TWI679865B - 行動邊緣運算平台及其應用服務引導方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種行動邊緣運算平台及其應用服務引導方法。在此方法中，接收用戶服務請求，此用戶服務請求要求至少一個應用服務之存取。接著，依據授權區域及授權服務判斷是否轉送用戶服務請求對應的用戶訊務封包，從而取消將用戶訊務封包導往行動核心網路，此用戶訊務封包預設導往行動核心網路。藉此，提供服務差異化之應用，並滿足特定區域快速存取內部服務，從而提升行動用戶上網品質。

Description

行動邊緣運算平台及其應用服務引導方法

本發明是有關於一種行動邊緣運算(Mobile Edge Computing，MEC)技術，且特別是有關於一種行動邊緣運算平台及其應用服務引導方法。

隨著行動網路的普及，行動網路的訊務量不斷大幅提升，亦因此引發多種技術問題。請參照圖1，一般而言，來自行動接取網路的封包都會進入到行動核心網路轉送，電信業者僅給予一般用戶單一的服務路徑。不論是使用者設備(User Equipment，UE)(例如，智慧型手機、平板電腦等)存取高頻寬低延遲服務，或是使用者設備間傳輸或傳遞資料，皆需要繞送至行動核心網路(例如，在第四代(4G)行動通訊下會先經過服務閘道器(Serving Gateway，SGW)、封包資料網路閘道器(Packet Data Network Gateway，PGW))後再回來到前端給使用者設備。對於未來在車載通訊、或即時傳輸低延遲要求的應用服務(例如，串流、擴增實境(Augmented Reality，AR)和虛擬實境(Virtual Reality，VR)服務等)發展上，將會受到種種限制。

有鑑於此，本發明提供一種行動邊緣運算平台及其應用服務引導方法，其建立機制來轉送封包或引導服務路徑，使部分訊務封包或應用服務無須繞送至行動核心網路，並可快速存取內部服務。

本發明的行動邊緣運算平台，其包括網路單元、儲存單元及處理單元。網路單元接收用戶服務請求，此用戶服務請求要求至少一個應用服務之存取。儲存單元記錄數個模組。處理單元耦接網路單元及儲存單元，且存取並執行儲存單元所記錄的那些模組。而那些模組包括用戶服務路徑決策模組。用戶服務路徑決策模組判斷是否轉送用戶服務請求對應的用戶訊務封包，從而取消將用戶訊務封包導往行動核心網路，此用戶訊務封包預設導往行動核心網路。

本發明基於行動邊緣運算的應用服務引導方法，其包括下列步驟。接收用戶服務請求，此用戶服務請求要求至少一個應用服務之存取。判斷是否轉送用戶服務請求對應的用戶訊務封包，從而取消將用戶訊務封包導往行動核心網路，此用戶訊務封包預設導往行動核心網路。

基於上述，本發明實施例在行動擷取網路及行動核心網路之間導入行動邊緣運算，使部分應用服務之用戶訊務封包無須送至行動核心網路，而針對授權區域及服務而直接轉送至行動邊緣運算服務或拒絕連線。藉此，提供服務差異化之應用，並滿足特定區域快速存取內部服務，從而提升行動用戶上網品質。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖2是依據本發明一實施例的通訊架構的示意圖。請參照圖1，此通訊架構至少包括但不僅限於行動邊緣運算(MEC)平台1、一個或更多個使用者設備210、行動擷取網路220、MEC服務230、行動核心網路240、及網際網路(Internet)250。

MEC平台1至少包括但不僅限於網路單元110、儲存單元120及處理單元130。MEC平台1可以係介於行動(接取)網路220與行動核心網路240之間的閘道裝置、路由裝置、主機電腦、伺服器等設備。

網路單元110可以係支援乙太網路(Ethernet)、光纖技術等有線通訊的網路模組、介面卡、晶片或電路。

儲存單元120可以係任何型態的固定或可移動隨機存取記憶體（Random Access Memory，RAM）、唯讀記憶體（Read-Only Memory，ROM）、快閃記憶體（Flash Memory）或類似元件或上述元件的組合。儲存單元120儲存程式碼、裝置組態、緩衝的或永久的資料、諸如信令擷取分析模組121、訊務封包收發處理模組122、封包路由決策模組123、區域用戶特徵學習模組124、用戶數據封包判斷處理模組125、行動用戶特徵識別模組126、用戶授權區域與服務模組127、及用戶服務路徑決策模組128等軟體模組或程式碼、封包網際網路協定(Internet Protocol，IP)列表、訊務封包相關資訊、路由鄰接對應表、範圍內用戶位址列表、MEC服務列表、訊務封包的通用封包無線服務隧道協定 (General Packet Radio Service Tunneling Protocol，GTP)用戶數據隧道資訊、GTP用戶數據隧道資訊表等資訊及對照表，而各軟體模組之詳細運作待後續實施例說明。

處理單元130耦接網路單元110及儲存單元120，並可以係CPU、微處理器、微控制器、數位信號處理(Digital Signal Processing，DSP)晶片、場可程式化邏輯閘陣列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等可程式化單元或積體電路(Integrated Circuit，IC)。於本實施例中，處理單元130用以執行MCE平台1的所有運作，且可存取並執行儲存單元120所記錄的那些軟體模組。

使用者設備210可以係電腦主機、智慧型手機、平板電腦、穿戴式裝置等可連網設備。

行動擷取網路220可以係通用行動通訊系統地面無線電存取網路(UMTS Terrestrial Radio Access Network，UTRAN)、演進通用地面無線電存取網路(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network，E-UTRAN)等各世代行動網路標準的接取網路。

MEC服務230係指無須經由行動核心網路240的內部應用服務。

行動核心網路240可以係各世代行動網路標準的核心網路。

為了方便理解本發明實施例的操作流程，以下將舉諸多實施例詳細說明圖2通訊架構中各裝置之運作流程。圖3是依據本發明一實施例說明應用服務引導方法之流程圖。請參照圖3，本實施例的方法適用於圖2中的各裝置。下文中，將搭配MEC平台1的各項元件及模組進行說明，而各流程可依照實施情形而隨之調整，且並不僅限於此。

訊務封包收發處理模組122透過網路單元110而接收來自使用者設備210所傳送經由行動擷取網路220的訊務封包、以及用戶服務請求(步驟S310)。具體而言，本發明實施例之MEC平台1主要進行訊務封包轉送及應用服務導引兩大主軸，以下先以訊務封包轉送層面說明，請參照圖4所示封包接收處理機制，訊務封包收發處理模組122自網路單元110接收訊務封包(步驟S410)，並取得訊務封包相關資訊(例如，來源端及目的端IP位址、來源端及目的端多媒體存取控制(Media Access Control，MAC)位址、網路介面卡資訊等網路資訊)(步驟S420)(可參考表(1)是訊務封包相關資訊之範例)。訊務封包收發處理模組122判斷此訊務封包之封包型態是否為IP封包(步驟S430)；若是IP封包，則訊務封包收發處理模組122進一步比對其IP位址是否存在於封包IP列表中(步驟S440)(可參考表(2)是封包IP列表之範例)。若未存在於封包IP列表中，則訊務封包收發處理模組122將取得的IP及MAC位址資訊加入至封包路由決策模組123之路由鄰接對應表中(步驟S450) (可參考表(3)是路由鄰接對應表之範例)，並依據來源方向將訊務封包往封包路由決策模組123、行動擷取網路220、MEC服務230或行動核心網路240傳送(步驟S460)(若未符合步驟S430或符合步驟S440之條件者亦進入步驟S460。而由於初始假設係源自行動擷取網路220的訊務封包，故此訊務封包將送至封包路由決策模組123。換言之，若來源方向係源自於封包路由決策模組123，則訊務封包收發處理模組122會依據對應目的位址而傳送至行動擷取網路220、MEC服務230或行動核心網路240。 表(1) 表(2) 表(3)

請接著參照圖5所示封包路由決策機制，封包路由決策模組123會透過訊務封包的目的位址查找路由鄰接對應表(步驟S510)。也就是說，路由鄰接對應表係路由規則並記錄有多筆不同IP及MAC對應鄰接型態的內容(表(3)所示僅係其中一組目的位址的內容)，且鄰接對應表的建立方式可從訊務封包接收處理機制流程(即，圖4步驟S450)、用戶數據封包判斷處理機制(後續實施例說明)、以及系統間發送位址解析協定(Address Resolution Protocol，ARP)封包而對應產生。而本實施例的鄰接型態包括順向(forward)型態及逆向(backward)型態。封包路由決策模組123會進一步判斷其對應鄰接型態(步驟S520)；若此訊務封包的目的位址係對應於逆向型態，則表示此訊務封包的路由決策已完成，且封包路由決策模組123會依據目的端IP位址查詢路由鄰接對應表，並封裝第二層網路資訊(例如，MAC位址)而往訊務封包收發處理模組122傳送訊務封包(步驟S530)；而若此訊務封包的目的位址係對應於順向型態，則表示此訊務封包的路由決策尚未完成，且封包路由決策模組123會往用戶數據封包判斷處理模組125傳送此訊務封包(步驟S540)。

接著，用戶數據封包判斷模組125會判斷是否轉送此訊務封包，從而取消將訊務封包送至行動核心網路240(步驟S320)。具體而言，在習知技術中，來自行動網路220之訊務封包預設是會直接繞送至行動核心網路240，而本發明實施例為了減少用戶傳輸延遲與節省頻寬，提供了創新的封包轉送機制。請參照圖6所示用戶隧道封包判斷處理機制，用戶數據封包判斷模組125需先判斷此訊務封包的來源是否為行動擷取網路220或為非行動擷取網路(例如，來自MEC服務230或行動核心網路240)(步驟S610)。若為行動擷取網路220之來源，則用戶數據封包判斷模組125會進一步取得此訊務封包中IP頭封包、GTP頭封包、及內部封包頭資訊(步驟S620)，並搜尋此訊務封包的隧道端點識別碼(Tunneling Endpoint Identifier，TEID)是否在GTP用戶數據隧道資訊表中有記錄(步驟S630)(可參考表(4)是GTP用戶數據隧道資訊表之範例)。若有記錄期TEID則表示此使用者設備210已建立GTP用戶數據隧道資訊表，且用戶數據封包判斷模組125會自此用戶數據封包判斷模組125查找是否記錄有UE IP位址(步驟S640)。若UE IP位址無記錄，則用戶數據封包判斷模組125會將此訊務封包中內部封包所記錄的來源端IP位址(即，使用者設備210的IP位址)寫到此GTP用戶數據隧道資訊表(步驟S650)，並將內部封包所記錄的來源端IP位址儲存到範圍內用戶位址列表(可參考表(5)是範圍內用戶位址列表之範例)，且記錄封包時間於此GTP用戶數據隧道資訊表中(步驟S660)(若UE IP位址有記錄亦同執行此步驟)。此時，用戶數據封包判斷模組125會將目的端IP位址比對內部目的端IP位址以確認是否在用戶位址列表或MEC服務列表中(用戶位址列表及MEC服務列表各自記錄有一筆或更多筆內部目的端IP位址，這些內部目的端IP位址分別處於MEC服務230或在此MEC平台1服務範圍內的行動擷取網路220)(步驟S670)。若是存在範圍內用戶位址列表或MEC服務列表中或此訊務封包之TEID未有記錄，則用戶數據封包判斷模組125會對此訊務封包拆解GTP用戶數據隧道封包(步驟S680)，接著不管是否有進行此拆解程序都將此訊務封包傳送至封包路由決策模組123(步驟S690)。也就是說，只要訊務封包的目的位址符合範圍內用戶位址列表或MEC服務列表內記錄的內部IP位址，則此訊務封包的路由決策將取消往行動核心網路240之傳送，且其原GTP封包標頭應移除而直接替換成送至行動擷取網路220或MEC服務230的相關標頭內容。反之，若訊務封包的目的位址不符合位址符合範圍內用戶位址列表或MEC服務列表內記錄的內部IP位址，則此訊務封包將送至行動核心網路240。 表(4) 表(5) 表(6)

另一方面，若步驟S610中判斷為非行動擷取網路的封包來源，則用戶數據封包判斷模組125將依據目的端IP位址而在GTP用戶數據隧道資訊表中找出GTP頭封包資訊(記錄有行動核心網路240與行動擷取網路220的用戶數據隧道封包TEID雙向資訊)(步驟S625)，並由找尋結果判斷GTP頭封包是否存在?(步驟S635)；若存在，則用戶數據封包判斷模組125對此訊務封包封裝GTP頭封包資訊(步驟S655)後傳送給封包路由決策模組123(步驟S690)；若未存在，則用戶數據封包判斷模組125直接捨棄此訊務封包(步驟S645)。需說明的是，此GTP頭封包資訊係由信令擷取分析模組121透過網路單元110接收行動核心網路240及行動擷取網路220間傳送之信令解碼分析後所得。

值得注意的是，使用者設備210可能會不正常移出MEC服務範圍內的情況(例如，訊號不好，突然斷電等)，而為了讓彼此之間資料互傳不會因誤判仍存在於服務範圍內而中斷，請接著參照圖7所示用戶數據封包計時機制。當訊務封包經過前述圖6之GTP用戶數據隧道封包處理機制流程都會記錄封包時間(例如，步驟S660)，此時用戶數據封包判斷模組125會啟動對應計時器。而當此訊務封包傳送已超過計時器所預設的臨界時間值(應大於基地台所發出的交談釋放(session release)時間)而無資料往來時(步驟S710)，用戶數據封包判斷模組125需自GTP用戶數據隧道資訊表中刪除此封包紀錄及範圍內用戶網址列表中此用戶的網路位址，並通知信令擷取分析模組121刪除此用戶對應GTP用戶數據隧道資訊(步驟S720)。藉此，使用者設備210不正常移出MEC服務範圍時仍能維持系統運作，而不會將資料誤傳，更使得資料能往後端行動核心網路240傳送。

為了幫助讀者更加理解前述實施例的應用，以下將舉二應用情境說明。

圖8所示為第一應用情境說明使用者設備210與行動邊緣運算服務230間通訊的流程圖，請參照圖8，當使用者設備210進入到MEC服務230範圍內時，信令擷取分析模組121會進行信令擷取分析(步驟S801)並通知用戶數據封包判斷處理模組125進行GTP用戶數據隧道資訊表內容建立。當使用者設備210要連上MEC服務230時，訊務封包收發處理模組122接收訊務封包後(步驟S802)，將依據訊務封包接收處理機制(即，圖4之流程)將IP和MAC資訊加入至封包路由決策模組123之路由鄰接對應表(步驟S803)。接著，封包路由決策模組123依據目的端IP位址查詢路由鄰接對應表後判斷為順向型態，而將此訊務封包往用戶數據封包判斷處理模組125傳送(由訊務封包接收處理模組所建立的路由規則)(步驟S804)。而用戶數據封包判斷處理模組125收到此訊務封包後將判斷其為基地台(行動擷取網路220)來源，並將使用者設備210之來源端IP位址和封包時間記錄在GTP用戶數據隧道資訊表中。用戶數據封包判斷處理模組125進一步比對其內部封包所記錄的目的位址為送往MEC服務列表所記錄之內部位址，將拆除掉此訊務封包的GTP-U封包並往封包路由決策模組123傳送拆除GTP-U封包的訊務封包(步驟S805)。接著，封包路由決策模組123會依據目的端IP位址查詢路由鄰接對應表後確認為逆向型態，而對此拆解後之訊務封包封裝新第二層網路資訊，並將封裝後之訊務封包往訊務封包收發處理模組121傳送(由MEC ARP封包機制產生路由規則)(步驟S806)。訊務封包收發處理模組121即可根據對應MAC和網路介面卡資訊而將訊務封包往MEC服務230傳送(步驟S807)。若MEC服務230有回傳使用者設備210所需資料(步驟S811)，則訊務封包收發處理模組121接收回傳訊務封包後執行圖4所示訊務封包接收處理機制，而將此回傳訊務封包往封包路由決策模組123傳送(步驟S812)。接著，封包路由決策模組123依據此回傳訊務封包之目的端IP位址查詢路由鄰接對應表後判斷為順向型態，而將此回傳訊務封包往用戶數據封包判斷處理模組(由用戶數據封包判斷模組125收到上行資料將用戶IP位址加入路由規則)傳送(步驟S813)。而用戶數據封包判斷處理模組125則依據目的端IP位址在GTP用戶數據隧道資訊表中找出對應GTP頭封包資訊，並對此回傳訊務封包封裝找到的GTP頭封包再往封包路由決策模組123傳送(步驟S814)。封包路由決策模組123接著依據目的端IP位址查詢路由鄰接對應表後判斷為逆向型態，則對回應訊務封包封裝第二層網路資訊而往訊務封包接收處理模組122傳送(由訊務封包收發處理模組122所建立的路由規則)(步驟815)。訊務封包收發處理模組122即可根據對應MAC和網路介面卡資訊往行動擷取網路220傳送，此使用者設備210能收到MEC服務230索回傳的資料。依此類推，當使用者設備210要再繼續存取MEC服務230來進行上下行傳輸時，再依據前述流程重頭開始進行。

圖9所示為第二應用情境說明用戶間通訊機制通訊的流程圖，請參照圖9，當使用者設備A 210和使用者設備B 215進入到MEC平台1之服務範圍內時，信令擷取分析模組121會進行信令擷取分析(步驟S901)並通知用戶數據封包判斷處理模組125建立GTP用戶數據隧道資訊表內容。當使用者設備A 210要傳遞資料給使用者設備B 215時，訊務封包收發處理模組122接收使用者設備A 210所發送之訊務封包後(步驟S902)依據圖4所示訊務封包接收處理機制將IP和MAC資訊加入至封包路由決策模組123之路由鄰接對應表(步驟S903)。需說明的是，此步驟亦包含非使用者設備A 210和使用者設備B 215互傳之其他訊務封包，由於現在流通的訊務封包大多數係智慧型手機背景程式發起，當使用者設備接取(attach)時即會有訊務封包產生，所以其他封包同樣會經過此步驟。接著，封包路由決策模組123依據此訊務封包的目的端IP位址查詢路由鄰接對應表後判斷為順向型態，則將訊務封包往用戶數據封包判斷處理模組125傳送(步驟S904)。用戶數據封包判斷處理模組125收到訊務封包後判斷其為基地台(行動擷取網路220)來源，即將使用者設備A 210的來源端IP位址記錄在GTP用戶數據隧道資訊表中，並將此來源端IP位址記錄在範圍內用戶位址列表且將訊務封包經過時間記錄起來。用戶數據封包判斷處理模組125接著比對此訊務封包的內部封包的目的端IP位址位於範圍內用戶位址列表，以確認目標裝置處於MEC服務範圍內IP位址，再對此訊務封包拆除掉GTP-U封包後往封包路由決策模組123傳送(步驟S905)。需說明的是，考量到未來MEC範圍內IP位址過多時恐使比對效能降低，此時可利用位元決策樹(bit decision tree)方法來改善處理效能。接著，封包路由決策模組123依據目的端IP位址查詢路由鄰接對應表後判斷為順向型態，則將此訊務封包往用戶數據封包判斷處理模組125傳送(步驟S906)。值得注意的是，此路由規則由用戶數據封包判斷處理模組125處理使用者設備B 215之訊務封包時所建立的規則。而用戶數據封包判斷處理模組125再根據目的端IP位址而在GTP用戶數據隧道資訊表中找出GTP頭封包資訊，即可對此訊務封包封裝找到的GTP頭封包而往封包路由決策模組傳送(步驟S907)。封包路由決策模組123再依據目的端IP位址查詢路由鄰接對應表後判斷為逆向型態，則將此訊務封包封裝第二層網路資訊(MAC位址)後往訊務封包收發處理模組122傳送(步驟S908)。訊務封包收發處理模組122則依據對應MAC和網路介面卡資訊而將此訊務封包往行動擷取網路220傳送，讓使用者設備B 215能接收到來自傳送的資料(步驟S909)。依此類推，若使用者設備B 215收到後使用者設備A 210資料後之後打算回應或回傳其他封包，則可依據前述流程重新開始，使其回應或回傳封包能不繞進行動核心網路240而傳回去給使用者設備A 210。

此外，當使用者設備A 210不正常關機或移出，其未有任何訊務封包在計時器的臨界時間值內受用戶數據封包判斷處理模組125處理，則將觸發超過計時器(以4G技術為例係大於S1 四放時間(release time))臨界時間值沒封包經過的結果，且用戶數據封包處理模組125將刪除封包資訊和範圍內用戶位址列表內所記錄使用者設備A 210的IP位址，並通知信令擷取分析模組121刪除對應GTP用戶數據隧道資訊。

除了前述實施例處理訊務封包之轉送，針對應用服務引導層面，用戶服務路徑決策模組128將會判斷是否轉送步驟S310所取得之用戶服務請求對應的用戶訊務封包，從而取消將此用戶服務請求對應的用戶訊務封包導往行動核心網路240(步驟S330)。具體而言，本實施例主要係整合行動用戶即時信令資訊及MEC特性，藉由設定用戶區域範圍、授權服務，而針對不同用戶及不同區域，提供不同服務路徑之差異化應用。

首先針對用戶授權區域及服務，請參照圖10所示用戶授權區域與服務機制。用戶授權區域與服務模組127可由相關設定人員基於用戶授權資料而透過電腦主機連線至MEC平台1，以修改各用戶之用戶權限供裝資訊(包含授權區域、內/外部服務列表及uplink/downlink限速等，可參考表(7)是用戶權限供裝資訊之範例)(步驟S1010)，且依據用戶授權資料進行用戶供裝資訊之刪除(步驟S1020、S1025)、新增(步驟S1030、S1035)與更新(步驟S1040、S1050、S1060、S1070)等操作(若無需更新則回報錯誤(步驟S1045))。待用戶授權供裝資訊更新完成後，行動用戶上網時其相關供裝設定便可生效。 表(7)

請接著參照圖12所示區域用戶特徵學習機制，區域用戶特徵學習模組127自信令擷取分析模組121接收用戶設備210的用戶信令資訊(包含信令程序、用戶ID(例如，門號、國際行動用戶識別碼(International Mobile Subscriber Identification，IMSI)、裝置識別碼或其他對應於用戶設備210的識別資訊)、用戶IP位址及用戶位置(例如，所在細胞(cell)或基地台的識別碼)等，可參考表(8)是用戶信令資訊之範例)(步驟S1210)，先判斷其信令程序是否為刪除動作(例如，卸載(Detach)程序)(步驟S1220)；若是刪除動作，則區域用戶特徵學習模組127刪除此用戶ID或用戶IP位址於區域用戶特徵資料表中之關聯資訊(步驟S1225)；若非刪除動作，則區域用戶特徵學習模組127判斷此用戶信令資訊之用戶ID是否有值(即是否有記載用戶ID)(步驟S1230)；若有值，則區域用戶特徵學習模組127繼續判斷用戶ID是否已存在區域用戶特徵資料表中(步驟S1250)；若用戶ID不在表中，則區域用戶特徵學習模組127於區域用戶特徵資料表中新增此用戶ID之關聯資訊(包含用戶IP及用戶位置) (步驟S1255)；若用戶ID已存在表中，則區域用戶特徵學習模組127更新區域用戶特徵資料表中所記錄此用戶ID所關聯之用戶IP及用戶位置(步驟S1253)。若用戶ID為空值(即，用戶信令資訊未記錄用戶ID)，則判斷用戶IP位址是否已存在區域用戶特徵資料表中(步驟S1240)；若用戶IP位址不在表中，則區域用戶特徵學習模組127新增此用戶IP位址之關聯資訊(包含用戶IP位址及用戶位置)(步驟S1243)；若用戶IP位址已存在表中，則區域用戶特徵學習模組127更新此用戶IP位址所關聯之用戶位置(步驟S1235)。 表(8)

請接著參照圖13所示用戶使用服務資訊接收機制，區域用戶特徵學習模組124接收用戶數據封包判斷處理模組125傳送之用戶使用服務資訊(包含用戶IP位址及應用服務，可參考表(9)是用戶使用服務資訊之範例)。需說明的是，請參照圖15所示用戶使用服務資訊傳送機制，前述用戶使用服務資訊之取得係，由用戶數據封包判斷處理模組125先接收封包路由決策模組123傳送之訊務封包(步驟S1510)，將此訊務封包經深度封包檢測(Deep Packet Inspection，DPI)解析用戶使用之應用服務(步驟S1510)，再傳送此用戶使用服務資訊(包含解析所得之用戶IP位址及應用服務名稱)至區域用戶特徵學習模組124(步驟S1530)。請返回圖13，區域用戶特徵學習模組124可依據用戶使用服務資訊所帶用戶IP，自區域用戶特徵資料表找到對應用戶ID及用戶位置並組合成一組已連線用戶上網資訊(包含用戶ID、用戶IP位址、用戶位置及應用服務，可參考表(10)是已連線用戶上網資訊之範例)(步驟S1320)，最後傳送已連線用戶上網資訊至用戶服務路徑決策模組128。 表(9) 表(10)

請接著參照圖11所示用戶服務路徑決策機制。當透過網路單元110接收到使用者設備210所提供用於要求一個或更多個應用服務(例如，Facebook、line等)之存取的用戶服務請求時，用戶服務路徑決策模組128取得區域用戶特徵學習模組127所提供之已連線用戶上網資訊(例如，用戶ID、用戶IP位址、服務名稱、用戶位置等)(步驟S1110)後，先判斷其用戶ID是否存在(步驟S1120)；若無用戶ID，則用戶服務路徑決策模組128透過行動用戶特徵識別模組126而根據用戶IP資訊取得已連線用戶特徵資訊(例如，用戶ID、用戶IP位址等，可參考表(11)是已連線用戶特徵資訊之範例)(步驟S1130)；若用戶ID有值，則用戶服務路徑決策模組128不須至行動用戶特徵識別模組126取資料。接著，用戶服務路徑決策模組128透過用戶授權區域與服務模組127而根據提出用戶服務請求之用戶ID (例如，門號或IMSI等)取得已連線用戶權限供裝資訊(即，對應於此用戶ID的用戶權限資訊，可參考表(12)是已連線用戶權限供裝資訊之範例)(步驟S1140)，再判斷是否有取得此用戶ID對應之已連線用戶權限供裝資訊(步驟S1150)；若未有已連線用戶權限供裝資訊，則用戶服務路徑決策模組128通知用戶數據封包判斷處理模組125決策結果資訊(記錄有導往行動核心網路240及上行(uplink)/下行(downlink)限速(基於已連線用戶權限供裝資訊)等設定，可參考表(13)是決策結果資訊之範例) (步驟S1155)；若有取得已連線用戶權限供裝資訊，則用戶服務路徑決策模組128依據用戶位置判斷是否在授權區域內(步驟S1160)。若用戶位置不在授權區域內，用戶服務路徑決策模組128通知用戶數據封包判斷處理模組125決策結果資訊(包含導往行動核心網路240及uplink/downlink限速等設定)(步驟S1170)。若用戶位置有在授權區域內，則用戶服務路徑決策模組128依據用戶服務請求所請求使用應用服務名稱判斷是否在其允許內部服務列表內(步驟S1163)。若應用服務名稱有在允許內部服務列表內，則用戶服務路徑決策模組128通知用戶數據封包判斷處理模組125決策結果資訊(包含導往MEC服務230中內部服務伺服器及uplink /downlink限速等設定)(步驟S1165)。若應用服務名稱不在內部服務列表，則用戶服務路徑決策模組128判斷用戶服務請求所請求使用應用服務是否在其允許外部服務列表內(步驟S1180)；若有在允許外部服務列表內，則用戶服務路徑決策模組128通知用戶數據封包判斷處理模組125決策結果資訊(包含導往行動核心網路248及uplink/downlink限速等設定)(步驟S1183)；若無，用戶服務路徑決策模組128通知用戶數據封包判斷處理模組125決策結果資訊(包含拒絕用戶連線(或服務)之設定)(步驟S1185)。 表(11) 表(12) 表(13)

請接著參照圖14所示決策結果資訊接收機制，用戶數據封包判斷處理模組125接收用戶服務路徑決策模組128傳送之決策結果資訊(包含用戶IP、應用服務、服務繞送路徑(例如，導往行動核心網路、導往MEC服務或拒絕連線等)、uplink限速、downlink限速等設定)(步驟S1410)，並判斷決策結果資訊之服務繞送路徑是否為拒絕用戶連線(步驟S1420)。若繞送路徑是拒絕連線，則用戶數據封包判斷處理模組125丟棄提出此用戶服務請求之用戶所發送的用戶訊務封包，使其此用戶無法使用服務(步驟S1425)。若繞送路徑不為拒絕連線，則用戶數據封包判斷處理模組125依據決策結果資訊之uplink及downlink限速而透過網路單元110控制提出用戶服務請求之使用者設備210的封包流量(即，對用戶訊務封包之流量限制)(步驟S1430)，並依據收到之服務繞送路徑結果更新封包路由決策模組123之路由鄰接對應表(例如，導往MEC服務230中內部服務伺服器或導往行動核心網路240)(步驟S1440)。也就是說，若用戶服務請求對應的用戶位置在授權區域內且用戶服務請求要求的應用服務名稱在允許內部服務列表內，則MEC平台1會將用戶服務請求對應的用戶訊務封包導往例如是MEC服務230的內部服務，從而取消導往行動核心網路240。

為了幫助讀者更加理解前述實施例的應用，以下將舉一應用情境說明。

圖16所示為第三應用情境說明基於行動邊緣運算之用戶感知與控制的流程圖，請參照圖16，設定人員透過電腦主機連線至MEC平台1提出用戶權限供裝，用戶授權區域與服務模組127會儲存設定人員所設定之MEC用戶權限供裝資訊(包含授權區域、內/外部服務列表及uplink/downlink限速等)(步驟S1601)。而行動用戶特徵識別模組126定時自動擷取行動擷取網路220內所有使用者設備210之信令與訊務資訊，從而產生對應用戶ID(例如，門號)、用戶IP位址等關聯資訊並儲存於除殂單元120的巨量資料庫中(步驟S1602)。而使用者設備210於MEC服務230區域內產生信令程序時，信令擷取分析模組121提供用戶信令資訊(包含信令程序、用戶ID、用戶IP位址、用戶位置等)至區域用戶特徵學習模組124(步驟S1603)；而區域用戶特徵學習模組124則依據接收的用戶信令資訊學習MEC區域內之用戶特徵資訊(包含用戶ID、用戶IP位址、用戶位置等)，並更新其區域用戶特徵資料表。用戶數據封包判斷處理模組125接收MEC區域內之用戶訊務封包，並進行DPI分析而得知用戶所提出用戶服務請求要請求之應用服務，再將用戶使用服務資訊(包含用戶IP位址及應用服務名稱)傳送至區域用戶特徵學習模組127(步驟S1604)。區域用戶特徵學習模組127接收用戶使用服務資訊，並透過用戶IP位址去比對區域用戶特徵資料表，從而取得用戶ID及用戶位置資訊，再組合成已連線用戶上網資訊(包含用戶ID、用戶IP位址、用戶位置、應用服務名稱)，並提供已連線用戶上網資訊至用戶服務路徑決策模組128(步驟S1605)。而用戶服務路徑決策模組128收到已連線用戶上網資訊後，會先判斷用戶ID是否存在；若無用戶ID，則用戶服務路徑決策模組128先透過行動用戶特徵識別模組126而依據用戶IP資訊取得用戶信令資訊(例如用戶ID、用戶IP位址)(步驟S1606)。例如，使用者設備210於MEC區域內做IMSI Attach程序，則行動用戶特徵識別模組126便會提供用戶ID。接著，用戶服務路徑決策模組128透過用戶授權區域及服務模組127而依據用戶ID取得用戶權限供裝資訊(包含授權區域、內/外部服務列表及uplink/downlink限速等)(步驟S1607)。用戶服務路徑決策模組128即可依據取得之用戶授權區域及內外部服務列表決定MEC區域範圍內用戶服務請求所請求之應用服務繞送路徑(步驟S1608)。例如，用戶服務請求所請求之應用服務有在授權之內部服務列表中，且用戶位置亦位於授權區域列表內，則用戶服務路徑決策模組128便會決定用戶服務請求之應用服務須繞送至MEC服務230中內部服務伺服器的網路；而若用戶服務請求所請求之應用服務在外部服務列表中，且用戶位置亦位於授權區域內，則用戶服務路徑決策模組128便會決定此用戶服務請求之服務須繞送至行動核心網路240來存取外部服務。接著，用戶服務路徑決策模組128傳送決策結果資訊(包含用戶IP位址、應用服務、服務繞送路徑、uplink/downlink限速等)至用戶數據封包判斷處理模組125(步驟S1609)。用戶數據封包判斷處理模組125接收此決策結果資訊後，即可依據設定的用戶封包繞送路徑結果判斷是否丟棄用戶訊務封包或設定封包路由決策模組123之路由鄰接對應表，以達到服務路徑繞送之目的，更可進行uplink /downlink限速管控。

綜上所述，本發明實施例在行動擷取網路和行動核心網路間加入行動邊緣運算平台，以降低封包原本需繞送至行動核心網路所需時間。除了原先邊緣運算上繞送到邊緣運算服務外，還可讓使用者設備間直接傳遞資料而不需經過行動核心網路繞送封包。藉此，行動網路業者能透過建設行動邊緣運算平台而降低提供行動用戶傳輸時間，以利車載通訊、物聯網或虛擬實境與擴增實境等應用在5G低延遲應用情境上使用，更能節省網路頻寬使用，使得部分資料在行動擷取網路側就可以分流出去，以利未來持續上升的頻寬應用。另一方面，利用設定用戶授權區域及應用服務列表，並即時取得MEC區域內行動用戶上網信令與訊務資訊，以達成掌握行動用戶於行動邊緣運算區域上網控制其應用服務流向。當行動用戶於MEC區域內進行上網服務時，本發明實施例取得已連線用戶上網資訊，並依據用戶所在位置判斷其存取服務權限、可使用之應用服務以及流量限速。最後，依據決策結果資訊對處理訊務封包並設定封包繞送路徑(將用戶服務路徑導往MEC內部存取服務、導往行動核心網路存取外部服務、或是丟棄封包)，達到服務差異化之應用。藉此，可滿足特定區域快速存取內部服務，以提升行動用戶上網品質。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧MEC平台

110‧‧‧網路單元

120‧‧‧儲存單元

121‧‧‧信令擷取分析模組

122‧‧‧訊務封包收發處理模組

123‧‧‧封包路由決策模組

124‧‧‧區域用戶特徵學習模組

125‧‧‧用戶數據封包判斷處理模組

126‧‧‧行動用戶特徵識別模組

127‧‧‧用戶授權區域與服務模組

128‧‧‧用戶服務路徑決策模組

130‧‧‧處理單元

210、215‧‧‧使用者設備

220‧‧‧行動擷取網路

230‧‧‧MEC服務

240‧‧‧行動核心網路

250‧‧‧Internet

S310~S330、S410~S460、S510~S540、S610~S690、S710~S720、S801~S816、S901~S909、S1010~S1070、S1110~S1185、S1210~S1255、S1310~S1330、S1410~S1440、S1510~S1530、S1610~S1609‧‧‧步驟

圖1是習知的一種封包傳送的示意圖。 圖2是依據本發明一實施例的通訊架構的示意圖。 圖3是依據本發明一實施例的應用服務引導方法的流程圖。 圖4是依據本發明一實施例的封包接收處理機制的流程圖。 圖5是依據本發明一實施例的封包路由決策機制的流程圖。 圖6是依據本發明一實施例的用戶隧道封包判斷處理機制的流程圖。 圖7是依據本發明一實施例的用戶數據封包計時機制的流程圖。 圖8是一應用情境說明使用者設備與行動邊緣運算服務間通訊的流程圖。 圖9是一應用情境說明用戶間通訊的流程圖。 圖10是依據本發明一實施例的用戶授權區域與服務機制的流程圖。 圖11是依據本發明一實施例的用戶服務路徑決策機制的流程圖。 圖12是依據本發明一實施例的區域用戶特徵學習機制的流程圖。 圖13是依據本發明一實施例的用戶使用服務資訊接收機制的流程圖。 圖14是依據本發明一實施例的決策結果資訊接收機制的流程圖。 圖15是依據本發明一實施例的用戶使用服務資訊傳送機制的流程圖。 圖16是一應用情境說明基於行動邊緣運算之用戶感知與控制之流程圖。

Claims (10)

1. 一種行動邊緣運算(Mobile Edge Computing，MEC)平台，包括：一網路單元，接收一用戶服務請求，其中該用戶服務請求要求至少一應用服務之存取；一儲存單元，記錄多個模組；以及一處理單元，耦接該網路單元及該儲存單元，且存取並執行該儲存單元所記錄的該些模組，而該些模組包括：一用戶服務路徑決策模組，依據該用戶服務請求對應的用戶訊務封包的目的位址與應用服務名稱判斷是否轉送該用戶服務請求對應的該用戶訊務封包，從而取消將該用戶訊務封包導往一行動核心網路，其中該用戶訊務封包預設導往該行動核心網路。
2. 如申請專利範圍第1項所述的行動邊緣運算平台，其中若該用戶服務請求對應的用戶位置在授權區域內且該用戶服務請求所請求的應用服務之名稱在允許內部服務列表內，則將該用戶訊務封包導往一內部服務。
3. 如申請專利範圍第2項所述的行動邊緣運算平台，其中該些模組更包括：一區域用戶特徵學習模組，判斷提出該用戶服務請求之使用者設備的一信令程序是否為一刪除動作；若該信令程序為該刪除動作，則刪除該信令程序對應識別碼於一區域用戶特徵資料表中的關聯資訊；以及若該信令程序不為該刪除動作，則於該區域用戶特徵資料表中的關聯資訊中更新或新增該信令程序對應識別碼之網路位址及用戶位置。
4. 如申請專利範圍第2項所述的行動邊緣運算平台，其中若該用戶服務請求對應的用戶位置在授權區域內且該用戶服務請求所請求的應用服務之名稱在一允許外部服務列表內，則該用戶服務路徑決策模組將該用戶訊務封包導往該行動核心網路；以及若該用戶服務請求對應的用戶位置在授權區域內且該用戶服務請求所請求的應用服務之名稱不在該允許內部服務列表或該允許外部服務列表內，則該用戶服務路徑決策模組拒絕提出該用戶服務請求之使用者設備連線。
5. 如申請專利範圍第4項所述的行動邊緣運算平台，其中該些模組更包括：一用戶授權區域與服務模組，提供修改提出該用戶服務請求之使用者設備的用戶權限供裝資訊，其中該用戶權限供裝資訊包括該授權區域、該內部服務列表、該外部服務列表、以及一流量限制；以及一用戶數據封包判斷處理模組，若該用戶訊務封包允許導往該內部服務或該行動核心網路，則依據該用戶權限供裝資訊之流量限制透過該網路單元限制該用戶訊務封包的流量。
6. 一種基於行動邊緣運算的應用服務引導方法，包括：接收一用戶服務請求，其中該用戶服務請求要求至少一應用服務之存取；以及依據該用戶服務請求對應的用戶訊務封包的目的位址與應用服務名稱判斷是否轉送該用戶服務請求對應的該用戶訊務封包，從而取消將該用戶訊務封包導往一行動核心網路，其中該用戶訊務封包預設導往該行動核心網路。
7. 如申請專利範圍第6項所述的應用服務引導方法，其中判斷是否轉送該用戶服務請求對應的用戶訊務封包的步驟，包括：若該用戶服務請求對應的用戶位置在授權區域內且該用戶服務請求所請求的應用服務之名稱在允許內部服務列表內，則將該用戶訊務封包導往一內部服務。
8. 如申請專利範圍第7項所述的應用服務引導方法，更包括：判斷提出該用戶服務請求之使用者設備的一信令程序是否為一刪除動作；若該信令程序為該刪除動作，則刪除該信令程序對應識別碼於一區域用戶特徵資料表中的關聯資訊；以及若該信令程序不為該刪除動作，則於該區域用戶特徵資料表中的關聯資訊中更新或新增該信令程序對應識別碼之網路位址及用戶位置。
9. 如申請專利範圍第7項所述的應用服務引導方法，其中判斷是否轉送該用戶服務請求對應的用戶訊務封包的步驟，包括：若該用戶服務請求對應的用戶位置在授權區域內且該用戶服務請求所請求的應用服務之名稱在一允許外部服務列表內，則該用戶服務路徑決策模組將該用戶訊務封包導往該行動核心網路；以及若該用戶服務請求對應的用戶位置在授權區域內且該用戶服務請求所請求的應用服務之名稱不在該允許內部服務列表或該允許外部服務列表內，則該用戶服務路徑決策模組拒絕提出該用戶服務請求之使用者設備連線。
10. 如申請專利範圍第9項所述的應用服務引導方法，其中判斷是否轉送該用戶服務請求對應的用戶訊務封包的步驟，包括：提供修改提出該用戶服務請求之使用者設備的用戶權限供裝資訊，其中該用戶權限供裝資訊包括該授權區域、該內部服務列表、該外部服務列表、以及一流量限制；以及若該用戶訊務封包允許導往該內部服務或該行動核心網路，則依據該用戶權限供裝資訊之流量限制限制該用戶訊務封包的流量。