NGN、软交换和IMS的关系

NGNNGN 软交换和 软交换和 IMSIMS 的关系的关系 作者 续合元 软交换和 IMS 都是属于 NGN 的业务网 软交换从设备的实现而言 应该可以平滑演进到 IMS 但是从网络的演进而言 由于软交换将主要支持传统的公共交换 电话网 综合业务数字网 PSTN ISDN 业务 而它的基本业务和补充业务都是在本地实现 因此要实现向 IMS 的平滑演进有一定难度 接纳控制是人们在 NGN 中引入的一个全新的概念 位于业务控制层和承载传送层之间 通过实行资源接纳控制 向上向业务层屏蔽传送网络的具体细节 支持业务控制与传送功能相分离 向下感知传送网络的资源使用情况 通过接纳和资源控制 确保正确合理地使用传送网络资源 从而保证业务的服务质量 QoS 并防止带宽和业务被盗用的现象发生 对资源接纳控制的研究已成为国内外标准化组织的热点课题 ITU T TISPAN 3GPP 3GPP2 以及中国标准化协会 CCSA 都对其进行了不同程度的研究 各组织对资源接纳控制的称谓不同 功能架构和研究的范围等也有一定程度的差别 资源接纳控制首先在 TISPAN 中明确提出 其相关功能称为资源接纳控制 子系统 RACS 目前已经发布了 R1 阶段的规范 ETSIES282003 v1 6 8 ITU T 中相关功能称为资源接纳控制功能 RACF 在 2004 年 6 月启动的下一代网络热 点组 FGNGN 中展开研究 2005 年 11 月 FGNGN 工作结束后 相关工作继续在 ITU T 的其他研究组中进行 ITU T SG13 研究组主要研究 RACF 的功能架构 其 R1 阶段的草案 Y RACF 已经在 2006 年 7 月份的会议上通过 SG11 组对 RACF 涉及到的物理实体之间的接口和协议进行研究 目前已经制订了 5 个接口的 7 个规 范草案 还有两个规范已经纳入计划 3GPP 中与资源接纳控制相关功能被称为策略和计费控制 PCC 目前已经发布了 3GPP R7 版本的规范 3GPP TS 23 203 v1 0 0 中国对资源接纳控制功能的研究基本上与 ITU 和 TISPAN 的研究保持同步 在 2006 年的 3 月召开的网络总体工作组 WG1 13 次会议和信令与协议工作 组 7 次会议上分别通过了 电信级 IPQoS 体系架构 和涉及的 3 个接口协议的技术报告 部分成果已经转化为文稿提交给 TISPAN 和 ITU T 中的相关研究组 1 1 功能架构和实体功能架构和实体 1 1TISPANRACS 的功能架构 TISPANRACSR1 阶段的功能架构如图 1 所示 1 RACS 由两个实体组成 基于业务的策略决策功能 SPDF 和接入资源接纳控制功能 A RACF SPDF 向应用层提供统一的接口 屏蔽底层网络拓扑和具体的 接入类型 提供基于业务的策略控制 SPDF 根据应用功能 AF 的请求选择本地策略 并将请求映射成 IPQoS 参数 发送给 A RACF 和边界网关功能 BGF 以 请求相应的资源 A RACF 位于接入网中 具有接纳控制和网络策略汇聚的功能 从 SPDF 接收请求 然后基于所保存的策略实现接纳控制 接受或拒绝对传送资源的请求 A RACF 通过 e4 参考点从网络附着子系统 NASS 获得网络附着信息和用户 QoS 清单信息 从而可以根据网络位置信息 例如接入用户的物理节点的地址 确定可 用的网络资源 同时在处理资源分配请求时参考用户 QoS 清单信息 传送层中包含 3 种功能实体 其中 BGF 是一个包到包 Packet to packet 网关 可位于接入网和核心网之间 实现核心边界网关功能 也可以位于两个核 心网之间 实现互联边界网关功能 BGF 在 SPDF 的控制下完成网络地址转换 NAT 门控 QoS 标记 带宽限制 使用测量以及资源同步功能 资源控制执行 功能 RCEF 实施 A RACF 通过 Re 参考点传送过来的接入运营商定义的二层 三层 L2 L3 媒体流策略 完成门控 QoS 标记 带宽限制等功能 二层终结功能 L2TF 是接入网中终结二层连接的功能实体 RCEF 和 L2TF 是两个不同的功能实体 通常在物理设备 IP 边缘 Edge 上一起实现 R1 阶段没有对接入节点进行 研究 1 2ITU TRACF 的功能架构 ITU TRACF 的功能体系架构如图 2 所示 2 和 TISPANRACS 的功能架构一样 RACF 也由两部分组成 策略决策功能实体 PD FE 和传送资源控制功能实体 TRC FE PD FE 和传送技术无关 和业务控 制功能 SCF 也无关 PD FE 基于网络策略规则 SCF 提供的业务信息 网络附着属功能 NACF 提供的传送层签约信息 以及 TRC FE 提供的资源接纳决策结果 然后作出网络资源接纳控制的最后决策 PD FE 基于每个流对 PE FE 进行门控制 基于业务使用策略规则 TRC FE 和业务无关 但和传送技术相关 TRC FE 负责收集和维护传送网的拓扑和资源状态信息 基于拓扑 连接性 网络和节点资源的可用性 以及基于接入网中传送层签约信息等网络信息控制资源的使用 对传送网络实行接纳控制 PD FE 通过 Rt 参考点请求 TRC FE 检测或者决定所请求的媒体流路径上的 QoS 资源 传送层由策略执行功能实体 PE FE 和传送资源执行功能实体 TRE FE 组成 PE FE 是包到包网关 可以位于用户终端设备 CPE 和接入网络之间 接入网 和核心网之间或者不同运营商网络之间 是支持动态 QoS 控制 端口地址转换 NAPT 控制和 NAT 穿越的关键节点 TRE FE 执行 TRC FE 指示的传送资源策略规 则 其范围和功能以及 Rn 参考点有待进一步研究 不在 R1 阶段的研究范围之内 2 2 TISPANRACSTISPANRACS 和和 ITU TRACFITU TRACF 的异同点的异同点 2 1 功能实体和参考点 从功能上看 PD FE 和 SPDF 相对应 但 SPDF 还包括 TRC FE 的部分功能 如收集传送层资源使用情况 TRC FE 和 A RACF 相对应 但不完全相同 TRC FE 的位置更加灵活 可以位于接入网络中 也可以位于核心网络中 而 A RACF 是接入网中的一个功能 根据在网络中位置的不同 PE FE 分别和核心边界网关 功能 C BGF 互联边界网关功能 I BGF 以及 RCEF 相对应 3 由于功能定义的差异 在参考点方面相应地也有一些不同 首先 由于 RACF 架构中 PD FE 可能需要给 PE FE 推送一些关于底层网络的信息 如物理连接 标识符和逻辑连接标识符 而这些信息需从 NACF 中获取 因此 RACF 和 NACF 的连接点为 PD FE 而 TISPAN 架构中 RACS 和 NASS 的连接点为 A RACF 4 ITU TRACF 的架构考虑了接入网 核心网以及外部网络全程的 QoS 控制 而 TISPANRACS 架构在 R1 中只考虑对接入网进行控制 对 IP 核心网 外部网络 等未定义 为此 相对于 RACS RACF 增加了新的参考点 包括同一个运营商网络内多个 PD FE 实例之间的 Rd 参考点 不同运营商之间 PD FE 实例之间的 Ri 参考点 同一运营商核心网中多个 TRC FE 实例之间的 Rp 参考点 RACF 架构中涉及的参考点和 RACS 之间的对应关系 如表 1 所示 2 2 接入网类型和终端 RACF 定义了 3 种类型的终端 第 1 类是没有 QoS 协商能力的 CPE 在发起业务请求的时候不能直接请求 QoS 资源 第 2 类是具有业务层 QoS 协商能力的 CPE 如能发出会话描述的支持会话初始协议 SIP 的电话 通过业务层信令执行 QoS 的协商 第 3 类是具有传送层 QoS 协商能力的 CPE 如通用移动通信系统 UMTS 终端 支持资源预留协议 RSVP 或者其他传送层信令 如 PDP 上下文 ATMPNNI Q 931 等信令 能通过传送设备 如不对称数字用户线接入复用器 DSLAM 服务通用分组无线业务支持节点 网关通用分组无线业务支持节点 SGSN GGSN 等 直接执行传送层 QoS 的协商 因此 RACF 中的 CPE 考虑了移动这 种情况 而目前 TISPANRACS 中只考虑了数字用户线 xDSL 方式的接入网 终端类型包括上述的第 1 类和第 2 类 2 3 资源控制模式 RACF 支持 拉 Pull 和 推 Push 两种方式的 QoS 资源控制模式 5 以适应不同类型的 CPE 所谓 Pull 方式是指 SCF 为 CPE 发起的业务向 RACF 请求 QoS 资源授权和资源预留 传送功能收到传送层 QoS 信令消息时主动向 RACF 请求决策 这种方式 适用于第 3 类具有传送层 QoS 协商能力的 CPE 可以通过传送层 QoS 信令显式地请求 QoS 资源预留 所谓 Push 方式是指 SCF 为 CPE 发起的业务向 RACF 请求 QoS 资源授权和资源预留 如果该请求能够满足 则 RACF 主动将决策推送给传送实体 TE 以获得 相应的传送资源 这种方式适用于第 1 类和第 2 类 CPE 对于第 1 类 CPE SCF 代表 CPE 决定所请求的业务的 QoS 需求 对于第 2 类 CPE SCF 从应用层信令中 提取 QoS 需求 目前 RACS 只支持 Push 模式 2 4 选择机制 为了能够在相关功能实体之间传递 QoS 请求 功能实体首先需要选择通信方 RACF 定义了两种机制 静态机制和动态机制 5 所谓静态机制是指功能实 体通过静态配置的本地信息确定对端实体 例如 SCF 到 PD FE PD FE 到 PE FE TRC FE 的 IP 地址或者域名 所谓动态机制是指功能实体通过动态信息 如根 据业务类型和业务属性组合 确定对端实体和对应的网络地址 或使用用户标识查询域名服务器 DNS 目前 RACF 要求必须支持静态机制 动态机制任选 RACS 中 AF 可以通过与 NASS 的接口或者本地配置获得 SPDF 的 IP 地址或者域名 SPDF 通过本地配置获取 A RACF 和 BGF 的地址 2 5 组网和互联 ITU T 考虑了两种引入 RACF 之后实现端到端 QoS 的组网模式 6 当接入网和核心网属于不同运营商时 可以由应用层 SCF 完成不同运营商之间的 QoS 协 商 SCF 分别和接入网以及核心网的 PD FE 通过 Rs 参考点进行交互 接入网和核心网的 PD FE 之间没有交互 也可以在 RACF 层完成 QoS 协商 SCF 通过 Rs 参 考点仅仅和核心网的 PD FE 交互 接入网和核心网的 PD FE 之间通过 Ri 参考点互通 不同运营商的核心网之间的互联与上述一致 TISPAN 是在假设核心网络部分的 QoS 可以得到保证的情况下 专注于解决接入网部分的 QoS 因此未涉及到端到端的 QoS 实现 核心网和接入之间通过 C BGF 进行互联 核心网之间通过 I BGF 进行互联 2 6 和 NACF NASS 的交互 ITU TRACF 和 NACF 之间交互的信息描述目前不清晰 而 TISPAN 中明确规定了 A RACF 如何对应来自 NASS 和 SPDF 的信息 从而完成对资源接纳的控制 3 3 未来研究重点未来研究重点 总的来说 TISPANRACS 的研究比 ITU TRACF 启动早 但是 ITU TRACF 的研究范围更全面 因此统一不同组织定义的架构将是各个组织今后研究的重点 TISPANRACS 在 R2 阶段提出的研究内容包括 完善和 ITU T 3GPP