CN1881960A - 下一代网络中边缘或分组网关控制系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及下一代网络技术，公开了一种下一代网络中边缘或分组网关控制系统及其方法，使得NGN的边缘或分组网关在依据网络资源和本地策略的有效控制下实现网络互通。本发明中，以PDFE作为代理，在PDFE上实现BGCFE/PGCFE的呼叫模型与BGFE/PGFE的呼叫模型之间的映射，在收到来自BGCFE/PGCFE的IP网络互通服务控制信息时，根据TRCFE提供的网络资源情况和预先设置的本地策略进行相应仲裁后产生IP网络互通服务相关安全、资源和媒体等方面的决策，再根据该决策选择和控制BGFE/PGFE完成IP网络互通服务处理。
Description
技术领域
本发明涉及下一代网络技术，特别涉及下一代网络的边缘或分组网关控制技术。
背景技术
随着传统通信网络、互联网以及移动通信网络的发展，各个网络相互融合是必然趋势，下一代网络(Next Generation Nerwork，简称“NGN”)就是以网际协议(Internet Protocol，简称“IP”)分组交换网络为核心网，控制与承载分离，各种接入技术并存，融合现有各种网络的新一代网络，能够满足未来宽带多媒体通信的需求。
NGN是在传统的以电路交换为主的公用电话交换网(Public SwitchedTelephone Network，简称“PSTN”)中逐渐迈出了向以分组交换为主的步伐的，它承载了原有PSTN网络的所有业务，同时把大量的数据传输卸载到IP网络中以减轻PSTN网络的重荷，又以IP技术的新特性增加和增强了许多新老业务。NGN是基于时分复用的PSTN语音网络、综合业务数字网络(Integrated Services Digital Network，简称“ISDN”)、基于IP的分组网络、以及移动通信网等多种网络融合的产物，它使得在新一代网络上语音、视频、数据等综合业务成为了可能。
国际电信联盟(International Telecommunication Union，简称“ITU”)所定义的NGN是一种基于分组的网络，能够提供电信业务，能够利用多种宽带和服务质量(Quality of Service，简称“QoS”)使能的传输技术，其业务相关功能独立于底层的传输相关技术，为用户提供自由接入到不同的业务供应商，支持通用移动性使业务的一致性和普遍性供应对用户成为可能。
NGN的基本特征包括：基于分组传递；承载能力、呼叫/会话、应用/业务之间控制功能分离；业务提供从网络解耦以及开放接口的提供；基于业务构件支持广范围的业务、应用和机制(包括实时/流/非实时业务和多媒体)；具备端到端QoS和透明的宽带能力；通过开放接口与传统网络交互；通用移动性；用户自由接入到不同业务供应商；多种标识方案能够被解析到IP地址以便在IP网络中路由；用户感知同一业务具有统一的业务特征；固定/移动之间融合业务；业务相关功能独立于底层的传输技术；适应所有机构要求，例如有关紧急通信和安全/隐私等等。
NGN包含网络附件子系统(Network Attachment Subsystem)、资源与准入控制子系统(Resource and Admission Control Subsystem，简称“RACS”)、PSTN/ISDN仿真子系统(PSTN/ISDN Emulation Subsystem)、IP多媒体子系统(IP Multimedia Subsystem，简称“IMS”)、流业务子系统(Streaming ServicesSubsystem)和其它多媒体子系统(Other Multimedia Subsystem)共六个子系统。图1给出了NGN的子系统架构的逻辑框图。
IP承载网包含核心传输网(Core Transport Network)和接入传输网(Access Transport Network)，终端(Terminal)通过接入功能(AccessFunction)接入传输网，不同IP传输网(例如接入传输网与核心传输网，核心传输网的不同域)之间通过边缘功能(Edge Function)互通，IP核心传输网与其他网络(例如传统固定或移动网络)之间则是通过网关互通。RACS负责承载网资源的统一管理，其包含一个策略决策功能实体(Policy DecisionFunction Entity，简称“PDFE”)，用于结合网络资源状况和本地策略对IP网络互通相关的安全、资源和媒体等方面的决策进行仲裁，其还包含一个传输资源控制功能实体(Transport Resource Control Function Entity，简称“TRCFE”)，用于管理其下的IP网络资源。
由于用户业务传输的需要，不同的IP网络之间，比如接入传输网与核心传输网之间或者核心传输网的不同域之间，需要进行互通。因此，处于互通节点位置的功能实体，也即BGFE/PGFE，将可能兼有安全保护、资源保障和媒体处理等功能，然而如何根据网络资源情况和运营商策略倾向来对其进行控制，目前还缺乏明确有效的实现方法和机制。
随着NGN的继续演进和各种相关标准的出台，解决边缘或分组网关的有效控制问题已成为NGN发展的关键技术之一。目前还没有任何技术方案可以有效解决这一技术问题，也即还无法根据网络资源情况和运营商策略倾向在各个方面对边缘或分组网关进行控制以实现IP网络互通，这严重阻碍了NGN的继续发展和演进
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种下一代网络中边缘或分组网关控制系统及其方法，使得NGN的边缘或分组网关在依据网络资源和本地策略的有效控制下实现网络互通。
为实现上述目的，本发明提供了一种下一代网络中边缘或分组网关控制系统，包含：
边缘或分组网关功能实体，用于执行IP网络互通服务处理；
边缘或分组网关控制功能实体，用于控制IP网络互通服务的提供，向策略决策功能实体发送与IP网络互通相关的资源分配请求和服务控制信息；
策略决策功能实体用于在边缘或分组网关控制功能实体的呼叫模型和边缘或分组网关功能实体的呼叫模型之间建立映射关系，接受和反馈来自边缘或分组网关控制功能实体的资源请求和控制信息，根据传输资源控制功能实体提供的网络资源情况和预先设置的本地策略进行相应仲裁后产生决策，并根据该决策选择和控制边缘或分组网关功能实体分配相应资源或启动相应机制以完成IP网络互通服务处理；
传输资源控制功能实体，用于管理IP网络资源，并接受和反馈来自所述策略决策功能实体的资源请求。
其中，所述边缘或分组网关控制功能实体的呼叫模型与边缘或分组网关功能实体的呼叫模型之间的映射关系包含以下内容之一或其任意组合：
呼叫标识的映射、资源标识的映射、拓扑结构的映射、以及控制消息的映射。
此外在所述系统中，所述决策包含以下一个方面或其任意组合：
安全、资源、以及媒体。
此外在所述系统中，所述IP网络互通服务控制信息包含以下之一或其任意组合：
网络地址转换分配和穿越、IPv4与IPv6互通、反地址欺骗、拓扑隐藏、包标记、包过滤、资源分配和带宽预留、流量管治、使用测量、媒体编解码算法和打包时长转换。
本发明还提供了一种下一代网络中边缘或分组网关控制方法，包含以下步骤：
A所述策略决策功能实体收到边缘或分组网关控制功能实体发送来的所述IP网络互通相关的资源分配请求和服务控制信息后，请求传输资源控制功能实体分配相应的网络资源，进行相应仲裁后产生IP网络互通相关决策，并根据该决策选择和控制边缘或分组网关功能实体分配相应资源或启动相应机制以提供该服务；
B所述边缘或分组网关功能实体根据来自所述策略决策功能实体的IP网络互通服务控制信息完成IP网络互通服务处理。
其中，所述决策包含以下一个方面或其任意组合：
安全、资源、以及媒体。
此外在所述方法中，所述IP网络互通服务控制信息包含以下之一或其任意组合：
网络地址转换分配和穿越、IPv4与IPv6互通、反地址欺骗、拓扑隐藏、包标记、包过滤、资源分配和带宽预留、流量管治、使用测量、媒体编解码算法和打包时长转换。
此外在所述方法中，所述步骤A中，所述边缘或分组网关控制功能实体向所述策略决策功能实体发送的所述资源请求和控制信息中包含源地址、目的地址和服务质量要求。
此外在所述方法中，所述步骤A中，所述策略决策功能实体将来自边缘或分组网关控制功能实体的资源请求结合本地策略，向传输资源控制功能实体请求分配相应的网络资源。
此外在所述方法中，所述步骤A中，所述策略决策功能实体根据传输资源控制功能实体提供的网络资源情况和预先设置的本地策略进行所述决策。
通过比较可以发现，本发明的技术方案与现有技术的主要区别在于，以PDFE作为代理，在PDFE上实现BGCFE/PGCFE的呼叫模型与BGFE/PGFE的呼叫模型之间的映射，在收到来自BGCFE/PGCFE的IP网络互通服务控制信息时，根据TRCFE提供的网络资源情况和预先设置的本地策略进行相应仲裁后产生IP网络互通服务相关安全、资源、以及媒体方面的决策，再根据该决策选择和控制BGFE/PGFE完成IP网络互通服务处理。
这种技术方案上的区别，带来了较为明显的有益效果，即因为PDFE起到了代理作用，所以在IP网络互通过程中，向上对BGCFE/PGCFE屏蔽了承载层中安全保护、资源保障和媒体处理等具体细节，向下则在BGCFE/PGCFE的服务请求下并参考TRCFE提供的网络资源状况和预先设置的本地策略对BGFE/PGFE进行具体的控制。对于BGCFE/PGCFE来说，PDFE可以被看作一个拥有大量资源的BGFE/PGFE(PDFE所代理的BGFE/PGFE的资源的总和)，BGCFE/PGCFE所需要管理的网元大大减少了，BGCFE/PGCFE的设计也可以相应简化。
因为PDFE并不是简单地向BGFE/PGFE转发来自BGCFE/PGCFE的IP网络互通服务请求，而是根据网络资源的实时情况和运营商的本地策略对请求进行仲裁，得到决策后再据此选择和控制相应的BGFE/PGFE提供服务，所以BGFE/PGFE收到的IP网络互通服务控制信息实际上结合了BGCFE/PGCFE的请求、网络资源的实时情况和运营商的本地策略三方面的约束，可执行性大大提高。
附图说明
图1是NGN子系统架构的逻辑结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的边缘或分组网关控制系统结构示意图；
图3是根据本发明一个实施例的边缘或分组网关控制方法流程示意图。
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，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
先说明本发明的原理，本发明实质上是一个代理方案，通过在BGCFE/PGCFE和BGFE/PGFE之间加入作为代理的PDFE而实现对BGFE/PGFE的控制和管理。由于PDFE将多个BGFE/PGFE“聚合”成一个拥有大量资源的逻辑上的BGFE/PGFE，从而大大减少了BGCFE/PGCFE所需要管理的网元的数量，进而可以使BGCFE/PGCFE的负担大大减轻。PDFE根据TRCFE提供的网络资源情况和预先设置的本地策略进行相应仲裁后产生IP网络互通服务相关安全、资源、以及媒体方面的决策，再根据该决策选择和控制BGFE/PGFE分配相应资源或启动相应机制以提供该服务，负责提供该服务的BGFE/PGFE得到的指示实质上综合了BGCFE/PGCFE的请求、网络资源的实时情况和运营商的本地策略三方面的要求，所以可以使用户和运营商都得到满意的结果。
图2示出了边缘或分组网关控制系统框图。
在图2所示的系统中，与IP网络互通最相关的几个网元分别是BGFE/PGFE、PDFE、TRCFE、和BGCFE/PGCFE。下面分别介绍其功能：
BGFE/PGFE位于某个传输网(如图中的TN1)到其它传输网(如图中的TN2)的接口节点，实现安全保护、资源保障和媒体处理等网关功能，完成IP网络间互通。
BGCFE/PGCFE用于从应用层面控制IP网络互通服务的提供，其向PDFE发送IP网络互通服务请求。
TRCFE和PDFE属于RACS，TRCFE负责管理IP网络资源，接受和反馈来自PDFE的资源请求。PDFE主要有两个作用，一个是在BGCFE/PGCFE与BGFE/PGFE之间起到了Agent(代理)作用；另一个是负责作出与IP网络互通相关的安全、资源和媒体等方面的决策，PDFE参考TRCFE提供的网络资源状况和本地策略作出相应仲裁。
对BGCFE/PGCFE控制BGFE/PGFE而言，PDFE代表着其下所管理的BGFE/PGFE的集合，其资源能力相当于其下所管理的BGFE/PGFE的资源能力总和，因此BGCFE/PGCFE可以把PDEF视作一个BGFE/PGFE进行控制，向PDEF请求服务时就象向BGFE/PGFE请求服务一样。
对BGFE/PGFE受控于BGCFE/PGCFE而言，PDFE又是BGCFE/PGCFE的代表，因此BGFE/PGFE统一向PDFE注册，而PDFE代表BGFE/PGFE向BGCFE/PGCFE注册。只要有一个BGFE/PGFE向PDFE注册成功，PDFE就具备能力向BGCFE/PGCFE提供服务。
PDFE在BGCFE/PGCFE的呼叫模型与BGFE/PGFE的呼叫模型之间建立映射关系，例如呼叫标识、资源标识、拓扑结构，以及控制消息等的映射。在映射过程中PDFE将结合资源情况(例如网络带宽、时延、抖动等)和本地策略(Local Policy)进行安全、资源和媒体等方面的决策。
PDFE对于来自BGCFE/PGCFE的请求将选取合适的BGFE/PGFE来提供IP网络互通相关的安全保护、资源保障和媒体转换等服务，并向BGFE/PGFE发送相应的控制信息，例如网络地址转换(Network AddressTranslation，简称“NAT”)分配和穿越、IPv4与v6互通、反地址欺骗、拓扑隐藏、包标记、门控(包过滤)、资源分配和带宽预留、流量管治、使用测量、媒体编解码算法和打包时长转换等。
图2所示系统中各个网元间通过交互实现IP网络互通服务的流程如图3所示。
在步骤301中，BGCFE/PGCFE向PDFE发送与IP网络互通相关的资源分配请求和服务控制信息，该请求中包括源地址、目的地址、服务质量(QoS)要求等信息。
此后进入步骤302，PDFE收到所述资源请求和控制信息后，请求传输资源控制功能实体分配相应的网络资源，参考TRCFE提供的资源情况(例如网络带宽、时延、抖动等)并结合预先设置的本地策略进行相应仲裁，产生IP网络互通相关安全、资源和媒体等方面的决策。其中本地策略是由运营商根据自身的运营需要预先设置在PDFE中的，例如规定为某种类型的业务提供的带宽限额，又如设定进行NAT时的地址转换规则等等。
PDFE根据该决策选择和控制边缘或分组网关功能实体分配相应资源或启动相应机制以提供该服务，并在BGCFE/PGCFE的呼叫模型和BGFE/PGFE的呼叫模型之间进行映射，包括但不限于呼叫标识、资源标识、拓扑结构、以及控制消息等的映射。
此后进入步骤303，PDFE根据步骤302中做出的决策向选取的BGFE/PGFE发送IP网络互通服务控制信息。
此后进入步骤304，BGFE/PGFE按照控制信息的要求为BGCFE/PGCFE实现IP网络互通。
虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种下一代网络中边缘或分组网关控制系统，其特征在于，包含：
边缘或分组网关功能实体，用于执行IP网络互通服务处理；
边缘或分组网关控制功能实体，用于控制IP网络互通服务的提供，向策略决策功能实体发送与IP网络互通相关的资源分配请求和服务控制信息；
策略决策功能实体用于在边缘或分组网关控制功能实体的呼叫模型和边缘或分组网关功能实体的呼叫模型之间建立映射关系，接受和反馈来自边缘或分组网关控制功能实体的资源请求和控制信息，根据传输资源控制功能实体提供的网络资源情况和预先设置的本地策略进行相应仲裁后产生决策，并根据该决策选择和控制边缘或分组网关功能实体分配相应资源或启动相应机制以完成IP网络互通服务处理；
传输资源控制功能实体，用于管理IP网络资源，并接受和反馈来自所述策略决策功能实体的资源请求。
2.根据权利要求1所述的下一代网络中边缘或分组网关控制系统，其特征在于，所述边缘或分组网关控制功能实体的呼叫模型与边缘或分组网关功能实体的呼叫模型之间的映射关系包含以下内容之一或其任意组合：
呼叫标识的映射、资源标识的映射、拓扑结构的映射、以及控制消息的映射。
3.根据权利要求1所述的下一代网络中边缘或分组网关控制系统，其特征在于，所述决策包含以下一个方面或其任意组合：
安全、资源、以及媒体。
4.根据权利要求1所述的下一代网络中边缘或分组网关控制系统，其特征在于，所述IP网络互通服务控制信息包含以下之一或其任意组合：
网络地址转换分配和穿越、IPv4与IPv6互通、反地址欺骗、拓扑隐藏、包标记、包过滤、资源分配和带宽预留、流量管治、使用测量、媒体编解码算法和打包时长转换。
5.一种下一代网络中边缘或分组网关控制方法，其特征在于，包含以下步骤：
A所述策略决策功能实体收到边缘或分组网关控制功能实体发送来的所述IP网络互通相关的资源分配请求和服务控制信息后，请求传输资源控制功能实体分配相应的网络资源，进行相应仲裁后产生IP网络互通相关决策，并根据该决策选择和控制边缘或分组网关功能实体分配相应资源或启动相应机制以提供该服务；
B所述边缘或分组网关功能实体根据来自所述策略决策功能实体的IP网络互通服务控制信息完成IP网络互通服务处理。
6.根据权利要求5所述的下一代网络中边缘或分组网关控制方法，其特征在于，所述决策包含以下一个方面或其任意组合：
安全、资源、以及媒体。
7.根据权利要求5所述的下一代网络中边缘或分组网关控制方法，其特征在于，所述IP网络互通服务控制信息包含以下之一或其任意组合：
网络地址转换分配和穿越、IPv4与IPv6互通、反地址欺骗、拓扑隐藏、包标记、包过滤、资源分配和带宽预留、流量管治、使用测量、媒体编解码算法和打包时长转换。
8.根据权利要求5所述的下一代网络中边缘或分组网关控制方法，其特征在于，所述步骤A中，所述边缘或分组网关控制功能实体向所述策略决策功能实体发送的所述资源请求和控制信息中包含源地址、目的地址和服务质量要求。
9.根据权利要求5所述的下一代网络中边缘或分组网关控制方法，其特征在于，所述步骤A中，所述策略决策功能实体将来自边缘或分组网关控制功能实体的资源请求结合本地策略，向传输资源控制功能实体请求分配相应的网络资源。
10.根据权利要求5所述的下一代网络中边缘或分组网关控制方法，其特征在于，所述步骤A中，所述策略决策功能实体根据传输资源控制功能实体提供的网络资源情况和预先设置的本地策略进行所述决策。
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