TWI528762B - 基地台的封包路由方法、封包路由裝置及封包路由轉換系統 - Google Patents

Description

基地台的封包路由方法、封包路由裝置及封包路由轉換系統

本發明是有關於一種基地台的封包路由方法，且特別是有關於一種在第四代(4G)無線通訊之長期演進(long term evolution；LTE)技術中透過不同網路類型之介面轉送封包的基地台的封包路由方法、封包路由裝置及封包路由轉換系統。

隨著行動通訊技術的演進，長期演進(LTE)已經成為第四代(4G)無線通訊技術的主流規格之一，而LTE具有比3G行動通訊技術更高的頻寬以及資料傳輸速度。然而，由於4G所使用的頻譜大多為較高頻段(例如，1800百萬赫茲(MHz))，當訊號通過障礙物(例如，牆壁、地下室等)時，可能會造成嚴重的訊號衰減的現象，進而造成收訊品質以及資料傳輸速度大幅下降。因此，使用者自室外移動到室內時，經常需要將行動裝置(例如，手機、平板、筆記型電腦等)所使用的行動通訊網路切換至室內環境中的固接網路(Broadband IP Network)所提供的例如是無線 存取(Wi-Fi)網路服務。如此切換的方式，將造成使用上的不便，亦降低使用者的經驗品質。另一方面，隨著智慧型手機的普及以及電信商所提供的無流量限制之服務，行動通訊的數據量亦呈現指數性成長。而龐大的數據量將導致基地台(base station)的頻寬負荷大為增加，亦間接影響使用者所能使用的頻寬。

家用型毫微微蜂巢式(femtocell)基地台被提出用以解決上述問題，其係適用於室內環境的小型低功率基地台，運作於有執照的無線頻段(例如，用於行動通訊的800/900/1800/1900/2100MHz)，且透過家中寬頻網路(例如，數位用戶迴路(digital subscriber line；DSL)、纜線數據機(cable modem))來連接無線存取網路(radio access network；RAN)與核心網路(core network)。

然而，為了讓電信商或服務供應商能夠在現有4G LTE電信網路中提供優質的加值服務，並解決電信網路與終端行動裝置用戶之間的最後一哩(last mile)問題，電信商或服務供應商可能會面臨以下幾種問題。其一，如何分擔電信核心網路的流量負載。其二，如何讓行動裝置進入室內環境而無須切換連線方式即可使用固接網路頻寬。其三，如何讓支援不同無線接取網路的行動裝置相互通訊。其四，如何改變讓位於同一基地台電信網路的行動裝置之間彼此可以相互通訊以分擔電信核心網路資源。因此，有必要提供一種簡易且有效分擔電信核心網路之資源的方法。

本發明提供一種基地台的封包路由方法、封包路由裝置及封包路由轉換系統，其透過解析封包來決定傳送封包的網路類型之介面，從而透過簡易的方法分擔電信核心網路之負載。

本發明提出一種封包路由方法，適用於包括數個網路類型之介面的基地台，此方法包括下列步驟。接收封包，並取得封包的目的位址資訊。接著，將目的位址資訊與路由清單進行比對，其中路由清單記錄數個網路類型。而後，依據比對結果而透過對應的網路類型之介面來傳送封包。

在本發明的一實施例中，上述的路由清單中的數個網路類型分別對應於路由目標位址，而將目的位址資訊與路由清單進行比對包括下列步驟。將目的位址資訊與網路類型所分別對應的路由目標位址進行比對。接著，當目的位址資訊符合路由目標位址其中之一時，判斷符合的路由目標位址所對應的網路類型。

在本發明的一實施例中，上述的封包包括通用封包無線服務隧道協定封包，而接收封包並取得封包的目的位址資訊包括下列步驟。拆解通用封包無線服務隧道協定封包以取得通用封包無線服務隧道協定(GTP)封包的標頭(header)。接著，分析標頭以取得目的位址資訊。

在本發明的一實施例中，上述依據比對結果而透過對應的網路類型其中之一之介面來傳送封包包括下列步驟。還原通用封包無線服務隧道協定封包的標頭。接著，經由對應的網路類型 其中之一之介面來傳送通用封包無線服務隧道協定封包。

本發明提出一種封包路由裝置，其包括儲存單元、通訊單元及處理單元。儲存單元用以儲存模組。通訊單元包括數個網路類型之介面。處理單元耦接儲存單元以及通訊單元，並存取儲存單元中的模組以執行下列步驟。使用通訊單元接收封包，並取得封包的目的位址資訊。接著，將目的位址資訊與路由清單進行比對，其中路由清單記錄這些網路類型。而後，依據比對結果而使用通訊單元來透過對應的網路類型之介面傳送封包。

在本發明的一實施例中，上述的路由清單中的數個網路類型分別對應於路由目標位址，而處理單元將目的位址資訊與網路類型所分別對應的路由目標位址進行比對，且當目的位址資訊符合路由目標位址其中之一時，處理單元判斷符合的路由目標位址所對應的網路類型。

在本發明的一實施例中，上述的封包包括通用封包無線服務隧道協定封包，而處理單元拆解通用封包無線服務隧道協定封包以取得通用封包無線服務隧道協定封包的標頭，且分析標頭以取得目的位址資訊。

在本發明的一實施例中，上述的處理單元還原通用封包無線服務隧道協定封包的標頭，且經由對應的網路類型其中之一之介面來傳送通用封包無線服務隧道協定封包。

本發明提出一種封包路由轉換系統，此封包路由轉換系統包括使用者設備(user equipment；UE)、基地台及封包路由裝 置。基地台接收使用者設備所傳送的封包。封包路由裝置經由基地台接收來自使用者設備的封包，並取得封包的目的位址資訊，封包路由裝置將目的位址資訊與路由清單進行比對，其中路由清單記錄數個網路類型，且封包路由裝置依據比對結果而透過對應的網路類型之介面來傳送封包。

在本發明的一實施例中，上述的路由清單中的數個網路類型分別對應於路由目標位址，而封包路由裝置將目的位址資訊與網路類型所分別對應的路由目標位址進行比對，且當目的位址資訊符合路由目標位址其中之一時，封包路由裝置判斷符合的路由目標位址所對應的網路類型。

在本發明的一實施例中，上述基地台所傳送的封包包括通用封包無線服務隧道協定封包，而封包路由裝置拆解通用封包無線服務隧道協定封包以取得通用封包無線服務隧道協定封包的標頭，且分析標頭以取得目的位址資訊。

在本發明的一實施例中，上述的封包路由裝置還原通用封包無線服務隧道協定封包的標頭，且經由對應的網路類型其中之一之介面來傳送通用封包無線服務隧道協定封包。

在本發明的一實施例中，上述的網路類型包括區域網路(local area network；LAN)、電信核心網路、網際網路(Internet)及電信區域網路。

基於上述，本發明的基地台的封包路由方法、封包路由裝置及封包路由轉換系統係透過解析封包的目的位址資訊，以決 定透過對應的網路類型之介面來傳送封包。藉此，本發明實施例便能有效分擔核心網路之負載，同時提供更簡單的方式與其他電子裝置通訊。

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。

100、310、320、900、1110‧‧‧使用者設備

110、151‧‧‧通訊單元

120、153‧‧‧儲存單元

130、155‧‧‧處理單元

150、1100‧‧‧封包路由裝置

330、820、930、1101‧‧‧家用基地台

350‧‧‧電信核心網路

360‧‧‧網際網路

370、1130‧‧‧電器

S410~S450、S610~S690、S710~S790、S811~S857、S911~S919、S951~S959、S1001~S1010‧‧‧步驟

555、1102‧‧‧路由判斷模組

570‧‧‧服務閘道

580‧‧‧遠端裝置

940‧‧‧即時通訊軟體之伺服器

1050、1104‧‧‧家用電器中介介面

1103‧‧‧WIFI模組

1105‧‧‧廣域網路連接埠

1108、1109‧‧‧區域網路連接埠

圖1是依據本發明一實施例說明一種封包路由轉換系統的方塊圖。

圖2是依據本發明一實施例說明一種使用者設備的方塊圖。

圖3A是一種傳統長期演進架構的示意圖。

圖3B是一種依據本發明一實施例說明長期演進架構的示意圖。

圖4是依據本發明一實施例說明一種封包路由方法的流程圖。

圖5A及5B係依據本發明一實施例說明一種網路傳輸協定的示意圖。

圖6是檢查目的位址資訊之範例的流程圖。

圖7是使用者設備配對之範例的流程圖。

圖8是使用者設備使用網際網路服務之序列示意圖。

圖9A及9B是使用者設備使用電信區域網路之序列示意圖。

圖10是使用者設備連接電器之序列示意圖。

圖11是依據本發明一實施例說明封包路由裝置與家用基地台整合的硬體示意圖。

在傳輸控制協定/網際網路協定(TCP/IP)架構的通訊傳輸中，封包(packet)的標頭(header)夾帶著目的位址資訊(例如，目的網際網路位址(destination IP address)或目的連接埠(port))，以使得封包經過數個路由器轉送的過程中可以依據此目的位址資訊而傳送至目的裝置(例如，伺服器(server)、筆記型電腦、個人電腦等)。據此，本發明實施例便是經由解析使用者設備(UE)所傳送之封包以取得封包的目的位址資訊，並將目的位址資訊與路由清單進行比對，進而依據比對結果而透過對應的網路類型(例如，區域網路(LAN)、網際網路(Internet)、家庭網路等)之介面來發送封包。藉此，特定目的位址資訊的封包將無須經由電信核心網路處理或發送，進而分擔電信核心網路的流量負擔。

圖1是依據本發明一實施例說明一種封包路由轉換系統的方塊圖。請參照圖1，封包路由轉換系統10包括使用者設備100、基地台(未繪示)及封包路由裝置150。

在本發明實施例中，使用者設備(UE)(例如，使用者設備100)可表示各種實施例，其例如可包含(但不限於)移動站、 先進移動站(advanced mobile station；AMS)、伺服器、用戶端、桌上型電腦、筆記型電腦、網路電腦、工作站、個人數位助理(personal digital assistant；PDA)、平板個人電腦(personal computer；PC)、掃描器、電話裝置、尋呼機(pager)、相機、電視、掌上型視頻遊戲裝置、音樂裝置、無線感測器等。

圖2是依據本發明一實施例說明一種使用者設備的方塊圖。請參照圖2，從硬體觀點，使用者設備100也可稱作設備，其包含至少(但不限於)通訊單元110(例如，發送器電路、接收器電路、類比至數位(A/D)轉換器、數位至類比(D/A)轉換器、一個或一個以上天線單元)、儲存單元120及處理單元130。發送器和接收器以無線方式發送下行鏈路(downlink)信號和接收上行鏈路(uplink)信號。接收器可包含執行例如低噪音放大、阻抗匹配、混頻、降頻轉換、濾波、放大等操作的功能元件。發送器可包含執行例如放大、阻抗匹配、混頻、升頻轉換、濾波、功率放大等操作的功能元件。類比至數位(A/D)或數位至類比(D/A)轉換器經配置以在上行鏈路信號處理期間從類比信號格式轉換為數位信號格式且在下行鏈路信號處理期間從數位信號格式轉換為類比信號格式。

處理單元130經配置以處理數位元信號且根據本揭露的示範性實施例執行與所提出的方法有關的程式。而且，處理單元130可視情況耦接到儲存單元120以儲存程式碼、裝置組態、碼本(codebook)、經緩衝的資料或永久資料等。處理單元130的功能 可使用例如微處理器、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)等可程式化單元來實施。處理電路的功能還可用單獨電子裝置或積體電路(integrated circuit；IC)實施，且處理單元130還可用硬體或軟體實施。

封包路由裝置150及基地台可以是家庭演進型節點B(或稱家用基地台，HeNB)或毫微微蜂巢式(femtocell)基地台還可以是先進基地台(advanced base station；ABS)、基地台收發系統(base transceiver system；BTS)、存取點、中繼(relay)站、中繼器(repeater)、中間節點、仲介(intermediary)、基於衛星的通信基地台、閘道(gateway)和/或任何類型的伺服器。在其他實施例中，封包路由裝置150亦可以是作為模組、晶片(chip)或晶片組(chipset)而內嵌於前述實體範例中。為了方便說明，在以下實施例中將以封包路由裝置150整合上述實體範例(例如，HeNB或家用基地台等)來進行說明，但本發明實施例不加以限制。

針對基地台而描述的功能還可實施在例如以下各者的實體中：服務閘道(Serving Gateway；S-GW)、分組資料網路閘道(Packet Data Network Gateway；PDN-GW)、服務GPRS支援節點(Serving GPRS Support Node；SGSN)、閘道GPRS支持節點(Gateway GPRS Support Node；GGSN)或維持與用戶資訊有關的資料庫的節點。

從硬體觀點，封包路由裝置150及基地台包含至少(但 不限於)通訊單元151(例如，發送器電路、接收器電路、類比至數位(A/D)轉換器、數位至類比(D/A)轉換器、一個或一個以上天線單元)、儲存單元153及處理單元155。儲存單元153可儲存程式碼、裝置配置、經緩衝的資料或永久資料、碼本等。處理單元155亦可用硬體或軟體實施。封包路由裝置150的每一元件的功能將類似於針對使用者設備100的描述且因此將不重複對每一元件的詳細描述。此外，封包路由裝置150的通訊單元151可更包括支援連接至例如網際網路、區域網路及電信區域網路(例如，支援家用電器中介軟體(Home Appliance Middleware；HAM))之網路卡或網路連線裝置(例如，數據機(modem)、路由器(Router)、交換器(Switch)、集線器(Hub)等)等網路類型的連接介面。

圖3A是一種傳統長期演進架構的示意圖。請參照圖3A，在傳統LTE架構中，使用者設備310及320在傳輸資料時，所有的封包都需要經過電信核心網路350(例如，演進封包核心網(evolved packet core；EPC))，無論是控制信號或資料封包都需要透過電信商的電信核心網路350來進行處理。例如，使用者設備310可透過家用基地台330及電信核心網路350而將封包傳送至網際網路360。此外，當使用者設備310欲傳送封包至同屬相同家用基地台330的使用者設備320時，亦需要利用電信核心網路350的資源來傳輸。據此，圖3B是一種依據本發明一實施例說明長期演進架構的示意圖。請參照圖3B，本發明實施例將封包路由 裝置150作為例如是晶片或模組而建構於家用基地台330中或獨立作為例如是基地台設備或伺服器，以將部分封包透過其他網路類型(例如，區域網路(LAN)、網際網路(Internet)、電信核心網路、電信區域網路等)之介面來傳送，以讓使用者設備310可直接傳送資料至使用者設備320、與控制電器370或連線至網際網路360，而無須經過電信核心網路350，以下將舉實施例詳細說明。

圖4是依據本發明一實施例說明一種封包路由方法的流程圖。請參照圖4，本實施例的封包路由方法適用於圖1的封包路由轉換系統10、封包路由裝置150及圖2之使用者設備100。下文中，將搭配使用者設備100及封包路由裝置150中的各項元件說明本發明實施例所述之封包路由方法。本方法的各個流程可依照實施情形而隨之調整，且並不僅限於此。

在步驟S410中，封包路由裝置150接收來自使用者設備100的封包，並取得封包的目的位址資訊。在本實施例中，此封包包括通用封包無線服務隧道協定(General Packet Radio Service(GPRS)Tunneling Protocol；GTP)封包，而封包路由裝置150的處理單元155拆解通用封包無線服務隧道協定封包以取得通用封包無線服務隧道協定封包的標頭，且分析標頭以取得目的位址資訊。在本實施例中，目的位址資訊例如是包括目的IP位址、連接埠或其他特定識別碼(ID)。

具體而言，圖5A及5B係依據本發明一實施例說明一種網路傳輸協定的示意圖。請參照圖5A，本發明實施例的封包路由 裝置150具備了基地台(例如，eNB、HeNB等)及服務閘道(S-GW)的部份傳輸通訊協定，並在通用封包無線服務隧道協定層-使用者層面(General Packet Radio Service(GPRS)Tunneling Protocol-User plane；GTP-U)的上層加上路由判斷模組555。在本發明實施例中，路由判斷模組555係藉由圖1之封包路由裝置150的處理單元155來進行控制，且封包路由裝置150是作為獨立的基地台或伺服器來接收家用基地台330傳送的GTP封包，在其他實施例中，例如是封包路由裝置150建構於家用基地台330的情境中，則可透過家用基地台330來進行路由判斷模組555的所有操作，本發明不加以限制。

使用者設備100透過電信網路傳送資料至家用基地台330時，此資料可包含實體(physical；PHY)層、媒體接取控制(media access control；MAC)層、無線電鏈路控制(radio link control；RLC)層、封包資料匯聚協定(Packet Data Convergence Protocol；PDCP)層、網際網路(Internet Protocol；IP)層、傳輸控制協定(Transmission Control Protocol；TCP)/使用者資料包協定(User Datagram Protocol；UDP)層、應用程式(application)層的標頭及資料。接著，家用基地台330將使用者設備100所傳送的資料轉換成此GTP-U封包，並傳送至封包路由裝置150。而路由判斷模組555將GTP-U封包的標頭去除後可取得IP封包(IPv4或IPv6)。而後，路由判斷模組555分析IP封包的標頭以取得IP位址。在另一實施例中，封包路由裝置150的處理單元155 亦可再去除IP封包之標頭而解析TCP或UDP封包，以取得目的連接埠。即，封包的目的位址資訊可包括IP位址及目的連接埠或是其他特定識別碼(ID)。

需說明的是，在封包路由裝置150的處理單元155拆解GTP-U封包之前，亦可先判斷使用者設備100係傳送通用封包無線服務隧道協定層-控制層面(GPRS Tunneling Protocol-Control plane；GTP-C)或GTP-U封包。當使用者設備100係傳送GTP-C封包時，則處理單元155可使用通訊單元151而透過電信核心網路之介面來傳送GTP-C封包。

在步驟S430中，封包路由裝置150的處理單元155將目的位址資訊與路由清單進行比對，其中路由清單記錄數個網路類型。在本發明實施例中，網路類型包括區域網路(LAN)、電信核心網路、網際網路(Internet)及電器(appliance)網路。此外，路由清單中的數個網路類型分別對應於路由目標位址，而封包路由裝置150的處理單元155將目的位址資訊與網路類型所分別對應的路由目標位址進行比對，且當目的位址資訊符合路由目標位址其中之一時，封包路由裝置150的處理單元155判斷符合的路由目標位址所對應的網路類型。

具體而言，在步驟S410去除GTP封包的標頭後，封包路由裝置150的處理單元155會依據目的位址資訊來判斷此封包是否屬於本地IP存取(local IP access；LIPA)的服務。換言之，處理單元155會依據網路類型中的區域網路對應的路由目標位址，將目的位址資訊與區域網路對應的路由目標位址進行比對。

在一實施例中，封包路由裝置150的處理單元155會判斷此封包的發送者(例如，使用者設備100)和最終接收者(例如，伺服器、筆記型電腦、個人電腦或另一使用者設備等)是否同在一個基地台(例如，封包路由裝置150)的服務涵蓋範圍內。若處理單元155比對後發現此封包的發送者與最終接收者彼此並未同處於相同基地台的服務涵蓋範圍內(例如，比對不符，即，目的位址資訊無對應的路由目標位址)，則表示此封包的最終接收者與使用者設備100不屬於相同區域網路，因此需要透過電信核心網路或網際網路來進行傳送。反之，若此封包的發送者與最終接收者彼此同處於相同基地台的服務涵蓋範圍內(例如，比對符合，即，目的位址資訊有對應的路由目標位址)，則處理單元155將進一步判斷此封包的發送者是否為首次使用封包路由裝置150所提供之區域網路傳輸服務。

在另一實施例中，處理單元155檢查已連線之使用者設備清單，以決定此封包的發送者是否首次使用區域網路傳輸服務。已連線之使用者設備清單中可記錄數個使用者設備位址，處理單元155可將此封包標頭所夾帶的來源IP位址與使用者設備清單中的使用者設備位址比對，以判斷是否符合。若處理單元155判斷使用者設備100係首次使用區域網路服務時(例如，使用者設備100未在使用者設備清單中)，則處理單元155記錄使用者設備100的資訊(例如，封包中的來源IP位址、來源連接埠或特定ID等)。爾後，使用者設備在此使用區域網路服務時，即可直接建 立傳輸通道並將封包轉送至對應的區域網路。反之，若處理單元155判斷使用者設備100並非首次使用區域網路服務，則進一步利用例如IP對照表(IPtable)，而依據目的位址資訊來判斷此封包係要傳送至封包路由裝置150服務涵蓋範圍內的另一使用者設備，或是相同區域網路內使用固接網路的上網裝置(例如，具有連線功能的電器(例如，智慧型電視、智慧型冰箱、網路附加儲存(Network-Attached Storage；NAS)裝置、網路印表機等))(即，區域網路內的電器設備)。

在另一實施例中，處理單元155檢查此封包的目的位址資訊是否為路由清單中對應於電信核心網路之路由目標位址(例如，服務閘道(S-GW)或移動管理元件(Mobility Management Enity；MME)之IP位址)。當目的位址資訊符合對應於電信核心網路之路由目標位址時，處理單元155會判定使用者設備100所傳送的封包需透過電信核心網路之介面來發送。例如，透過圖5A之服務閘道570傳送至遠端裝置580。反之，此封包可透過網際網路、電信區域網路或區域網路之介面來發送，則處理單元155可再經由路由清單中判斷對應的網路類型。

而另一實施例中，處理單元155可直接將此封包的目的位址資訊與路由清單中對應於電信核心網路、網際網路及區域網路中所有各路由目標位址進行比對，以決定此封包需透過電信核心網路、網際網路或區域網路之介面來發送。

需說明的是，在步驟S410之前，封包路由裝置150服務 範圍或區域網路內的電子裝置在首次註冊、登入或連線至封包路由裝置150時，封包路由裝置150的處理單元155可將這些電子裝置的設備位址(例如，IP位址、連接埠、特定ID等)記錄於使用者設備清單中。在一實施例中，處理單元155亦可將使用者設備清單中的設備位址以對應的符號、代碼、號碼等形式來記錄，本發明實施例不加以限制。例如，IP位址192.168.3.2為USER1，IP位址192.168.3.9為USER3。

接著，在步驟S450中，封包路由裝置150的處理單元155依據比對結果而透過對應的網路類型其中之一之介面來傳送封包。

具體而言，若處理單元155判斷此封包係傳送至封包路由裝置150服務涵蓋範圍內的另一使用者設備，則處理單元155進一步檢查使用者設備清單中是否有此另一使用者設備的資訊(例如，IP位址、連接埠或特定ID等)。若使用者設備清單中並無存在此另一使用者設備的資訊，則交由電信核心網路(例如，圖3之電信核心網路350)來建立傳輸通道(即，透過電信核心網路之介面(例如，S1-U、S1-MME等)來發送封包，以告知電信核心網路來建立傳輸通道)。此時，處理單元155亦會記錄此傳輸通道的相關資料，以便下次使用相同網路類型來傳輸時，可直接由處理單元155來建立傳輸通道。反之，若處理單元155判斷使用者設備100係欲與同區域網路內使用固接網路的上網裝置(即，區域網路內的電器設備)進行通訊，則處理單元155會與區域網 路之介面(例如，HAM)進行通訊。

值得說明的是，在處理單元155選定對應的網路類型其中之一之介面後，在一實施例中，在處理單元155選擇電信區域網路或電信核心網路作為後續封包傳送之介面的情境下，處理單元155更還原封包的標頭，且經由對應的網路類型其中之一之介面來傳送封包。具體而言，請再次參照圖5A，在上述說明中處理單元155查詢使用者設備清單的過程中，將依據查詢到的例如IP位址、連接埠、隧道末端識別碼(Tunnel Endpoint ID；TEID)等資訊來替步驟S410中拆解的封包加上GTP-U的標頭，並將還原的GTP-U封包透過對應的網路類型之介面來傳送。

在另一實施例中，請參照圖5B，在處理單元155選擇網際網路或區域網路作為後續封包傳送之介面的情境下，處理單元155無須將封包還原成GTP-U封包，而直接透過通訊單元151且經由例如是路由器、網際網路或區域網路介面等傳送IP封包至遠端裝置580。

此外，前述實施例提及的傳輸通道係本領域具通常知識者熟知的例如控制層面(Control-plane)的無線電資源控制(Radio Resource Control；RRC)或使用者層面(User-plane)的PDCP、RLC、MAC、PHY任一通訊協定層所建立的例如實體下行鏈路共用通道(Physical Downlink Shared Channel；PDSCH)、實體下行鏈路控制通道(Physical Downlink Control Channel；PDCCH)、實體層群播通道(Physical Multicast Channel；PMCH)、實體層上行 共用通道(Physical Uplink Shared Channel；PUSCH)、DL共用通道(downlink shared channel；DL-SCH)、UL共用通道(uplink shared channel；UL-SCH)等通道，且本發明不加以限制。

值得說明的是，透過圖5的傳輸協定架構可知，本發明實施例的封包路由裝置150可獨立存在於LTE網路架構中，而不影響現有LTE網路系統的機制與架構。此外，封包路由裝置150無須耗資進行硬體升級，亦不會影響所有電信核心網路的通道建立機制。

以下將舉範例說明圖4之封包路由方法，圖6是檢查目的位址資訊之範例的流程圖。請參照圖6，封包路由裝置150之處理單元155接收GTP封包(步驟S610)，並判斷此封包是否傳送至服務閘道(S-GW)(步驟S620)。若此封包的目的位址資訊為服務閘道或移動管理元件(MME)之IP位址，則處理單元155使用通訊單元151而透過電信核心網路之介面傳送此封包(步驟S625)。反之，處理單元155將GTP封包之標頭移除(步驟S640)，並判斷此IP封包是否屬於LIPA服務(步驟S650)。若此封包不屬於LIPA服務，則將GTP封包之標頭還原(步驟S655)，並轉送至服務閘道(S-GW)(步驟S657)。若此封包屬於LIPA服務，則處理單元155進一步判斷使用者設備100是否為首次使用LIPA服務(步驟S670)。

若使用者設備100並非首次使用LIPA服務，則處理單元155判斷此封包是否屬於使用者設備至使用者設備服務(例如，圖 3之使用者設備310至使用者設備320)(步驟S675)。若此封包不屬於使用者設備至使用者設備服務，則處理單元155使用通訊單元151以與HAM介面溝通(步驟S679)。若此封包屬於使用者設備至使用者設備服務，則處理單元155判斷另一使用者設備是否位於使用者設備清單(或路由清單中對應於區域網路的路由目標位址)中(步驟S677)。若另一使用者設備未在使用者設備清單中，則回到步驟S655及S657而還原GTP-U之標頭並轉送至服務閘道(S-GW)。而若另一使用者設備在使用者設備清單中，則處理單元155將進行使用者設備配對(於稍後範例說明)(步驟S678)。另一方面，若使用者設備100為首次使用LIPA服務，則處理單元155記錄使用者設備100之資訊(例如，IP位址、連接埠等)(步驟S690)，並回到步驟S675判斷此封包是否屬於使用者設備至使用者設備服務。

在圖6之步驟S678中，處理單元155進一步進行使用者設備配對程序，以下將舉範例說明。圖7是使用者設備配對之範例的流程圖。請參照圖7，封包路由裝置155接收封包(步驟S710)後，處理單元155檢查此封包屬於哪個使用者設備(步驟S720)。接著，處理單元155查詢使用者設備清單來取得另一使用者設備之資訊(例如，IP位址、連接埠、特定ID等)(步驟S740)，並加入GTP-U封包之標頭(例如，TEID、序列號碼等)(步驟S770)。處理單元155傳送GTP-U封包至家用基地台(即，封包路由裝置150所整合之家用基地台或獨立之基用基地台)(步驟S780)，並 傳送IP封包至對應的另一使用者設備(步驟S790)。

由於終端用戶在使用電信網路(例如，LTE)時，使用者可能會依據使用的服務不同，而有不同傳輸通道的需求(例如，資料傳輸及語音通訊)。而多個使用網路的電子裝置之間又可根據基地台的訊號範圍，歸類在相同及不同基地台服務涵蓋範圍內的情況。依據使用者設備使用的各種不同服務，配合使用網路的行為和基地台服務涵蓋範圍，共有3種不同的傳輸情境，以下將舉三個範例說明本發明實施例之封包路由方法的運作方式。此外，為了方便說明，以下範例中將以圖5的封包路由裝置150所整合的家用基地台330與路由判斷模組555來進行說明。

在第一範例中，假設使用者使用LTE電信網路連線，並欲利用例如Google搜尋引擎來找尋網頁資料，則使用者設備100會接收到使用者開啟瀏覽器及輸入Google網址之操作。圖8是使用者設備100使用網際網路服務之序列(sequence)示意圖。請先參照圖8中的電信網路傳輸流程810。使用者設備100傳送IP封包至家用基地台820(步驟S811)，而家用基地台820傳送GTP封包至路由判斷模組555。接著，路由判斷模組555將GTP封包之標頭去除，並將此封包的目的IP位址及連接埠與例如是網內設備名單(例如，路由清單中對應於區域網路)進行比對(步驟S815)。由於此封包的目的IP位址係Google伺服器的IP位址，故此封包的目的IP位址並不在網內設備名單中，則路由判斷模組555判斷此封包是否要透過電信核心網路350進行處理。若是，則傳 送GTP封包至電信核心網路350(步驟S817)，而將此封包傳送至網際網路360。

請接著參照圖8中的選擇IP流量卸載(Selected Internet Protocol Traffic Offload；SIPTO)傳輸流程850。與電信網路傳輸流程810不同的地方在於，在步驟S855中，若路由判斷模組555查詢到封包的目的IP位址符合路由清單中對應於網際網路的路由目標地址，則路由判斷模組555判定為SIPTO服務，並將此IP封包透過例如是固接網路而直接導向網際網路360(步驟S857)，以使此封包能送達例如Google伺服器。藉此，應用本發明實施例之工程師便能將特定網站(例如，頻繁使用或流量較大的網站)的IP位址記錄在路由清單中對應於網際網路的路由目標地址，以分擔電信核心網路的流量。

在第二範例中，使用者同樣使用電信網路(例如，LTE)連線，並欲與相同電信網路之另一使用者互相傳送即時訊息或即時視訊，則使用者設備100會接收使用者開啟即時通訊軟體並發送訊息或視訊之操作。圖9A及9B是使用者設備100使用電信區域網路之序列示意圖。請參照圖9A，與圖8之序列示意圖中電信網路傳輸流程810及SIPTO傳輸流程850不同的地方在於，在步驟S915及S916中，路由判斷模組555判斷封包的目的位址資訊為使用者設備清單中使用者設備900之IP位址，則路由判斷模組555會將此封包之加上使用者設備900對應的GTP-U標頭(例如，包含專屬的TEID、家用基地台的IP位址及連接埠等)，並將此封 包傳回家用基地台930(步驟S917)。最後，家用基地台930將IP封包傳送至使用者設備900(步驟S919)，使用者設備900中對應的即時通訊軟體便會收到使用者設備100所傳送的訊息或視訊。

需說明的是，在圖9A說明的流程之前，使用者設備100亦可先向即時通訊軟體之伺服器進行註冊。請參照圖9B，與圖8的電信網路傳輸流程810不同的地方在於，在步驟S955中，路由判斷模組555依據使用者設備100所傳送之註冊封包的目的IP位址與連接埠，確認此註冊封包是否送往即時通訊軟體之伺服器940(步驟S955)。若是，則同時記錄使用者設備100的資訊(例如，IP位址及連接埠等)，以方便在圖9A的步驟S915中進行判斷。接著，路由判斷模組555將註冊封包送往電信核心網路350，且註冊封包接續傳送至即時通訊軟體之伺服器940。最後，即時通訊軟體之伺服器940傳送回應(例如，確認(ACK))(步驟S959)。據此，本發明實施例便能讓使用者透過封包路由裝置150使用例如網路電話(voice over internet protocol；VoIP)之語音服務、視訊服務及即時訊息服務。

在第三範例中，使用者同樣使用電信網路(例如，LTE)連線，並欲登入伺服器下載文件，則使用者設備100會接收到使用者開啟例如伺服器檔案管理之應用程式、登入帳號密碼、瀏覽檔案及下載檔案等之操作。圖10是使用者設備100連接電器之序列示意圖。請參照圖10，與圖9A所述使用電信區域網路不同的地方在於，在步驟S1003中，路由判斷模組555判斷使用者設備 100欲與電信區域網路中的伺服器進行通訊，則路由判斷模組555會與內嵌或外置於封包路由裝置150之家用電器中介介面1050來進行溝通(步驟S1004及S1005)。接著，家用電器中介介面1050與區域網路中的電器進行通訊(S1006)。使用者設備100便可不經由電信核心網路350而傳送封包至電信區域網路中的伺服器。

若電信區域網路中的伺服器透過HAM 1050傳送封包至路由判斷模組555(步驟S1007)，則路由判斷模組555會比對此封包的目的IP位址及連接埠是否在使用者設備清單中(步驟S1008)。若此封包的目的IP位址及連接埠位於使用者設備清單中，則路由判斷模組555會傳送GTP封包至家用基地台930(步驟S1009)，且家用基地台930會傳送IP封包至使用者設備100(步驟S1010)。

圖11是依據本發明一實施例說明封包路由裝置155與家用基地台整合的硬體示意圖。請參照圖11，前述實施例中封包路由裝置150的所有功能可作為路由判斷模組1102來實現，並連接家用基地台1101、HAM 1104。HAM 1104可連接WIFI模組1103，且電器1130可透過區域網路連接埠1108及1109與HAM 1104連接。路由判斷模組1102更可經由廣域網路(Wireless Wide Area Network；WAN)連接埠1105而直接連線至網際網路。使用者設備1110便可連接至家用基地台1101所提供的電信網路服務，並操作電器1130。

藉此，將本發明的封包路由裝置150與家用基地台整合， 不僅提供家中所有電子裝置之間彼此資料分享，手機亦可在家中享受擁有較好信號的LTE的電信網路服務，甚至可以電信區域網路的方式存取家中其他裝置資料。另可透過設定，而使註冊會員可相互通訊、分享資料或操作連線至本發明封包路由裝置150的所有電子裝置(例如，網路攝影機、家用保全系統、冰箱、冷氣等)。使用者亦可在家中設置一台具對外連線的電腦而作為家庭媒體伺服器(home media server)，並用以儲存諸如影像、照片、音樂等資料，並且能透過封包路由裝置150分享給家中其他連接至封包路由裝置150的使用者設備。

此外，由於所有經過封包路由裝置150的封包都需要經由處理單元155執行路由判斷模組555以進行查驗，尚可決定傳送的網路類型之介面。因此，封包路由裝置150亦可加入記錄使用者設備網路使用狀態(例如，資料流量、佔用頻寬、使用時間等)之元件。由於本發明實施例的架構係基於電信網路所設計，故電信商或電信網路供應者可確切掌握消費者的網路使用狀態，因而針對不同使用狀態以及商業模式而作收費的計算。

綜上所述，本發明實施例所述的封包路由裝置可拆解使用者設備所傳送之封包以取得封包的目的位址資訊，將此目的位址資訊與路由清單進行比對，並決定透過電信核心網路、網際網路、區域網路、電信區域網路其中之一之介面來傳送此封包。本發明實施例之封包路由裝置並不會對原始電信網路系統造成顯著影響，亦不會降低電信網路系統應有的流量。此外，本發明實施 例可提供給傳統電信網路系統所無法提供之功能服務，例如：作為電信網路及非電信網路之間的通訊橋樑，使得使用者設備之間可以區域網路的傳輸方式進行通訊，且傳遞的封包無須經過電信核心網路之處理。

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。

S410~S450‧‧‧步驟

Claims (15)

1. 一種封包路由方法，適用於包括多個網路類型之介面的一基地台，包括：接收一封包，其中該封包包括一通用封包無線服務隧道協定(GTP)封包，並分析該通用封包無線服務隧道協定封包以取得該封包的一目的位址資訊；將該目的位址資訊與一路由清單進行比對，其中該路由清單記錄該些網路類型；以及依據比對結果而透過對應的該些網路類型其中之一之介面來傳送該封包。
2. 如申請專利範圍第1項所述的封包路由方法，其中該路由清單中的該些網路類型分別對應於多個路由目標位址，而將該目的位址資訊與該路由清單進行比對的步驟包括：將該目的位址資訊與該些網路類型所分別對應的該些路由目標位址進行比對；以及當該目的位址資訊符合該些路由目標位址其中之一時，判斷符合的該路由目標位址所對應的該網路類型。
3. 如申請專利範圍第1項所述的封包路由方法，其中接收該封包並取得該封包的該目的位址資訊的步驟包括：拆解該通用封包無線服務隧道協定封包以取得該通用封包無線服務隧道協定封包的一標頭；以及分析該標頭以取得該目的位址資訊。
4. 如申請專利範圍第3項所述的封包路由方法，其中依據該比對結果而透過對應的該些網路類型其中之一之該介面來傳送該封包的步驟包括：還原該通用封包無線服務隧道協定封包的該標頭；以及經由對應的該些網路類型其中之一之該介面來傳送該通用封包無線服務隧道協定封包。
5. 如申請專利範圍第1項所述的封包路由方法，其中該些網路類型包括一區域網路、一電信核心網路、一網際網路及一電信區域網路。
6. 一種封包路由裝置，包括：一儲存單元，儲存多個模組；一通訊單元，包括多個網路類型之介面；以及一處理單元，耦接該儲存單元以及該通訊單元，存取該些模組以執行下列步驟：使用該通訊單元接收一封包，其中該封包包括一通用封包無線服務隧道協定封包，並分析該通用封包無線服務隧道協定封包以取得該封包的一目的位址資訊；將該目的位址資訊與一路由清單進行比對，其中該路由清單記錄該些網路類型；以及依據比對結果而使用該通訊單元來透過對應的該些網路類型其中之一之介面傳送該封包。
7. 如申請專利範圍第6項所述的封包路由裝置，其中該路由 清單中的該些網路類型分別對應於多個路由目標位址，而該處理單元將該目的位址資訊與該些網路類型所分別對應的該些路由目標位址進行比對，且當該目的位址資訊符合該些路由目標位址其中之一時，該處理單元判斷符合的該路由目標位址所對應的該網路類型。
8. 如申請專利範圍第6項所述的封包路由裝置，其中該處理單元拆解該通用封包無線服務隧道協定封包以取得該通用封包無線服務隧道協定封包的一標頭，且分析該標頭以取得該目的位址資訊。
9. 如申請專利範圍第8項所述的封包路由裝置，其中該處理單元還原該通用封包無線服務隧道協定封包的該標頭，且經由對應的該些網路類型其中之一之該介面來傳送該通用封包無線服務隧道協定封包。
10. 如申請專利範圍第6項所述的封包路由裝置，其中該些網路類型包括一區域網路、一電信核心網路、一網際網路及一電信區域網路。
11. 一種封包路由轉換系統，包括：一使用者設備；一基地台，接收該使用者設備所傳送的一封包；以及一封包路由裝置，其中該封包路由裝置經由該基地台接收來自該使用者設備的該封包，其中該基地台傳送的該封包包括一通用封包無線服務隧道協定封包，該封包路由裝置並分析該通用封 包無線服務隧道協定封包以取得該封包的一目的位址資訊，該封包路由裝置將該目的位址資訊與一路由清單進行比對，其中該路由清單記錄多個網路類型，且該封包路由裝置依據比對結果而透過對應的該些網路類型其中之一之介面來傳送該封包。
12. 如申請專利範圍第11項所述的封包路由轉換系統，其中該路由清單中的該些網路類型分別對應於多個路由目標位址，而該封包路由裝置將該目的位址資訊與該些網路類型所分別對應的該些路由目標位址進行比對，且當該目的位址資訊符合該些路由目標位址其中之一時，該封包路由裝置判斷符合的該路由目標位址所對應的該網路類型。
13. 如申請專利範圍第11項所述的封包路由轉換系統，其中該封包路由裝置拆解該通用封包無線服務隧道協定封包以取得該通用封包無線服務隧道協定封包的一標頭，且分析該標頭以取得該目的位址資訊。
14. 如申請專利範圍第13項所述的封包路由轉換系統，其中該封包路由裝置還原該通用封包無線服務隧道協定封包的該標頭，且經由對應的該些網路類型其中之一之該介面來傳送該通用封包無線服務隧道協定封包。
15. 如申請專利範圍第11項所述的封包路由轉換系統，其中該些網路類型包括一區域網路、一電信核心網路、一網際網路及一電信區域網路。