TWI838136B

TWI838136B - 用於存取和移動性管理之容錯系統、方法及其電腦可讀媒介

Info

Publication number: TWI838136B
Application number: TW112106756A
Authority: TW
Inventors: 徐銘昇; 李岳峰; 林彥傑; 陳健; 陳志成; 王嘉誠
Original assignee: 中華電信股份有限公司
Filing date: 2023-02-23
Publication date: 2024-04-01

Abstract

本發明揭示一種用於存取和移動性管理之容錯系統及其方法，藉由提供一存取和移動性管理功能集合來服務相同RAN端用戶，當該存取和移動性管理功能集合中某一存取和移動性管理功能元件發生故障，非結構化數據存儲功能元件之障礙接收及通知模組會收到節點障礙通知訊息，之後將受障礙之存取和移動性管理功能元件的用戶終端上下文分配給其他AMF，讓運作正常的AMF接手服務受障礙之存取和移動性管理功能元件所影響之用戶終端，藉以降低受障礙之存取和移動性管理功能元件影響的情況。本發明復提供一種電腦可讀媒介，係用於執行本發明之方法。

Description

用於存取和移動性管理之容錯系統、方法及其電腦可讀媒介

本發明係關於存取和移動性管理功能(AMF)之容錯技術，尤指一種雲原生平台上5G核心網路系統之存取和移動性管理功能之容錯系統、方法及其電腦可讀媒介。

當用戶終端(User Equipment，UE)連線第五代行動通訊技術(5th generation mobile networks，簡稱5G)核心網路(即5G的雲端電信設備)以取得服務時，會發送信令至5G核心網路進行溝通，此時用戶終端會啟動一計時器(timer)機制，目的是為了確認信令接收情況。簡言之，若用戶終端有收到5G核心網路之反饋訊息，則表示5G核心網路有接收到信令並給予回應，反之，若用戶終端遲遲收不到5G核心網路之反饋訊息，且於此計時器超時(timer timeout)下，用戶終端將會重新發送信令給5G核心網路，易言之，透過計時器使用，能作為用戶終端遲未收到5G核心網路之反饋訊息的反應機制。

5G核心網路為一種分離式架構，透過網路功能虛擬化(Network Function Virtualization，NFV)雲原生之設計，以軟體化、模塊化等方式來構建網路，且各個網路功能(Network Function，NF)是各自獨立，其中，存取和移動性管理功能(Access and Mobility Management Function，AMF)係用於用戶的移動性和接入管理，為5G核心網路中極重要的功能，負責用戶終端的註冊、連接、訪問驗證授權、移動性(mobility)及可達性(accessibility)之管理，且於用戶終端和對談管理功能(Session Management function，SMF)之間提供對談管理的訊息傳輸，而非結構化數據存儲功能(Unstructured Data Storage Network Function，UDSF)則用於後台數據存儲功能，也就是儲存非結構化的數據。於前述架構下，當服務用戶終端的存取和移動性管理功能(AMF)元件故障時，用戶終端不會收到來自5G核心網路之反饋訊息，但基於計時器機制，也僅能等待超時才能進一步處理，此會導致用戶終端等待超時重啟信令的時間過長，對用戶上網來說，並非良善體驗，且延緩系統效能。

鑑於上述問題，如何解決存取和移動性管理功能(AMF)元件故障所導致用戶終端需較長時間等待之問題，特別是，在存取和移動性管理功能(AMF)元件故障時能立即處理，以較短時間恢復原本連線服務，而非是等待用戶終端的計時器超時才進行處理，並提升系統效能，此將成為目前本技術領域人員急欲追求之目標。

為解決上述現有技術之問題，本發明揭露一種用於存取和移動性管理之容錯系統，係位於雲原生平台上，該容錯系統包括：非結構化數據存儲功能元件，係包括用於存儲用戶終端資訊和該用戶終端資訊之存取權限的存儲端資料同步模組及用於接收來自該雲原生平台之節點障礙通知訊息的障礙接收與通知模組；以及至少一存取和移動性管理功能元件，係位於一存取和移動性管理功能集合中，各該存取和移動性管理功能元件包括用於紀錄其所服務之用戶終端資訊的管理端資料同步模組，其中，該障礙接收與通知模組於接收該節點障礙通知訊息時，係依據該存取和移動性管理功能集合內全部的存取和移動性管理功能元件之負載狀況，將障礙轉移通知分別傳送至該存取和移動性管理功能集合中其他運作正常的存取和移動性管理功能元件之管理端資料同步模組，藉此調整各該存取和移動性管理功能元件之服務對象，使無障礙之存取和移動性管理功能元件繼續服務已障礙之存取和移動性管理功能元件原先服務的用戶終端。

於一實施例中，於該存取和移動性管理功能元件開始服務該用戶終端之前，該管理端資料同步模組發送啟動程序請求至該存儲端資料同步模組，以取得該用戶終端資訊。

於一實施例中，該存儲端資料同步模組於收到該啟動程序請求後，確認該存取和移動性管理功能元件之存取權限以決定是否提供該用戶終端資訊，以及於提供該用戶終端資訊後，更新該存儲端資料同步模組內所載之該用戶終端資訊。

於一實施例中，於該存取和移動性管理功能元件服務完該用戶終端後，令該管理端資料同步模組發送完成程序請求至該存儲端資料同步模組，以使該存儲端資料同步模組更新該用戶終端資訊。

於一實施例中，該障礙接收與通知模組收到該節點障礙通知訊息時，先搜尋出該已障礙之存取和移動性管理功能元件的識別碼以及取得目前程序為執行之用戶終端上下文(UE context)，再依據全部該存取和移動性管理功能元件的負載狀況分配該用戶終端上下文，並分別載入要傳送至各該運作正常的存取和移動性管理功能元件之該障礙轉移通知中。

本發明復揭露一種用於存取和移動性管理之容錯方法，係由電腦設備執行該方法，該方法包括以下步驟：令存取和移動性管理功能元件依據其紀錄之用戶終端資訊執行用戶終端之服務；於非結構化數據存儲功能元件收到來自雲原生平台之節點障礙通知訊息時，依據該存取和移動性管理功能元件所在之存取和移動性管理功能集合中全部的存取和移動性管理功能元件之負載狀況，產生障礙轉移通知；以及於該存取和移動性管理功能集合中其他運作正常的存取和移動性管理功能元件收到該障礙轉移通知後，令各該運作正常的存取和移動性管理功能元件調整其服務對象，使無障礙之存取和移動性管理功能元件繼續服務已障礙之存取和移動性管理功能元件原先服務的用戶終端。

於一實施例中，該令存取和移動性管理功能元件依據其紀錄之用戶終端資訊執行用戶終端之服務之步驟前，係包括：於該存取和移動性管理功能元件收到該用戶終端之信令時，令該存取和移動性管理功能元件之管理端資料同步模組自該信令中取得該用戶終端之識別碼；令該管理端資料同步模組傳送啟動程序請求至該非結構化數據存儲功能元件之存儲端資料同步模組，以由該存儲端資料同步模組判斷該存取和移動性管理功能元件是否具服務權限並傳送啟動程序回覆；以及令該管理端資料同步模組接收該啟動程序回覆，以於確認該啟動程序回覆為具服務權限且具有用戶終端上下文(UE context)時，執行該用戶終端之服務。

於一實施例中，該由該存儲端資料同步模組判斷該存取和移動性管理功能元件是否具服務權限並傳送啟動程序回覆之步驟，係包括：於該存儲端資料同步模組收到該管理端資料同步模組之啟動程序請求時，令該存儲端資料同步模組依據該用戶終端之識別碼搜尋該用戶終端之用戶終端上下文；以及於該用戶終端上下文不存在時，令該存儲端資料同步模組創建新的用戶終端上下文，而於該用戶終端上下文存在時，判斷該用戶終端是否由其他存取和移動性管理功能元件執行服務中，若是，所回傳之該啟動程序回覆為請求失敗，若否，設定該用戶終端由該存取和移動性管理功能元件執行服務，且將該用戶終端上下文帶入所回傳之該啟動程序回覆中。

於一實施例中，該非結構化數據存儲功能元件無收到該節點障礙通知訊息且該存取和移動性管理功能元件執行該用戶終端之服務時，復包括：令該存取和移動性管理功能元件之管理端資料同步模組發送完成程序請求；於該非結構化數據存儲功能元件之存儲端資料同步模組收到該完成程序請求時，確認該存儲端資料同步模組中所儲存之該用戶終端之識別碼與該完成程序請求所載是否相同；以及於該用戶終端之識別碼與該完成程序請求所載不同時，令該存儲端資料同步模組回傳失敗之完成程序回覆，而於該用戶終端之識別碼與該完成程序請求所載相同時，進一步判斷該用戶終端是否進入空閒狀態，若否，令該存儲端資料同步模組更新該用戶終端上下文並清空該用戶終端之目前程序，並回傳成功之完成程序回覆，若是，令該存儲端資料同步模組更新該用戶終端上下文並清空該用戶終端之目前程序以及提供服務之存取和移動性管理功能元件，並回傳成功之完成程序回覆。

於一實施例中，該於非結構化數據存儲功能元件收到來自雲原生平台之節點障礙通知訊息之步驟中，係包括：於該非結構化數據存儲功能元件之障礙接收與通知模組收到來自該雲原生平台之節點障礙通知訊息時，令該障礙接收與通知模組搜尋出該已障礙之存取和移動性管理功能元件的識別碼以及取得目前程序為執行中之用戶終端上下文(UE context)；以及依據該全部的存取和移動性管理功能元件的負載狀況分配該用戶終端上下文，並分別載入要傳送至各該運作正常的存取和移動性管理功能元件之該障礙轉移通知中，以發送至各該運作正常的存取和移動性管理功能元件。

於一實施例中，該於該存取和移動性管理功能集合中其他運作正常的存取和移動性管理功能元件收到該障礙轉移通知之步驟中，復包括：令各該存取和移動性管理功能元件之管理端資料同步模組從該障礙轉移通知中取得該用戶終端上下文；令該管理端資料同步模組通知各該用戶終端重啟目前程序之欄位紀錄的流程，以於完成重啟流程後，由該管理端資料同步模組發送完成程序請求至該非結構化數據存儲功能元件之存儲端資料同步模組；以及於該管理端資料同步模組收到該存儲端資料同步模組所回傳之完成程序回覆後，完成該存取和移動性管理功能元件與該用戶終端之間的服務設定。

本發明復揭露一種電腦可讀媒介，應用於計算裝置或電腦中，係儲存有指令，以執行前述之存取和移動性管理功能之容錯方法。

綜上，本發明之用於存取和移動性管理之容錯系統、方法及其電腦可讀媒介，係提供用戶終端與雲原生平台上之5G核心網路系統間的容錯機制。具體而言，當用戶終端(UE)發送信令(Signalling)至存取和移動性管理功能(AMF)元件時，存取和移動性管理功能(AMF)元件端的存儲端資料同步模組在開始服務用戶終端信令流程前，會發送訊息至非結構化數據存儲功能(UDSF)端的存儲端資料同步模組，以取得此用戶終端的用戶終端資訊並確認是否可以服務此用戶終端，在服務完此用戶終端後(例如用戶終端進入連接管理閒置狀態(CM-IDLE state))會發送訊息至存儲端資料同步模組同步更新用戶終端資訊，而若接收到結構化數據存儲功能元件端的障礙接收與通知模組送來之障礙轉移通知之訊息時，進而服務受到已障礙之存取和移動性管理功能元件影響之用戶終端。簡言之，存儲端資料同步模組可接收來自管理端資料同步模組的用戶終端資訊之請求與更新訊息，並儲存與管理用戶終端資訊之存取權限，藉以決定存取和移動性管理功能元件是否可以取得與更新用戶終端資訊，障礙通知及接收模組可接收來自雲原生平台之節點障礙通知訊息，並依據與發生障礙之存取和移動性管理功能元件同一存取和移動性管理功能集合(AMF Set)內各存取和移動性管理功能元件的負載狀況，發送障礙轉移通知給各存取和移動性管理功能元件之管理端資料同步模組，請其接手服務已障礙之存取和移動性管理功能元件所影響之用戶終端。

1:用於存取和移動性管理之容錯系統

100:存取和移動性管理功能集合

11:非結構化數據存儲功能元件

111:存儲端資料同步模組

112:障礙接收與通知模組

12,12’:存取和移動性管理功能元件

121,121’:管理端資料同步模組

2:用戶終端

201-204:步驟

301-309:步驟

501-511:流程

601-615:流程

701-704:流程

S410~S430:步驟

圖1係本發明之用於存取和移動性管理之容錯系統的系統架構圖。

圖2係本發明於存取和移動性管理功能元件未發生障礙下的運作時序圖。

圖3係本發明於一存取和移動性管理功能元件發生障礙下的運作時序圖。

圖4係本發明之用於存取和移動性管理之容錯方法的步驟圖。

圖5係本發明之管理端資料同步模組的運作流程圖。

圖6A和圖6B係本發明之存儲端資料同步模組不同機制下的運作流程圖。

圖7係本發明之障礙接收與通知模組的運作流程圖。

以下藉由特定的具體實施形態說明本發明之技術內容，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之優點與功效。然本發明亦可藉由其他不同的具體實施形態加以施行或應用。

圖1為本發明之用於存取和移動性管理之容錯系統的系統架構圖。如圖所示，本發明之用於存取和移動性管理之容錯系統1位於雲原生平台上，除原本依據用戶終端2之信令提供服務外，進一步提供存取和移動性管理功能(AMF)容錯功能，於5G核心網路中AMF是非常重要的一個元件，若具備AMF容錯機制，將可大幅提升5G核心網路的高可用性，本發明之目的係在於AMF發生故障時，可由其他AMF快速通知用戶終端2重啟信令流程以連上5G核心網路，藉此提升用戶5G上網體驗，並提升系統效能，其中，該用於存取和移動性管理之容錯系統1係包括非結構化數據存儲功能元件11以及至少一存取和移動性管理功能元件12、12’。

非結構化數據存儲功能元件11包括存儲端資料同步模組111以及障礙接收與通知模組112，存儲端資料同步模組111用於存儲用戶終端2之用戶終端資訊和該用戶終端資訊之存取權限，障礙接收與通知模組112用於接收來自雲原生平台之節點障礙通知訊息，而存取和移動性管理功能元件12、12’位於一存取和移動性管理功能集合100中，兩者具相同功能，為方便說明，下面描述以存取和移動性管理功能元件12為主，其中，存取和移動性管理功能元件12包括用於紀錄其所服務之用戶終端資訊的管理端資料同步模組121。

非結構化數據存儲功能元件11的存儲端資料同步模組111主要用於儲存用戶終端資訊、存取權限以及現況。在一實施例中，存儲端資料同步模組111能接收來自存取和移動性管理功能元件12的管理端資料同步模組121之用戶終端資訊請求與更新訊息，且存儲端資料同步模組111會儲存與管理用戶終端資訊之存取權限，藉以決定存取和移動性管理功能元件12是否可以取得與更新用戶終端資訊。

存取和移動性管理功能元件12的管理端資料同步模組121主要用於確認存取和移動性管理功能元件12服務對象以及紀錄用戶終端資訊。在一實施例中，管理端資料同步模組121於收到用戶終端信令時，會發送啟動程序請求至存儲端資料同步模組111，以取得該用戶終端的用戶終端資訊並確認是否可以服務此用戶終端，且於服務完此用戶終端後(例如用戶終端進入連接管理閒置狀態(CM-IDLE state))，發送更新訊息至存儲端資料同步模組 111以同步更新用戶終端資訊。另外，管理端資料同步模組121在收到障礙接收與通知模組112送來之障礙轉移通知時，將會服務因存取和移動性管理功能元件12障礙而受影響之用戶終端。

非結構化數據存儲功能元件11的障礙接收與通知模組112能接收來自雲原生平台之節點障礙通知訊息，並依據與發生障礙的存取和移動性管理功能元件12同一存取和移動性管理功能集合(AMF Set)100內各存取和移動性管理功能元件12等的負載狀況，發送障礙轉移通知給各存取和移動性管理功能元件12之管理端資料同步模組121，藉此由正常的存取和移動性管理功能元件12接手該用戶終端之服務。

由上可知，障礙接收與通知模組112能提供障礙轉移通知給管理端資料同步模組121、121’，而管理端資料同步模組121、121’與存儲端資料同步模組111之間主要執行用戶終端資訊的同步，前述三個模組可部署於同一雲原生平台，模組間之通訊可藉由程式化界面。於另一實施例中，前述三個模組亦可部署於不同平台，模組間之通訊可藉由IP基礎之通訊協定。此外，在一實施例中，前述元件、模組均可由軟體、韌體及/或硬體實現。

本發明技術主要是當有存取和移動性管理功能元件故障時，要求同一集合的其他存取和移動性管理功能元件來接手服務，舉例來說，以存取和移動性管理功能元件12發生障礙為例，當障礙接收與通知模組112於接收節點障礙通知訊息時，會依據存取和移動性管理功能集合100內全部的存取和移動性管理功能元件12、12’等負載狀況，將障礙轉移通知傳送至存取和移動性管理功能集合100中其他運作正常的的存取和移動性管理功能元件12、12’的各別管理端資料同步模組121、121’，以使存取和移動性管理功能元件12、12’能調整服務對象。換言之，將已障礙之存取和移動性管理功能元件12原先服務的用戶終端2，改由同集合(即存取和移動性管理功能集合100)的其他存取和移動性管理功能元件，也就是正常運作的存取和移動性管理功能元件12’來繼續服務。

於具體實施時，非結構化數據存儲功能元件11與存取和移動性管理功能元件12、12’之間可透過UDSF展示的基於服務的接口(Service-based interface exhibited by UDSF，Nudsf)連接，另外，存取和移動性管理功能元件12、12’與用戶終端2之間經無線電存取網路(Radio Access Network，RAN)連接，即無線電存取網路為N2參考點(即RAN和AMF之間的參考點，Referencepoint between the RAN and the AMF)，其中，透過存取和移動性管理功能組態更新(AMF Configuration Update)跟無線電存取網路組態更新(RAN Configuration Update)之流程，讓無線電存取網路可同時連上同一存取和移動性管理功能集合100內的所有存取和移動性管理功能元件12、12’，當其中任一個存取和移動性管理功能元件發生故障時(例如存取和移動性管理功能元件12)，負責接手的存取和移動性管理功能元件(例如存取和移動性管理功能元件12’)可立即透過無線電存取網路通知用戶終端2，而無須重建N2連線。

於一實施例中，當存取和移動性管理功能元件12開始服務用戶終端2之前，其管理端資料同步模組121會發送啟動程序請求(Start Procedure Request)至存儲端資料同步模組111，以取得該用戶終端2之用戶終端資訊。

存儲端資料同步模組111於收到該啟動程序請求後，將確認該存取和移動性管理功能元件12之存取權限以決定是否提供用戶終端資訊，亦即，存儲端資料同步模組111會確認傳來該啟動程序請求之存取和移動性管理功能元件12是否具備存取權限，若有權限才提供對應的用戶終端資訊；另外，當存儲端資料同步模組111提供該用戶終端資訊給存取和移動性管理功能元件12後，會更新其內部所載之用戶終端資訊，易言之，該存儲端資料同步模組111會記錄該終端用戶2目前由誰提供服務。

另外，當該存取和移動性管理功能元件12服務完該用戶終端2後，會由其管理端資料同步模組121發送完成程序請求(Complete Procedure Request)至該存儲端資料同步模組111，使該存儲端資料同步模組111更新其所紀錄之用戶終端資訊，亦即，將該用戶終端2之用戶終端資訊更新為當下無存取和移動性管理功能元件提供服務，倘若未進行更新，則其他的存取和移動性管理功能元件也無法為該用戶終端2提供服務。

於一實施例中，以存取和移動性管理功能元件12發生障礙為例，當障礙接收與通知模組112收到節點障礙通知訊息時，會先從節點障礙通知訊息取得已障礙之存取和移動性管理功能元件12的識別碼，並進一步取得目前程序為執行之用戶終端上下文(UE context)，也就是存取和移動性管理功能集合100中所有的存取和移動性管理功能元件當下正在服務用戶終端的相關資訊，進而知悉所有的存取和移動性管理功能元件的負載狀況，據之，障礙接收與通知模組112可依據全部的存取和移動性管理功能元件的負載狀況分配用戶終端上下文，也就是將已障礙之存取和移動性管理功能元件12所服務的用戶終端2調整至其他的存取和移動性管理功能元件(例如存取和移動性管理功能元件12’)，而重新分配的用戶終端上下文將分別載入要傳送至各該運作正常的存取和移動性管理功能元件之障礙轉移通知中。換言之，障礙接收與通知模組112將個別的障礙轉移通知傳送至對應的存取和移動性管理功能元件，使其他的存取和移動性管理功能元件(例如存取和移動性管理功能元件12’)能繼續服務該用戶終端2。

圖2為本發明於存取和移動性管理功能元件未發生障礙下的運作時序圖。如圖所示，存取和移動性管理功能元件-1(AMF-1)與存取和移動性管理功能元件-2(AMF-2)位於同一存取和移動性管理功能集合中，非結構化數據存儲功能元件(UDSF)則包括存儲端資料同步模組以及障礙接收與通知模組，於本實施例中，是未有存取和移動性管理功能元件發生障礙的運作情況。

於步驟201，AMF-1開始處理用戶終端信令流程之前，會發送啟動程序請求(Start Procedure Request)給非結構化數據存儲功能元件。具體來說，AMF-1的管理端資料同步模組發送啟動程序請求給非結構化數據存儲功能元件之存儲端資料同步模組。

於步驟202，非結構化數據存儲功能元件之存儲端資料同步模組收到啟動程序請求後，若用戶終端未被鎖定，則更新此用戶終端的目前程序(Current Procedure)欄位及服務之AMF識別碼(Service AMF ID)並將用戶終端上下文(UE context)透過啟動程序回覆(Start Procedure Response)傳送給AMF-1並鎖定此用戶終端由AMF-1服務，此時，AMF-1在收到啟動程序回覆後，確認該啟動程序回覆為確認(OK)，即可開始處理用戶終端信令流程。

於步驟203，用戶終端信令流程完成後，AMF-1發送完成程序請求(Complete Procedure Request)給非結構化數據存儲功能元件。具體來說，AMF-1的管理端資料同步模組發送完成程序請求給非結構化數據存儲功能元件之存儲端資料同步模組。

於步驟204，非結構化數據存儲功能元件的存儲端資料同步模組收到完成程序回覆(Complete Procedure Request)後，更新此用戶終端資訊並清空此用戶終端的目前程序(Current Procedure)欄位後，若此完成的信令是用戶終端進入連接管理閒置狀態(CM-IDLE state)的訊息(例如AN Release)，則清除服務之AMF識別碼(Service AMF ID)欄位以解除用戶終端鎖定，讓其他AMF後續可服務此用戶終端，然後回傳完成程序回覆給AMF-1的管理端資料同步模組。

圖3為本發明於一存取和移動性管理功能元件發生障礙下的運作時序圖。如圖所示，存取和移動性管理功能元件-1(AMF-1)與存取和移動性管理功能元件-2(AMF-2)位於同一存取和移動性管理功能集合中，非結構化數據存儲功能元件(UDSF)則包括存儲端資料同步模組以及障礙接收與通知模組，於本實施例中，為存取和移動性管理功能元件-1(AMF-1)發生障礙而存取和移動性管理功能元件-2(AMF-2)正常的運作情況。

於步驟301，AMF-1開始處理用戶終端信令流程之前，會發送啟動程序請求(Start Procedure Request)給非結構化數據存儲功能元件，亦即，AMF-1的管理端資料同步模組發送啟動程序請求給非結構化數據存儲功能元件之存儲端資料同步模組。

於步驟302，非結構化數據存儲功能元件之存儲端資料同步模組收到啟動程序請求後，若用戶終端未被鎖定，則更新此用戶終端的目前程序(Current Procedure)欄位及服務之AMF識別碼(Service AMF ID)並將用戶終端上下文(UE context)透過啟動程序回覆(Start Procedure Response)傳送給AMF-1並鎖定此用戶終端由AMF-1服務。

接著，AMF-1在收到啟動程序回覆後，確認該啟動程序回覆為確認(OK)，即可開始處理用戶終端信令流程。

於步驟303，AMF-1發生障礙，無法處理流程進行中的用戶終端。

於步驟304，雲原生平台偵測到AMF-1節點發生障礙，發送節點障礙通知訊息給非結構化數據存儲功能元件，即傳送給非結構化數據存儲功能元件的障礙接收與通知模組。

於步驟305，非結構化數據存儲功能元件依據全部AMF之負載狀況，發送障礙轉移通知(Failover Notification)給同一存取和移動性管理功能集合中其他正常的AMF，即通知各AMF分別要處理的用戶終端列表。

於步驟306和步驟307，AMF-2收到用戶終端資訊後，通知用戶終端重啟正在進行的流程，流程完成後，AMF-2發送完成程序請求(Complete Procedure Request)給非結構化數據存儲功能元件，具體來說，即非結構化數據存儲功能元件的存儲端資料同步模組。

於步驟308和步驟309，非結構化數據存儲功能元件的存儲端資料同步模組收到完成程序請求後，更新此用戶終端資訊並清空此用戶終端的目前程序(Current Procedure)欄位後，若此完成的信令是用戶終端進入連接管理閒置狀態(CM-IDLE state)的訊息(例如AN Release)，則清除服務之AMF識別碼(Service AMF ID)以解除用戶終端鎖定，讓其他AMF後續可服務此用戶終端，然後回傳完成程序回覆給AMF-2的管理端資料同步模組。

圖4為本發明之用於存取和移動性管理之容錯方法的步驟圖。

於步驟S410，令存取和移動性管理功能元件依據其紀錄之用戶終端資訊執行用戶終端之服務。本步驟係說明正常情況下，存取和移動性管理功能元件會提供用戶終端所需服務。

於一實施例中，在存取和移動性管理功能元件執行用戶終端之服務之前，係於存取和移動性管理功能元件收到用戶終端之信令時，將由存取和移動性管理功能元件之管理端資料同步模組自該信令中取得該用戶終端之識別碼，接著，管理端資料同步模組會傳送啟動程序請求至非結構化數據存儲功能元件之存儲端資料同步模組，由該存儲端資料同步模組進一步判斷該存取和移動性管理功能元件是否具服務權限並回傳啟動程序回覆，最後，該管理端資料同步模組接收啟動程序回覆後，若啟動程序回覆為否，則表示該存取和移動性管理功能元件無法對用戶終端提供服務，反之，若啟動程序回覆為是，則表示該存取和移動性管理功能元件具服務權限且啟動程序回覆內包含用戶終端上下文(UE context)，此時，該存取和移動性管理功能元件即可執行該用戶終端之服務。

於另一實施中，當存儲端資料同步模組收到啟動程序請求且要判定該存取和移動性管理功能元件是否具服務權限的判斷程序，如下說明。

當存儲端資料同步模組收到管理端資料同步模組之啟動程序請求時，令該存儲端資料同步模組依據該用戶終端之識別碼搜尋該用戶終端之用戶終端上下文，以進行是否可提供服務之判斷依據，其中，當用戶終端上下文不存在時，則令存儲端資料同步模組創建新的用戶終端上下文，另外，當用戶終端上下文存在時，存儲端資料同步模組會判斷該用戶終端是否由其他存取和移動性管理功能元件執行服務中，若是，則回傳請求失敗之啟動程序回覆，若否，設定該用戶終端由提供啟動程序請求之存取和移動性管理功能元件來執行服務，且將該用戶終端上下文帶入所要回傳之啟動程序回覆中。

於步驟S420，於非結構化數據存儲功能元件收到來自雲原生平台之節點障礙通知訊息時，依據該存取和移動性管理功能元件所在之存取和移動性管理功能集合中全部的存取和移動性管理功能元件之負載狀況，產生障礙轉移通知。本步驟係說明，當雲原生平台若偵測到服務中的任一存取和移動性管理功能元件發生障礙時，會發出節點障礙通知訊息給非結構化數據存儲功能元件，非結構化數據存儲功能元件收到後，將執行用戶終端服務的調整，即依據發生障礙之存取和移動性管理功能元件所在的存取和移動性管理功能集合中全部的存取和移動性管理功能元件之負載狀況，進行後續服務對象分配，進而產生要個別給其他運作正常的存取和移動性管理功能元件的障礙轉移通知。

於步驟S430，於該存取和移動性管理功能集合中其他運作正常的存取和移動性管理功能元件收到該障礙轉移通知後，令各該運作正常的存取和移動性管理功能元件調整其服務對象，使無障礙之存取和移動性管理功能元件能繼續服務已障礙之存取和移動性管理功能元件原先服務的用戶終端。本步驟係說明，當其他運作正常的存取和移動性管理功能元件收到各自的障礙轉移通知後，會調整其服務對象，進而讓無法提供服務的已障礙之存取和移動性管理功能元件原先服務的用戶終端，能自動被其他運作正常的存取和移動性管理功能元件替代，而不必等待用戶終端計時器超時(timer timeout)，能進一步作調整福，如此用戶體驗將能有效提升，並提升系統效能。

進一步地，當非結構化數據存儲功能元件收到來自雲原生平台之節點障礙通知訊息時，即非結構化數據存儲功能元件之障礙接收與通知模組收到來自該節點障礙通知訊息時，會由障礙接收與通知模組搜尋出已障礙之存取和移動性管理功能元件的識別碼以及取得目前程序為執行中之用戶終端上下文(UE context)，也就是目前正在執行的用戶終端相關資料，接著，依據已障礙之存取和移動性管理功能元件所在存取和移動性管理功能集合中全部的存取和移動性管理功能元件的負載狀況，進一步分配用戶終端上下文，之後，將新的用戶終端上下文分別載入要傳送至各運作正常的存取和移動性管理功能元件之障礙轉移通知中，並發送至各該運作正常的存取和移動性管理功能元件，以供各該運作正常的存取和移動性管理功能元件調整其服務對象。

進一步地，當存取和移動性管理功能集合中其他運作正常的存取和移動性管理功能元件收到障礙轉移通知時，各存取和移動性管理功能元件之管理端資料同步模組會從各自的障礙轉移通知中取得用戶終端上下文，接著，各存取和移動性管理功能元件之管理端資料同步模組會通知從用戶終端上下文所得到之用戶終端重啟目前程序之欄位紀錄的流程，也就是要求用戶終端將目前程序之欄位紀錄做更動(即換人服務)，最後，於完成重啟流程後，由管理端資料同步模組發送完成程序請求至非結構化數據存儲功能元件之存儲端資料同步模組，而非結構化數據存儲功能元件之存儲端資料同步模組確認無誤後，會回傳之完成程序回覆，當存取和移動性管理功能元件之管理端資料同步模組收到該完成程序回覆後，即完成該存取和移動性管理功能元件與該用戶終端之間的服務設定，也就是用戶終端與新的存取和移動性管理功能元件(運作正常的存取和移動性管理功能元件)之間的設定。

另外，假若非結構化數據存儲功能元件未收到節點障礙通知訊息，且存取和移動性管理功能元件完成服務的情況下，存取和移動性管理功能元件將回報非結構化數據存儲功能元件，流程說明如下。

存取和移動性管理功能元件完成對用戶終端之服務後，其管理端資料同步模組會發送完成程序請求至非結構化數據存儲功能元件，當非結構化數據存儲功能元件之存儲端資料同步模組收到該完成程序請求時，將會確認存儲端資料同步模組內所儲存之用戶終端之識別碼與該完成程序請求中所載是否相同，其中，當存儲端資料同步模組內的用戶終端之識別碼與該完成程序請求所載不同時，則存儲端資料同步模組回傳失敗之完成程序回覆，反之，若存儲端資料同步模組內的用戶終端之識別碼與該完成程序請求所載相同時，將進一步判斷該用戶終端是否進入空閒狀態，其中，若用戶終端非進入空閒狀態，則存儲端資料同步模組將更新其用戶終端上下文並清空該用戶終端之目前程序，接著回傳成功之完成程序回覆，若用戶終端已進入空閒狀態，則存儲端資料同步模組更新其用戶終端上下文並清空該用戶終端之目前程序以及提供服務之存取和移動性管理功能元件的識別碼，接著回傳成功之完成程序回覆。易言之，依據用戶終端是否進入空閒狀態，藉以決定是否將該存取和移動性管理功能元件之綁定解除，若未進入空閒狀態，表示該存取和移動性管理功能元件後續可能會提供服務，故僅修改用戶終端之目前程序的欄位紀錄而不解除綁定，反之，則修改用戶終端之目前程序的欄位紀錄並解除綁定。

圖5為本發明之管理端資料同步模組的運作流程圖。如圖所示，流程501-508為存取和移動性管理功能元件(AMF)端進行用戶終端資訊同步的流程。

於流程501，從用戶終端(UE)送來的信令中得到用戶終端之識別碼(UE ID)資訊，例如無線電存取網路識別用戶終端的下一代應用協議識別碼(RAN UE NGAP ID)、臨時識別碼(Global Unique Temporary Identifier，GUTI)、使用者永久識別碼(Subscription Permanent Identifier，SUPI)等。

於流程502，發送啟動程序請求(Start Procedure Request)至存儲端資料同步模組，並等待回覆。

於流程503，收到存儲端資料同步模組的啟動程序回覆(Start Procedure Response)，進一步檢查該啟動程序回覆是否帶“是”(即OK)以及用戶終端上下文(UE Context)是否有資料，若無，進入流程504，拒絕服務此用戶終端，若有，則進入流程505。

於流程505，開始與用戶終端進行非接入(Non-access stratum，NAS)層信令流程，完成流程後發送完成程序請求(Complete Procedure Request)給存儲端資料同步模組。

於流程506，收到存儲端資料同步模組回應完成程序回覆(Complete Procedure Response)，進一步檢查該完成程序回覆是否帶“是”(即OK)，若無，進入流程507，拒絕服務此用戶終端，若有，則進入流程508。

於流程508，完成此用戶終端信令流程。

另外，流程510、511及接續的流程505-508為存取和移動性管理功能元件接收已障礙之存取和移動性管理功能元件(AMF)其用戶終端的流程。

於流程510，收到非結構化數據存儲功能元件之障礙接收與通知模組送來之障礙轉移通知(Failover Notification)訊息。

於流程511，從障礙轉移通知訊息中取得用戶終端上下文列表(UE Context List)資訊，接著，存取和移動性管理功能元件將通知各別用戶終端重啟目前程序(Current Procedure)欄位紀錄的流程。

在完成上述流程後，將進入流程505-508，即存取和移動性管理功能元件開始與用戶終端進行非接入層信令流程，完成流程後，存取和移動性管理功能元件發送完成程序請求給存儲端資料同步模組，之後基於存儲端資料同步模組所回傳之完成程序回覆，決定是否服務此用戶終端。

圖6A和圖6B為本發明之存儲端資料同步模組不同機制下的運作流程圖。非結構化數據存儲功能元件有兩種情況需要進行資料同步，一種情況是存取和移動性管理功能元件提出服務用戶終端之請求，另一種情況是存取和移動性管理功能元件提出用戶終端服務完成之請求，即上述情況下，非結構化數據存儲功能元件之存儲端資料同步模組都需要更新其資料。如圖6A所示，流程601-606為非結構化數據存儲功能元件(UDSF)端用戶終端資訊進行同步的第一種機制。

於流程601，收到存取和移動性管理功能元件的管理端資料同步模組送來啟動程序請求(Start Procedure Request)後，根據收到的用戶終端之識別碼(UE ID)搜尋用戶終端上下文(UE Context)資料。

於流程602，此用戶終端的用戶終端上下文是否存在資料庫，若否，進入流程603，若是，則進入流程605。

於流程603，於資料庫創建新用戶終端上下文。於本流程中，因為前一流程中，用戶終端的用戶終端上下文不存在資料庫，故要建立此用戶終端的用戶終端上下文。

於流程604，接續前面流程603，資料庫更新服務之AMF識別碼(Serving AMF ID或Service AMF ID)欄位為此AMF識別碼、目前程序(Current Procedure)欄位為當下程序，將用戶終端上下文填入啟動程序回覆(Start Procedure Response)並發送到管理端資料同步模組且回覆(Response)欄位帶"確認"(即OK)。

於流程605，檢查服務之AMF識別碼欄位是否為其他AMF。本流程是在資料庫存在用戶終端上下文下，進一步去查詢其中服務之AMF識別碼欄位是否為其他AMF，也就是目前已有其他AMF服務中，若無，則進入流程604，也就是令資料庫更新相關資料並發送回覆欄位帶"確認"之啟動程序回覆，若否，則進入流程606。

於流程606，表示此用戶終端目前由其他AMF處理中，發送啟動程序回覆(Start Procedure Response)到管理端資料同步模組且用戶終端上下文欄位帶空值及回覆欄位帶"失敗"(即Fail)。

另外，如圖6B所示，流程610-615為非結構化數據存儲功能元件(UDSF)端用戶終端資訊進行同步的第二種機制。

於流程610，收到管理端資料同步模組送來完成程序請求(Complete Procedure Request)。此來完成程序請求即表示存取和移動性管理功能元件完成用戶終端之服務後所發出的請求訊息。

於流程611，檢查用戶終端上下文(UE Context)、服務之AMF識別碼(Serving AMF ID或Service AMF ID)欄位是否與完成程序請求中的AMF識別碼(AMF ID)一致，若否，進入流程612，若是，進入流程613。

於流程612，回傳完成程序回覆(Complete Procedure Response)給管理端資料同步模組，回覆(Response)欄位帶"失敗"(即Fail)。

於流程613，檢查程序碼(Procedure Code)是否為用戶終端進入連接管理閒置(CM-IDLE)狀態的訊息，若否，進入流程614，若是，進入流程615。

於流程614，資料庫更新此用戶終端上下文並清空目前程序(Current Procedure)欄位後，回傳完成程序回覆(Complete Procedure Response)給管理端資料同步模組，回覆欄位帶"確認"(即OK)。

於流程615，資料庫更新此用戶終端上下文並清空目前程序(Current Procedure)及服務之AMF識別碼(Serving AMF ID或Service AMF ID)欄位，回傳完成程序回覆給管理端資料同步模組，回覆欄位帶"確認"。

圖7為本發明之障礙接收與通知模組的運作流程圖。本流程係說明障礙接收與通知模組收到節點障礙通知時的處理方式。

於流程701，非結構化數據存儲功能元件之障礙接收與通知模組收到雲原生平台送來之節點障礙通知。

於流程702，搜尋服務之AMF識別碼為障礙AMF之識別碼(Serving AMF ID或Service AMF ID)以及目前程序(Current Procedure)有值的用戶終端上下文(UE Context)。簡言之，本流程目的是從所有的用戶終端上下文中，找出服務之AMF識別碼欄位為已障礙AMF之識別碼以及該筆資料之目前程序表示執行中的用戶終端上下文，目的是為了將已障礙AMF服務中的用戶終端分配給其他運作正常的AMF。

於流程703，依據與發生障礙AMF之同一存取和移動性管理功能集合(AMF Set)內各AMF負載狀況，分配用戶終端上下文至預計發送給各AMF的障礙轉移通知(Failover Notification)訊息的用戶終端上下文列表(UE Context List)中。簡言之，將新的用戶終端上下文載入障礙轉移通知訊息內用戶終端上下文列表(UE Context List)中，後續將發送到其他運作正常的AMF。

於流程704，發送障礙轉移通知訊息給同一存取和移動性管理功能集合中其他AMF的管理端資料同步模組。簡單來說，因為已障礙AMF無法繼續服務用戶終端，將該服務轉由同一集合內其他運作正常的AMF來執行，如此，用戶終端將可以短時間內繼續受到服務，而無須等待用戶終端本身的超時機制啟動才能解決。

此外，本發明還揭示一種電腦可讀媒介，係應用於具有處理器(例如，CPU、GPU等)及/或記憶體的計算裝置或電腦中，且儲存有指令，並可利用此計算裝置或電腦透過處理器及/或記憶體執行此電腦可讀媒介，以於執行此電腦可讀媒介時執行上述之方法及各步驟。

本發明的模組、單元、裝置等包括微處理器及記憶體，而演算法、資料、程式等係儲存記憶體或晶片內，微處理器可從記憶體載入資料或演算法或程式進行資料分析或計算等處理，在此不予贅述。易言之，本發明之用於存取和移動性管理之容錯系統及其方法可於電子設備上執行，例如一般電腦、平板或是伺服器，且於收到資料後執行資料分析與運算，故用於存取和移動性管理之容錯系統及其方法所進行程序，可透過軟體設計並架構在具有處理器、記憶體等元件之電子設備上，以於各類電子設備上運行；另外，亦可將用於存取和移動性管理之容錯系統及其方法之各模組或單元分別以獨立元件組成，例如設計為計算器、記憶體、儲存器或是具有處理單元的韌體，皆可成為實現本發明之組件，亦可選擇以軟體程式、硬體或韌體架構等組合呈現。

綜上，本發明之用於存取和移動性管理之容錯系統、方法及其電腦可讀媒介，藉由提供一存取和移動性管理功能集合(AMF Set)來服務相同RAN端用戶，當AMF Set中某一AMF發生故障時，其他AMF可接手服務已障礙AMF影響之用戶終端(UE)並通知UE重啟信令流程。具體來說，當建置於雲原生平台上之AMF故障而無法提供服務時，雲原生平台會發送節點障礙通知給非結構化數據存儲功能元件之障礙接收與通知模組，障礙接收與通知模組收到通知後會通知同一AMF Set中其他AMF去服務受已障礙之AMF影響之用戶終端，存取和移動性管理功能元件之管理端資料同步模組透過發送訊息給非結構化數據存儲功能元件之存儲端資料同步模組取得及更新UE資料，透過本發明可於AMF故障時，其他AMF可快速通知受AMF障礙影響之用戶重啟信令流程服務，不必等待用戶終端超時(UE timeout)後才重新進行信令流程，故本發明具備以下特點及技術功效。

第一，本發明具備AMF容錯機制，可大幅提升5G核心網路的高可用性。

第二，本發明可於AMF故障發生時，由其他AMF快速通知用戶終端(UE)重啟信令流程，提升用戶5G上網體驗。

上述實施例僅為例示性說明，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍係由本發明所附之申請專利範圍所定義，只要不影響本發明之效果及實施目的，應涵蓋於此公開技術內容中。