CN102056270B - 一种在下一代网络中实现信息交互的方法及系统 - Google Patents

一种在下一代网络中实现信息交互的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了在下一代网络中实现信息交互的方法及系统，在包括业务控制功能(SCF)和身份标识与位置分离映射功能实体(ILM-FE)的系统中，所述SCF向所述ILM-FE发送位置查询请求，所述ILM-FE向所述SCF反馈位置查询响应消息，所述位置查询响应消息中携带位置信息、和/或用于接入业务控制功能的IP连接会话特性的信息。本发明基于SCF和ILM-FE之间的信令交互来进行传输位置管理，使业务控制层能很好的利用身份标识与位置分离技术对业务层进行控制，利用用户标识不随移动位置而改变的特性，提供终端在移动过程中的快速的传输位置管理，保证用户因移动性或多穴性IP地址发生改变时其业务不中断。

Description

一种在下一代网络中实现信息交互的方法及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种在基于身份标识与位置分离的下一代网络中实现信息交互的方法及系统。
背景技术
当前因特网的各层结构中，除了物理层以外，各层协议实体均有自己的名字空间，分别是链路层的MAC地址、网络层的IP地址、传输层的IP地址和端口号及应用层的域名。在这些名字空间中，MAC地址只要求在子网内唯一，而端口号只要求在主机内部唯一，因此，因特网中存在两个重要的全局名字空间——IP地址和域名。域名和IP地址中间通过DNS实现解析。在这样的名字空间结构中，IP地址具有双重功能，既作为网络层的通信终端主机网络接口在网络拓扑中的位置标识，又作为传输层主机网络接口的身份标识。
TCP/IP协议在设计之初并没有考虑主机移动的情况，但是，随着NGN(Next Generation Networks，下一代网络)的发展，用户移动性(mobility)和主机多穴性(multihoming)的问题越来越普遍，这种IP地址的语义过载缺陷日益明显。当主机的IP地址发生变化时，不仅路由要发生变化，通信终端主机的身份标识也发生变化。对于路由的变化是可以接受的，但是主机标识的变化却会导致应用和连接的中断。
为了支持移动性和多穴性，更好的支持通话的连续性，业界提出了身份标识与位置分离(IPSPLIT，ID/locator separation in NGN)技术，IPSPLIT技术用主机标识符(Host ID)作为主机的身份标识，主机标识符全球唯一地标识每台连接到因特网(Internet)的主机。其目的是将传输层与网络层分开，为Internet提供一个安全的主机移动和多宿主的方法；提供一个加密的主机标识命名空间，更容易地对通信双方进行认证，从而实现安全的、可信任的网络系统。在IPSPLIT网络中，IP地址仅表示通信终端主机在网络拓扑中的路由位置。此技术解决IP地址的语义过载问题，将IP地址的双重功能进行分离，实现对多移动性、多家乡性、IP地址动态重分配及不同网络区域之间的互访等问题的支持。
IPSPLIT技术基于NGN。在IPSPLIT网络中，用户可以是移动的也可以是多穴的，这时对一个用户IP地址是非唯一分配的，一个主机标识符可以对应于多个IP地址，因此能很好地解决多穴性和移动性问题。多穴性设备的主机标识对应多个IP地址，如果一个IP地址不能使用了，或者有更好用的IP地址，已经建立的传输层连接可以很容易地转移到其他IP地址。由于主机的移动，IP地址会发生变化，但主机标识并没有变，因此传输层的连接可以不中断，但是移动节点应该通知自己IP地址的改变。由于传输层连接是与主机标识绑定的，IP地址只是被用来进行路由，因此，IPSPLIT技术可以实现不同网络区域之间的互访，如公共网络与私有网络之间，以及IPv4网络与IPv6网络之间等。
NGN体系架构如附图1所示，包括网络接入控制部分、资源控制部分、传送部分、业务控制部分和用户终端/用户网络部分。其中：
网络接入控制部分，为接入NGN网络的用户终端/用户网络提供注册、鉴权授权、地址分配、参数配置、位置管理等功能，例如ITU-T NGN网络中网络附着控制功能(Network Attachment Control Functions)；
资源控制部分，基于策略和网络资源状态，完成用户终端/用户网络接入网络时接纳控制、资源预留等功能，例如ITU-T NGN网络中资源接纳控制功能(Resource and Admission Control Functions)，NGN中接入管理功能(Acess management Functions)；
传送部分，完成信息的传送功能，例如ITU-T NGN网络中传送功能(Transport Functions)；
业务控制(Service Control Functions)部分，属于业务层中的一部分，在业务层次上完成注册、鉴权授权、资源控制等功能，例如ITU-T NGN网络中业务终端认证和鉴权过程；
用户终端/用户网络部分，向用户提供网络接入功能，例如ITU-T NGN网络中UE(User Equipment)。
基于IPSPLIT的NGN体系架构如附图2所示，其中的网络接入控制部分、资源控制部分、传送部分、业务控制部分和用户终端/用户网络部分与传统的NGN体系中其功能的作用一致。身份标识与位置分离控制部分是基于IPSPLIT的NGN体系架构特有的功能部分。
基于IPSPLIT的NGN体系功能框架如图3所示，其中各功能实体的作用如下：
传输层用户配置功能实体(Transport User Profile Functional Entity，TUP-FE)用于负责保存与传送层面相关的用户信息；
认证和鉴权功能实体(Transport Authentication and AuthorizationFunctional Entity，TAA-FE)用于提供传送层鉴权和认证功能，基于用户信息对用户的网络接入执行鉴权和授权检查；
接入管理功能实体(Access Management Functional Entity，AM-FE)用于对用户发起的网络接入请求进行翻译转换，将分配IP地址和其他网络配置参数的请求发送给NAC-FE；
传输层位置管理功能实体(Transport Location Management FunctionalEntity，TLM-FE)用于注册分配给用户的IP地址和NAC-FE提供的其它网络位置信息；
网络接入管理功能实体(Network Access Configuration Functional Entity，NAC-FE)用于负责向用户终端分配IP地址，同时可能向用户终端分配其他网络配置参数，如DNS服务器的地址、信令代理的地址等。
身份标识与位置分离映射功能实体(Id-loc-Mapping functional entity，ILM-EF)，存储ID/LOC的映射及动态更新。
在NGN中传输位置管理是通过业务控制层(SCF)与TLM-FE相互作用来实现的。SCF从TLM-FE中获得进行业务控制所需的IP连接会话的特性，如用户的网络位置信息、用户的IP地址、UE的特性及SCF特性等。NGN中传输位置管理的实现流程如图4所示。SCF向TLM-FE进行传输位置询问，TLM-FE向SCF发送传输位置响应。
在这个过程中，传输层业务控制过程通过SCF和TLM-FE之间的作用实现。而在基于身份标识与位置分离的NGN网络中，在ILM-FE中存储有ID/LOC的映射，传输层业务控制过程如果还是通过SCF和TLM-FE之间来进行传输位置管理，则有一定的缺陷，具体如下：
第一，对TLM-FE来说，一个时刻只能存在一个IP地址，而在基于身份标识与位置分离的NGN网络中，对多穴性用户同一时刻可以存在多个可用的IP地址，也就是业务控制层可以从几个可用的IP地址中选择一个IP地址使用；
第二，在基于身份标识与位置分离的NGN网络中，传输层业务控制层可以通过用户的用户标识来进行位置管理，这样当用户的位置发生移动时，而其用户标识保持不变，保证了业务的联系性。在基于身份标识与位置分离的NGN网络中，用户的用户标识是保存在ILM-FE中，所以如果通过用户的用户标识来进行位置管理，业务传输层业务控制过程不可能通过SCF和TLM-FE之间来进行传输位置管理。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，一种在下一代网络中实现信息交互的方法及系统，解决现有传输位置管理中，SCF和TLM-FE之间无法基于身份标识与位置分离技术实现传输位置管理的问题。
为了解决上述问题，本发明提出了一种在下一代网络中实现信息交互的方法，包括：
业务控制功能(SCF)向身份标识与位置分离映射功能实体(ILM-FE)发送位置查询请求消息；
所述ILM-FE向SCF反馈位置查询响应消息，所述位置查询响应消息携带位置信息、和/或接入业务控制功能的IP连接会话特性的信息。
所述查询响应消息所携带的信息还包括：业务控制功能特性、传输订阅标识符。所述位置信息，包括用户标识符、和/或分配给用户设备的IP地址。
本发明还提供一种一种在下一代网络中实现信息交互的系统，包括：业务控制功能(SCF)和身份标识与位置分离映射功能实体(ILM-FE)，其中：
业务控制功能(SCF)，用于向身份标识与位置分离映射功能实体(ILM-FE)发送位置查询请求消息；
所述ILM-FE，用于向SCF反馈位置查询响应消息，所述位置查询响应消息携带位置信息、和/或接入业务控制功能的IP连接会话特性的信息。
所述位置查询响应消息携带的信息还包括：业务控制功能特性、传输订阅标识符。所述位置信息，包括：用户标识符、和/或分配给用户设备的IP地址。
本发明的在一种在下一代网络中实现信息交互的系统及方法，基于SCF和ILM-FE之间的信令交互来进行传输位置管理，使业务控制层能很好的利用身份标识与位置分离技术对业务层进行控制，利用用户标识不随移动位置而改变的特性，提供了终端在移动过程中的快速的传输位置管理，在NGN网络中基于用户标识进行业务控制得以实现，保证了用户因移动性或多穴性IP地址发生改变时其业务的不中断。
附图说明
图1是NGN体系架构示意图；
图2是IPSPLIT-based NGN体系架构示意图；
图3是IPSPLIT-based NGN体系功能框架示意图；
图4是NGN中传输位置管理示意图；
图5是基于IPSPLIT的NGN中传输位置信息的示意图；
图6是基于IPSPLIT的NGN中传输IP连接会话特性的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。
本发明针对现有NGN网络中传输位置管理的不足，即基于SCF和TLM-FE之间来进行传输位置管理存在无法很好利用IPSPLIT技术的缺陷，提出了一种在基于身份标识与位置分离的NGN中实现信息交互的方法及系统，基于SCF和ILM-FE之间的信令交互来进行传输位置管理，使业务控制层能很好的利用身份标识与位置分离技术对业务层进行控制，利用用户标识不随移动位置而改变的特性，提供了终端在移动过程中的快速的传输位置管理。
本发明在下一代网络NGN中实现信息交互的方法，包括如下步骤：
业务控制功能(SCF)向身份标识与位置分离映射功能实体(ILM-FE)发送位置查询请求消息；
所述ILM-FE向SCF反馈位置查询响应消息，所述位置查询响应消息携带位置信息、和/或接入业务控制功能的IP连接会话特性的信息。
所述SCF和ILM-FE之间利用位置查询请求和位置查询响应消息进行交互的信息包括：所述位置信息、IP连接会话特性的信息，还包括业务控制功能特性、传输订阅标识符。所述位置信息，包括用户标识符、或/或分配给用户设备的IP地址。
在身份标识与位置分离映射功能实体(ILM-FE)上，向SCF反馈提供的信息依赖于请求信令的具体请求信息内容，依请求信令的具体内容不同而不同。
例如，在基于身份标识与位置分离的NGN网络中，NGN业务控制功能SCF从ILM-FE中获得位置信息时，通过位置查询请求信令和位置查询响应信令进行交互来实现的，具体的请求信息和响应信息可以是用户标识符或IP地址等位置相关的位置信息。
例如，在基于身份标识与位置分离的NGN网络中，NGN业务控制功能SCF从ILM-FE中获得进行业务控制所需的IP连接会话的特性时，是通过位置查询请求信令和位置查询响应信令进行交互来实现的，具体的请求信息和响应信息可以是IP连接会话的特性信息。
本发明还提供一种在下一代网络中实现信息交互的系统，包括：业务控制功能(SCF)和身份标识与位置分离映射功能实体(ILM-FE)，其中：
业务控制功能(SCF)，用于向身份标识与位置分离映射功能实体(ILM-FE)发送位置查询请求消息；
所述ILM-FE，用于向SCF反馈位置查询响应消息，所述位置查询响应消息携带位置信息、和/或接入业务控制功能的IP连接会话特性的信息。
所述SCF和ILM-FE之间利用位置查询请求和位置查询响应消息进行交互的信息包括：所述位置信息、IP连接会话特性的信息，还包括业务控制功能特性、传输订阅标识符。所述位置信息，包括用户标识符、和/或分配给用户设备的IP地址。
在身份标识与位置分离映射功能实体(ILM-FE)上，向SCF反馈提供的信息依赖于请求信令的具体请求内容，依请求信令的具体内容不同而不同。
例如，在基于身份标识与位置分离的NGN网络中，NGN业务控制功能SCF从ILM-FE中获得位置信息时，通过位置查询请求信令和位置查询响应信令进行交互来实现的，具体的请求信息和响应信息可以是用户标识符或IP地址等位置相关的位置信息。
例如，在基于身份标识与位置分离的NGN网络中，NGN业务控制功能SCF从ILM-FE中获得进行业务控制所需的IP连接会话的特性时，是通过位置查询请求信令和位置查询响应信令进行交互来实现的，具体的请求信息和响应信息可以是IP连接会话的特性信息。
进一步地，所述在下一代网络NGN中实现信息交互的系统，参见图3所示，还包括：
传输层用户配置功能实体(Transport User Profile Functional Entity，TUP-FE)用于负责保存与传送层面相关的用户信息；
认证和鉴权功能实体(Transport Authentication and AuthorizationFunctional Entity，TAA-FE)用于提供传送层鉴权和认证功能，基于用户信息对用户的网络接入执行鉴权和授权检查；
接入管理功能实体(Access Management Functional Entity，AM-FE)用于对用户发起的网络接入请求进行翻译转换，将分配IP地址和其他网络配置参数的请求发送给NAC-FE；
传输层位置管理功能实体(Transport Location Management FunctionalEntity，TLM-FE)用于注册分配给用户的IP地址和NAC-FE提供的其它网络位置信息；
网络接入管理功能实体(Network Access Configuration Functional Entity，NAC-FE)用于负责向用户终端分配IP地址，同时可能向用户终端分配其他网络配置参数，如DNS服务器的地址、信令代理的地址等。
应用了本发明后，基于身份标识与位置分离的NGN网络中通过信息交互实现传输位置管理，保证了用户因移动性或多穴性IP地址发生改变时其业务的不中断。
实施方式1：
在基于身份标识与位置分离的NGN(Next Generation Networks，下一代网络)网络中，NGN业务控制功能SCF(Service Control Functions)从身份标识与位置分离映射功能实体ILM-FE(Id-loc-control functional entity)中获得传输位置管理信息的实现方法如图5所示。
步骤一：认证和鉴权过程。
用户设备UE(User Equipment)向接入管理功能实体AM-FE(AccessManagement Functional Entity)请求网络附着，AM-FE通过ILM-FE完成用户的认证和鉴权过程。
步骤二：IP地址配置过程。
IP地址的配置过程就是与一般NGN系统中终端的IP地址配置过程一致，其可以通过自配置获得也可以通过DHCP方式获得。IP地址配置过程是：UE通过DHCP发送地址请求给网络接入管理功能实体NAC-FE(NetworkAccess Configuration Functional Entity)，NAC-FE推送(push)一个绑定信息给TLM-FE，这个绑定信息里包含NACF所分配的临时地址和其它相关信息，例如逻辑、物理端口地址传输相关的信息。TLM-FE将策略信息推送(push)给RACF同时将带地址的绑定信息给NAC-FE，NAC-FE将新的IP地址分配给UE。
步骤三：ID/LOC映射过程。
用户获得IP地址后，要在ILM-FE中进行主机标识符(Host ID)与位置LOC的绑定映射。这个映射过程可以由终端主动发起的也可以由网络侧主动发起。在用户是移动性或多穴性的情况下，同一时刻或不同时刻同一个用户标识Host ID可以对应多个位置LOC。即ILM-FE数据库中用户标识HostID与位置LOC的映射绑定可以是一对一的也可以是一对多的。这与一般NGN网络中同一时刻在TLM中只有一个IP地址对应一个用户不同。
步骤四：传输位置管理过程：
子步骤401：SCF向ILSM-FE发送位置查询请求，请求获得位置信息；
子步骤402：ILM-FE返回位置查询响应给SCF，此消息里携带用户身份标识Host ID。
实施方式2：
SCF从ILM-FE中获得进行业务控制所需的IP连接会话的特性，如SCF从ILM-FE中获得用户信息的信息查询的实现方法如图6所示。
步骤一：认证和鉴权过程。
UE向AM-FE请求网络附着，AM-FE通过ILM-FE完成用户的认证和鉴权过程。
步骤二：IP地址配置过程。
IP地址的配置过程就是与一般NGN系统中终端的IP地址配置过程一致，其可以通过自配置获得也可以通过DHCP方式获得。IP地址配置过程是：UE通过DHCP发送地址请求给NAC-FE，NAC-FE推送(push)一个绑定信息给TLM-FE，这个绑定信息里包含NACF所分配的临时地址和其它相关信息，如逻辑、物理端口地址传输相关的信息。TLM-FE将策略信息推送(push)给RACF同时将带地址的绑定信息给NAC-FE，NAC-FE将新的IP地址分配给UE。
步骤三：ID/LOC映射过程。
用户获得IP地址后，要在ILM-FE中进行主机标识符(Host ID)与位置LOC的绑定映射。这个映射过程可以由终端主动发起的也可以由网络侧主动发起。在用户是移动性或多穴性的情况下，同一时刻或不同时刻同一个用户标识Host ID可以对应多个位置LOC。即ILM-FE数据库中用户标识HostID与位置LOC的映射绑定可以是一对一的也可以是一对多的。这与一般NGN网络中同一时刻在TLM中只有一个IP地址对应一个用户不同。
步骤四：传输位置管理过程：
子步骤501：SCF向ILSM-FE发送位置查询请求，请求获得IP连接会话的特性；
子步骤502：ILM-FE返回位置查询响应给SCF，此响应消息里携带有SCF所需要的IP连接会话的特性，例如逻辑连接标识符(Logical ConnectionIdentifier)，物理连接标识符(Physical Connection Identifier)，接入网类型(Type ofAccess Network)等。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种在下一代网络中实现信息交互的方法，其特征在于，包括：
业务控制功能SCF向身份标识与位置分离映射功能实体ILM-FE发送位置查询请求消息；
所述ILM-FE向SCF反馈位置查询响应消息，所述位置查询响应消息携带位置信息和/或接入业务控制功能的IP连接会话特性的信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：
所述位置查询响应消息所携带的信息还包括：业务控制功能特性、传输订阅标识符。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述位置信息包括：用户标识符和/或分配给用户设备的IP地址。
4.一种在下一代网络中实现信息交互的系统，其特征在于，包括：业务控制功能SCF和身份标识与位置分离映射功能实体ILM-FE，其中：
业务控制功能SCF，用于向身份标识与位置分离映射功能实体ILM-FE发送位置查询请求消息；
所述ILM-FE，用于向SCF反馈位置查询响应消息，所述位置查询响应消息携带位置信息和/或接入业务控制功能的IP连接会话特性的信息。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述位置查询响应消息携带的信息还包括：业务控制功能特性、传输订阅标识符。
6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述位置信息包括：用户标识符和/或分配给用户设备的IP地址。
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