CN101222453A - 一种家庭网关策略控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种家庭网关策略控制方法及系统，所述方法包括：资源接纳控制功能实体向家庭网关下发策略，家庭网关根据接收到的所述策略对经过家庭网关的上行报文进行策略执行。采用本发明的策略控制方法和系统，由RACF向家庭网关下发策略，可以在BRAS之前对经过家庭网关的上行报文进行QoS控制，对于上行的报文在BRAS之前提供了有效的QoS保证，同时也解决了现有技术中城域网汇聚层负载较重的问题。

Description

一种家庭网关策略控制方法及系统
技术领域
本发明涉及通信领域，更具体地涉及一种NGN(Next GenerationNetwork，下一代网络)中家庭网关策略控制方法及系统。
背景技术
NGN中由于承载网采用了分组技术，特别是IP技术，使得其在QoS(Quality of Service，服务质量)方面的问题尤其突出。ITU(InternationalTelecommunication Union，国际电信联盟)提出了采用RACF(Resource andAdmission Control Function，资源接纳控制功能)来解决NGN承载网的QoS问题。
RACF的主要功能是基于运营策略规则，根据用户签约QoS信息和网络内部可用资源进行资源接纳控制。它对应用层屏蔽了承载层的差异，将应用层的QoS属性映射到承载层，使得承载层传输实体在其指导下能够为会话的媒体流提供QoS保障。
在ITU最新的RACF草案中，ITU-T(国际电信联盟远程通信标准化组)的RACF的功能架构如图1所示，其中：
PD-FE(Policy Decision Function Entity，策略决策功能实体)会基于通过Rs接口从SCF(Service Control Function，业务控制功能实体)获取的媒体流会话信息、通过Ru接口从NACF(Network Attachment Control Function，网络附属控制功能实体)获取的用户的传输资源签约信息做出初步的QoS资源决策，然后与TRC-FE(Transport Resource Control Function Entity，传输资源控制功能实体)交互以确认是否有足够的QoS资源，最后做出一个最终决策，并将该最终决策下发给PE-FE(Policy Execute Function Entity，策略执行功能实体)执行。
TRC-FE主要负责资源控制，它监控网络中的资源并收集相关信息，在PD-FE请求资源时根据具体的资源状况给予应答。
PE-FE主要是在PD-FE在指导下进行策略控制(门控、带宽、流量分类和标记、流量整形、二层和三层QoS映射、收集和报告资源使用信息等)。
TRE-FE(Transport Resource Execute Function Entity，传输资源执行功能实体)协议，目前的说明是在TRC-FE指导下进行与传输技术相关的二层的策略执行，但是具体的功能和范围都没有确定。
由于用户的业务流在网络上会经过一些不同的子网段，为了保证端到端的QoS，RACF在根据业务流的资源请求做出策略决策后，需要把策略下发到这些子网段的边界点上的策略执行功能上，由策略执行功能根据策略对相应的流量打上该网段的QoS优先级标记或标签，保证其在该网段中的QoS。
图2是在DSL接入网中进行策略控制的示意图，以DSL(数字用户线路，Digital Subscriber Line)接入网为例，用户设备CPE/CPN通过DSL方式接入时，RACF根据资源请求生成控制策略，下发到IP边界点设备BRAS(Bandwidth Remote Access Server，宽带远程接入服务器)，由BRAS进行策略执行，另外对于一些大客户也可能是用SR(Service Router，业务路由器)。
策略的主要内容包括业务流模板和QoS信息，QoS信息包括：门控、上下行流量带宽、QoS优先级等。
业务流模板(如IP五元组，即报文协议、源地址、目标地址、源端口、目标端口)是用于对经过的报文进行匹配，如果匹配成功则对其执行策略中描述的QoS控制。
QoS优先级是描述该业务流的服务优先级的，在不同的传输层网段会有不同的映射，映射后的优先级取值会设置在报文首部标识业务优先级的字段中，如IP首部的DSCP(DiffServ Code Point，差分服务编码点)字段、VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)标签中的Priority字段、MPLS(Multi protocol Label Switching Architecture，多协议标签交换架构)标签中的CoS(Class of Service，服务类别)字段等，传输层实体会根据相应的首部中的优先级进行转发，以保证报文流的时延。
上行带宽是该业务数据流允许的最大上行流带宽；下行带宽是该业务数据流允许的最大下行流带宽。
门控是指是否允许某种业务流通过，在用户初始上线时，RACF可以根据用户签约的业务为其下发一些门控，后续用户还可以通过动态申请更新门控。
BRAS进行策略执行时，当用户的上行流量经过BRAS时，BRAS根据策略中的报文模板(如IP五元组)进行识别，如果能够匹配，则根据策略中的QoS信息为该报文的IP首部打上相应的QoS优先级标签，后面的IP设备就会根据该优先级标签保证该报文的QoS；当用户的下行流量经过BRAS时，BRAS会根据策略对下行流量做类似处理，即根据策略对其二层首部如VLAN Tag(VLAN标签)打QoS优先级标签，下行方向上的二层设备会根据标签保证其QoS。
就目前运营商的运营现状来看，其城域网汇聚层，即从连接用户的第一台局端设备到业务接入服务器(BRAS/SR)的负载较重，因此，尤其需要对这一段网络提供有效的QoS保证。但是目前的RACF控制方式只能对汇聚层下行的报文进行有效的QoS控制，上行的报文只是在到了BRAS之后才能进行QoS控制，这是不完善的。因此，有必要从汇聚层的上下入口处进行QoS控制。
另一方面，近年来，固网运营商来自话音、纯宽带业务收入的增幅在不断下降，鉴于竞争和需求的变化，固网运营商需要从纯数据、话音的单业务运营走向应用、视频、语音、数据结合的多业务运营，以便留住和吸引更多的家庭用户。从技术和产品的角度来看，就需要能支持多业务、多种端口、区分不同业务质量的终端产品，也就是家庭网关。而家庭网关的QoS控制问题则是运营商发展数字家庭业务的关键所在。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种家庭网关策略控制方法及系统，解决现有技术中城域网汇聚层负载较重，难以对上行报文进行有效的QoS控制的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种家庭网关策略控制方法，资源接纳控制功能实体向家庭网关下发策略，家庭网关根据接收到的所述策略对经过家庭网关的上行报文进行策略执行。
进一步地，所述策略的内容至少包括业务流模板和QoS信息，QoS信息包括：门控、上下行流量带宽、QoS优先级；
家庭网关根据所述业务流模板对经过家庭网关的上行报文进行识别，对识别出的报文流根据策略进行如下操作：
(1)执行门控；或
(2)限制其上下行带宽；或
(3)根据该家庭网关接入的上行链路的类型以及所述QoS优先级对识别出的报文流进行其上行链路支持的QoS优先级处理。
进一步地，家庭网关接入的上行链路的类型为数字用户接入复用器时，将家庭网关与数字用户接入复用器之间的多条永久虚通道分别与所述QoS优先级的不同QoS级别相对应；
家庭网关根据所述QoS优先级将所述上行报文接入相应QoS级别的永久虚通道；
数字用户接入复用器根据永久虚通道的QoS级别，将通道中的报文的VLAN标签，或同时在VLAN标签和IP首部中打上相应的优先级标记。
进一步地，家庭网关接入的上行链路的类型为以太交换机时，家庭网关根据策略内容将所述上行报文相应的业务流的VLAN标签，或同时在VLAN标签和IP首部中打上对应的QoS优先级标记。
进一步地，所述家庭网关上配置有静态策略，所述静态策略由资源接纳控制功能通过策略ID进行激活和去激活操作。
本发明还提供了一种家庭网关策略控制系统，该系统与二层汇聚网和业务接入服务器相连接，包括资源接纳控制功能实体和家庭网关，所述家庭网关包括家庭策略执行功能实体，其中：
资源接纳控制功能实体，用于向所述家庭策略执行功能实体和所述业务接入服务器下发策略；
所述家庭策略执行功能实体，用于接收到所述策略后，对经过家庭网关的上行报文进行策略执行。
进一步地，所述家庭策略执行功能实体包括：
识别模块，用于根据所述策略内容中的业务流模板对经过家庭网关的上行报文进行识别，如果识别成功则发送给QoS执行模块；
QoS执行模块，用于对报文流进行门控、限制报文流的上行行带宽、根据家庭网关接入的上行链路的类型以及所述QoS优先级对该报文流进行其上行链路支持的QoS优先级处理。
进一步地，所述系统包括数字用户接入复用器，所述家庭网关接入数字用户接入复用器，所述数字用户接入复用器通过二层汇聚网接入所述业务接入服务器，且家庭网关与数字用户接入复用器之间的多条永久虚通道分别与所述QoS优先级的不同QoS级别相对应；
所述QoS执行模块根据所述QoS优先级将所述上行报文接入相应QoS级别的永久虚通道；
数字用户接入复用器根据永久虚通道的QoS级别，将通道中的报文的VLAN标签，或同时在VLAN标签和IP首部中打上相应的优先级标记。
进一步地，所述家庭网关接入以太交换机，通过二层汇聚网直接接入所述业务接入服务器；
所述QoS执行模块根据策略内容将所述上行报文相应的业务流的VLAN标签，或同时在VLAN标签和IP首部中打上对应的QoS优先级标记。
进一步地，所述家庭策略执行功能实体包括静态策略配置模块，用于静态配置策略，其由资源接纳控制功能通过策略ID进行激活和去激活操作。
采用本发明的策略控制方法和系统，由RACF向家庭网关下发策略，可以在BRAS之前对经过家庭网关的上行报文进行QoS控制，对于上行的报文在BRAS之前提供了有效的QoS保证，同时也解决了现有技术中城域网汇聚层负载较重的问题。
附图说明
图1为ITU-T的资源接纳控制子系统RACF的架构图；。
图2为现有技术中RACF控制DSL接入网的示意图；
图3为本发明中RACF控制家庭网关的示意图；
图4为本发明实施例用户上线时触发RACF对家庭网关下发策略的流程示意图；
图5为本发明实施例用户请求业务时RACF对家庭网关下发策略的流程示意图；
图6为本发明中家庭网关接入DSLAM情况下的组网示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，但并不作为对本发明的限制。
如图3所示，本发明的策略控制系统是在家庭网关上增设一HPE-FE(Home Policy Execute Function Entity，家庭策略执行功能实体)逻辑功能实体来实现策略执行功能，HPE-FE通过Rh接口从RACF接收策略，当用户设备UE通过家庭网关HG请求业务时，HPE-FE根据RACF下发的策略或其自身静态配置的策略对经过家庭网关的上行报文进行策略控制，实现了在BRAS之前对上行报文的QoS控制。
BRAS的PE-FE根据下发的策略对经过BRAS的下行流量进行策略执行，而对经过BRAS的上行流量既可以重新进行策略执行，也可以不进行策略的执行，只做一下检查或不做处理。
本实施例的策略控制方法包括：
RACF动态生成策略并下发到家庭网关及IP边界点设备BRAS，包括用户上线时和发起资源请求时的策略生成和下发：
1、用户上线时触发RACF对家庭网关下发策略的处理流程
当一个用户上线时，首先会进行身份认证交互，在确认用户身份合法时，需要通知RACF对该用户生成一个初始策略，并下发给传输层策略执行实体(包括家庭网关上的HPE-FE)执行，具体流程如图4所示：
(401)PD-FE收到用户上线的通知；
该用户上线通知可以由IP边界点设备如BRAS对PD-FE进行通知，也可以由NACF如AAA服务器(Authentication，Authorization，and Accounting，鉴权、授权、记账服务器)进行通知，由NACF通知PD-FE用户上线时，可以在通知消息中将用户签约信息一起发给PD-FE；
(402)PD-FE检查通知消息中是否有用户的签约信息，如果没有用户的签约信息，那么PD-FE会与NACF交互，获取该用户的签约信息；
(403)PD-FE根据该用户的签约信息中的QoS相关信息，同时，还会向TRC-FE检查当前的资源使用情况是否都满足该用户，以生成一个初始策略；
(404a、b)PD-FE将初始策略分别下发给HPE-FE和PE-FE；
(405a、b)HPE-FE和PE-FE分别向PD-FE回复下发策略的应答。
2、用户请求业务时RACF对家庭网关下发策略的处理流程
当用户希望动态发起一个有QoS保证的业务时，会通过业务层的协商确定该业务的QoS，业务控制层根据协商的QoS向RACF发起资源请求，由RACF生成传输层的QoS策略下发给传输层策略执行实体(包括家庭网关上的HPE-FE)执行，具体流程如图5所示：
(501)SCF根据业务层协商的QoS向PD-FE发起资源请求；
(502)PD-FE对请求进行授权，并做出初步的策略决策，如果PD-FE没有该用户的签约信息，则需要与NACF交互获取；
(503)PD-FE向TRC-FE请求资源，TRC-FE根据当前资源状况对请求做出判断，返回是否有足够的可用资源；
(504)PD-FE根据资源可用性做出最终的接纳策略决策；
(505a、b)PD-FE分别向HPE-FE和PE-FE下发策略；
(506a、b)HPE-FE和PE-FE分别向PD-FE回复下发策略的应答；
(507)PD-FE向SCF回复资源请求应答。
上述步骤中RACF下发到家庭网关上的是动态生成的策略，但HPE-FE本身也可以静态配置一些策略，并可由RACF通过策略ID来对其进行使能操作，如激活、去激活操作。
RACF向家庭网关上的HPE-FE下发策略后，HPE-FE对经过家庭网关的上行报文进行策略控制，如对经过的上行报文进行匹配，识别出与策略中报文模板匹配的报文流；根据策略的内容执行进行门控(开门或者关门，即是否允许报文流通过)，限制报文流的上下行带宽，根据家庭网关接入的上行链路的类型以及QoS优先级对识别出的报文流打上该上行链路支持的优先级标签等操作。
下面以两种最常见的接入网方式介绍HPE-FE进行策略控制的流程。
a)家庭网关接入DSLAM
在这种情况下，家庭网关的上行接口是ATM(Asynchronous TransferMode，异步传输模式)口，它通过ATM接入DSLAM(Digital Subscriber LineAccess Multiplexer，数字用户接入复用器)，DSLAM再通过一个二层以太汇聚网(由一些交换机组成)接入BRAS，组网如图6所示。
这种组网模式下，家庭网关会与DSLAM之间建立几条对应不同QoS级别(如：恒定比特率、可变比特率、不确定比特率等)的PVC(PermanentVirtual Channel，永久虚通道)。
家庭网关根据下发的策略对经过的上行报文进行过滤，识别出与策略中报文模板匹配的业务流，家庭网关根据策略中的QoS描述将报文接入相应QoS级别的PVC通道。DSLAM则根据PVC通道的QoS级别，将通道中的报文的VLAN标签中打上相应的优先级。后面的二层设备则根据该优先级转发报文，保证其QoS。
对于BRAS来说，由于它具备PE-FE的功能，对于上行报文，可以由BRAS根据策略在报文的IP首部打上相应的优先级；或者，IP首部中的优先级也可以由家庭网关标识，BRAS只做一下检查或不做处理。
b)家庭网关接入以太交换机
在这种情况下，家庭网关相当于直接接入二层以太汇聚网，通过汇聚接入BRAS。
这种组网模式下，家庭网关将直接根据策略对相应的上行报文流的VLAN标签中打上相应的优先级，二层以太汇聚网中的以太交换机根据该优先级转发报文，保证其QoS。
对于BRAS来说，由于它具备PE-FE的功能，对于上行报文，可以由BRAS根据策略在报文的IP首部打上相应的优先级，或者IP首部中的优先级也可以由家庭网关标识，BRAS只做一下检查或不做处理。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及实质地情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种家庭网关策略控制方法，资源接纳控制功能实体向家庭网关下发策略，家庭网关根据接收到的所述策略对经过家庭网关的上行报文进行策略执行。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述策略的内容至少包括业务流模板和QoS信息，QoS信息包括：门控、上下行流量带宽、QoS优先级；
家庭网关根据所述业务流模板对经过家庭网关的上行报文进行识别，对识别出的报文流根据策略进行如下操作：
(1)执行门控；或
(2)限制其上下行带宽；或
(3)根据该家庭网关接入的上行链路的类型以及所述QoS优先级对识
别出的报文流进行其上行链路支持的QoS优先级处理。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
家庭网关接入的上行链路的类型为数字用户接入复用器时，将家庭网关与数字用户接入复用器之间的多条永久虚通道分别与所述QoS优先级的不同QoS级别相对应；
家庭网关根据所述QoS优先级将所述上行报文接入相应QoS级别的永久虚通道；
数字用户接入复用器根据永久虚通道的QoS级别，将通道中的报文的VLAN标签，或同时在VLAN标签和IP首部中打上相应的优先级标记。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
家庭网关接入的上行链路的类型为以太交换机时，家庭网关根据策略内容将所述上行报文相应的业务流的VLAN标签，或同时在VLAN标签和IP首部中打上对应的QoS优先级标记。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述家庭网关上配置有静态策略，所述静态策略由资源接纳控制功能通过策略ID进行激活和去激活操作。
6.一种家庭网关策略控制系统，该系统与二层汇聚网和业务接入服务器相连接，包括资源接纳控制功能实体和家庭网关，其特征在于，所述家庭网关包括家庭策略执行功能实体，其中：
资源接纳控制功能实体，用于向所述家庭策略执行功能实体和所述业务接入服务器下发策略；
所述家庭策略执行功能实体，用于接收到所述策略后，对经过家庭网关的上行报文进行策略执行。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述家庭策略执行功能实体包括：
识别模块，用于根据所述策略内容中的业务流模板对经过家庭网关的上行报文进行识别，如果识别成功则发送给QoS执行模块；
QoS执行模块，用于对报文流进行门控、限制报文流的上行行带宽、根据家庭网关接入的上行链路的类型以及所述QoS优先级对该报文流进行其上行链路支持的QoS优先级处理。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，
所述系统包括数字用户接入复用器，所述家庭网关接入数字用户接入复用器，所述数字用户接入复用器通过二层汇聚网接入所述业务接入服务器，且家庭网关与数字用户接入复用器之间的多条永久虚通道分别与所述QoS优先级的不同QoS级别相对应；
所述QoS执行模块根据所述QoS优先级将所述上行报文接入相应QoS级别的永久虚通道；
数字用户接入复用器根据永久虚通道的QoS级别，将通道中的报文的VLAN标签，或同时在VLAN标签和IP首部中打上相应的优先级标记。
9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，
所述家庭网关接入以太交换机，通过二层汇聚网直接接入所述业务接入服务器；
所述QoS执行模块根据策略内容将所述上行报文相应的业务流的VLAN标签，或同时在VLAN标签和IP首部中打上对应的QoS优先级标记。
10.如权利要求6所述的系统，其特征在于，
所述家庭策略执行功能实体包括静态策略配置模块，用于静态配置策略，其由资源接纳控制功能通过策略ID进行激活和去激活操作。
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