下一代网络的基本原则、功能结构和实现
2007/05/08
摘要图1 ITU-T Y.2011提出的功能模型
按照这种思路,ITU-T Y.2011接着考虑系统实现的功能,提出了一个高级模型,如图1所示。该模型显示了基于系统开发的目的功能是如何分组的。图1所示的功能块可以进一步划分为子组,以利于方便地进行分组和对分布式系统的描绘。
3.下一代网络的结构
本节介绍下一代网络重点工作组在ITU-T指导下讨论过的下一代网络结构的情况。需要指出的是,最后的描述可能会依据进一步讨论的结论有所变动。
下一代网络的服务将包括两个方面:基于会话的服务和非基于会话的服务。前者的例子诸如IP电话、电视会议和电视聊天,后者业务有媒体流和广播等。此外,下一代网络支持公用交换电话网/综合业务数字网(PSTN/ISDN)替代物(ITU-T的术语即PSTN/ISTN的仿真)。
图2 下一代网络结构示意图
图2展示了下一代网络结构。根据Y.2011建议书,下一代网络的功能分为服务层和传输层。终端用户功能由用户-网络接口(UNI)接到下一代网络,而其他网络则通过网络—网络接口(NNI)互相连接。
3.1 传输层功能
传输层功能为下一代网络内所有成分和物理上分开的功能提供连接。IP是下一代网络最有前景的传输技术。因此,传输层将为下一代网络外的末端用户设备和通常驻留在网络内服务器上的控制器和启动器提供连接。传输层还负责提供端对端的服务质量控制。端对端的服务质量是人们所期望的下一代网络应具有的特性之一。
传输层分成接入网和核心网两个部分,并由一种连接功能连接起来。
(1)接入功能
接入功能管理末端用户对网络的接入。它涉及的接入技术有宽带码分多址(W-CDMA)和数字用户线(xDSL)等。接入网包括相关的电缆接入、数字用户线技术、无线技术、以太网技术和光学接入的功能。
(2)接入传输功能
接入传输功能负责将信息通过接入网进行传输。它还提供直接处理用户业务,包括缓冲管理、排队和调度、包过滤、业务分级、标注、监控和整形的服务质量控制机制。
(3)边缘功能
当接入业务并入核心网时,边缘功能负责进行业务处理。
(4)核心传输功能
核心传输功能负责确保通过核心网的信息传输顺利进行。根据与传输控制功能的相互作用,它提供鉴别网内传输质量的方法。它还提供直接处理用户业务,包括缓冲管理、排队和调度、包的过滤、业务分级、标注、监控和整形、门控制和防火墙的服务质量机制。
(5)网络接触控制功能
网络接触控制功能执行接入级的登录以及进入下一代网络服务的末端用户功能的启动。它提供网络级的识别/认证,管理接入网的IP地址空间和确认接入会话,还向末端用户发布下一代网络服务和应用功能的接触点。也即,网络接触控制功能协助末端用户设备进行登录和启动使用下一代网络。
(6)资源与准入控制功能
资源与准入控制功能提供准入控制和门控制功能,包括对网址、端口编译(NAPTs)和不同服务场地码点(DSCPs)的控制。准入控制通过网络接触控制功能来进一步核验用户身份。核验资源的可用性是指准入控制功能验证一个资源(如带宽)申请的合理性,在检查了已经分配或占用的资源后,决定是否在剩余资源中批准配给。
资源与准入控制功能与传输功能相互作用来控制传输层内的功能,包括:包过滤、业务分级、标注和监控,带宽保留和指配、网址和端口编译、IP地址的反欺骗、网址和端口编译/防火墙的通过和使用计量。
(7)传输用户身份功能
传输用户身份功能块将传输层内的用户和其他控制数据编译成单一的“用户身份”。该功能可以规定为驻留在下一代网络内任何部分的一组功能性合作数据库并加以实现。
(8)网间连接功能
网间连接功能提供与其他网络的互联能力,包括许多现存的网络,如基于公用交换电话网/综合业务数字网的网络。为其他网络设置的网络-网络接口,用在控制与传输级两者中,包括边界处的网间连接。控制和传输级间的交互可以直接进行,或通过传输控制功能进行。
(9)媒体处理功能
该系列的媒体资源处理功能为提供生成单音信号、译码和会议桥接类的服务进行媒体资源处理。
3.2 服务层功能
服务层功能提供基于会话的和非会话的服务,包括现况信息的描绘,即时消息交换的消息方法等。服务层功能还提供与现有的公用交换电话网/综合业务数字网服务和能力相关的全部网络功能,以及与遗留雇主设备的接口。
(1)服务和控制功能
它包括在服务级上的会话控制功能、登录功能、确认和批准功能,控制媒体源(专门资源)的功能。
(2)服务用户身份功能
该功能将服务层内的用户和其他控制数据编译成单一的“用户身份”。该功能可以规定为驻留在下一代网络内任何部分的一组功能性合作数据库,并加以实现。
(3)应用功能
下一代网络支持开放的应用接口,可使第三方服务供应商为用户提供增强的服务。全部应用功能(委托的和非委托的)和服务供应商,通过服务层内的服务或网间连接器,接入下一代网络资源。
3.3 管理功能
管理功能可以分布式地位于每个功能实体(FE)内,与网络要素(NE)管理、网络管理和服务管理功能实体相交互。
管理功能包括计费和开单功能,给NGN运营商提供资源利用率数据以使他们能准确地给用户开计费单。记费和开单功能支持离线记账的数据收集和近实时的在线记账类的数据收集。
3.4 末端用户功能
对末端用户的接口有物理接口和功能接口两种方式,如图2所示。下一代网络对所有类型的雇主设备都支持,包括遗留下来的单线电话和复杂的集团网络。末端用户设备可以是移动的,也可以是固定的。
4. NGN的IP多媒体子系统
4.1 IP多媒体子系统概述
IP多媒体子系统(IMS)是一组核心网络功能实体和接口,主要由网络服务供应商向用户提供基于会话启动协议(SIP)的服务组成。会话启动协议是由互联网工程特遣队(IETF)制定的[4]。尽管在IP多媒体子系统与基础传输功能之间有某些链路,而且这些链路是可以由接入体现的,但IP多媒体子系统大部分是独立于接入网技术的。IP多媒体子系统是在互联网工程特遣队协议上建立的,它以特殊的形态和增强的性能,提供完备、强健的多媒体系统。
除了性能增强和运行形态之外,IP多媒体子系统需要一组垂直的接口来提供如下的能力:
图3 网络配分案例
如图3所示,与一个被访问的网不同,IP多媒体子系统还支持母网的概念。在这个例子中,母网是支持具有登录权的IP多媒体子系统的核心网。被访问的网是当前向用户提供IP多媒体子系统服务连接的网。图3中的运营商A拥有许多叠接网用户的母网,而运营商C拥有移动电话的母网,而用户正在运营商D的网络中漫游。
(2)IP多媒体子系统功能实体
图4给出了构成IP多媒体子系统功能结构的功能实体和参考点,还表明了IP多媒体子系统的实体在母网和被访网之间是如何分布的。
图4 IP多媒体子系统功能实体和参考点
应用服务器(AS)
AS提供对IP多媒体子系统服务的控制。应用服务器可直接与一个服务呼叫会话控制功能(S-CSCF)连接,或为ISC参考点上的第三方基本应用,通过开放服务结构(OSA)连接器进行连接。ISC接口是基于会话启动协议的,因此,会话启动协议消息可以在此接口上转发给服务呼叫会话控制功能,或进行反向转发。应用服务器可以与母网用户服务器(HSS)在Sh接口上交互来获得用户身份信息。应用服务器用于支持各种电话类的服务,如呼叫转移和号码翻译,并且可以支持现况、会议控制和在线计费之类的服务。
开启连接控制功能(BGCF)
BGCF接收由服务呼叫会话控制功能或另一个开启连接控制功能转发来的会话请求,并选择一个即将在网内开启公用交换电话网的网络。它可在其他网络中选择一个本地媒体连接控制功能,或同层的开启连接控制功能。这种在其他网中选择一个开启连接控制功能的能力,能优化被访网到公用交换电话网的路由,这是运营商所希望和支持的。
呼叫会话控制功能(CSCTs)
CSCTs负责IP多媒体子系统的会话控制。它与其他网络要素相协调来控制会话的特性、路由和资源分配。在IP多媒体子系统结构中有三种不同类型的呼叫会话控制功能:
母网用户服务器(HSS)
HSS包含一个IP多媒体子系统注册数据库,该数据库含有与注册有关的信息。这些信息支持网络实体处理呼叫或会话。它支持IP多媒体子系统系统级的确认和批准,并掌握IP多媒体子系统用户的身份。它还有储存当前指定的服务呼叫会话控制的功能。
母网可包含一个或几个母网用户服务器,其数量取决于用户数、设备容量和网络的组织。
媒体连接控制功能(MGCF)
MGCF支持IP多媒体子系统与公用交换电话网的联网,还支持会话启动协议对ISUP的协议转换并控制承载级转换的媒体连接。
媒体连接器(MGW)
MGW在媒体连接控制功能的控制下,支持IP多媒体子系统与公用交换电话网的联网。它终止电路交换网络的承载信道和包交换网络的媒体流,并完成媒体转换功能如代码转换。此外,它支持双音多频的检测和生成。
媒体资源功能控制器(MRFC)
MRFC控制媒体资源功能处理器的媒体流资源。它从一个应用服务器或会话启动协议的端点,解译信息并控制媒体资源功能处理器,来支持媒体服务。它可以与一个应用服务器放在一起,来提供专门的应用服务器服务。
媒体资源功能处理器
它在媒体资源功能控制器的控制下,提供资源,进行媒体处理。它支持媒体流的混合、单音和铃声的生成、代码转换、媒体分析及其他功能。
注册定位器功能(SLF)
SLF起着分布式母网用户服务器系统前端的作用。它可以在登录和会话建立过程中,被询问呼叫会话控制功能询问,以得到包含所需用户专门资料的母网用户服务器的名字。它还可以在登录过程中,被服务呼叫会话控制功能询问,或被与Sh接口毗邻的应用服务器询问。
在单个母网用户服务器环境或其他一定的母网用户服务器环境中,如:一个地段服务器环境中,注册定位器功能是不需要的。当配置一个应用服务器并操作它来使用一个预先设定的母网用户服务器时,也不需要注册定位器功能。
用户设备(UE)
UE代表各式各样用户终端设备的功能。在接入网内,它支持该网的特定功能。此外,它支持IP多媒体子系统委托方的用户代理能力,支持IP多媒体子系统为登录、邀请等定义的会话启动协议。
4.3 IP多媒体子系统对会话启动协议和会话描述协议的使用
IP多媒体子系统使用一种特定的会话启动协议方式。它针对电信运营商的特殊需要,来确定码头和参数的扩展。下面给出一些特殊参数的例子:
IP多媒体子系统结构已经引入了几种私人码头(P-码头)到互联网工程特遣队协议中,以满足电话需要。P-码头可选择性地扩展到会话启动协议中:
P-认定识别
它可使网络(如一个代理呼叫会话控制功能)认定一个主叫用户的公共用户ID。
P-被叫方ID
它使收受用户设备学习触发呼叫的拨号公共用户ID。
P-接入网信息
它使用户设备提供其正在使用的有关接入网的信息(如一个蜂窝网的ID)。
P-被访网ID
它使母网通过登录来发现用户所用的其他网的ID。
P-关联统一资源鉴别器
它使母网(如一个服务呼叫会话控制功能)将一组与登录状态下的公共用户ID相关联的统一资源鉴别器(URI)复原。
P-计费功能地址
它分配计费功能实体的地址。
P-计费矢量
它使计费相关信息共享。
多媒体子系统结构对于使用会话描述协议还有某些特定的限制。它取消了会话描述协议加载的加密措施。对于一个初始的邀请,IP多媒体子系统要求会话描述协议加载,以便收入终端能力和按照优先级次序排列的编解码。对于视频和音频媒体类型,每一种媒体流的建议带宽将包含在会话描述协议加载中。
5.多媒体子系统在下一代网络应用中所需增强的部分
多媒体子系统的规范是为使用接入网而开发的,并且是基于对接入网的一定假设作出的。不同类型接入网的内在差别,在多媒体子系统规范上有具体表现。
上述的扩展正在由各个标准化实体进行检验,以便支持IP多媒体子系统在下一代网络中的使用。对IP多媒体子系统结构的必要修改,专家希望用修改第三代伙伴计划和第三代伙伴计划2的IP多媒体子系统的基本标准来完成,并作为未来发布文件的一部分。
6. 结论
本文介绍了ITU-T建议书中的下一代网络的一般原则和参考模型,考察了功能结构的一些最新概念。IP多媒体子系统结构及其标准化的功能实体和接口将被用于下一代网络,以支持由网络运营商所提供的基于会话启动协议的服务。(译自IEEE
Commun Mag, Oct 2005, Vol 43, No 10, pp 49—56)
参考文献
[1] ITU-T Rec. Y.2001, “General Overview of NGN”
[2] ITU-T Rec. Y.2001, “General Principles and General Reference
Model for Next Generation Network”
[3] ITU-T Rec.X200,”Information Technology—Open systems Interconnection—
Basic Reference Model: The Basic model,:1994.
[4] IETF RFC 3261, “SIP Session Initiation Protocol”.
基于软交换的商业客户业务 2007-04-30 |
吕军:互联互通是NGN发展的前提条件 2007-04-27 |
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