下一代网络中实现接入配置模式资源预留的方法

摘要

本发明涉及一种下一代网络中实现接入配置模式资源预留的方法。该方法主要包括：当用户终端接入网络时，网络接入附属功能实体向资源仲裁策略决策功能实体发送资源请求消息；资源仲裁策略决策功能实体收到所述资源请求消息后，根据网络运营策略规则及资源可用性做出准入决策；并向边界网关功能实体发送准入安装命令，在边界网关功能实体上设置和保存相应的准入决策参数信息；这样，边界网关功能实体根据上述准入决策参数信息对进入网络的用户流量执行分类、标记、整形和丢弃等报文转发行为，以保证用户所要求的服务质量等级。因此，本发明提供了一种可行的NGN中的接入配置模式资源预留的实现方案。

说明书

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种下一代网络中实现接入配置模式资源预留的方法。

背景技术

NGN(Next Generation Network，下一代网络)是采用IP等分组技术作为承载网技术融合固定通信和移动通信。在NGN网络中是通过通信实体之间的IP连接性来承载语音、图像和数据等多种电信业务的融合网络。尽管NGN已开始部署，但IP承载网络的服务质量、安全性、可靠性、可运营和可管理等问题仍期待着完善的解决方案。

两大国际标准组织ITU-T(国际电信联盟)和ETSI(欧洲电信标准协会)各成立了专门的研究组，致力于NGN技术标准的制定工作，目前都正处于框架阶段。通过RACS(资源和准入控制系统)解决NGN承载网的服务质量控制、NAT(网络地址转换)和防火墙穿越控制问题，已是大多数主流运营商和设备供应商的一项共识。

尽管两大组织的RACS草案范围不同，ITU-T FGNGN除考虑接入网分组传送部分外还考虑核心网分组传送部分，但框架是相似和兼容的。两者均借鉴了3GPP PDF(第三代移动通信标准化伙伴项目重新加入决策功能)和PacketCable Gate Controller(门控制器)在网络边缘进行基于运营策略规则的准入控制思路；均增加了基于网络内部资源可用性检查结果作为准入控制的判断条件之一，以避免网络中发生因业务流量和服务质量等级要求超出网络承载能力而导致应用层不可接受的拥塞、时延和丢包问题；均增加了对NAT和防火墙穿越控制的考虑；考虑对各种NGN多媒体业务的支持。

目前的RACS草案中框架定义已基本稳定，所述的RACS功能框架需要支持多种模式资源预留机制，目前主要有以下三种资源预留模式：

(1)代理请求模式

由业务控制设备代理用户向资源和准入控制层发起资源请求；业务控制设备可以提取用户业务请求信令中所明确的本次会话媒体流的带宽和服务等级需求，或者根据业务层运营策略规则(如业务类型或编解码类型等)来决定本次会话媒体流的带宽和服务等级需求；

(2)用户请求模式

由CPE(用户驻地设备)通过专用路径耦合信令直接向网络发起资源请求；所述的资源请求可以是针对每个会话发起，也可以与会话无关；所述的资源请求可以是预先经过业务控制设备授权的，也可以是未经业务控制设备预先授权的；

(3)接入配置模式

由网络接入管理设备在用户接入网络时根据用户配置文件中所含的用户业务等级协定信息向网络发起资源请求；所述的资源请求是用户级的，并且与会话无关。

在ITU-T FGNGN于2004年12月公布的RACS最新草案中，提供了RACS的功能框架结构，如图1所示。图中：

应用功能(AF)指需要向资源和准入控制请求为应用媒体流请求资源预留和释放的业务层功能实体，包括：业务控制代理功能(SCPF)和互连边界控制功能(IBCF)等功能实体。

网络接入附属功能(NAAF)指负责网络接入管理控制相关的功能，包括：用户设备的网络接入认证、授权和IP地址动态分配，接入设备的配置和用户配置文件存储等。

资源仲裁(RM)接收资源预留请求，检查资源预留请求是否符合运营策略规则，与相关功能实体交互以检查是否符合用户配置数据库中所存储的用户配置信息和是否在网络中有符合要求的传送资源空闲可用，然后根据这些检查结果做出准入决策。资源仲裁功能实体包括：位于业务接入侧的仲裁策略决策功能实体(M-PDF)，和位于业务互连侧的互连策略决策功能实体(I-PDF)。

传送资源控制功能(TRCF)接收来自资源仲裁的资源请求，根据所收集和维护的网络拓扑和资源状态数据检查网络中是否有符合资源请求的传送资源空闲可用，还控制网络中传送设备的与保证服务质量相关的转发行为。如果一个网络中有多个传送资源控制功能实体，它们相互通信以检查整个网络中从入口边缘到出口边缘的资源可用性。传送资源控制功能实体包括：位于接入网中的传送资源功能实体(A-TRCF)，和位于核心网中的传送资源功能实体(C-TRCF)。

核心网的边界网关功能(BGF)接收、保存和执行来自资源和准入控制层的准入决策参数信息，根据这些参数信息进行报文过滤、流量分类、标记、监管和整形，还可能进行报文的网络地址转换和安全性检测过滤。

在该草案中，针对功能实体和接口需求的描述主要为围绕代理请求模式展开，但并没有提供完整的接口需求和相应的处理流程，以实现代理请求模式下的资源预留。而且，虽然在总体需求中表示支持多种资源请求模式，但是，却没有提供接入配置模式下资源预留的实现方式。

在ETSI TISPAN于2005年1月公布的RACS最新草案中，也提供了所述RACS的功能框架，如图2所示。图中：

应用功能(AF)指需要向资源和准入控制请求为应用媒体流请求资源预留和释放的业务层功能实体。

网络附属子系统(NASS)指负责网络接入管理控制相关的功能，包括：用户设备的网络接入认证、授权和IP地址动态分配，接入设备的配置和用户配置文件存储等。

业务策略决策功能(SPDF)接收资源预留请求，检查资源预留请求是否符合运营策略规则，与接入网资源准入和控制功能(A-RACF)交互以检查是否在接入网络中有符合要求的传送资源空闲可用，然后根据这些检查结果做出准入决策。

接入网资源准入和控制功能(A-RACF)接收来自SPDF的资源请求，检查是否在接入网络中有符合要求的传送资源空闲可用，并控制接入传送设备的与保证服务质量相关的转发行为。

核心网的边界网关功能(C-BGF)接收、保存和执行来自资源和准入控制层的准入决策参数信息，根据这些参数信息进行报文过滤、流量分类、标记、监管和整形，还可能进行报文的网络地址转换和安全性检测过滤。

在该草案中，针对功能实体和接口需求的描述主要也是围绕代理请求模式展开，但同样也没有提供完整的接口需求和相应的处理流程。因此，对于代理请求模式、用户请求模式和接入配置模式仍然没有提供相应的资源预留的具体实现方案。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种下一代网络中实现接入配置模式资源预留的方法，使得在RACS中可以实现用户级的与会话无关的接入配置模式资源预留方案。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种下一代网络中实现接入配置模式资源预留的方法，包括：

当用户终端接入网络时，网络接入附属功能实体根据用户配置文件中的用户服务等级协定，向资源仲裁策略决策功能实体发送资源请求消息，资源请求消息中携带着用户所要求的资源请求参数信息；

资源仲裁策略决策功能实体接收所述资源请求消息后，检查是否符合网络运营策略规则，并且检查所涉及传送网络中是否有符合需求的可用资源，根据检查结果对资源请求做出准入决策；

如果准入通过，资源仲裁策略决策功能实体向边界网关功能实体发送准入安装命令，在边界网关功能实体上设置和保存相应的准入决策参数信息；

边界网关功能实体根据上述准入决策参数信息对进入网络的用户流量进行转发处理。

所述的下一代网络中实现接入配置模式资源预留的方法还包括：

资源仲裁策略决策功能实体接收所述资源修改请求消息后，检查是否符合网络运营策略规则，并且检查所涉及传送网络中是否有符合需求的可用资源，根据检查结果对资源修改请求做出准入决策；

如果准入通过，资源仲裁策略决策功能实体向边界网关功能实体发送准入修改命令，在边界网关功能实体上修改相应的准入决策参数信息；

边界网关功能实体根据上述修改后的准入决策参数信息对进入网络的用户流量进行转发处理。

所述的下一代网络中实现接入配置模式资源预留的方法还包括：

资源仲裁策略决策功能实体获取所述资源请求消息或资源修改请求消息后，确定用户流量所涉及的接入网络和核心网络，然后与这些网络中的传送资源控制功能实体进行交互，检查网络内部的资源可用性，并在确认资源可用后，向边界网关功能实体发送准入安装命令或准入修改命令。

所述的下一代网络中实现接入配置模式资源预留的方法还包括：

资源仲裁策略决策功能实体可在本地或远程的策略数据库实体中获取网络运营策略规则信息。

所述的下一代网络中实现接入配置模式资源预留的方法还包括：

网络接入附属功能实体向资源仲裁策略决策功能实体发送准入激活或停止请求消息，消息中承载着需要激活或停止的资源请求参数信息或其识别信息；

资源仲裁策略决策功能实体向边界网关功能实体发送准入激活或停止命令，同时携带着需要激活或停止的准入决策参数信息或其识别信息；

边界网关功能实体收到所述激活或停止命令后，激活或停止执行已为该用户流量所设置的准入决策参数信息。

所述的下一代网络中实现接入配置模式资源预留的方法还包括：

网络接入附属功能实体向资源仲裁策略决策功能实体发送资源释放请求消息，消息中承载着需要释放的资源请求参数信息或其识别信息；

资源仲裁策略决策功能实体向边界网关功能实体发送准入删除命令，同时，携带着所述的需要删除的准入决策参数信息或其识别信息；

边界网关功能实体收到所述准入删除命令后，则删除本地保存的相应的准入决策参数信息。

所述的下一代网络中实现接入配置模式资源预留的方法还包括：

边界网关功能实体执行了相应的命令后，向资源仲裁策略决策功能实体返回确认消息；

资源仲裁策略决策功能实体还向网络接入附属功能实体发送相应的应答消息，所述的应答消息中包括针对各请求的处理结果信息。

所述的下一代网络中实现接入配置模式资源预留的方法还包括：

A、当边界网关功能实体确定无法执行所保存的用户流量的准入决策参数信息时，向资源仲裁策略决策功能实体发送资源不可用指示消息；

B、资源仲裁策略决策功能实体接收所述的资源不可用指示消息后，则向网络接入附属功能实体发送资源不可用指示消息，通知网络接入附属功能实体资源不可用。

所述的步骤B还包括：

资源仲裁策略决策功能实体向传送资源控制功能实体发送准入删除指示消息；

传送资源控制功能实体收到所述的准入删除指示消息后释放先前为该用户流量所作的资源预留。

所述的下一代网络中实现接入配置模式资源预留的方法还包括：

C、当传送资源控制功能实体确定网络内无法满足先前为用户流量所做的资源预留时，向资源仲裁策略决策功能实体发送资源不可用指示消息；

D、资源仲裁策略决策功能实体接收所述资源不可用指示消息后，则向网络接入附属功能实体发送资源不可用指示消息，通知网络接入附属功能实体资源不可用。

所述的步骤D还包括：

资源仲裁策略决策功能实体向边界网关功能实体发送准入删除或停止命令；

边界网关功能实体接收所述命令后，则删除或停止保存的资源预留参数信息，并向资源仲裁策略决策功能实体返回确认消息。

所述的下一代网络中实现接入配置模式资源预留的方法还包括：

资源仲裁策略决策功能实体向网络接入附属功能实体发送资源不可用指示消息。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明可以支持接入配置模式下的用户级的与会话无关的服务质量管理商业模式，例如，可以支持金、银和铜牌用户服务质量等级的划分。而且，本发明中，当用户接入网络时，可以由网络接入附属功能实体根据用户业务等级协定信息为用户流量发起资源预留请求。用户接入网络之后，还允许网络接入附属功能根据管理需要发起修改、激活、停止或释放资源请求，并可以在资源不可用时，提供相应的资源预留处理方式。因此，本发明实现了NGN在接入配置模式下的资源预留。

附图说明

图1为ITU-T FGNGN提供的RACS的系统框架结构示意图；

图2为ETSI TISPAN提供的RACS的系统框架结构示意图；

图3为NAAF起资源预留请求的处理流程示意图；

图4为NAAF发起资源预留修改请求的处理流程示意图；

图5为NAAF发起准入激活请求的处理流程示意图；

图6为NAAF发起准入停止请求的处理流程示意图；

图7为NAAF发起资源释放请求的处理流程示意图；

图8为BCF上报资源不可用指示的处理流程示意图；

图9为TRCF上报资源不可用指示的处理流程示意图。

具体实施方式

本发明的主要目的就是提供一种NGN资源和准入控制系统中接入配置模式下的资源预留的实现方案。

所述的接入配置模式，是指由网络接入管理设备在用户接入网络时根据用户配置文件中所含的用户业务等级协定信息向网络发起资源请求。资源请求是用户级的，并且与会话无关。

为了支持用户级的与会话无关的服务质量管理商业模式，如：金、银和铜牌用户服务质量等级的划分等，本发明中，在用户接入网络时，由NAAF(网络接入附属功能)根据用户业务等级协定信息为用户流量发起资源预留请求。在用户接入网络后，还允许NAAF根据管理需要发起修改、激活、暂停或释放资源请求。所述的NAAF网络接入附属功能(NAAF)指负责网络接入管理控制相关的功能，包括：用户设备的网络接入认证、授权和IP地址动态分配，接入设备的配置和用户配置文件存储等。

下面将对本发明所述的方法，即在NGN资源和准入控制系统支持接入配置模式下实现资源预留的方法的具体实现方式进行详细描述。

由于ETSI TISPAN的RACS功能框架对应于ITU-T FGNGN的RACS框架的接入部分，是与之兼容的子系统，因此本发明基于ITU-T FGNGN的RACS框架进行描述，该RACS框架如图1所示，在该RACS框架的接入配置模式下，由NAAF发起资源请求。当然，本发明所提供的方法和流程也可应用于ETSI TISPAN的RACS框架，在该RACS框架的接入配置模式下，由NASS(网络附件子系统)发起资源请求。

本发明中，发起资源预留请求的处理过程如图3所示，具体包括：

步骤31：在用户接入网络时由NAAF根据用户配置文件中的用户业务等级协定信息为用户流量发起资源请求，即NAAF向资源仲裁PDF(策略决策功能)发送资源请求消息；

所述的资源请求消息中承载着用户所要求的资源请求参数信息，具体可以承载相应的资源请求参数信息包括：用户流量标识(如IPv4五元组信息，等等)、带宽需求参数信息和服务质量需求参数信息，等等；

而且，所述的资源请求是用户级的，与会话无关；

步骤32：资源仲裁PDF收到来自NAAF的资源请求后，依据网络运营策略规则进行基于策略的决策，即进行策略决策；

资源仲裁PDF使用保存在本地或远程数据服务器中的网络运营策略规则进行基于策略的决策，即：检查资源请求是否符合网络运营策略规则；如果符合，则执行步骤33，如果不符合则直接执行步骤37，即：直接向NAAF返回包含拒绝原因的请求应答；

步骤33：资源仲裁PDF与负责网络性能控制的TRCF(传送资源控制功能实体)进行交互，以进行基于资源的决策，即：检查网络中是否有符合要求的传送资源空闲可用；

具体的处理过程为：资源仲裁PDF根据资源请求信息选择资源路径上的相关接入网和核心网的TRCF，然后将资源请求转发给TRCF，并由TRCF进行网络内的资源可用性检查，之后，TRCF将资源可用性检查结果返回给资源仲裁PDF；

为了控制和保证网络性能，TRCF可能对网络传送设备的路由和转发行为进行状态采集和参数配置；

步骤34：资源仲裁PDF根据TRCF返回的资源可用性检查结果确定针对本次资源请求的准入控制结果，即进行准入决策，如果相应的资源请求准入控制结果为允许，则执行步骤35，否则，直接执行步骤37，即PDF直接向NAAF返回包含拒绝原因的请求应答；

步骤35：PDF向BGF(边界网关功能)发出准入安装命令；

发送所述的准入安装命令的同时，还将用户终端的相应格式的资源请求参数信息发送给BGF，BGF则将所述的资源请求参数信息作为准入决策参数信息保存，并将其作为控制经过的业务流的依据；

所述的准入决策参数信息包括用户流量标识、优先级和带宽等；

BGF在本地安装准入控制决策结果，即保存所述准入决策参数信息后，执行步骤36，即返回安装确认消息给资源仲裁PDF；

步骤37：资源仲裁PDF收到准入安装确认后，向NAAF返回表示接受的资源请求应答消息。

至此，对于由NAAF发起的资源预留请求的处理过程结束，并实现了资源的预留。

本发明中，在用户接入网络后，允许NAAF发起对资源预留的修改，包括修改地址、带宽和服务质量等级等。触发NAAF发起资源预留修改的事件包括：用户业务等级协定信息发生变化或者内部行为等。

NGN资源和准入控制系统对NAAF发起的资源修改请求的处理流程如图4所示，具体包括以下步骤：

步骤41：当触发资源预留修改的事件发生时，由NAAF向PDF发送资源修改请求消息；

所述的资源请求消息中包含用户所要求的修改后的资源请求参数信息，如IPv4五元组信息、带宽需求和服务质量需求参数信息，等等；

步骤43：资源仲裁PDF收到来自NAAF的资源修改请求后，依据网络运营策略规则进行策略决策；

步骤44：资源仲裁PDF资源与TRCF进行交互实现资源可用性检查；

同样，资源仲裁PDF根据资源修改请求信息选择资源路径上的相关接入网和核心网的TRCF，然后将资源修改请求转发给TRCF，并由TRCF进行网络内的资源可用性检查，之后，TRCF将资源可用性检查结果返回给资源仲裁PDF；

步骤44：资源仲裁PDF根据TRCF返回的资源可用性检查结果确定针对本次资源修改请求的准入控制结果，如果准入控制结果为允许，则执行步骤45，否则，直接执行步骤47，即PDF直接向NAAF返回包含拒绝原因的资源修改请求应答；

步骤45：PDF向BGF发出准入修改命令；

发送所述的准入修改命令的同时，还将用户需要的修改后的资源请求参数信息一起发送给BGF，以便于BGF修改其保存的相应的准入决策参数信息；

BGF在本地修改准入控制决策结果后，执行步骤35，即返回资源修改确认消息给资源仲裁PDF；

步骤47：资源仲裁PDF收到资源修改确认后，向NAAF返回表示接受的资源修改请求应答。

本发明中，NGN资源和准入控制系统还允许NAAF发起准入激活请求，即通过资源仲裁PDF要求使得BGF开始执行资源仲裁PDF对已授权资源的准入控制决策结果，即令BGF保存的准入决策参数信息有效。

NGN资源和准入控制系统对NAAF发起的准入激活请求的处理流程如图5所示，具体包括以下步骤：

步骤51：当触发准入激活的事件发生后，由NAAF向资源仲裁PDF发送准入激活请求消息；

所述的激活请求消息中承载着需要激活的准入决策参数信息或其对应的识别信息；

步骤52：资源仲裁PDF收到所述的准入激活请求消息后，向BGF发送准入激活命令，发送所述激活命令的同时还需要携带需要激活的准入决策参数信息或其对应的识别信息，以便于BGF根据相应的信息将对应的资源预留参数激活；

步骤53：BGF对相应的准入决策参数信息进行激活处理后，向资源仲裁PDF发送准入激活确认消息；

步骤54：资源仲裁PDF收到所述的准入激活确认消息后，向NAAF返回准入激活应答消息。

本发明中，NGN资源和准入控制系统还允许NAAF发起准入停止请求，即通过资源仲裁PDF要求BGF停止执行资源仲裁PDF对已授权资源的准入控制决策结果。

NGN资源和准入控制系统对NAAF发起的准入停止请求的处理方法如图6所示，具体包括以下步骤：

步骤61：当触发准入停止的事件发生后，由NAAF向资源仲裁PDF发送准入停止请求消息，同样，在准入停止请求消息中需要承载需要停止的资源请求参数信息或其对应的识别信息；

步骤62：资源仲裁PDF收到所述的准入停止请求消息后，向BGF发送准入停止命令，同时，需要携带所述的准入决策参数信息或其对应的识别信息，以便于BGF根据相应的信息确定需要停止的具体的准入决策参数信息；

步骤63：BGF对相应准入决策参数信息进行停止处理后，向资源仲裁PDF发送准入停止确认消息；

所述的准入停止处理即为停止执行相应的准入决策参数信息；

步骤64：资源仲裁PDF收到所述的准入停止确认消息后，向NAAF返回准入停止应答消息。

本发明中，在用户断开网络连接时，NAAF应向资源仲裁PDF发起资源释放请求，以释放为该用户流量所预留的资源。

NGN资源和准入控制系统对NAAF发起的资源释放请求的处理方法如图7所示，具体包括以下步骤：

步骤71：当触发资源释放的事件发生后，由NAAF向资源仲裁PDF发送资源释放请求消息；

所述的消息中承载着需要释放的资源请求参数信息或其识别信息；

步骤72：资源仲裁PDF收到所述的资源释放请求消息后，向BGF发送准入删除命令，同时，命令中携带着需要删除的准入决策参数信息或其识别信息，以便于BGF选择删除相应的本地保存的准入决策参数信息；

步骤73：BGF删除相应的准入决策参数信息后，向资源仲裁PDF发送准入删除确认消息；

步骤74：资源仲裁PDF收到所述的准入删除确认消息后，需要向TRCF发送准入删除指示信息，以便于TRCF修改先前的相应的资源分配为空闲；

步骤75：资源仲裁PDF收到所述的准入删除确认消息后，还需要向NAAF返回资源释放应答消息，以确认资源释放过程结束。

本发明中，在用户接入网络后，由于BGF发生接口故障等原因，不能向已授权资源预留提供带宽资源时，BGF应主动向资源仲裁PDF发出资源不可用指示。相应的处理流程如图8所示，具体包括以下步骤：

步骤81：当导致BGF无法为已授权资源预留提供带宽资源的情况事件发生后，BGF需要向资源仲裁PDF发送资源不可用指示消息；

步骤82：资源仲裁PDF收到所述的资源不可用指示消息后，需要向TRCF发送准入删除指示信息，以便于TRCF释放先前为该用户流量分配的资源；

同时，如果资源预留是由NAAF发起的，还需要执行步骤83，即触发PDF再向NAAF发送资源不可用指示消息，以便于NAAF获知为其预留的资源已经不可用。

本发明中，在会话过程中，如果TRCF检测到因网络内发生故障等原因使得网络不能向涉及到的已授权资源预留提供带宽资源时，TRCF应主动向资源仲裁PDF发出资源不可用指示消息。相应的具体处理过程如图9所示，具体包括以下步骤：

步骤91：当TRCF检测到不能向涉及到的已授权资源预留提供带宽资源时，即确定网络无法满足先前为某些用户流量所做的资源预留，首先，向资源仲裁PDF发送资源不可用指示消息；

步骤92：在资源仲裁PDF上，如果确定资源预留是由NAAF发起的，则可以触发PDF向NAAF发送资源不可用指示消息，从而将资源不可用信息通知NAAF；

步骤93：资源仲裁PDF收到所述的资源不可用指示消息时，还需要向BGF发送准入删除或停止命令，以便于BGF删除或停止其保存的各准入决策参数信息；

步骤94：BGF删除或停止相应的准入决策参数信息后，则向资源仲裁PDF返回删除或停止确认消息。

综上所述，本发明实现了在用户接入网络时，由NAAF根据用户业务等级协定信息为用户流量发起资源预留请求。在用户接入网络后，可以由NAAF根据管理需要发起修改、激活、暂停或释放资源请求。

本发明还可以应用于ETSI TISPAN提供的RACS功能框架，在该RACS功能框架中，则由与NAAF功能相同的NASS发起资源请求，并由PDF实现准入控制，相应的准入决策参数信息仍保存于BGF上；在该RACS功能框架中，所述的TRCF对应着该系统中的A-RACF。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。