ＮＧＮ中資源接納控制研究進展

摘要：下一代網業務控制和傳送功能相分離后，為了保證業務的服務質量(QoS)，引入了資源接納控制的概念。通過實行資源接納控制，資源接納控制子系統 (RACS)向上向業務層屏蔽傳送網絡的具體細節，支持業務控制與傳送功能相分離；向下感知傳送網絡的資源使用情況，確保正確合理地使用傳送網絡資源，從而保證業務的服務質量(QoS)，并防止帶寬和業務盜用現象發生。功能架構、涉及的實體和參考點、接入類型和終端、資源控制模式、功能實體之間的選擇機制、不同域之間的互聯、和傳送控制功能中其他功能之間的交互是資源接納控制的核心內容。由于TISPAN RACS和ITU-T資源接納控制功能(RACF)的研究重點有差異，因此統一不同組織定義的架構將是各個組織今后研究的重點。

關鍵詞：下一代網；資源接納控制；功能架構；服務質量

Abstract: The Resource and Admission Control (RAC) constitute a key function needed for delivering Quality of Service (QoS)， as the Next Generation Networks (NGN) separate service control and transport. The Resource and Admission Control Subsystem (RACS) through enforcing admission control decisions hides details of the transport layer from the service layer. It is session aware and makes sure that there are sufficient resources available to guarantee the appropriate level of QoS and avoid bandwidth and service stealing. The RAC technologies involve such key aspects as the functional architecture， physical entities and reference points， the access network and terminal， the resource control mode， the mechanism for selecting functional entities， interconnection between domains， and interaction with other transport control functions. The standard bodies will mainly focus on developing unified conceptual frames in future since TISPAN RACS and ITU-T RACF offer two different standards approach.

Key words: NGN; resource and admission control; functional architecture; QoS

資源接納控制是人們在NGN中引入的一個全新的概念，位于業務控制層和承載傳送層之間。通過實行資源接納控制，向上向業務層屏蔽傳送網絡的具體細節，支持業務控制與傳送功能相分離，向下感知傳送網絡的資源使用情況，通過接納和資源控制，確保正確合理地使用傳送網絡資源，從而保證業務的服務質量(QoS)，并防止帶寬和業務被盜用的現象發生。

對資源接納控制的研究已成為國內外標準化組織的熱點課題，ITU-T、TISPAN、3GPP、3GPP2以及中國標準化協會(CCSA)都對其進行了不同程度的研究。各組織對資源接納控制的稱謂不同，功能架構和研究的范圍等也有一定程度的差別。資源接納控制首先在TISPAN中明確提出，其相關功能稱為資源接納控制子系統(RACS)，目前已經發布了R1階段的規范ETSI ES 282 003 v1.6.8。ITU-T中相關功能稱為資源接納控制功能(RACF)，在2004年6月啟動的下一代網絡熱點組(FGNGN)中展開研究，2005年11月FGNGN工作結束后，相關工作繼續在ITU-T的其他研究組中進行。ITU-T SG13研究組主要研究RACF的功能架構，其R1階段的草案Y.RACF已經在2006年7月份的會議上通過；SG11組對RACF涉及到的物理實體之間的接口和協議進行研究，目前已經制訂了5個接口的7個規范草案，還有兩個規范已經納入計劃。3GPP中與資源接納控制相關功能被稱為策略和計費控制(PCC)，目前已經發布了3GPP R7版本的規范3GPP TS 23.203 v1.0.0。中國對資源接納控制功能的研究基本上與ITU和TISPAN的研究保持同步，在2006年的3月召開的網絡總體工作組(WG1)13次會議和信令與協議工作組7次會議上分別通過了《電信級IPQoS體系架構》和涉及的3個接口協議的技術報告，部分成果已經轉化為文稿提交給TISPAN和ITU-T中的相關研究組。

1 功能架構和實體

1.1 TISPAN RACS的功能架構

TISPAN RACS R1階段的功能架構如圖1所示^[1]。

RACS由兩個實體組成：基于業務的策略決策功能(SPDF)和接入資源接納控制功能(A-RACF)。SPDF向應用層提供統一的接口，屏蔽底層網絡拓撲和具體的接入類型，提供基于業務的策略控制。SPDF根據應用功能(AF)的請求選擇本地策略，并將請求映射成IPQoS參數，發送給A-RACF和邊界網關功能(BGF)，以請求相應的資源。

A-RACF位于接入網中，具有接納控制和網絡策略匯聚的功能。從SPDF接收請求，然后基于所保存的策略實現接納控制，接受或拒絕對傳送資源的請求。A-RACF通過e4參考點從網絡附著子系統(NASS)獲得網絡附著信息和用戶QoS清單信息，從而可以根據網絡位置信息(例如接入用戶的物理節點的地址)確定可用的網絡資源，同時在處理資源分配請求時參考用戶QoS清單信息。

傳送層中包含3種功能實體，其中BGF是一個包到包(Packet-to-packet)網關，可位于接入網和核心網之間(實現核心邊界網關功能)，也可以位于兩個核心網之間(實現互聯邊界網關功能)。BGF在SPDF的控制下完成網絡地址轉換(NAT)、門控、QoS標記、帶寬限制、使用測量以及資源同步功能。資源控制執行功能(RCEF)實施A-RACF通過Re參考點傳送過來的接入運營商定義的二層/三層(L2/L3)媒體流策略，完成門控、QoS標記、帶寬限制等功能。二層終結功能(L2TF)是接入網中終結二層連接的功能實體。RCEF和L2TF是兩個不同的功能實體，通常在物理設備IP邊緣(Edge)上一起實現。R1階段沒有對接入節點進行研究。

1.2 ITU-T RACF的功能架構

ITU-T RACF的功能體系架構如圖2所示^[2]。

和TISPAN RACS的功能架構一樣，RACF也由兩部分組成：策略決策功能實體(PD-FE)和傳送資源控制功能實體(TRC-FE)。PD-FE和傳送技術無關，和業務控制功能(SCF)也無關。PD-FE基于網絡策略規則、SCF提供的業務信息、網絡附著屬功能(NACF)提供的傳送層簽約信息，以及TRC-FE提供的資源接納決策結果，然后作出網絡資源接納控制的最后決策。PD-FE基于每個流對PE-FE進行門控制，基于業務使用策略規則。TRC-FE和業務無關，但和傳送技術相關。TRC-FE負責收集和維護傳送網的拓撲和資源狀態信息，基于拓撲、連接性、網絡和節點資源的可用性，以及基于接入網中傳送層簽約信息等網絡信息控制資源的使用，對傳送網絡實行接納控制。PD-FE通過Rt參考點請求TRC-FE檢測或者決定所請求的媒體流路徑上的QoS資源。

傳送層由策略執行功能實體(PE-FE)和傳送資源執行功能實體(TRE-FE)組成。PE-FE是包到包網關，可以位于用戶終端設備(CPE)和接入網絡之間、接入網和核心網之間或者不同運營商網絡之間，是支持動態QoS控制、端口地址轉換(NAPT)控制和NAT穿越的關鍵節點。TRE-FE執行TRC-FE指示的傳送資源策略規則，其范圍和功能以及Rn參考點有待進一步研究，不在R1階段的研究范圍之內。

2 TISPAN RACS和ITU-T RACF的異同點

2.1 功能實體和參考點

從功能上看，PD-FE和SPDF相對應，但SPDF還包括TRC-FE的部分功能，如收集傳送層資源使用情況。TRC-FE和A-RACF相對應，但不完全相同，TRC-FE的位置更加靈活，可以位于接入網絡中，也可以位于核心網絡中，而A-RACF是接入網中的一個功能。根據在網絡中位置的不同，PE-FE分別和核心邊界網關功能(C-BGF)、互聯邊界網關功能(I-BGF)以及RCEF相對應^[3]。

由于功能定義的差異，在參考點方面相應地也有一些不同。首先，由于RACF架構中PD-FE可能需要給PE-FE推送一些關于底層網絡的信息，如物理連接標識符和邏輯連接標識符，而這些信息需從NACF中獲取，因此RACF和NACF的連接點為PD-FE，而TISPAN架構中RACS和NASS的連接點為A-RACF^[4]。

ITU-T RACF的架構考慮了接入網、核心網以及外部網絡全程的QoS控制，而TISPAN RACS架構在R1中只考慮對接入網進行控制，對IP核心網、外部網絡等未定義。為此，相對于RACS，RACF增加了新的參考點，包括同一個運營商網絡內多個PD-FE實例之間的Rd參考點，不同運營商之間PD-FE實例之間的Ri參考點，同一運營商核心網中多個TRC-FE實例之間的Rp參考點。RACF架構中涉及的參考點和RACS之間的對應關系，如表1所示。

2.2 接入網類型和終端

RACF定義了3種類型的終端，第1類是沒有QoS協商能力的CPE，在發起業務請求的時候不能直接請求QoS資源；第2類是具有業務層QoS協商能力的CPE，如能發出會話描述的支持會話初始協議(SIP)的電話，通過業務層信令執行QoS的協商；第3類是具有傳送層QoS協商能力的CPE，如通用移動通信系統(UMTS)終端，支持資源預留協議(RSVP)或者其他傳送層信令(如PDP上下文、ATM PNNI/Q.931等信令)，能通過傳送設備，如不對稱數字用戶線接入復用器(DSLAM)、服務通用分組無線業務支持節點/網關通用分組無線業務支持節點(SGSN/GGSN)等，直接執行傳送層QoS的協商。因此，RACF中的CPE考慮了移動這種情況，而目前TISPAN RACS中只考慮了數字用戶線(xDSL)方式的接入網，終端類型包括上述的第1類和第2類。

2.3 資源控制模式

RACF支持“拉(Pull)”和“推(Push)”兩種方式的QoS資源控制模式^[5]，以適應不同類型的CPE。

所謂Pull方式是指SCF為CPE發起的業務向RACF請求QoS資源授權和資源預留，傳送功能收到傳送層QoS信令消息時主動向RACF請求決策。這種方式適用于第3類具有傳送層QoS協商能力的CPE，可以通過傳送層QoS信令顯式地請求QoS資源預留。

所謂Push方式是指SCF為CPE發起的業務向RACF請求QoS資源授權和資源預留，如果該請求能夠滿足，則RACF主動將決策推送給傳送實體(TE)以獲得相應的傳送資源。這種方式適用于第1類和第2類CPE，對于第1類CPE，SCF代表CPE決定所請求的業務的QoS需求；對于第2類CPE，SCF從應用層信令中提取QoS需求。

目前RACS只支持Push模式。

2.4 選擇機制

為了能夠在相關功能實體之間傳遞QoS請求，功能實體首先需要選擇通信方，RACF定義了兩種機制：靜態機制和動態機制[5]。所謂靜態機制是指功能實體通過靜態配置的本地信息確定對端實體(例如SCF到PD-FE，PD-FE到PE-FE、TRC-FE)的IP地址或者域名。所謂動態機制是指功能實體通過動態信息(如根據業務類型和業務屬性組合)確定對端實體和對應的網絡地址，或使用用戶標識查詢域名服務器(DNS)。目前RACF要求必須支持靜態機制，動態機制任選。

RACS中AF可以通過與NASS的接口或者本地配置獲得SPDF的IP地址或者域名，SPDF通過本地配置獲取A-RACF和BGF的地址。

2.5 組網和互聯

ITU-T考慮了兩種引入RACF之后實現端到端QoS的組網模式^[6]，當接入網和核心網屬于不同運營商時，可以由應用層SCF完成不同運營商之間的QoS協商，SCF分別和接入網以及核心網的PD-FE通過Rs參考點進行交互，接入網和核心網的PD-FE之間沒有交互；也可以在RACF層完成QoS協商，SCF通過Rs參考點僅僅和核心網的PD-FE交互，接入網和核心網的PD-FE之間通過Ri參考點互通。不同運營商的核心網之間的互聯與上述一致。

TISPAN是在假設核心網絡部分的QoS可以得到保證的情況下，專注于解決接入網部分的QoS，因此未涉及到端到端的QoS實現。核心網和接入之間通過C-BGF進行互聯，核心網之間通過I-BGF進行互聯。

2.6 和NACF/NASS的交互

ITU-T RACF和NACF之間交互的信息描述目前不清晰，而TISPAN中明確規定了A-RACF如何對應來自NASS和SPDF的信息，從而完成對資源接納的控制。

3 未來研究重點

總的來說，TISPAN RACS的研究比ITU-T RACF啟動早，但是ITU-T RACF的研究范圍更全面，因此統一不同組織定義的架構將是各個組織今后研究的重點。

TISPAN RACS在R2階段提出的研究內容包括：完善和ITU-T、3GPP一致的功能架構，支持多域多運營商情況下可實施的場景，支持NGN中出固定寬帶接入外的其他接入方式，實現NASS和SPDF間的信息交換，支持端到端的QoS等。

ITU-T RACF中需要進一步研究的問題包括：完善和TISPAN、3GPP以及3GPP2定義的資源控制架構的一致性，統一不同運營商之間Ri參考點上傳送的網絡QoS信息，實現端到端的信令流，完成TRE-FE的功能定位以及TRC-FE和TRE-FE之間參考點Rn的定義，對在線計費的支持，和NASF之間的交互等。

4 參考文獻

[1] ETSI ES 282 003 V1.6.8Telecommunications and Internet Converged Services and Protocols for Advanced Networking (TISPAN)， Resource and Admission Control Subsystem (RACS) functional architecture[S].

[2] ITU-T Draft Recommendation Y.RACF Version 9.2Functional architecture and requirements for resource and admission control functions in next generation networks[S].

[3] ITU-T Kobe-Q04-13-014Comparison of TISPAN RACF and ITU-T RACF[S].

[4] ITU-T Kobe-Q04-13-007Proposed modifications to Ru reference point and RACF architecture[S].

[5] ETSI TISPAN 10bTD107Current technical analysis of RACF and RACS[S].

[6] ETSI TISPAN 10tTD069Comparison of some issues of RACS-RACF-PCC architectures[S].

收稿日期：2006-07-24

作 者 簡 介

黃荷仙，電信科學技術研究院畢業，碩士。現工作于信息產業部電信研究院通信標準研究所，主要從事NGN的資源控制以及編號、命名和尋址方案的研究。

鄧東風，電信科學技術研究院畢業，碩士。現工作于信息產業部電信研究院通信標準研究所，主要從事NGN、軟交換等領域的研究。