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基地台及其回程网络的带宽管理方法及系统

阅读：86发布：2023-02-23

专利汇可以提供基地台及其回程网络的带宽管理方法及系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基地台及其回程网络的带宽管理方法及系统，适于安排用户设备通过基地台与服务网关建立的承载在回程网络中的路由路径。此方法是由基地台连接用户设备以建立用户设备与服务网关的承载或变更已建立的承载，并在此承载的数据封包上设定一个封包标记，以及将此承载的封包标记及带宽管理参数传送至回程网络的中控器，以供中控器依据带宽管理参数安排使用封包标记的数据封包在回程网络中的路由路径。，下面是基地台及其回程网络的带宽管理方法及系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基地台回程网络的带宽管理方法，适于安排用户设备通过基地台与服务网关建立的承载在回程网络中的路由路径，该方法包括下列步骤：
该基地台连接该用户设备以建立该用户设备与该服务网关的该承载或变更已建立的该承载；
该基地台设定封包标记于该承载的数据封包，其中所述封包标记代表所述数据封包的识别；以及
该基地台传送该承载的该封包标记及带宽管理参数至该回程网络的中控器，其中该带宽管理参数包括该承载的隧道端点识别、服务质量类别识别及带宽需求，以供该中控器依据该带宽管理参数安排使用该封包标记的该数据封包在该回程网络中的该路由路径。
2.如权利要求1项所述的基地台回程网络的带宽管理方法，其中在该基地台设定该封包标记于该承载的数据封包的步骤，更包括：
该基地台接收该中控器配置的网络地址区间；以及
该基地台分配该网络地址区间内的虚拟网络地址做为该承载的该封包标记。
3.如权利要求1所述的基地台回程网络的带宽管理方法，其中在该基地台设定该封包标记于该承载的数据封包的步骤，更包括：
该基地台依照本身的网络地址计算网络地址区间；以及
该基地台分配该网络地址区间内的虚拟网络地址做为该承载的该封包标记。
4.如权利要求1所述的基地台回程网络的带宽管理方法，其中该基地台设定该封包标记于该承载的数据封包的步骤包括：
该基地台将该承载的数据封包封装为GPRS隧道协议用户封包，并依据该隧道端点识别设定该GPRS隧道协议用户封包的源端口。
5.如权利要求1所述的基地台回程网络的带宽管理方法，其中该中控器依据该带宽管理参数安排使用该封包标记的该数据封包在该回程网络中的该路由路径的步骤包括：
该中控器依据该带宽管理参数中的该服务质量类别识别及该带宽需求，对该回程网络执行动态的带宽管理，以决定该路由路径，其中该路由路径包括经过多个网络设备；以及设定该路由路径上的各所述网络设备的路由表，使得各所述网络设备在接收到使用该封包标记的该数据封包时，将该数据封包传送至该路由表中记录的下一网络设备。
6.如权利要求5所述的基地台回程网络的带宽管理方法，其中该中控器依据该带宽管理参数安排使用该封包标记的该数据封包在该回程网络中的该路由路径的步骤更包括：
设定该路由路径上到达该服务网关的前一个所述网络设备，使得该网络设备在接收到使用该封包标记的该数据封包时，将该数据封包的该封包标记修改为标准值。
7.如权利要求5所述的基地台回程网络的带宽管理方法，其中所述网络设备包括支持开放式系统互联通信参考模型所定义的第二层或第二层以上的交换器，或是支持开放式系统互联通信参考模型所定义的第三层或第三层以上的路由器。
8.一种基地台回程网络的带宽管理系统，包括：
至少一基地台，各所述基地台包括：
无线资源管理器，建立用户设备与服务网关的承载；
标记管理器，设定封包标记于该承载的数据封包，其中所述封包标记代表所述数据封包的识别；以及
承载信息通知器，取得该承载的带宽管理参数，并传送该承载的该封包标记及该带宽管理参数至该回程网络的中控器，其中该带宽管理参数包括该承载的隧道端点识别、服务质量类别识别及带宽需求；
多个网络设备；以及
该中控器，连接各所述基地台及各所述网络设备，包括：
承载信息管理器，接收并管理各所述基地台传送的该带宽管理参数；以及路由路径管理器，依据各所述基地台的该带宽管理参数，安排使用该封包标记的该数据封包在所述网络设备中的路由路径。
9.如权利要求8所述的基地台回程网络的带宽管理系统，其中该标记管理器更接收该中控器配置的网络地址区间，并分配该网络地址区间内的虚拟网络地址做为该承载的该封包标记。
10.如权利要求8所述的基地台回程网络的带宽管理系统，其中该标记管理器更依照该基地台本身的网络地址计算网络地址区间，并分配该网络地址区间内的虚拟网络地址做为该承载的该封包标记。
11.如权利要求8所述的基地台回程网络的带宽管理系统，其中该标记管理器包括依据该隧道端点识别设定GPRS隧道协议用户封包的源端口。
12.如权利要求8所述的基地台回程网络的带宽管理系统，其中该路由路径管理器包括依据该带宽管理参数中的该服务质量类别识别及该带宽需求，对该回程网络执行动态的带宽管理，以决定该路由路径，其中该路由路径包括经过所述网络设备，以及设定该路由路径上的各所述网络设备的路由表，使得各所述网络设备在接收到使用该封包标记的该数据封包时，将该数据封包传送至该路由表中记录的下一网络设备。
13.如权利要求12所述的基地台回程网络的带宽管理系统，其中该路由路径管理器更设定该路由路径上到达该服务网关的前一个所述网络设备，使得该网络设备在接收到使用该封包标记的该数据封包时，将该数据封包的该封包标记修改为标准值。
14.如权利要求12所述的基地台回程网络的带宽管理系统，其中所述网络设备包括支持开放式系统互联通信参考模型所定义的第二层或第二层以上的交换器，或是支持开放式系统互联通信参考模型所定义的第三层或第三层以上的路由器。
15.一种基地台，包括：
无线资源管理器，建立用户设备与服务网关的承载；
标记管理器，设定封包标记于该承载的数据封包，其中所述封包标记代表所述数据封包的识别；以及
承载信息通知器，取得该承载的带宽管理参数，并传送该承载的该封包标记及该带宽管理参数至回程网络的中控器，以供该中控器据以安排使用该封包标记的该数据封包在该回程网络的多个网络设备中的路由路径，其中该带宽管理参数包括该承载的隧道端点识别、服务质量类别识别及带宽需求。
16.如权利要求15所述的基地台，其中该标记管理器更接收该中控器配置的网络地址区间，并分配该网络地址区间内的虚拟网络地址做为该承载的该封包标记。
17.如权利要求15所述的基地台，其中该标记管理器更依照该基地台本身的网络地址计算网络地址区间，并分配该网络地址区间内的虚拟网络地址做为该承载的该封包标记。
18.如权利要求15所述的基地台，其中该标记管理器包括依据该隧道端点识别将GPRS隧道协议用户封包的源端口设定为特殊值。
19.如权利要求15所述的基地台，其中该中控器更设定该路由路径上到达该服务网关的前一个所述网络设备，使得该网络设备在接收到使用该封包标记的该数据封包时，将该数据封包的该封包标记修改为标准值。
20.如权利要求15所述的基地台，其中所述网络设备包括支持开放式系统互联通信参考模型所定义的第二层或第二层以上的交换器，或是支持开放式系统互联通信参考模型所定义的第三层或第三层以上的路由器。

说明书全文

基地台及其回程网络的带宽管理方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及网络带宽管理方法及系统，且特别是有关于一种基地台及其回程网络的带宽管理方法及系统。

背景技术

[0002] 无线装置与应用软件不断推陈出新，使得用户更加依赖行动网络以观看影音视讯、处理巨量数据等，网络的数据传输量在短短几年间也以倍数成长。为了提供消费者更宽广的带宽、更优质的网络传输质量，电信业者只能不停的寻找解决方案，以符合未来使用者带宽需求。传统大型基地台的网络系统因为布建的基地台数目不多，回程网络(Backhaul Network)较单纯，多采用专线的方式将信息回程至核心网络。相较于由小型基地台(Small Cell)构成的小型基地台网络系统，大型基地台网络系统的无线接取技术对于网络容量成长的作用是慢的，加上频带的取得牵扯层面广，费工耗时。因此，未来小型基地台将大量布建，产业资金的投入以及后面所支持标准的制订，均将朝向小型基地台网络系统的主轴来发展。

[0003] 为了在电信网络中提供服务质量保证服务，第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project，3GPP)提出了新的服务质量(Quality of Service，QoS)概念。在长期演进技术(Long Term Evolution，LTE)无线电网络(Radio network)中，采用流量区别，并且于架构上采用多重承载(Bearer)，根据不同的服务质量类别识别(Qos Class Identifier，QCI)去决定各个承载的传输顺序。LTE环境下，承载的建立是由电信运营商(Operator)，如行动管理实体(Mobility Management Entity，MME)所控制；在建立承载的过程中，MME将给予各个承载相对应的QCI值，此QCI值将有各自对应的QoS；而此QoS代表了演进数据封包系统(Evolved Packet System，EPS)承载的传输质量保证，通过此QCI机制可以确保各个承载达到控制层(Control Plane)所要求的承载服务质量，并与用户承载的转移延迟(Transfer delay)符合。

[0004] 差分服务代码点(Differentiated Services Code Point，DSCP)是目前回程网络的带宽管理机制，其中无线端的带宽管理采用的是QCI，而要将数据往后送到回程网络时，基地台会将数据封装成GPRS隧道协议用户(GPRS Tunneling Protocol-User，GTP-U)封包，并且在外层的包头标记DSCP的代码，做为数据流的识别。

[0005] 然而，未来大量小型基地台布建时，回程网络不再单纯，网络负载会随着用户的移动而改变，且会随着时间以及使用者的带宽需求而变化，白天的数据流与晚上的数据流的样式以及出现的位置都不同。由于回程网络的变动性大，管理复杂度增高很多，而且需要动态且实时地做调整，难以做适当的带宽管理，达到原有3GPP所制定的QoS标准。

[0006] 在回程网络越来越复杂的情况下，现有带宽管理机制将越来越难以满足3GPP标准的要求，而且回程网络上的交换器(Switch)/路由器(Router)也不一定支持DSCP技术，加上DSCP无法支持最大比特率(Maximum Bit Rate，MBR)/保证比特率(Guaranteed Bit Rate，GBR)，因此现行的带宽管理机制无法因应变动性大的网络负载，而提供适当的带宽管理功能。

[0007] 另一方面，由于回程网络并未参与小型基地台与核心网络的讯息交换，无法知道基地台与服务网关(Serving Gateway，S-GW)所建立的带宽管理参数与设定。如需要做带宽管理，则回程网络需要能够分析经过GPRS隧道协议封装(Encapsulation)的用户封包。换言之，交换器/路由器要能透视GPRS隧道，才能依照分析后所取得的信息以处理不同的承载。交换器若要有分析封包的功能，所费成本必然高昂。

发明内容

[0008] 本发明提供一种基地台及其回程网络的带宽管理方法及系统，可提升小型基地台回程网络的带宽管理能力以及应变力，以降低回程网络的建置成本。

[0009] 本发明的基地台回程网络的带宽管理方法适于安排用户设备通过基地台与服务网关建立的承载在回程网络中的路由路径。此方法是由基地台连接用户设备以建立用户设备与服务网关的承载或变更已建立的承载，并在此承载的数据封包上设定一个封包标记，以及将此承载的封包标记及带宽管理参数传送至回程网络的中控器，以供中控器依据带宽管理参数安排使用封包标记的数据封包在回程网络中的路由路径，其中此带宽管理参数包括承载的隧道端点识别(Tunnel Endpoint Identifier，TEID)、服务质量类别识别(Qos Class Identifier，QCI)及带宽需求。

[0010] 在本发明的一实施例中，在基地台设定封包标记于承载的数据封包的步骤，所述方法更由基地台接收中控器配置的网络地址区间，以将此网络地址区间内的虚拟网络地址分配做为承载的封包标记。

[0011] 在本发明的一实施例中，在该基地台设定该封包标记于该承载的数据封包的步骤，所述方法更由基地台依照本身的网络地址计算网络地址区间，以将此网络地址区间内的虚拟网络地址分配做为承载的封包标记。

[0012] 在本发明的一实施例中，所述基地台在承载的数据封包上设定封包标记的步骤包括由基地台将承载的数据封包封装为GPRS隧道协议用户(GPRS Tunneling Protocol-User，GTP-U)封包，并依据隧道端点识别将GPRS隧道防议用户封包的源端口(source port)设定为特殊值。

[0013] 在本发明的一实施例中，所述中控器依据带宽管理参数安排使用封包标记的数据封包在回程网络中的路由路径的步骤包括由中控器依据带宽管理参数中的服务质量类别识别及带宽需求，对回程网络执行动态的带宽管理，以决定路由路径，其中此路由路径包括经过多个网络设备。然后，由中控器设定路由路径上的各个网络设备的路由表(flow table)，使得各个网络设备在接收到使用此封包标记的数据封包时，将数据封包传送至路由表中记录的下一个网络设备。

[0014] 在本发明的一实施例中，所述中控器依据带宽管理参数安排使用封包标记的数据封包在回程网络中的路由路径的步骤更包括设定路由路径上到达服务网关的前一个网络设备，使得此网络设备在接收到使用此封包标记的数据封包时，将此数据封包的封包标记修改为标准值。

[0015] 本发明的基地台回程网络的带宽管理系统包括至少一基地台、多个网络设备及该回程网络的中控器。各个基地台包括无线资源管理器、标记管理器及承载信息通知器，其中无线资源管理器系用以建立用户设备与服务网关的承载；标记管理器系用以于承载的数据封包上设定封包标记；承载信息通知器则用以取得承载的带宽管理参数，并将此承载的封包标记及带宽管理参数传送至该回程网络的中控器，其中所述的带宽管理参数包括此承载的隧道端点识别、服务质量类别识别及带宽需求。中控器系连接各个基地台，其包括承载信息管理器及路由路径管理器，其中承载信息管理器系用以接收并管理各个基地台传送的带宽管理参数；路由路径管理器系依据各个基地台的带宽管理参数，安排使用此封包标记的数据封包在回程网络中的路由路径。

[0016] 本发明的基地台包括无线资源管理器、标记管理器及承载信息通知器。其中。无线资源管理器系用以建立用户设备与服务网关的承载。标记管理器系用以于承载的数据封包上设定封包标记。承载信息通知器则用以取得承载的带宽管理参数，并将此承载的封包标记及带宽管理参数传送至回程网络的中控器，以供中控器据以安排使用封包标记的数据封包在回程网络的多个网络设备中的路由路径。其中，所述的带宽管理参数包括此承载的隧道端点识别、服务质量类别识别及带宽需求。

[0017] 在本发明的一实施例中，所述的标记管理器更接收中控器配置的网络地址区间，并将此网络地址区间内的虚拟网络地址分配做为此承载的封包标记。

[0018] 在本发明的一实施例中，所述的标记管理器更依照基地台本身的网络地址计算网络地址区间，并将此网络地址区间内的虚拟网络地址分配做为此承载的封包标记。

[0019] 在本发明的一实施例中，所述的标记管理器包括依据隧道端点识别将GPRS隧道协议用户封包的源端口设定为一个特殊值。

[0020] 在本发明的一实施例中，所述的路由路径管理器包括依据带宽管理参数中的服务质量类别识别及带宽需求，对回程网络执行动态的带宽管理，以决定路由路径，其中所述的路由路径包括经过多个网络设备，以及设定路由路径上的各个网络设备的路由表，使得各个网络设备在接收到使用此封包标记的数据封包时，将此数据封包传送至路由表中记录的下一个网络设备。

[0021] 在本发明的一实施例中，所述的路由路径管理器更设定路由路径上到达服务网关的前一个网络设备，使得此网络设备在接收到使用此封包标记的数据封包时，将此数据封包的封包标记修改为标准值。

[0022] 在本发明的一实施例中，所述网络设备包括支持开放式系统互联通信参考模型所定义的第二层或第二层以上的交换器，或是支持开放式系统互联通信参考模型所定义的第三层或第三层以上的路由器。

[0023] 基于上述，本发明的基地台及其回程网络的带宽管理方法及系统通过小型基地台协助可程序化网络的中控器可以在不需透视隧道中封包内容的情况下即可识别数据流，并可依此实现动态带宽管理等功能，从而降低回程网络的建置成本。

[0024] 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

[0025] 图1是依照本发明一实施例所绘示的基地台回程网络的带宽管理的示意图。

[0026] 图2是依照本发明一实施例所绘示的基地台回程网络的带宽管理系统的方块图。

[0027] 图3是依照本发明一实施例所绘示的基地台回程网络的带宽管理方法的流程图。

[0028] 图4是依照本发明一实施例所绘示的数据封包处理及路由的流程图。

[0029] 图5是依照本发明一实施例所绘示的数据封包处理及路由的范例。

[0030] 图6是依照本发明一实施例所绘示的数据封包处理及路由的范例。

[0031] 图7是依照本发明一实施例所绘示的数据封包处理及路由的流程图。

[0032] 图8是依照本发明一实施例所绘示的数据封包处理及路由的范例。

[0033] 图9是依照本发明一实施例所绘示的数据封包处理及路由的范例。

[0034] 12、22、54、66、84：小型基地台

[0035] 14、52、62、64、82：用户设备

[0036] 16、58、70、88：服务网关

[0037] 18、56、68、86：回程网络

[0038] 182、24、562、682、862：中控器

[0039] 20：带宽管理系统

[0040] 222：无线资源管理器

[0041] 224：标记管理器

[0042] 226：承载信息通知器

[0043] 242：承载信息管理器

[0044] 244：路由路径管理器

[0045] 26：网络设备

[0046] A～D：交换器

[0047] S302～S308、S402～S408、S702～S706：步骤

具体实施方式

[0048] 本发明通过小型基地台在为用户设备(User Equipment，UE)建立承载之初，即为此承载设置封包标记，并将此封包标记连同承载的服务质量类别识别(Qos Class Identifier，QCI)、最大比特率(Maximum Bit Rate，MBR)、保证比特率(Guaranteed Bit Rate，GBR)等信息提供给回程网络的中控器，使得中控器可以据此设定回程网络中交换器/路由器的路由行为。因此，当小型基地台将用户设备的数据封包送入回程网络时，这些交换器/路由器只要识别封包上的标记，就可以知道此封包的流量(Traffic)特性并做相对应的处理。

[0049] 详言之，图1是依照本发明一实施例所绘示的基地台回程网络的带宽管理的示意图。请参照图1，首先，由支持长期演进技术升级版(LTE-Advanced，LTE-A)的小型基地台12为用户设备14建立其与服务网关16的承载，并为此承载设计一个封包标记。接着，小型基地台12会将此封包标记连同MBR/GBR信息以及承载的所有QoS信息通知回程网络18的中控器182。中控器182即会依据这些信息设定回程网络18中各个网络设备(例如交换器或路由器，本实施例以交换器A～D为例)的路由行为。在可程序化的回程网络18中，中控器182具有承载的所有Qos信息，因此无需透视隧道(Tunnel)即可识别流量，从而对承载数据封包进行动态流量管理。其中，数据封包接受动态流量管理的范围例如是从小型基地台12设置封包标记开始，直到服务网关16之前的最后一个交换器(如交换器A、D)将封包标记移除为止。

[0050] 上述的交换器例如是应用于开放式系统互联通信参考模型(Open System Interconnection Reference Model，OSI model)所定义的第二层数据链结层的二层网络交换器，其具有虚拟区域网(Virtual Local Area Network，VLAN)划分、埠自动协商、MAC访问控制列表等功能；或是可支持第三层网络层协议的三层网络交换器，其具有一定的路由功能，而可用于连线不同网段，并可通过对预设网关的查询学习来建立两个网段之间的直接连线；或是可支持第四层传输层协议的四层网络交换器，其可以将会话与一个具体的IP地址系结，以实现虚拟IP。此外，上述的路由器例如可支持OSI模型所定义的第三层网络层或第三层以上的协议，其除了有交换机的功能外，更可以路由表作为传送封包时的依据，而在有多种选择的路径中选择最佳的路径的功能。

[0051] 图2是依照本发明一实施例所绘示的基地台回程网络的带宽管理系统的方块图。请参照图2，本实施例的回程网络的带宽管理系统20采用可程序化网络，例如软件定义网络(Software-Defined Network，SDN)，其中包括至少一基地台(本实施例以小型基地台22为例)、中控器24与多个网络设备26。其中，小型基地台22与中控器24之间，以及中控器24与网络设备26之间例如是通过有线或无线网络连接以传输数据。

[0052] 小型基地台22例如是电信运营商在许可频谱下所运行的低功率无线接取设备，其种类依发射功率由小至大可区分为毫微微型基地台(Femtocell)、特微型基地台(Picocell)及微型基地台(Microcell)。小型基地台22包括无线资源管理器222、标记管理器224及承载信息通知器226。其中，无线资源管理器222支持无线资源管理(Radio Resource Management，RRM)，用以与用户设备(未绘示)连接，并建立用户设备与服务网关(未绘示)之间的承载。标记管理器224负责管理负载与封包标记的连接关系，其可在无线资源管理器222所建立之承载的数据封包上设定封包标记，用以提供回程网络中的网络设备26识别数据封包。标记管理器224可独立配置或配置在无线资源管理器222中，本实施例不限制其配置方式。承载信息通知器226负责取得承载的带宽管理参数，并建立通知讯息以通知回程网络的中控器24，此带宽管理参数包括承载的隧道端点识别(Tunnel Endpoint Identifier，TEID)、服务质量类别识别(QCI)以及MBR或GBR等带宽需求，而可供中控器24做为管理回程网络带宽的依据。

[0053] 中控器24例如是可程序化网络中负责管理网络设备26的控制器，其通过软件方式实现，以中央控制的方式规划网络，并下达指令给网络设备26以控制网络流量。中控器24包括承载信息管理器242及路由路径管理器244，其中承载信息管理器242负责从小型基地台22的承载信息通知器226接收带宽管理参数，并管理所有基地台的带宽管理参数；路由路径管理器244则会依据各个基地台的带宽管理参数，安排使用上述封包标记的数据封包在回程网络中的路由路径。需说明的是，上述的承载信息管理器242例如可实现为应用程序而安装于中控器24中，并与原始配置在中控器24中的路由路径管理器244协作，以实现本发明实施例之带宽管理方法。

[0054] 详言之，图3是依照本发明一实施例所绘示的基地台回程网络的带宽管理方法的流程图。请同时参照图2及图3，本实施例的方法适用于上述的带宽管理系统20。以下即搭配图2中带宽管理系统20的各项装置，说明本实施例方法的详细流程。

[0055] 首先，当用户设备与基地台22连接时，基地台22中的无线资源管理器222即会为此用户设备建立其与服务网关之间的承载或者变更先前已建立的承载(步骤S302)。其中，当用户设备建立连线后，无线资源管理器222会在基地台22与服务网关之间建立一条隧道，并设定一个隧道端点识别(TEID)。同时，无线资源管理器22也会根据用户设备的服务需求，设定此承载的服务质量类别识别(QCI)。

[0056] 接着，标记管理器224会指定一个封包标记给此承载，并在从用户设备接收的数据封包上设定此封包标记(步骤S304)。其中，标记管理器224例如是使用虚拟的网络地址(IP address)做为数据封包的封包标记，或是将数据封包的源端口(Source port)设定为一个特殊值以做为封包标记，或是其他可供辨识数据封包的任何标记方式，本实施例不以此为限。

[0057] 在使用设定源端口的实施例中，标记管理器224例如会在无线资源管理器22将承载的数据封包封装为GPRS隧道协议用户(GPRS Tunneling Protocol-User，GTP-U)封包后，依据承载的隧道端点识别将此GTP-U封包的源端口设定为一个特殊值，例如1001或其他值，在此不设限。

[0058] 另一方面，在使用虚拟网络地址的实施例中，标记管理器224可以采用集中式(Centralized)或分布式(Distributed)的方式配置虚拟网络地址。在集中式的配置方式中，中控器22可根据回程网络中的基地台数量及流量配置一个网络地址区间给基地台22，而由基地台22的标记管理器224在这个网络地址区间中分配一个虚拟网络地址来做为承载的封包标记。此外，在分布式的配置方式中，基地台22的标记管理器224可直接依照本身的网络地址来计算上述的网络地址区间，并在这个网络地址区间中分配一个虚拟网络地址来做为承载的封包标记。

[0059] 然后，承载信息通知器226会将上述承载的封包标记以及带宽管理参数传送至回程网络的中控器24(步骤S306)，以供中控器24的路由路径管理器244依据承载信息管理器242中的带宽管理参数，安排使用此封包标记的数据封包在回程网络中的路由路径(步骤S308)。其中，上述的带宽管理参数包括承载的隧道端点识别(TEID)、服务质量类别识别(QCI)以及带宽需求，例如MBR的下行链路(Downlink，DL)带宽与上行链路(Uplink，UL)带宽，以及GBR的下行链路带宽与上行链路带宽。

[0060] 其中，路由路径管理器244例如会依据带宽管理参数中的服务质量类别识别及带宽需求，对回程网络执行动态的带宽管理，以决定路由路径。此路由路径会经过回程网络中的至少一网络设备26。

[0061] 在决定路由路径后，路由路径管理器244即会连接路由路径上的网络设备26，并设定这些网络设备26上的路由表(flow table)，使得各个网络设备26在接收到使用上述封包标记的数据封包时，即会自动地将此数据封包传送至路由表中记录的下一个装置。

[0062] 综上所述，通过小型基地台22主动提供中控器24执行带宽管理所需的信息，中控器24无需做复杂的流量辨识，就可以对送入回程网络的数据封包做及时的路由调整，回程网络中的网络设备26也无需支持GPRS隧道的透视。因此，本实施例的方法可有效降低回程网络的建置成本。

[0063] 需说明的是，路由路径管理器244在决定路由路径后，例如还会针对路由路径上的最后一个网络设备26(即到达服务网关的前一个网络设备)进行设定，使得此网络设备26在接收到使用上述封包标记的数据封包时，会先将此数据封包的封包标记修改为标准值。

[0064] 详言之，图4是依照本发明一实施例所绘示的数据封包处理及路由的流程图。请同时参照图2及图4，本实施例的方法适用于上述的带宽管理系统20。以下即搭配图2中带宽管理系统20的各项装置，说明本实施例方法的详细流程。

[0065] 首先，由用户设备将数据封包传送给小型基地台22(步骤S402)，而小型基地台22即会将此数据封包封装为GTP-U封包，并依据承载的隧道端点识别将此GTP-U封包的源端口设定为一个特殊值(步骤S404)。

[0066] 设定好的GTP-U封包随即由小型基地台22送入回程网络，从而由回程网络中的网络设备26依据中控器24的设定路由GTP-U封包(步骤S406)。

[0067] 当GTP-U封包路由至路由路径上的最后一个网络设备26(即到达服务网关的前一个网络设备)时，此网络设备26即会将此数据封包的源端口修改回标准值，然后才将此数据封包传送至服务网关(步骤S408)。因此，当数据封包送达服务网关时，服务网关并不会知道此数据封包的源端口曾被修改过。这也就代表，本实施例的方法可以在不修改服务网关的状况下实现。

[0068] 举例来说，图5是依照本发明一实施例所绘示之数据封包处理及路由的范例。请参照图5，首先，当用户设备52连接小型基地台54时，小型基地台54会为用户设备52与服务网关58建立承载。其中，小型基地台54例如会将其建立承载所取得的带宽管理参数提供给回程网络56的中控器562。如下表1所示，此带宽管理参数包括：小型基地台54与服务网关58所建设之隧道的隧道端点识别(TEID)为156、服务质量类别识别(QCI)为4、MBR的下行链路带宽为每秒20兆位(20Mbps)、上行链路带宽为2Mbps，以及GBR的下行链路带宽为2Mbps、上行链路带宽为1Mbps。此外，小型基地台54还会将用户设备52所传送的数据封包封装为GTP-U封包后，依据承载的TEID，将此GTP-U封包的源端口设定为1001。

[0069]TEID QCI MBR DL MBR UL GBR DL GBR UL 源端口
156 4 20Mbps 2Mbps 2Mbps 1Mbps 1001

[0070] 表1

[0071] 中控器562根据上述的带宽管理参数对回程网络56执行带宽管理，以决定此GTP-U封包的路由路径，最后决定其路由路径为图5所示的小型基地台54→交换器A→交换器B→交换器C→服务网关58。其中，中控器562会依据路由路径设定交换器A、B、C的路由表(如下表2所示)。

[0072]

[0073] 表2

[0074] 通过上述设定，当交换器A、B、C发现数据封包的源端口为1001，就会往下一个跃点(hop)的端口传送，送出前会做队列(enqueue)的带宽管理动作，以符合流量限制。特别是，在最后一个交换器C(即其下一个跃点为终点的服务网关58)中要做的动作包括：将GTP-U封包的源端口改回原本标准的端口号2152；然后才将此GTP-U封包传送至服务网关58。

[0075] 值得注意的是，GTP-U封包在小型基地台54将其源端口更改为特殊值(1001)后，就可以在回程网络56中接受中控器562的动态带宽管理，直到最后一个交换器C将其源端口改回标准值(2152)后，最后送达服务网关58时，服务网关58将不会知道此GTP-U封包的源端口曾被修改过。

[0076] 针对有两个用户设备连接的情况，图6是依照本发明一实施例所绘示的数据封包处理及路由的范例。请参照图6，首先，当用户设备62、64连接小型基地台66时，小型基地台66会分别为用户设备62、64与服务网关70建立承载。其中，小型基地台66例如会将其建立承载所取得的带宽管理参数提供给回程网络68的中控器682。如下表3所示，小型基地台66例如会将用户设备62所传送的数据封包封装为GTP-U封包后，依据此承载的TEID，将此GTP-U封包的源端口设定为1001；同时也将用户设备64所传送的数据封包封装为GTP-U封包后，依据此承载的TEID，将此GTP-U封包的源端口设定为3003。

[0077]TEID QCI MBR DL MBR UL GBR DL GBR UL 源端口
156 4 9Mbps 2Mbps 2Mbps 1Mbps 1001
133 3 2Mbps 2Mbps 1Mbps 1Mbps 3003

[0078] 表3

[0079] 中控器682根据上述的带宽管理参数对回程网络68执行带宽管理，以决定GTP-U封包的路由路径，最后决定用户设备62的GTP-U封包的路由路径为小型基地台66→交换器A→交换器D→服务网关70；用户设备64的GTP-U封包的路由路径则为小型基地台66→交换器A→交换器B→交换器C→服务网关70。其中，由于中控器682判断路由路径(交换器A-＞交换器B-＞交换器C)的流量过大，因此将用户设备62的GTP-U封包改由另一条路径(交换器A-＞交换器D-＞服务网关)路由。最后，中控器682会依据上述决定的路由路径设定交换器A、B、C、D的路由表(如下表4所示)。

[0080]

[0081] 表4

[0082] 类似于前一个实施例，用户设备62、64的GTP-U封包在小型基地台66将其源端口更改为特殊值(1001或3003)后，就可以在回程网络68中接受中控器682的动态带宽管理，直到路由路径中的最后一个交换器C、D将其源端口改回标准值(2152)后，才送达服务网关70。

[0083] 另一方面，针对使用虚拟网络地址做为封包标记的方式，图7是依照本发明一实施例所绘示的数据封包处理及路由的流程图。请同时参照图2及图7，本实施例的方法适用于上述的带宽管理系统20。以下即搭配图2中带宽管理系统20的各项装置，说明本实施例方法的详细流程。

[0084] 首先，由用户设备将数据封包传送给小型基地台22(步骤S702)，而小型基地台22即会将此数据封包封装为GTP-U封包，并依据承载的隧道端点识别将此GTP-U封包的来源网络地址(Source IP)设定为虚拟网络地址，以及将此GTP-U封包的目的地网络地址(Destination IP)设定为服务网关的网络地址(步骤S704)。设定好的GTP-U封包随即由小型基地台22送入回程网络，从而由回程网络中的网络设备26依据中控器24的设定将GTP-U封包路由至服务网关(步骤S706)。

[0085] 需说明的是，在小型基地台22决定要指定给承载的虚拟网络地址后，例如会将向服务网关回报此承载的GTP-U封包的传输层地址(Transport Layer Address)为上述的虚拟网络地址。据此，当服务网关欲回传数据给小型基地台22时，即可将其所要传输的数据封包封装为GTP-U封包，并将此GTP-U封包的来源网络地址设定为服务网关的网络地址，以及将此GTP-U封包的目的地网络地址设定为虚拟网络地址。设定好的GTP-U封包随即由服务网关送入回程网络，从而由回程网络中的网络设备26依据中控器24的设定将GTP-U封包路由至小型基地台22。

[0086] 举例来说，图8及图9是依照本发明一实施例所绘示的数据封包处理及路由的范例。请先参照图8，首先，当用户设备82连接小型基地台84时，小型基地台84会为用户设备82与服务网关88建立承载。其中，小型基地台84例如会将其建立承载所取得的带宽管理参数提供给回程网络86的中控器862。如下表5所示，此带宽管理参数包括：小型基地台84与服务网关88所建设之隧道的隧道端点识别为156、服务质量类别识别为4、MBR的下行链路带宽为20Mbps、上行链路带宽为2Mbps，以及GBR的下行链路带宽为2Mbps、上行链路带宽为1Mbps。
此外，小型基地台84还会将用户设备82所传送的数据封包封装为GTP-U封包后，依据承载的TEID，将此GTP-U封包的来源网络地址指定为虚拟网络地址：192.168.101.3。

[0087]TEID QCI MBR DL MBR UL GBR DL GBR UL 虚拟IP
156 4 20Mbps 2Mbps 2Mbps 1Mbps 192.168.101.3

[0088] 表5

[0089] 中控器862根据上述的带宽管理参数对回程网络86执行带宽管理，以决定此GTP-U封包的路由路径，最后决定其路由路径为图8所示的小型基地台84→交换器A→交换器B→交换器C→服务网关88。其中，中控器862会依据路由路径设定交换器A、B、C的路由表(如下表6所示)。

[0090]交换器来源网络地址动作
A 140.96.101.100 Enqueue＝port_to_B：queue01
B 140.96.101.100 Enqueue＝port_to_C：queue01
C 140.96.101.100 Enqueue＝port_to_S-GW：queue01

[0091] 表6

[0092] 通过上述设定，当交换器A、B、C发现GTP-U封包的来源网络地址为虚拟网络地址，就会将此GTP-U封包往下一个跃点的端口传送，送出前会做队列的带宽管理动作，以符合流量限制，最终即可将此GTP-U封包传送至服务网关88。

[0093] 另一方面，当服务网关88欲回传数据给小型基地台84时，则会将其所要传输的数据封包封装为GTP-U封包，并将此GTP-U封包的来源网络地址设定为服务网关88的网络地址，以及将此GTP-U封包的目的地网络地址设定为虚拟网络地址。中控器862根据上述的带宽管理参数对回程网络86执行带宽管理，以决定此GTP-U封包的路由路径，最后决定其路由路径为图9所示的服务网关88→交换器C→交换器B→交换器A→小型基地台84。其中，中控器862会依据路由路径设定交换器A、B、C的路由表(如下表7所示)。

[0094]交换器目的地网络地址动作
A 140.96.101.100 Enqueue＝port_to_SC：queue01
B 140.96.101.100 Enqueue＝port_to_A：queue01
C 140.96.101.100 Enqueue＝port_to_B：queue01

[0095] 表7

[0096] 通过上述设定，当交换器A、B、C发现GTP-U封包的目的地网络地址为虚拟网络地址，就会将GTP-U封包往下一个跃点的端口传送，送出前会做队列的带宽管理动作，以符合流量限制，最终即可将此GTP-U封包传送至小型基地台84。

[0097] 综上所述，本发明的基地台及其回程网络的带宽管理方法及系统由小型基地台对数据封包进行标记，并协助可程序化网络识别数据流。因此，可程序化网络的中控器可以在不需要透视隧道中封包内容的情况下即识别数据流，并依此实现动态的带宽管理，从而降低回程网络的建置成本。

[0098] 虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求保护范围所界定者为准。

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基地台及其回程网络的带宽管理方法及系统

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