固定/移動(dòng)融合網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一策略控制平臺(tái)研究

?

　　1 引言

　　固定/移動(dòng)融合(Fixed-mobile Convergence，F(xiàn)MC)是下一代網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的基本方向，網(wǎng)絡(luò)融合的需求應(yīng)運(yùn)營(yíng)商接入業(yè)務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)，以及降低網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本的意愿而生。旨在為運(yùn)營(yíng)商提供統(tǒng)一的核心網(wǎng)控制和管理平臺(tái)，為終端用戶統(tǒng)一的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，而不必區(qū)分訪問這項(xiàng)業(yè)務(wù)所用的接入技術(shù)。通過融合，運(yùn)營(yíng)商進(jìn)一步提高資產(chǎn)的利用率，擴(kuò)大覆蓋范圍，提高業(yè)務(wù)的易用性，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)容量。

　　策略控制最早是IETF在增強(qiáng)IP網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)過程中提出的。首先由3GPP引入到UMTS系統(tǒng)R5版本，即策略控制和計(jì)費(fèi)(Policy Control and Charging，PCC)架構(gòu)，其目的是將策略控制應(yīng)用到通信網(wǎng)絡(luò)資源接入和使用過程中。PCC架構(gòu)將應(yīng)用層級(jí)會(huì)話服務(wù)數(shù)據(jù)流的QoS要求映射為IP-CAN接入傳輸網(wǎng)絡(luò)承載級(jí)服務(wù)的QoS要求來保障數(shù)據(jù)傳輸，并根據(jù)運(yùn)營(yíng)商的計(jì)費(fèi)策略實(shí)現(xiàn)服務(wù)數(shù)據(jù)流層級(jí)的計(jì)費(fèi)功能。PCC架構(gòu)使得運(yùn)營(yíng)商能夠合理分配，并有效控制網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力。

　　運(yùn)營(yíng)商間的資費(fèi)競(jìng)爭(zhēng)使寬帶業(yè)務(wù)越來越廉價(jià)，用戶逐漸趨向于無節(jié)制使用帶寬的包月制，使得ARPU值不斷下降。P2P業(yè)務(wù)使網(wǎng)絡(luò)瓶頸由服務(wù)器轉(zhuǎn)到運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，成本壓力也從ISP轉(zhuǎn)到運(yùn)營(yíng)商。為解決這一問題，固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商在IP網(wǎng)絡(luò)中引入資源接納控制技術(shù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行監(jiān)控、合理分配，開發(fā)新的資費(fèi)策略，便于新型業(yè)務(wù)(如IMS)的快速部署，便于提高用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)，使運(yùn)營(yíng)商擺脫網(wǎng)絡(luò)管道化的困境。目前，主要研究包括BBF BPCF，TISPAN RACS，ITU-T RACF等。

　　固定網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)正走向深度融合。統(tǒng)一IMS架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了固定接入和移動(dòng)接入的統(tǒng)一核心控制網(wǎng)絡(luò)。統(tǒng)一的策略控制和計(jì)費(fèi)架構(gòu)在融合網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)中的重要意義開始逐步凸顯?，F(xiàn)階段，不同標(biāo)準(zhǔn)化組織針對(duì)策略控制的研究角度和進(jìn)展不盡相同，互不兼容的體系架構(gòu)已成為融合網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一策略控制和計(jì)費(fèi)功能的阻礙。本文在簡(jiǎn)述3GPP現(xiàn)有FMC相關(guān)研究的進(jìn)展情況和統(tǒng)一IMS的技術(shù)要點(diǎn)基礎(chǔ)上，以TISPAN RACS和3GPP PCC為基準(zhǔn)，比較固定和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)策略控制架構(gòu)和功能，進(jìn)而提出了一種以3GPP PCC架構(gòu)為基礎(chǔ)，融合其他標(biāo)準(zhǔn)化組織策略控制相關(guān)功能的固定和移動(dòng)融合網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一的策略控制架構(gòu)，該架構(gòu)支持同一運(yùn)營(yíng)商移動(dòng)和固定網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一的策略控制，包含固定/移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同平臺(tái)和固定/移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合平臺(tái)兩個(gè)發(fā)展階段。

　　2 3GPP FMC關(guān)鍵技術(shù)介紹

　　3GPP FMC的相關(guān)工作體現(xiàn)在R7中的固定寬帶接入IMS(Fixed Broadband Access to IMS，F(xiàn)BI)和對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互通的要求。FBI從接入層面研究了FMC對(duì)IMS的影響。主要的工作由3GPP SA2和CT工作組完成，直接的工作成果為TR 23.819，現(xiàn)已轉(zhuǎn)化為CR修改了涉及的IMS規(guī)范，如 TS 23.228，TS 24.229，TS 29.163等。

　　FBI相關(guān)的工作可分為兩個(gè)層面：首先是對(duì)固網(wǎng)NGN的支持，即要求IMS同時(shí)支持各種固定接入方式。3GPP和TISPAN組成聯(lián)合工作組，研究針對(duì)NGN的IMS增強(qiáng)以及產(chǎn)生的影響，包括擴(kuò)展Gq接口支持NGN接入，SIP頭域補(bǔ)充固定接入定位，采用IM-ALG和TrGW配合的IPv6/v4地址轉(zhuǎn)換和私網(wǎng)穿越等。其次是與傳統(tǒng)電路域業(yè)務(wù)互通的問題。在現(xiàn)有的IMS框架中，IMS業(yè)務(wù)都承載在分組域上，與電路域之間是互通關(guān)系。3GPP CT工作組集中研究了相關(guān)功能的需求，以及支持傳統(tǒng)電路域信令、承載和各種補(bǔ)充業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的基本架構(gòu)等。

　　3GPP另一個(gè)FMC范疇的重要研究是統(tǒng)一IMS(Common IMS)。IMS雖然是由3GPP首先提出，但是由于IMS采用SIP體系結(jié)構(gòu)，具有接入無關(guān)性、支持用戶漫游和用戶數(shù)據(jù)的集中管理等優(yōu)點(diǎn)，從而使基于IMS實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)融合成為可能。統(tǒng)一IMS作為支持固定和移動(dòng)接入的統(tǒng)一核心控制網(wǎng)絡(luò)，滿足3GPP以及TISPAN R1等不同版本的IMS的整體網(wǎng)絡(luò)能力需求，同時(shí)能夠滿足3GPP，TISPAN，3GPP2等各標(biāo)準(zhǔn)化組織在業(yè)務(wù)、計(jì)費(fèi)、網(wǎng)管等方面最新的網(wǎng)絡(luò)能力需求，得到了廣泛的認(rèn)可。

　　Common IMS的核心為Core IMS，包括CSCF，SLF，MRFC，MGCF，BGCF等功能實(shí)體，是IMS的基本網(wǎng)絡(luò)和基本業(yè)務(wù)能力架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)基本的會(huì)話控制、媒體資源控制、互聯(lián)互通等基本功能。NASS適用于固網(wǎng)終端接入Common IMS，與移動(dòng)網(wǎng)的GGSN功能相似。主要實(shí)現(xiàn)固定終端UAAF，給固定終端分配IP(NACF：類似于DHCP 服務(wù)器)，向終端下發(fā)PCSCF地址、應(yīng)用服務(wù)器地址等信息。RACS主要提供接納控制和關(guān)口控制功能(包含公、私網(wǎng)IP地址轉(zhuǎn)換控制功能)。接納控制主要包括根據(jù)運(yùn)營(yíng)者的具體策略規(guī)則和資源，檢查接入網(wǎng)附著子系統(tǒng)保存的簽約數(shù)據(jù)的授權(quán)，檢查用戶請(qǐng)求帶寬、預(yù)定帶寬和使用帶寬的一致性等。接入網(wǎng)關(guān)控制功能(AGCF)與RACS和CSCF等網(wǎng)元進(jìn)行交互，完成封裝在SIP 中ISUP 信令與模擬或ISDN信令的互通，是PSTN/ISDN 仿真重要的功能實(shí)體。

　　統(tǒng)一IMS的網(wǎng)絡(luò)能力包括注冊(cè)、認(rèn)證和授權(quán)，用戶數(shù)據(jù)的集中管理，業(yè)務(wù)觸發(fā)，IP多媒體會(huì)話控制，標(biāo)識(shí)、編碼和尋址，網(wǎng)絡(luò)互通，SIP壓縮功能，完備的計(jì)費(fèi)能力等。

　　3 固定和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)策略控制架構(gòu)和功能比較

　　針對(duì)固定網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)QoS和計(jì)費(fèi)策略進(jìn)行授權(quán)、預(yù)留、分配等控制機(jī)制的研究在不同的標(biāo)準(zhǔn)化組織同時(shí)展開。雖然研究主題一致，但由于研究的網(wǎng)絡(luò)對(duì)象不同，解決方案的體系結(jié)構(gòu)、接口協(xié)議和功能細(xì)節(jié)都有差異。本章通過對(duì)比3GPP的PCC架構(gòu)和TISPAN的RACS架構(gòu)來闡述兩者的差別。

　　(1)對(duì)接入網(wǎng)的控制方式不同

　　RACS通過X-RACF維護(hù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和資源狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)資源接納控制功能。3GPP PCC控制的是IP-CAN，而非接入網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)。3GPP PCC負(fù)責(zé)資源的授權(quán)，由接入網(wǎng)負(fù)責(zé)完成資源接納控制。

　　(2)對(duì)網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)的支撐程度不同

　　雖然在R2版本中RACS進(jìn)行了改進(jìn)，使之可以適用于任何接入類型，但并沒有對(duì)除固網(wǎng)外的其他接入技術(shù)進(jìn)行深入和具體的研究。3GPP PCC架構(gòu)獨(dú)立于接入技術(shù)，它適用于所有符合3GPP IP-CAN 定義的接入技術(shù)，但主要針對(duì)移動(dòng)接入網(wǎng)絡(luò)。因此，PCC對(duì)游牧、漫游的應(yīng)用場(chǎng)景和流程等移動(dòng)性方面的支持也更加完善。

　　(3)對(duì)終端能力需求不同

　　RACS對(duì)終端的QoS信令能力沒有嚴(yán)格要求。3GPP PCC要求的終端必須支持QoS信令。QoS信令可以是顯式的，例如GPRS;也可以是隱式的，例如WLAN。

　　(4)在計(jì)費(fèi)策略方面的研究水平不同

　　PCC對(duì)計(jì)費(fèi)的支持比較完善，支持在線計(jì)費(fèi)(Gy接口)、離線計(jì)費(fèi)以及流計(jì)費(fèi)(Gz接口)等多種計(jì)費(fèi)方式。而RACSR2僅定義了Rf接口支持離線計(jì)費(fèi)，在線計(jì)費(fèi)方面的研究還是空白。

　　(5)對(duì)IMS邊界網(wǎng)關(guān)控制的實(shí)現(xiàn)策略不同

　　RACS將針對(duì)IMS邊界網(wǎng)關(guān)控制技術(shù)的研究，例如NAT/NAPT機(jī)制納入到BGF功能。3GPP PCC架構(gòu)則不包含這部分內(nèi)容。

　　(6)對(duì)特定業(yè)務(wù)支撐不同

　　RACS擁有支持IPTV業(yè)務(wù)多播控制的完整解決方案。PCC則不支持IPTV業(yè)務(wù)。對(duì)IPTV業(yè)務(wù)的支持被認(rèn)為是TISPAN在長(zhǎng)期演進(jìn)研究方向上的一個(gè)亮點(diǎn)。

　　總之，3GPP PCC架構(gòu)提供了成熟的資源控制和計(jì)費(fèi)策略的解決方案，業(yè)界主要運(yùn)營(yíng)商將PCC作為固定和移動(dòng)融合網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一策略控制平臺(tái)的基準(zhǔn)。RACS方案包含了更多的功能點(diǎn)(如許可控制)，而且可以支持IPTV業(yè)務(wù)，但在短期內(nèi)缺乏業(yè)務(wù)應(yīng)用的需求。其他標(biāo)準(zhǔn)化組織(如BBF)，給出的策略控制架構(gòu)解決方案大都還不夠成熟，有待進(jìn)一步完善。