IMS、软交换和NGN的关系

1、IMS 、软交换和 NGN 的关系本文关键字 : 3GPP2UMTS ETSI ITU 运营商 PSTN 网关 多媒体 电信 服务 器 接入网 网络 下一代网络 信令 DSL SGSN 宽带接入 SIP 电话网 移动通 信 ATM 软交换 IMS QoS NGN下一代网络 (NGN是业界的热点话题,其中关于 IP 多媒体子系统 (IMS、软交换 (Softswitch的定位和未来发展方向需要达成共识。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

2、/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。1、功能架构和实体1.1 TISPAN RACS的功能架构TISPAN RACS R1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

3、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

4、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。 1.2 ITU-T RACF的功能架构ITU-T RACF的功能体系架构如图 2所示 2。和 TISPAN RACS的功能架构一样, RACF 也由

5、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

6、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、 TISPAN R

7、ACS和 ITU-T RACF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

8、 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-RACF4。ITU-T RACF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 TISPAN RACS 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 R

9、i 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 PD

10、P 上下文、 ATM PNNI/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 TISPAN RACS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

11、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 , S

12、CF 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

13、 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

14、-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-T RACF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、未来研究重点总的来说, TISPAN RACS的研究比 ITU-T RACF启动早,但是 ITU-T RACF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。TISPAN RACS在 R2阶段提出的研究内容包括:完善和 ITU-T 、 3GPP 一致的功能架构, 支持多域多运营商情况下可实施的场景,支持 NGN 中出固定