP封包時，轉換模塊212可以根據上述規則將GTP封包轉換為SRv6封包，然後將得到的SRv6封包轉發給轉換模塊208。轉換模塊208可以基於相同的規則將SRv6封包轉換回GTP封包，並將得到的GTP封包轉發給gNodeB 106。
對於由 UE 102向外部網路 214 或外部 MEC 服務器 118 發送的封包，路由模塊 216 可以向轉換模塊 208 發佈前往外部 MEC 服務器 118 和/或外部路由模塊 214 的外部路由。這可以基於標準的L3VPN SRv6方式來完成。 相應地，轉換模塊208可以基於UE所生成的內部封包執行標準的SRv6封裝。
關於程式編程404c，路由模塊216可以實現可能缺乏處理GTP封包能力的標準SRv6路由器。因此，程式編程404c可以包括通過BGP模塊324為SRv6生成包含GTP訊息(例如，可以嵌入B型封包的SRH'標頭中的一些或全部GTP訊息)的特殊服務SID。 如上所述，通過網路210的重導入站封包可以被格式化為B型封包。因此，程式編程404c可以對路由模塊216進行程式化使其填充增加GTP資訊到Srv6標頭的SRH'欄位，該Srv6標頭封裝從MEC服務器118或外部網路214接收並定址到gNodeB 106的每個封包。
對於從外部網路214或外部MEC 118接收並導向到UE 102的響應，路由模塊216可以將響應封包(IP封包，例如IPv4或IPv6)封裝到SRv6封包中。此時，路由模塊216可以使用由BGP 324提供的特殊服務SID。此 SID 包含可被包含在 SRH 標頭中的所需 GTP 訊息。因此，轉換模塊208可以將SRv6封包轉換成GTP封包並將得到的GTP封包發送到gNodeB 106。
「第5圖」說明了PFCP代理322的實現實施例。PFCP代理322可以解析PFCP訊息以取得5G會話資訊並以如下所述方式處理訊息並將PFCP訊息轉發到它們的目的地。在一些實施例中，go-pfcp封包用於解析PFCP訊息。例如，在所示實施例中，PFCP代理322包括PFCP請求接收器500、SMF請求轉發器502、UPF請求轉發器504、SMF響應接收器506、UPF響應接收器508、SMF響應轉發器510和UPF響應轉發器512。這些元件中的每一個都可以被分配來偵聽PFCP代理322的特定埠或從PFCP代理322的特定埠發送。下面將描述每個元件的操作。
當將PFCP訊息轉發到UPF N4 326時，PFCP代理322可以用PFCP代理的位址重寫轉發訊息的IP來源位址，並將IP目的地位址重寫為UPF N4 326的IP位址。PFCP 代理 322 可以將轉發請求的 UDP 來源埠重寫為 PFCP 代理的埠號。然後可以將由PFCP代理322重寫的PFCP請求發送到UPF N4 326。
當向SMF SPGW-C 314轉發PFCP訊息時，PFCP代理322將IP來源位址重寫為PFCP代理的位址，用SMF SPGW-C 314的IP目的地位址重寫IP目的地位址，並且重寫UDP來源埠號到 PFCP 代理的本地埠號。然後 PFCP 代理發送 PFCP 響應重寫為 SMF SPGW-C 314。
通過以這種方式重寫請求訊息514、516，SMF SPGW-C 314和UPF N4 326正在與PFCP代理322通訊。然而，PFCP代理322可以覆蓋IP來源/目的地位址和UDP來源埠，使得MF SPGW-C 314和UPF N4 326根本無法標識PFCP代理322。
PFCP代理322通過監聽UDP埠8805來攔截PFCP訊息。UDP埠8805是由3GPP定義的用於接收PFCP訊息的埠號。因此，當使用不同的配置時，在整個以下描述中，可以用不同的埠號代替UDP埠8805。PFCP代理322的元件的操作可以如下： ● PFCP請求接收器500監聽來自SMF SPGW-C 314或UPF N4 326定址到UDP埠號8805的PFCP請求訊息514、516，即分配用於接收PFCP訊息的埠號，並記錄來自 SMF SPGW-C 314的PFCP請求訊息514的來源埠(實施例中的埠A)。PFCP請求接收器500可進一步記錄來自UPF N4 326的PFCP請求訊息516的來源埠(實施例中的埠B)。可以預先配置請求訊息514、516的來源埠(分別為埠X和埠Y)。 ● SMF 請求轉發器 502 將請求訊息 516 轉發到 SMF SPGW-C 314。SMF 請求轉發器 502 由 PFCP 請求接收器 500 配置為使用 X 作為由 SMF 請求轉發器 502 發送到 SMF SPGW-C 314 的轉發請求訊息 516 的來源埠。SMF請求轉發器502通過將IP目的地位址重寫為SMF-SPGW-C 314的IP位址並將IP來源位址重寫為PFCP代理322的IP位址，來進一步修改轉發的請求訊息516。 ● UPF 請求轉發器 504 將請求訊息 514 轉發到 UPF N4 326。UPF請求轉發器504被PFCP請求接收器500配置為使用Y作為由UPF請求轉發器504發送到UPF N4 326的轉發請求訊息516的來源埠。UPF請求轉發器504通過將IP目的地位址重寫為UPF N4 326的IP位址並將IP來源位址重寫為PFCP代理322的IP位址，來進一步修改轉發的請求訊息514。 ● SMF 響應接收器 506 被配置為偵測來自 SMF SPGW-C 314 且定址到埠 X 的 PFCP 響應 518，並將偵測到的 PFCP 響應 518 提供給 UPF 響應轉發器 512。 ● UPF響應接收器508被配置為偵測來自UPF N4 326且定址到埠Y的PFCP響應520，並將偵測到的PFCP響應520提供給SMF響應轉發器510。 ● SMF 響應轉發器 510 被編程為將 PFCP 響應 518 轉發到 SMF SPGW-C 314，其中轉發 PFCP 響應 518 的來源設置為 UDP 埠 8805，目的地設置為埠 A(先前記錄的請求訊息 514 的來源端口 )。SMF響應轉發器510通過將IP目的地位址重寫為SMF SPGW-C 314的IP位址並將IP來源位址重寫為PFCP代理322的IP位址，來進一步修改轉發 PFCP 響應518。 ● UPF 響應轉發器 512 被編程為將 PFCP 響應 520 轉發到 UPF N4 326 的埠 Y，透過將轉發 PFCP 響應 520 的來源設置為 UDP 埠 8805，目的地設置為埠 B(先前記錄的請求訊息516的來源埠號)。UPF響應轉發器512通過將IP目的地位址重寫為UPF N4 326的IP位址並將IP來源位址重寫為PFCP代理322的IP位址，來進一步修改轉發 PFCP 響應518。
請參考「第6圖」，由於PFCP代理322如上文關於「第4圖」概述的那樣轉發訊息，因此PFCP代理322還可以窺探關於使用這些訊息建立之關聯和會話的訊息。然後可以將窺探的訊息提供給路由/SDN控制器324(BGP模塊324)。在所示的實施例中，PFCP代理322和路由/SDN控制器324之間的資訊傳輸是使用進程間通訊(IPC)600來執行的。例如 gRPC(一種開放原始碼遠端程序調用 (RPC) 系統)。SDN控制器324可以根據窺探的資訊對路由表602進行編程。
窺探資訊可以包括以下的部分或全部： ● 遠端隧道端點 (TEP)，例如：UPF 112 的位址。 ● 本地 TEP，例如：gNodeB 106 的位址。 ● 隧道端點標識符 (TEID)。 ● QFI(服務質量(QoS)標識符)。 ● UE位址(UE 102的位址)。 ● 訪問網路實例(Access Network Instance)。 ● 核心網路實例(Core Network Instance)。
直到接收到該資訊時，路由/SDN控制器324然後可以基於該資訊在路由表602中生成路由器的條目(entry)。這些路由條目可用於控制轉換模塊208、212和可能的路由模塊216的路由，以便實現上面關於「第2圖」和「第4圖」所描述的路由。
再次參考到「第2圖」，期望的路由可以包括由gNodeB 106從UE 102接收內部IP封包，而gNodeB 106生成包括內部IP封包的A型(GTP)封包。gNodeB 106通過BBU和UPF 112之間的GTP隧道將A型封包發送到UPF 112。定義此 GTP 隧道的參數包含在上面列出的窺探資訊中，特別是引用 UPF 112 的遠端 TEP 和引用 gNodeB 106 的本地 TEP。
如上文關於「第2圖」所述，不僅僅是簡單地通過 GTP 隧道路由 A 型封包，而是將 A 型封包轉換為 B型 或 C 型封包並通過 IP 網路 210，例如： SRv6 網路 210 進行路由。IP網路210和GTP隧道之間的轉換由轉換模塊208、212管理。此外，路由模塊216可能還需要參考定義GTP隧道的參數來路由封包。PFCP代理322獲得的窺探資訊可以提供給路由/SDN控制器324。路由/SDN控制器324然後可以對轉換模塊208、212和路由模塊216進行程式編程，以實現關於「第2圖」描述的路由。下面描述轉換模塊208、212和路由模塊216可以如何由路由/SDN控制器324進行程式編程的各種範例。
在第一範例中，路由/SDN控制器324接收遠端TEP並生成和分配到UPF 112的路由。特別地，該路由路線可以提供給轉換模塊208。除了如上所述的程式編程404a外，還可以提供該路由路線，用以執行GTP和SRv6之間的轉換。
在第二個範例中，路由/SDN控制器324接收本地TEP和UE位址並且根據SRv6基於該資訊生成和分配服務SID。特別地，服務SID可以被提供給路由模塊216。服務SID通過本地TEP所引用的gNodeB 106通過網路210向UE 102通告路由路線。路由/SDN控制器324可以在生成服務SID時使用QFI。該第二範例可以在執行如上所述的程式編程404c時實現。
在第三個的範例中，gNodeB 106可以通過將A型封包的目的地設置為遠端TEP ( UPF 112的隧道端點位址)，然後在與UPF 112建立的GTP隧道內發送A型(GTP)封包。當建立GTP隧道時，PFCP代理322通過在gNodeB 106和UPF 112之間窺探控制封包來獲得該遠端TEP位址。PFCP代理322可以將遠端TEP位址提供給路由/SDN控制器324。
然後，路由/SDN控制器324可以為這個遠端TEP生成一個路由條目，並且用這個路由條目對轉換模塊208進行程式編程。在一些實施例中，路由/SDN控制器324可以使用諸如GTP4.D的功能來生成路由條目。路由條目可以定義從 A 型到 B 型封包的轉換，包括將 GTP 標頭資訊編碼到 SRH' 標頭中，並定義通過網路 210 到轉換模塊 212 的路由，例如以根據分段路由協定(如 SRv6)的一個或多個 SID的形式。
在第四個範例中，從入口處所設備(ingress PE)到出口處所設備(egress PE)的流量路由是基於如下所述的窺探資訊來進行管理的。例如，入口 PE 可以是轉換模塊 208，而出口 PE 是作為與外部網路 214 或 MEC 服務器 118 接口的路由模塊 216。在相反的方向上，路由模塊216是入口PE，而轉換模塊208是出口PE。
在諸如L3VPN SRv6的標準虛擬專用網路(VPN)中，入口PE發出SRv6封包，其內部封包是從IP網路接收的封包。SRv6封包的目的地位址可以設置為分配給出口PE的IP位址，例如：IPv6位址(例如，分段標識符(SID))。出口PE接收到SRv6封包，對內部封包進行解封裝，將內部封包轉發到內部封包的目的地位址。在所述的實施例中，內部封包的目的地位址可以是 IPv6 目的地(例如，SID)的形式。出口PE因此可以基於內部封包的目的地位址來確定將內部封包轉發到哪裡，該目的地位址可以是第三方服務器或UE 102，取決於封包通過網路210移動的方向。
在所示的實施例中，出口PE(例如，轉換模塊208)可能需要確定內部封包應該被轉發到的一組可用gNodeB實例中的gNodeB 106，以便到達特定UE 102。因此，出口PE可以從路由/SDN控制器324接收路由條目，該路由條目將UE 102的IP位址映射到UE 102所連接的gNodeB 106的本地TEP(例如，建立了TCP或其他會話)。UE 102的IP位址和本地TEP之間的關聯可以根據上面列出的窺探資訊來確定。
當執行從C型封包到A型封包的封包轉換並通過GTP連接將得到的A型封包傳送到gNodeB時，路由條目可以指示出口PE使用gNodeB 106的本地TEP 106。例如，在使用 GTP4.D (IPv4 GTP) 的情況下，路由/SDN 控制器 324 可以向出口 PE 提供以下 IPv6 位址：
SRv6 定位符 (＜56 位元) + TEID (32 位元) + QFI (8 位元) + 本地 TEP 位址 (32 位元)。
“SRv6定位符”可以引用路由/SDN控制器324上的配置。基於SRv6定位符，轉換模塊208、212可以標識它們要執行的轉換功能。例如，BGP 324 可以指定 2001:db8::/48 作為 SRv6 定位符，用於GTP 和 SRv6 之間的轉換。在這種情況下，當轉換模塊208、212從GTP封包生成SRv6封包時，它將使用2001:db8::/48作為SRv6定位符並將GTP封包的TEID、QFI、TEP位址嵌入到SRH' 欄位中。當轉換模塊208、212接收到目的地與2001:db8::/48匹配的SRv6封包時，轉換模塊208、212可以理解SRv6封包需要被轉換成GTP。轉換模塊208、212可以從SRH'欄位中獲得TEID、QFI、TEP位址，然後重新生成原始的GTP封包。 然後可以將GTP封包發送到它被定址的UPF 112或gNodeB 106中的任何一個。
對於L3VPN中的多路徑標籤交換(MPLS)，SRv6定位符可用於指定一個給定的VPN。在 SRv6 L3VPN 的情況下，SRv6 定位符可以指定服務 SID(IPv6 位址格式)並且可以用於指定一個被給定的 VPN 而不是 MPLS L3VPN 的標籤。
本地TEP位址可以嵌入在上述IPv6位址中。 該位址也可以作為服務 SID 向入口 PE 進行發佈。當 出口PE 接收到一個目的地與這個 IPv6 位址匹配的封包時，出口PE 決定將封包轉發到哪個 gNodeB 實例，並且還可以獲取 BBU 的本地 TEP 位址並生成一個 GTP 封包(A 型封包)用於傳輸到 gNodeB 實例。路由/SDN控制器324可以用路由規則對出口PE進行程式編程，例如指示出口PE如何執行從IPv6位址到GTP封包的轉換的GTP4.D路由規則。
為了從SRv6轉換到GTP，出口PE可以使用以下資訊：本地TEP位址(gNodeB 106的位址)、TEID(隧道標識符)和QFI(QoS標識符)。本地 TEP 位址是 GTP 封包的目的地位址。 TEID 和 QFI 是需要被嵌入到 GTP 標頭中的值。因此，該資訊可以嵌入從入口 PE 路由到出口 PE 之封包的 IPv6 目的地位址(參見上面的範例位址)中，以便在 SRv6 到 GTP 的轉換過程中被攜帶於IPv6 目的地位址中。
該資訊(本地TEP位址、TEID、QFI)由PFCP代理322獲得，提供給路由/SDN控制器324，然後由路由/SDN控制器324使用以將入口PE和出口PE編程為嵌入資訊並使用上述資訊執行轉換。路由/SDN控制器324可以通過發佈具有包括嵌入資訊的IPv6位址的VPNv4/v6路由，作為提供給入口PE的服務SID。路由/SDN控制器324還可以在出口PE中以使用GTP4.E功能建立的SRv6定位符的形式對該資訊進行程式編程。
當入口PE接收到來自IP網路的封包時，入口PE可以用SRv6封裝來自IP網路的封包。此時，外部 IPv6 目的地位址為上述包含嵌入資訊的服務 SID。當出口PE收到外部IPv6目的地與上述服務SID匹配的封包時，出口PE可以決定對收到的封包執行GTP4.E功能，使用嵌入在 IPv6 目標地位址中TEID、QFI 和本地 TEP將其轉換為GTP(A型)封包。
在第五個範例中，路由模塊216可以從外部網路214接收被定址到UE 102的IP位址的封包。窺探到的資訊提供與 gNodeB 106 之本地 TEP 的關聯。路由/SDN控制器324因此可以發佈到路由模塊216的路由，該路由導向路由模塊216將定址到UE 102之IP位址的流量路由到gNodeB 106。然後，路由模塊216可以根據「第2圖」的路徑206通過gNodeB 106將封包路由到UE 102，如上所述在D型、C型和A型封包之間進行轉換。
在第六個範例中，窺探資訊可以包括核心網路實例。該值可用於 5G 核心網路中的網路切片(network slicing)。基於該值，路由/SDN控制器324可以確定在執行程式編程404c時在生成到UE 102的路由時應當從哪個虛擬路由轉發表(VRF)導入UE位址以及使用哪個VPN(VRF)。窺探資訊中的訪問網路實例可被用於從給定的VRF表中過濾掉特定的UE位址。因此，路由/SDN控制器324可以基於在窺探資訊中指定的核心網路實例和訪問網路實例來指定導入和/或過濾規則。
「第7圖」說明可用於實現本文公開之系統和方法的運算設備700範例的方塊圖。運算設備700可以用作服務器、客戶端或任何其他運算實體。 運算設備可以執行這裡討論的各種功能，並且可以執行一個或多個應用程序，例如這裡描述的應用程序。運算設備700可以是多種運算設備中的任何一種，例如桌上型電腦、筆記型電腦、服務器電腦、手持式電腦、平板電腦等。
運算設備700包括一個或多個處理器702、一個或多個記憶體設備704、一個或多個接口706、一個或多個大容量儲存設備708、一個或多個輸入/輸出(I/O)設備710和顯示設備730，它們都耦合到匯流排712。處理器702包括一個或多個處理器或控制器，它們執行儲存在記憶體設備704和/或大容量儲存設備708中的指令。處理器702還可以包括各種類型的電腦可讀取介質， 比如快取記憶體。
記憶體設備704包括各種電腦可讀取介質，例如：揮發性記憶體(例如，隨機存取記憶體(RAM) 714)和/或非揮發性記憶體(例如，唯讀記憶體(ROM) 716)。 記憶體設備704還可以包括可重複錄寫唯讀記憶體，例如快閃記憶體。
大容量儲存設備708包括各種電腦可讀取介質，例如：磁帶、磁碟、光碟、固態記憶體(例如，快閃記憶體)等。 如「第7圖」所示，特定的大容量儲存設備是硬碟724。各種驅動器也可以包括在大容量儲存設備708中，以實現從各種電腦可讀取介質讀取和/或寫入各種電腦可讀取介質。 大容量儲存設備708包括可移動介質726和/或不可移動介質。
輸入/輸出設備710包括允許資料和/或其他資訊輸入到運算設備700或從運算設備700取出的各種設備。範例中的輸入/輸出設備710包括游標控制設備、鍵盤、小鍵盤 、麥克風、監視器或其他顯示設備、喇叭、印表機、網路接口卡、資料機、鏡頭、CCD或其他影像擷取設備等。
顯示設備730包括能夠向運算設備700的一個或多個使用者顯示資訊的任何類型的設備。顯示設備730的範例包括有：監視器、顯示終端、視訊投影設備等。
接口706包括允許運算設備700與其他系統、設備或運算環境交互的各種接口。 範例的接口706包括任意數量的不同網路接口720，例如：通往區域網路(LAN)、廣域網路(WAN)、無線網路和網際網路的接口。其他接口包括使用者接口718和週邊設備接口722。接口706還可以包括一個或多個使用者接口718的元素。接口706還可以包括一個或多個週邊接口，例如：用於印表機、指向設備(滑鼠、觸控板等)、鍵盤等的接口。
匯流排712還允許處理器702、記憶體設備704、接口706、大容量儲存設備708和輸入/輸出設備710以及耦合到匯流排712的其他設備或元件之間彼此通訊。匯流排712可以表示為幾種類型的匯流排結構中的一種或多種，例如系統匯流排、PCI匯流排、IEEE 1394匯流排、USB匯流排等。
為了說明的目的，程式和其他可執行程式元件在本文中被示意為離的方塊，然而應當理解，這樣的程式和元件可以在不同時間常駐在運算設備700的不同儲存元件中，並且由處理器702執行。或者，本文描述的系統和程序可以在硬體或硬體、軟體和/或韌體的組合中實現。例如，一個或多個特殊應用積體電路(ASIC)可以被程式編程以執行一個或多個在此描述的系統和程序。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
100:蜂巢式資料通訊網路 102:使用者設備 106、106a、106b、106c:gNodeB 108:閘道 110、114、120:網路 112:使用者平面功能 116、118:移動邊緣計算服務器 204、206:路徑 208、208a、208b、208c、212:轉換模塊 210:網路 214:外部網路 216:路由模塊 300:控制平面 302:資料平面 304、306:部分 308:具統一資料管理的家庭使用者服務器 310:策略控制功能和/或策略和計費規則功能 312:接入和移動管理功能和/或移動管理實體 314:會話管理功能和/或服務和封包閘道 322:封包轉發控制協定代理 324:邊界閘道協定模塊 326:使用者平面功能控制模塊 400:轉發 402:提供 404a、404b、404c:程式編程 406:轉發 500:PFCP請求接收器 502:SMF請求轉發器 504:UPF請求轉發器 506:SMF響應接收器 508:UPF響應接收器 510:SMF響應轉發器 512:UPF響應轉發器 514、516:請求訊息 518、520:轉發PFCP響應 600:進程間通訊 602:路由表 700:運算設備 702:處理器 704:記憶體設備 706:接口 708:大容量儲存設備 710:輸入/輸出設備 712:匯流排 714:隨機存取記憶體 716:唯讀記憶體 718:使用者接口 720:網路接口 722:週邊設備接口 724:硬碟 726:可移動介質 730:顯示設備
為了便於理解本發明的優點，將參照圖式所示的具體實施例對以上簡要描述的本發明進行更具體的描述。需理解的是，這些圖式僅描繪了本發明的典型實施例並且因此不應被視為對其範圍的限制，將通過使用圖式以附加的獨特性和細節來描述和解釋本發明，其中： 第1A圖是現有技術中通過蜂巢式資料通訊網路接收封包的封包路由示意圖。 第1B圖是現有技術中對通過蜂巢式資料通訊網路接收封包進行重新路由的示意圖。 第2圖說明本發明的一個實施例，用於對通過蜂巢式資料通訊網路接收封包的路由方法的示意圖。 第3圖說明本發明的一個實施例，用於執行通過蜂巢式資料通訊網路接收封包進行路由之元件的示意圖。 第4圖說明本發明的一個實施例，說明PFCP代理對資訊的窺探(snooping)以及使用該資訊對轉換和路由模塊進行程式化的示意圖。 第5圖根據本發明實施例的PFCP代理的示意圖。 第6圖說明本發明實施例的PFCP代理和路由/SDN控制器之間的資訊交換的示意圖。 第7圖說明適用於實現本發明實施例之方法的電腦系統的示意圖。
102:使用者設備
106:gNodeB
112:使用者平面功能
208、212:轉換模塊
210:網路
214:外部網路
216:路由模塊
300:控制平面
302:資料平面
304、306:部分
308:具統一資料管理的家庭使用者服務器
310:策略控制功能和/或策略和計費規則功能
312:接入和移動管理功能和/或移動管理實體
314:會話管理功能和/或服務和封包閘道
322:封包轉發控制協定代理
324:邊界閘道協定模塊
326:使用者平面功能控制模塊

Claims (20)

  1. 一種蜂巢式資料通訊網路系統，包含： 一天線，用於接收來自一使用者設備的訊號； 一封包無線電網路，耦合到該天線； 一網際網路協定網路； 一轉換模塊，位於該封包無線電網路與該網際網路協定網路之間； 一使用者平面功能，被配置為管理與該使用者設備的通訊； 以及 一代理，介入於該封包無線電網路和該使用者平面功能間，該代理被配置為： 攔截任何進出該使用者平面功能的一流量； 從該流量中窺探一會話資訊；以及 調用對該轉換模塊的程式編程以根據該會話資訊將通過該封包無線電網路接收的一第一封包轉換為通過該網際網路協定網路傳輸的一第二封包。
  2. 如請求項1所述之蜂巢式資料通訊網路系統，其中該會話資訊包括描述由該使用者平面功能終止一協定隧道的一資訊，該會話資訊包括該使用者平面功能之一隧道端點(TEP)標識符(TEID)、該協定隧道的一本地TEID與該使用者設備的一位址的任一個。
  3. 如請求項2所述之蜂巢式資料通訊網路系統，其中該本地 TEID 引用一 gNodeB。
  4. 如請求項2所述之蜂巢式資料通訊網路系統，其中該協定隧道是通用封包無線電服務 (GPRS) 隧道協定 (GTP)。
  5. 如請求項4所述之蜂巢式資料通訊網路系統，其中該第一封包根據所述GTP被格式化，並且該轉換模塊被程式編程為將該第一封包轉換成該第二封包，使得該第二封包根據網際網路協定被格式化。
  6. 如請求項5所述之蜂巢式資料通訊網路系統，其中該第二封包包含足夠的一資訊以將該第二封包轉換回一GTP封包。
  7. 如請求項5所述之蜂巢式資料通訊網路系統，其中更包括介入於該代理和該轉換模塊之間的一路由和軟體定義網路(路由/SDN)控制器，該路由/SDN控制器被程式編程為使用該資訊對該轉換模塊進行程式編程。
  8. 如請求項7所述之蜂巢式資料通訊網路系統，其中該路由/SDN控制器包括一邊界閘道協定(BGP)發言者(speaker)。
  9. 如請求項5所述之蜂巢式資料通訊網路系統，其中更包含將該網際網路協定網路耦合到一外部網路的一路由模塊； 其中，該代理更被程式編程為根據該會話資訊調用對該路由模塊的程式編程。
  10. 如請求項5所述之蜂巢式資料通訊網路系統，其中： 該轉換模塊為該第一轉換模塊； 所述蜂巢式資料通訊系統還包括一第二轉換模塊，使得該天線和該使用者平面功能之間的一路徑包括該第一轉換模塊、該網際網路協定網路和該第二轉換模塊；以及 該代理用於根據該會話資訊調用對該第二轉換模塊進行程式編程的程序，以將該第二封包轉換成一第三封包，該第三封包依據所述GTP被進行格式化。
  11. 一種蜂巢式資料通訊網路的通訊方法，包含： 提供一蜂巢式資料通訊系統，包括用於接收來自一使用者設備之訊號的一天線、耦合到該天線的一封包無線電網路、一網際網路協定網路、被配置為管理與該使用者設備的通訊的一使用者平面功能； 提供位於該封包無線電網路和該網際網路協定網路之間的一轉換模塊； 通過介入於該轉換模塊和該天線之間的一代理接收被定址到該使用者平面功能的一第一封包； 該代理從該第一封包中窺探一會話資訊，並將該第一封包轉發給該使用者平面功能； 該代理根據該會話資訊調用該轉換模塊的程式編程； 該轉換模塊從該封包無線網路接收一第二封包； 該轉換模塊根據程式編程對該第二封包進行轉換，以得到一第三封包；以及 通過該網際網路協定網路傳輸該第三封包。
  12. 如請求項11所述之蜂巢式資料通訊網路的通訊方法，其中該會話資訊包括描述由該使用者平面功能終止一協定隧道的一資訊，該會話資訊包括該使用者平面功能之一隧道端點(TEP)標識符(TEID)、該協定隧道的一本地TEID與該使用者設備的一位址的任一個。
  13. 如請求項12所述之蜂巢式資料通訊網路的通訊方法，其中該本地 TEID 引用位於該使用者平面功能與該天線之間的一基頻單元(baseband unit)。
  14. 如請求項12所述之蜂巢式資料通訊網路的通訊方法，其中該協定隧道是通用封包無線電服務 (GPRS) 隧道協定 (GTP)。
  15. 如請求項14所述之蜂巢式資料通訊網路的通訊方法，其中根據程式編程轉換該第二封包以獲得該第三封包包括將該第二封包從根據所述GTP格式化轉換為根據該網際網路協定格式化的該第三封包。
  16. 如請求項14所述之蜂巢式資料通訊網路的通訊方法，其中根據程式編程轉換該第二封包以獲得該第三封包包括將該第二封包從根據所述GTP格式化轉換為根據該網際網路協定格式化的該第三封包，以使得該第三封包包括足夠的一資訊以將該第三封包轉換回根據所述GTP格式化的一第四封包。
  17. 如請求項15所述之蜂巢式資料通訊網路的通訊方法，其中根據該會話資訊調用該轉換模塊之程式編程包括： 通過該代理將該會話資訊提供給介於該代理和該轉換模塊之間的一路由和軟體定義網路(路由/SDN)控制器；以及 由該路由/SDN控制器使用該會話資訊對該轉換模塊進行程式編程。
  18. 如請求項17所述之蜂巢式資料通訊網路的通訊方法，其中該路由/SDN控制器包括一邊界閘道協定(BGP)發言者(speaker)。
  19. 如請求項17所述之蜂巢式資料通訊網路的通訊方法，更包含： 該代理根據該會話資訊對位於該網際網路協定網路和一外部網路之間的一路由模塊進行程式編程。
  20. 如請求項11所述之蜂巢式資料通訊網路的通訊方法，其中該轉換模塊是一第一轉換模塊，該方法更包括： 在該網際網路協定網路和該使用者平面功能之間提供一第二轉換模塊；以及 該代理根據該會話資訊調用對該第二轉換模塊的程式編程，使得該第二轉換模塊被編程為將該第三封包轉換為一第四封包，該第四封包根據所述GTP格式化。
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