TWI578745B - 行動管理行動資料通訊的物件快取 - Google Patents

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TWI578745B
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奧立佛 馬龍 迪金
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萬國商業機器公司
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Description

行動管理行動資料通訊的物件快取
本發明有關行動管理行動資料通訊的最佳化領域。尤其，本發明係有關使用行動管理行動資料通訊的物件快取的感受品質最佳化。
無線行動資料終端機(使用者設備(UE))與連接的固定網路上的伺服器進行通訊。行動資料終端機可以是可經由無線網路(其中該網路提供行動管理)發送資料的任何裝置。網路實例包括：GPRS(通用封包無線電服務)(2G)網路；WCDMA(寬頻分碼多重存取)(3G)網路；或LTE(長期演進)或WiMAX(全球互通微波存取)(4G)網路。本發明的背景及說明將就第三代行動電話網路、UMTS(統一行動電話系統)/WCDMA進行說明。
參考圖1，示意圖顯示UMTS架構100，其藉由第三代行動通訊合作計畫(3GPP)標準化。
無線裝置(手機、膝上型電腦的3G網卡、平板裝置等)在3 GPP術語中又稱為使用者設備(UE)101。其無線連接110至基地台，該基地台標記為基地台(BS)102及在3GPP術語中又稱為節點B(Node B)。約100個節點B經由微波或光纖120連接至無線電網路控制器(RNC)103，RNC 103向後連接至伺服GPRS支援節點(SGSN)104(其支援數個RNC)及接著連接至閘道器GPRS支援節點(GGSN)105。最後，GGSN向後連接至業者服務網路 (OSN)106，OSN 106在互連點連接至網際網路107。
在基地台向後至GGSN之間的協定是各種3GPP特定協定，來自UE的IP流量經由該等協定穿隧。在RNC 103及GGSN 105之間使用GPRS穿隧協定(GTP)130。在GGSN 105、OSN 106及網際網路107之間使用標準網際網路協定(IP)140。注意，OSN 106在3GPP術語中稱為「Gi」參考點。
經由行動網路進行通訊的一個主要問題是資料流量的快速增加。行動計算平台密度按指數速率增加。行動計算平台包括傳統平台，諸如電話、平板及啟用行動寬頻的膝上型電腦，還有越來越多的啟用行動資料的裝置，諸如GPS系統、汽車、甚至行動醫療設備。隨著資料成為行動網路業者(MNO)遞送之內容的主要部分，此指數性增加帶給MNO許多新的挑戰。明確地說，雖然很容易部署額外基地台以增加可用的合計「空中介面」頻寬，但從基地台向後連接至RNC(通常實施為微波鏈路)卻在頻寬上受到約束。將其升級到光纖連接又相當昂貴。同樣地，增加RNC及核心網路的可用頻寬一樣昂貴。
在行動裝置上載入網頁所花費的時間通常比從固定連接載入相同網頁長很多。這部分是因為如上述的有限頻寬及網路擁塞，但即使忽略這些因素，行動網路上的往返時間仍比固定鏈路上的長很多。此增加的往返延遲時間(RTT)有一些與UE至基地台的無線電介面有關，及有一些與從基地台經由微波回到核心網路的連接及核心網路本身有關。對空中介面所進行的修改正在改善空中介面延時：「演進型HSPA(高速封包存取)」(有時非正式稱為3.5G)及「長期演進」(非正式稱為4G)，但透過微波及核心的延時仍將存在。
背景-行動網際網路最佳化
解決此問題的一個技術是從行動電話協定「分出」資料流量並使其最佳化。數家公司銷售設計從網路分出資料流量 的裝置。實例包括Stoke Inc.的行動資料卸載(MDO)產品及Continuous Computing銷售的網際網路卸載器具。這些實例的每一者均在RNC處將流量自3GPP協定分出。正合併類似技術以在基地台分出IP流量。
一旦自網路分出IP流量，即可在RNC處或在基地台中將最佳化平台放在行動電話網路的邊緣。此平台可掌管各種最佳化及其他應用。
背景-UMTS行動管理
參考圖2A至2C，一系列示意方塊圖繪示使用者設備(UE)201在網路邊緣移動時的行動管理網路架構200。圖式顯示四個名為節點B的基地台211-214。基地台子集211-212、213-214與個別RNC 221、222通訊。此通訊稱為在基地台及電話公司網路核心之間的回載鏈路231、232。RNC 221、222與SGSN 241通訊，SGSN 241使用連接至網際網路260的GGSN 251，網際網路260包括多個伺服器，諸如顯示的伺服器261。伺服器261具有TCP(傳輸控制協定)通訊端262，在使用者想要從伺服器261存取資料時，TCP通訊端262與UE 201的TCP通訊端202通訊。在圖2A至2C中，以筆直實線箭頭顯示資料傳送，及將發信號控制顯示為彎曲的虛線箭頭。
如稍早提到，UMTS系統產生從GGSN 251至使用者設備(UE)201的隧道270。在圖2A中，UE 201正在與基地台節點B1211進行通訊，因為使用者與此基地台最近。顯示使用者流量的IP隧道270。在圖2A至2C為圖解目的顯示IP隧道270，及IP隧道270實際上穿過中間組件，諸如圖2A中的RNC 221及SGSN 241。
隨著UE 201開始從一個小區移動至下一個小區，RNC 221偵測到UE 201的移動及起始行動事件，並配合GSN 241、251(GPRS支援節點)運作以隨著UE 201從基地台211移動 至基地台212而移動隧道270。
圖2B顯示UE 201移動至基地台節點B 2 212及隧道270對應地移動。
圖2C顯示隨著UE 201從具有第一RNC 1 221的基地台移動至具有第二RNC 2 222的基地台且隧道270相應地移動，UE 201移動至基地台節點B 3 213造成RNC之間的行動性。
重點在於UMTS系統維持隧道270橫跨行動事件的完整性。流動通過隧道270的TCP連接未被中斷。可能的是，可在行動事件期間丟棄一或多個IP封包，但TCP係設計在有損鏈路上操作，及因而很容易可恢復此封包丟棄。
隨著UE繼續移動至由新的RNC 222伺服的區域，將隧道270無縫地從一個RNC 221交遞至另一個222。
在基地台中使用物件快取的流量最佳化解決方案
存在周知的技術將快取http正向代理佈置在基地台中及從此代理伺服內容。因為可在網際網路上採取回到Gi或伺服器的往返行程來快取物件，故此法大幅減少所快取物件的頁面載入時間。這些往返行程的每一者可花費100ms或100ms以上，其中可節省60ms以上。由於典型頁面可含有數十個物件，此延時的累積效應將很驚人。
在基地台僅僅新增快取正向http代理的問題是其對行動管理的衝擊。UE具有終止於基地台的TCP連接。如果UE移動至另一個基地台，則極難維持在資料流量不再從中行進的網路部分具有狀態的TCP連接。文獻中存在一些解決方案，其談及從UE正在使用的基地台將這些連接的流量轉遞回到TCP連接終止的基地台，但此方案具有若干缺點。
●其需要在基地台之間的覆蓋網路以使流量能夠從一個基地台轉遞至另一個基地台。管理此覆蓋是很困難的。
●其耗盡額外頻寬以在基地台之間轉遞流量及潛在地增加 延時。
其餘問題
考慮所有先前技術，並無解決方案可在不影響行動性的情況下大幅減少由基地台的物件快取提供的頁面載入時間。
根據本發明之第一方面，提供一種用於行動管理行動資料通訊的方法，包含：在一基地台攔截及監聽在一使用者設備及一內容伺服器之間的資料通訊而不用終止通訊；在該基地台使用所監聽資料通訊實施物件快取；在網路之一物件快取伺服器實施物件快取，其中該物件快取伺服器代理從該使用者設備至該內容伺服器的通訊；及維持在該基地台之一物件快取及該物件快取伺服器之一物件快取之間的同步。
根據本發明之第二方面，提供一種用於行動管理行動資料通訊的系統，包含：一處理器；一網路，其含有一或多個基地台，其中該網路支援來往於一使用者設備之資料傳送的行動管理；在一基地台之一物件快取組件，用於攔截及監聽在一使用者設備及一內容伺服器之間的資料通訊而不用終止通訊；在網路之一物件快取伺服器，其中該物件快取伺服器代理從該使用者設備至該內容伺服器的通訊；及該基地台及物件快取伺服器的同步化組件，用於維持在該基地台之一物件快取及該物件快取伺服器之一物件快取之間的同步。
根據本發明之第三方面，提供一種電腦程式，其儲存於一電腦可讀媒體上及可載入一數位電腦之內部記憶體，該電腦程式包含軟體碼部分，當該程式在一電腦上運行時，該等軟體碼部分用於執行本發明之任何第一方面的方法。
100‧‧‧UMTS架構
101‧‧‧使用者設備(UE)
102‧‧‧基地台(BS)
103‧‧‧無線電網路控制器(RNC)
104‧‧‧伺服GPRS支援節點(SGSN)
105‧‧‧閘道器GPRS支援節點(GGSN)
106‧‧‧業著服務網路(OSN)
107‧‧‧網際網路
110‧‧‧無線連接
120‧‧‧微波或光纖
130‧‧‧GPRS穿隧協定(GTP)
140‧‧‧網際網路協定(IP)
200‧‧‧網路架構
201‧‧‧使用者設備(UE)
202‧‧‧TCP(傳輸控制協定)通訊端
211-214‧‧‧基地台
221、222‧‧‧無線電網路控制器(RNC)
231、232‧‧‧回載鏈路
241‧‧‧伺服GPRS支援節點(SGSN)
251‧‧‧閘道器GPRS支援節點(GGSN)
260‧‧‧網際網路
261‧‧‧伺服器
262‧‧‧TCP(傳輸控制協定)通訊端
270‧‧‧隧道
300‧‧‧系統
301‧‧‧使用者設備(UE)
302‧‧‧傳送協定通訊端
311-312‧‧‧基地台
321‧‧‧無線電網路控制器(RNC)
331‧‧‧回載鏈路
341‧‧‧伺服GPRS支援節點(SGSN)
351‧‧‧閘道器GPRS支援節點(GGSN)
360‧‧‧網際網路
361‧‧‧伺服器
362‧‧‧通訊端
380‧‧‧物件快取伺服器
381、382‧‧‧傳送協定通訊端
383‧‧‧物件快取結構
384‧‧‧同步化組件
385‧‧‧偵測組件
390‧‧‧物件快取組件
391‧‧‧分支組件
392‧‧‧物件快取結構
393‧‧‧監聽組件
394‧‧‧模擬組件
395‧‧‧同步化組件
396‧‧‧通知組件
397‧‧‧快取查找組件
398‧‧‧偽通訊端
400‧‧‧資料處理系統
401‧‧‧處理器
402‧‧‧系統記憶體
403‧‧‧匯流排系統
404‧‧‧唯讀記憶體(ROM)
405‧‧‧隨機存取記憶體(RAM)
406‧‧‧基本輸入/輸出系統(BIOS)
407‧‧‧系統軟體
408‧‧‧作業系統軟體
410‧‧‧軟體應用程式
411‧‧‧主要儲存構件
412‧‧‧次要儲存構件
413‧‧‧輸入/輸出裝置
414‧‧‧顯示裝置
415‧‧‧視訊配接器
416‧‧‧網路配接器
在本說明書結尾部分特別指出及清楚主張視為本發明之標的。參考與附圖一起閱讀的以下詳細說明，可充分瞭解本發明關於操作的組織及方法二者以及其目的、特徵、及優點，圖中：圖1是顯示先前技術中已知之行動網路架構的示意圖；圖2A至2C是顯示先前技術中已知之橫跨行動網路之行動管理的示意方塊圖；圖3是根據本發明之系統的方塊圖；圖4是可實施本發明之電腦系統的方塊圖；圖5是根據本發明之方法之一方面的流程圖；圖6是根據本發明之方法之一方面的流程圖；圖7是根據本發明之方法之一方面的流程圖；圖8是根據本發明之方法之一方面的流程圖；圖9是根據本發明之方法之一方面的流程圖。
應明白，為了圖解簡單清楚之故，圖中顯示的元件未必按比例繪製。例如，為了清楚之故，一些元件的尺寸可能相對於其他元件而被誇大。此外，在認為適當處，可在諸圖中重複參考數字以指示對應或類似特徵。
在以下詳細說明中，將提及數個特定細節以期全面瞭解本發明。然而，熟習本技術者應明白，在沒有以上特定細節的情況下，亦可實施本發明。在其他例子中，未詳細說明熟知的方法、程序、及組件以免模糊本發明的重點。
說明減少在無線行動資料終端機(使用者設備(UE))從伺服器提取資料物件時所見之延時的解決方案。減少延時是行動寬頻提供者的主要目標，因為其對終端使用者感受到的服務品質具有極大的影響。終端使用者希望立即載入資訊，但目前網路 的實情是，即使經由最先進的技術，載入網頁仍可花費數百毫秒或甚至若干秒。
所說明的方法及系統用於最佳化在無線行動資料終端機(使用者設備(UE))及在連接之固定網路上的伺服器之間的通訊。行動資料終端機可以是可經由無線網路(其中該網路提供行動管理)發送資料的任何裝置。實例網路包括GPRS(2G)網路、WCDMA(3G)網路、或LTE或WiMAX(4G)網路。然而，為了本說明的目的，將使用3G UMTS/WCDMA網路。
在UE使用HTTP(超文字傳送協定)協定提取網頁物件的具體實施例中說明解決方案，但這些概念亦適用於其他協定，諸如FTP(檔案傳送協定)或RTP(即時傳送協定)。
所說明的解決方案提出提供相同節省延時的方式，其係藉由以下方式達成：將物件快取佈置在基地台處同時亦提供行動性。也就是說，如果UE在由基地台快取伺服內容的同時移動至新的位置，則UE繼續接收內容而沒有中斷。即使在UE已經移動至尚未針對此解決方案進行修改的基地台時，仍保留此性能。另外，此技術可與有效改良其快取能力的位元組快取結合。
物件快取伺服器可在稱為「Gi」的參考點插入網路。此伺服器稱為「OCGi」(物件快取Gi)。在Gi，不再穿隧流量。Gi很像習知的WAN，這是使互連點與網際網路進行連接之處。此OCGi組件含有HTTP正向快取代理，其具有一些將進一步說明的額外功能性。
部分或所有基地台擴增有分支及物件快取組件。分支本身的細節由於是先前技術，故不加以說明。基地台的分支及物件快取組件稱為「OCNB」(物件快取節點B)。OCNB含有快取，但是如將說明的，其操作方式與傳統正向快取代理有點不一樣。
參考圖3，方塊圖顯示所說明系統300的具體實施例。
使用者設備(UE)301在多個基地台(在此實例中僅顯 示兩個)311-312之間的網路邊緣移動，在3G術語中，這些基地台稱為節點B。UE 301具有傳送協定通訊端302，用於在網際網路360上與伺服器361的通訊端362進行資料傳輸。
基地台311-312與RNC 321通訊。此通訊稱為在基地台及電話公司網路核心之間的回載鏈路331。RNC 321與SGSN 341通訊，SGSN 341又與GGSN 351通訊。
所說明的系統在網路連接至互連點與網際網路360的點處包括物件快取伺服器380，其在此稱為「物件快取Gi(OCGI)」。物件快取伺服器380操作為具有額外功能性的HTTP正向快取代理。物件快取伺服器380包括傳送協定通訊端381、382及物件快取結構383。
物件快取伺服器380亦可包括同步化組件384，用於同步化其物件快取結構383與基地台312之物件快取組件390的物件快取結構392。物件快取伺服器380亦可包括偵測組件385，用於偵測使用者設備從一基地台小區的移動及接管伺服請求的物件。
網際網路360提供與多個內容伺服器(諸如所顯示的內容伺服器361)的通訊。內容伺服器361具有傳送協定通訊端362。
在此具體實施例中，基地台之一者312包括物件快取組件390，其稱為物件快取節點B(OCNB)且包括分支及物件快取功能性以最佳化資料傳送。物件快取組件390包括物件快取結構392。
在基地台312之物件快取組件390的具體實施例包括用於分出流量的分支組件391，物件快取組件390包括偽通訊端398，其模擬物件快取伺服器380中真實通訊端的行為及狀態。物件快取組件390亦包括監聽組件393，用於監聽來往於UE 301的流量。其亦包括快取查找組件397，用於決定所監聽請求或回應是否在基地台物件快取組件390的物件快取392中進行快取。其亦 包括模擬組件394，用於產生模擬物件快取伺服器380之回應的回應。
物件快取組件390亦可包括同步化組件395，用於同步化其物件快取392與物件快取伺服器380的物件快取383。其可另外包括通知組件396，用於將在基地台312之物件快取組件390的快取命中通知發送至物件快取伺服器380。
參考圖4，實施本發明諸方面的例示性系統包括資料處理系統400，其適於儲存及/或執行程式碼且包括至少一個處理器401，其透過匯流排系統403直接或間接耦合至記憶體元件。記憶體元件包括：在實際執行程式碼期間所用的本機記憶體、大量儲存裝置、及快取記憶體，快取記憶體暫時儲存至少某個程式碼，以減少執行期間必須自大量儲存裝置擷取程式碼的次數。
記憶體元件可包括系統記憶體402，其形式為唯讀記憶體(ROM)404及隨機存取記憶體(RAM)405。基本輸入/輸出系統(BIOS)406可儲存在ROM 404中。系統軟體407(包括作業系統軟體408)可儲存在RAM 405中。軟體應用程式410亦可儲存在RAM 405中。
系統400亦可包括主要儲存構件411(諸如磁性硬碟驅動器)及次要儲存構件412(諸如磁碟驅動器及光碟驅動器)。諸驅動器及其相關聯電腦可讀媒體提供電腦可執行指令、資料結構、程式模組及用於系統400的其他資料的非揮發性儲存。軟體應用程式可儲存在主要及次要儲存構件411、412以及系統記憶體402上。
計算系統400可經由網路配接器416使用對一或多個遠端電腦的邏輯連接在網路環境中操作。
輸入/輸出裝置413可直接或透過中介I/O控制器耦合至系統。使用者可透過諸如鍵盤、指向裝置的輸入裝置或其他輸入裝置(例如，麥克風、搖桿、電玩控制板、衛星接收碟、掃描器、或諸如此類)，將命令及資訊輸入系統400中。輸出裝置可包 括揚聲器、印表機等。顯示裝置414亦經由諸如視訊配接器415的介面連接至系統匯流排403。
參考圖5，流程圖500顯示所說明方法的具體實施例。該方法包括在基地台攔截及監聽501網路上在使用者設備及內容伺服器之間的資料通訊。在基地台使用所監聽的通訊實施502物件快取以最佳化資料傳送。亦在網路中提供的物件快取伺服器處實施503物件快取。物件快取伺服器代理從使用者設備至內容伺服器的通訊。維持504基地台的物件快取及伺服器的物件快取之間的同步。
現在說明實例狀況以更詳細地繪示所說明的解決方案。實例狀況係其中UE在UMTS網路中使用HTTP協定提取網頁物件。
參考圖6，說明方法600之一方面的實例具體實施例。UE建立601與網路的隧道。UE及UMTS網路可在UE及Gi之間建立無線載送及隧道。注意，此操作通常在不同請求中再三使用的相同隧道下預先發生。
UE可能需要建立602新的TCP連接(經由隧道)至其想要從中提取網頁物件之內容伺服器的HTTP埠。在OCGi中代理603此連接。
建立此TCP連接涉及無線電網路上針對SYN-SYN-ACK TCP建立階段的一個往返行程延遲；然而，應注意，HTTP協定通常在許多請求上使單一TCP連接保持開放，因此，其假設TCP連接在許多情況中將已存在且因而沒有按請求的往返行程。
UE以正常方式經由其TCP連接進行604網頁物件的HTTP GET請求。攜載TCP連接的隧道(HTTP GET請求在其上流動)可利用先前技術已知的分支功能重新引導605至基地台(節點B)處的OCNB器具。
在OCNB器具中，TCP連接未被終止或代理，而只 是被監聽606。HTTP GET請求流動通過隧道至核心，係TCP連接在OCGi中終止之處。
參考圖7，說明在OCNB處實施之方法700之方面的實例具體實施例。OCNB監聽701來自UE的請求。OCNB使用所監聽的HTTP請求以在OCNB本機快取中執行702查找。接下來發生的取決於有快取命中或快取未中703。
如果OCNB中有快取未中，則OCNB繼續監控709TCP連接及在回應從OCGi至UE未經改變的流經OCNB時監聽回應。更詳細地解說此監聽：當回應到達時，OCNB監聽回應的內容及檢查回應以決定該回應是否可快取。如果該回應可快取，則OCNB將回應放入710其快取並允許其未經改變的流至UE。請求是否可快取的決定包括確保在OCNB未快取在OCGi也還沒被快取的任何事物的邏輯。
在OCNB的快取命中意指當OCNB監聽請求時，其可決定OCNB在其本機快取中具有伺服所請求物件所需的資料。此方案亦保證確切相同的物件存在於OCGi快取中。從快取擷取704請求的物件。
此外，由於同步化OCNB及OCGi的設計，故OCNB可精確知道OCGi將針對回應發送之HTTP回應的每個細節。此知道在每個細節上可為精確地正確，使得OCNB能夠建立包括OCGi將建立之所有標頭的相同位元組序列。由於OCNB亦監控TCP連接，故其亦知道OCGi處的TCP狀態，並可預測將用來發送回應的TCP序號。以此方式，OCNB可使其偽通訊端保持與OCGi的真實通訊端同步化。
OCNB將回應建立705為其知道OCGi在OCGi處理請求時將建立的TCP封包序列。OCNB藉由使其偽TCP通訊端模仿OCGi中的真實TCP通訊端，在朝向UE的方向將OCGi所將建立的TCP封包序列插入TCP連接，發送706回應給UE。由於OCNB的偽通訊端保持與OCGi的真實通訊端同步化，從偽通訊端發送的 封包在各方面將等同於從OCGi發送的封包。
OCNB可在請求已達到OCGi之前執行此任務。隨著TCP封包從OCNB流向UE，UE將開始用含有被確認之序號的TCP ACK封包確認這些封包。這些ACK封包由OCNB監聽707以更新其偽通訊端的狀態，但並不攔截這些ACK封包。這些ACK封包流回OCGi，該等封包在此用於維持OCGi中TCP通訊端的狀態，使其保持與資料傳送同步化。這在以下顯示之行動性的情況中很重要。
注意，這表示OCGi可看到其尚未產生之封包的確認。必須修改OCGi的TCP堆疊以識別此可能性。當快取命中在OCNB發生時，OCNB發送708通知給OCGi，以指示此係快取命中。可以多個方式發送通知。一些實例如下：
●修改來自UE的HTTP GET以包括內容被快取的通知。這需要HTTP GET被延遲達快取查找的持續時間。
●OCNB可經由UDP將帶外訊息發送至熟知的埠及IP位址及此訊息在OCGi被攔截。此優點是不需要延遲HTTP GET請求。
參考圖8，說明在核心之方法800之方面的實例具體實施例。OCGi正向快取代理接收801請求。OCGi代理802連接及開始以正常方式處理HTTP正向快取代理的請求。
決定803請求的物件是否在OCGi的物件快取中。如果物件在快取中且是新到的，則OCGi準備從OCGi的快取伺服804物件。
如果物件不在快取中或不是新到的，則從原始內容伺服器提取807物件，且稍後將此物件新增808至OCGi及OCNB的快取。在此情況中，可保證請求在OCNB亦是快取未中。以正向快取代理處理快取未中的正常方式處理請求。
在處理OCGi處的快取命中時，OCGi可從OCNB接收805此請求在OCNB中是快取命中的指示。如果接收此指示， OCGi並不伺服809內容，而是僅僅維持映射連接狀態的TCP狀態機。OCGi不發送封包，但接收OCNB代表其發送之封包的ACK。
如果OCGi未從OCNB接收已有OCNB快取命中的指示，則OCGi開始伺服806物件。這有以下三個可能的原因：
●沒有OCNB存在於資料路徑中。
●有OCNB在資料路徑中，但其有快取未中。
●有OCNB在資料路徑中且有快取命中，但通知尚未到達。在此情況中，OCGi將在接收OCNB之快取命中的指示之前開始伺服封包。OCGi可產生複製在OCNB產生之封包的一些封包。這些都將流至UE，但這並不是問題。只要封包相同，TCP允許複製封包。最後，OCGi將接收通知及停止發送封包。
參考圖9，說明形式為行動事件之方法900之方面的實例具體實施例。
在經由TCP伺服物件的某個點處，UE可移動901至新的基地台。
OCGi可偵測902 UE已移動至新的基地台。此偵測可以數個方式發生。以下是三個實例：
●由網路通知OCGi。
●OCGi維持與OCNB的活動訊號(heartbeat)。
●OCGi發送由OCNB移除的UDP資料包至UE。如果OCNB不存在，則UE將接收這些UDP資料包及產生ICMP埠無法到達的錯誤。OCGi注意到其尚未接收UE對所發送封包的確認，並在假設沒有OCNB的情況下重新傳輸。
當OCGi偵測到UE已移動至新的基地台時，OCGi接管903伺服物件。OCGI可以這麼做是因為其具有TCP連接的最新狀態。OCGI只需要在OCNB停止發送封包的點處開始發送封包。
視情況，如果UE移動至具有OCNB的新基地台， 則OCGi可在帶外與OCNB進行通訊以安排讓新的OCNB接管904物件的伺服。這麼做將需要連同目前偏移及TCP資訊傳達原始請求的細節。
注意，如果新的基地台具有OCNB但物件不在其快取中，則這將以沒有OCNB的基地台的相同方式來處理。
快取一致性
基地台物件快取組件(OCNB)的快取必須與物件快取伺服器(OCGi)的快取一致。此一致性可保證如果在OCNB快取物件，則在OCGi快取確切相同物件，及OCGi不需要回到起源內容伺服器(如果快取的物件過期)。
如果OCGi具有物件的不同版本或如果其需要回到起源內容伺服器以提取物件，則OCNB產生的TCP封包序列有可能與OCGi產生的TCP封包序列不同。
可藉由以下做法達成此一致性：
●每個OCNB快取可為固定大小。
●OCGi的快取可等於所有OCNB快取大小的總數。
●OCGi可分割其快取及分開管理針對系統中存在的每個OCNB快取的快取物件。
●OCNB及OCGi中在以下情況時的快取邏輯及參數可相同：˙在快取回應時；˙當快取大小超過時的逐出策略；˙當物件被視為過期時。
結合物件快取及位元組快取
所說明的方法及系統可與基地台及Gi之間的位元組快取結合。
可在Gi的中央攔截伺服器及基地台子集中的攔截功能集之間實施位元組快取。此實施攔截但不終止傳送協定連接。其在傳送協定連接流經具有最佳化功能的基地台時最佳化傳送協定連接。如果UE移動至另一具有最佳化功能的基地台，則繼續最佳化。如果UE移動至沒有最佳化功能的基地台，則傳送協定連接不受影響但未被最佳化。
位元組快取伺服器可在稱為「Gi」的參考點處插入UMTS網路。此伺服器可稱為「BCGi」(位元組快取Gi)並可與所說明的物件快取伺服器(OCGi)結合。此BCGi組件操作為習知的通透TCP代理但具有額外位元組快取行為。
可在與所說明的基地台物件快取組件(OCNB)結合的一或多個基地台提供位元組快取組件(稱為「BCNB」(位元組快取節點B))。與上述OCNB功能一樣，只要有關使用者平面資料，BCNB功能如「打線凸塊(bump in the wire)」般操作。其並非代理。與OCNB一樣，在UE及核心之間的傳送協定連接未被終止，而是有時為BCNB所操縱有如BCNB將其終止。
UE可以正常方式與網路建立隧道。UE在其想要從中接收資料的內容伺服器的埠處進行TCP連接。此TCP連接可由BCGi通透地代理。來自伺服器埠的回應可往回流經代理且可往回傳播至UE。BCGi完全不更改TCP流但的確開始檢查資料、計算Rabin指紋及在位元組快取中儲存一起鍵入其SHAT雜湊上的檔案塊。在此未完整說明位元組快取，因為這在先前技術參考文獻中已充分說明。可以說BCGi開始安置標準位元組快取結構，但在UE移動至具有BCNB功能的基地台之前沒有任何動作。
BCNB可藉由產生UE不會產生及BCGi會攔截的標記IP封包，發信號給BCGi，告知其現已存在於資料路徑中。當BCGi得知BCN存在於資料路徑中時，BCGi可停止發送正常TCP流量，並反而可開始將針對此流量的「位元組快取記錄」(BCR)發送至BCNB。精確地說，這些記錄係透過GTP隧道發送，有如 這些記錄是要發送至UE，但並不在TCP連接內部發送。反而是經由UDP發送至BCGi識別的埠。事實上有許多方式可以發送這些記錄，至特殊埠的UDP即是一個實例。
BCR可含有：●所有TCP後設資料，以允許在BCGi重新建立與BCR有關的TCP封包；●TCP標頭的起始32位元序號；●位元組快取符記，這基本上是代表資料塊(通常大小大約8K)的記號。
在BCNB，可建立偽TCP通訊端。此偽通訊端行為等同於針對OCNB說明的偽通訊端。
BCNB可從BCGi接收位元組快取符記並可使用這些符記重新組成原始資料。重新組成原始資料的細節與位元組快取有關。簡單地說，BCNB的位元組快取查找其快取中的符記以尋找對應的完整資料及重建TCP封包。重要的是BCNB不需要對資料執行昂貴的Rabin指紋法運算，這些全部可在BCGi進行。BCNB只要存取有關於符記的資料及重新建立TCP封包。BCNB使用BCR中的資料在從位元組快取提取的資料周圍重新組成TCP訊框。
重要的是注意，由於TCP區段中從BCR重新建立的資料完全相同，若BCNB不存在將由BCGi逐位元組發送資料，偽通訊端中的TCP狀態精確地保持與BCGi同步化。
還有，注意，位元組快取不需要完全以逐個TCP區段的基礎進行操作。BCR可含有匹配數個區段之TCP資料的符記。事實上，位元組快取邊界不必落在區段邊界上。
結合物件快取及位元組快取提供允許局部快取命中的進一步好處。這將允許以更有效的方式管理OCNB的有限大小快取。
在此情況中，OCNB快取將持有在HTTP請求細節 鍵入的位元組快取符記序列。HTTP請求的初始查找將產生位元組快取符記序列。
位元組快取將位於此序列下及可持有一些或所有這些符記的資料。在一些符記的資料不在快取中的情況中，資料將被提取。熟習本技術者將明白，在位元組快取實施及物件快取實施之間，在OCNB將資料插入TCP流的程序完全相同。在任一情況中，節點B的偽通訊端核發真實TCP通訊端已產生的TCP封包序列。所說明的特定最佳化如下：
●減少在無線電存取網路(RAN)及核心網路的回載上發送的資料量。
●明顯減少UE所經歷的往返時間及因而明顯減少載入網頁的時間。
●不需要對UE硬體或軟體進行任何修改，也不需要對伺服器進行修改。
●不會妨礙行動管理。
本發明可以採用完全硬體具體實施例的形式、完全軟體具體實施例的形式、或含有硬體與軟體元件二者之具體實施例的形式。在較佳的具體實施例中，本發明係以軟體實施，軟體包括但不限於韌體、常駐軟體、微碼等。
本發明可以採取可從提供程式碼的電腦可用或電腦可讀媒體存取之電腦程式產品的形式，以由電腦或任何指令執行系統使用或結合電腦或任何指令執行系統使用。為此說明之目的，電腦可用或電腦可讀媒體可以是任何含有、儲存、通訊、傳播、或傳送由指令執行系統、設備、或裝置使用或結合指令執行系統、設備、或裝置使用之程式的設備。
此媒體可以是電子、磁性、光學、電磁、紅外線、或半導體系統(或設備或裝置)或傳播媒體。電腦可讀媒體的範例包括：半導體或固態記憶體、磁帶、抽取式電腦磁片、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、硬碟、及光碟。目前的光碟範例 包括：唯讀記憶體光碟(CD-ROM)、讀/寫光碟(CD-R/W)及DVD。
在不脫離本發明的範疇下，可對上述進行改良及修改。

Claims (21)

  1. 一種用於行動管理行動資料通訊的物件快取的方法，包含：在一基地台攔截及監聽在一使用者設備及一內容伺服器之間的資料通訊而不用終止通訊；在該基地台使用所監聽資料通訊實施物件快取；在網路之一物件快取伺服器實施物件快取，其中該物件快取伺服器代理從該使用者設備至該內容伺服器的通訊；及維持在該基地台之一物件快取及該物件快取伺服器之一物件快取之間的同步。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，包括：從提供一快取物件的該基地台提供一資料回應至一使用者設備，其中該資料回應模擬來自該物件快取伺服器的一回應。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中提供一資料回應包括建立該物件快取伺服器將建立的位元組序列。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，包括：如果在該基地台達成一資料通訊的快取命中，則提供一通知至該物件快取伺服器。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，包括：如果在該基地台有一資料通訊的快取命中，則以資料封包對該使用者設備伺服該快取物件；該基地台監聽來自該使用者設備的確認資料封包及在使 用該等確認資料封包維持該物件快取伺服器之狀態的情況下，允許該確認資料封包繼續進行至該物件快取伺服器。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，包括：針對該物件快取伺服器尚未產生的資料封包，修改該物件快取伺服器以因應從該使用者設備接收該確認資料封包。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，包括：在該基地台監聽來自該物件快取伺服器的回應；及如果在該物件快取伺服器也已經快取該物件，則快取該回應的物件。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，包括：如果從該物件快取伺服器伺服一快取命中及接收該基地台具有一快取命中之一通知，則在維持映射連接狀態之狀態的同時停止從該物件快取伺服器伺服該物件。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，包括：由該物件快取伺服器偵測該使用者設備從一基地台小區的移動；該物件快取伺服器接管伺服一請求之一物件。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，包括：由該物件快取伺服器偵測該使用者設備從一基地台小區的移動；一新的基地台接管伺服一請求之一物件。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，包括： 維持各基地台之一物件快取與該物件快取伺服器之一物件快取一致。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，包括：在各基地台提供一固定大小之一物件快取；在該物件快取伺服器提供一大小等於所有該等基地台物件快取之總數的一物件快取；及分割該物件快取伺服器的該物件快取以分開管理針對各基地台快取的該等物件。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之方法，包括：在該基地台及該物件快取伺服器提供相同的快取邏輯及參數。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之方法，包括：在該基地台及該物件快取伺服器實施位元組快取以達成局部快取命中；其中該基地台保有快取關於資料請求細節鍵入之符記的位元組序列。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該資料通訊為超文字傳送協定請求及回應。
  16. 一種用於行動管理行動資料通訊的物件快取的系統，包含：一處理器；一網路，其含有一或多個基地台，其中該網路支援來往於一使用者設備之資料傳送的行動管理； 在一基地台之一物件快取組件，用於攔截及監聽在一使用者設備及一內容伺服器之間的資料通訊而不用終止通訊；在網路之一物件快取伺服器，其中該物件快取伺服器代理從該使用者設備至該內容伺服器的通訊；及該基地台及物件快取伺服器的同步化組件，用於維持在該基地台之一物件快取及該物件快取伺服器之一物件快取之間的同步。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之系統，其中在該基地台的該物件快取組件包括一模擬組件，其用於從提供一快取物件的該基地台提供一資料回應至一使用者設備，其中該資料回應模擬來自該物件快取伺服器的一回應。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之系統，其中在該基地台的該物件快取組件包括一通知組件，其用於如果在該基地台達成一資料通訊之一快取命中，則提供一通知至該物件快取伺服器。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之系統，其中該物件快取伺服器包括一偵測組件，其用於偵測該使用者設備自一基地台小區的移動及接管伺服一請求之一物件。
  20. 如申請專利範圍第16項所述之系統，包括：在各基地台之一固定大小之一物件快取；在該物件快取伺服器之一大小等於所有該等基地台物件快取之總數的一物件快取；及其中分割該物件快取伺服器的該物件快取以分開管理針對各基地台快取的該等物件。
  21. 一種電腦程式，其儲存於一電腦可讀媒體上及可載入一數位電腦的內部記憶體，該電腦程式包含軟體碼部分，當該程式在一電腦上運行時，該等軟體碼部分用於執行如申請專利範圍第1項所述之方法。
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