下一代網資源控制技術最新標準化情況及面臨問題

摘要：資源控制是下一代網中熱點研究領域之一，國內外已經開展了多年的相關研究。隨著標準化進程的逐步推進，該領域本身現在呈現出了一些新的發展趨勢和特點。文章結合國際主要標準組織——ITU-T、TISPAN和3GPP的最新標準化情況，介紹了與資源控制相關的一些新技術，同時基于標準化實施所面對的問題對資源控制相關功能進行了分析。

關鍵詞：資源和接納控制子系統；資源和許可控制功能；策略控制和計費；性能測量管理器；組播

1 資源控制的目的和意義

目前整個電信網絡日益呈現出兩頭繁榮的趨勢。一方面，終端呈現出多樣化、智能化及融合多種接入方式的發展趨勢；另一方面，電信網絡所提供的業務不斷豐富，從傳統的話音業務向多媒體業務、各種增值業務發展，在提供多樣化業務過程中，第三方業務服務提供商不斷滲透進來，和電信運營商之間的合作不斷加強。同時伴隨著電信網和互聯網所提供業務的不斷同質化，電信運營商面對的各種競爭和挑戰也越來越激烈。

在這種趨勢下，電信運營商如果繼續以盡力而為(Best effort)方式提供IP承載，遵循現在提供互聯網承載的模式，那么電信運營商可能只能作為收取流量費用的管道運營商。作為擁有網絡資源的電信運營商，未來的優勢應該體現在對網絡資源的精細化控制和運營上，以便在為用戶和第三方業務服務提供商提供差異化服務的過程中，能夠通過對網絡資源的調控來獲得較好的分成和收益。

2 資源控制技術標準化情況

在認識到對IP承載進行資源控制的重要性后，眾多運營商、設備制造商、研究機構和標準制訂部門在資源控制技術領域都投入了大量的力量。在標準化方面，相關的主要國際化標準組織主要包括：國際電信聯盟(ITU-T)、電信和互聯網融合業務及高級網絡協議(TISPAN)和第三代合作伙伴計劃(3GPP)。

TISPAN主要從固定角度對相關問題進行研究；3GPP則從移動接入角度對相關問題進行研究；ITU-T資源控制的研究范圍既包含固定接入又包含移動接入，但從目前的標準化情況看，主要還是從固定角度對相關問題進行研究。

目前在服務質量研究方面，三大標準組織的重點都集中在服務質量保證控制機制的研究上，而不對具體接入技術和承載技術本身的服務質量進行研究。采用的統一理念均是在業務控制層和接入/承載層之間增加資源接納控制相關的功能，從而在一定程度上對接入/承載相關節點的功能和資源進行控制。

資源接納控制位于業務控制層和接入/承載層之間，向業務控制層屏蔽具體的接入/承載層技術和拓撲信息。完成資源接納控制相關的功能實體從業務控制層接收業務相關服務質量(QoS)請求，然后與接納控制策略、網絡的拓撲信息等相結合，并將業務QoS的信息轉化為IP QoS信息傳送給相關的接入/承載層節點和業務網關節點，然后這些節點根據收到的信息和自身的功能實現相應的服務質量控制。

目前三大國際標準組織的研究情況簡要概括如下：

(1)ITU-T資源控制方面相關標準化情況

ITU-T中實現資源接納控制功能的實體稱為資源和許可控制功能(RACF)，提供對接入網和核心傳送網的QoS控制(包括資源預留、接納控制和門控)。目前已經發布了RACF R1版本規范[1]，RACF R2版本規范2009年9月定稿。

(2)TISPAN資源控制方面相關標準化情況

TISPAN中實現資源接納控制功能的實體稱為資源和接納控制子系統(RACS)，RACS R1[2]、R2[3]兩個版本已經發布，目前正開展RACS R3的標準化工作。RACS R1主要考慮固定接入網的服務質量控制機制，RACS R2主要加入了組播資源控制相關功能。

(3)3GPP資源控制方面相關標準化情況

在3GPP R7中，將完成資源接納控制功能的實體稱為策略控制和計費(PCC)[4]，主要針對移動接入網的特性實現一定的服務質量控制機制，最大的特點是將策略控制和計費控制結合在一起。目前正在開展R8階段的標準化工作。

3 資源控制技術最新標準

化工作重點

從目前三大國際組織的研究情況來看，目前資源控制方面的標準化研究重點集中在4個方面。

3.1 對組播控制的支持

為了支持網絡電視(IPTV)業務，在資源控制方面，除了要考慮對點到點連接的資源控制機制之外，還需要考慮對組播的資源控制。ITU-T和TISPAN都在資源控制R2標準中擴展了相關能力?？紤]到TISPAN RACS R2已經發布，下面對TISPAN給出的組播資源控制機制進行介紹。

首先RACS R2在R1的基礎上增加拉(Pull)方式，并且考慮某些承載層面的節點可能參與到組播控制，在RACS R1的基礎上定義了新的功能實體，如表1所示。TISPAN給出的RACS R2功能架構如圖1所示。

RACS R2支持兩種資源接納控制方式，推送(Push)方式和Pull方式。Push方式的工作流程圖如圖2所示。Pull方式的工作流程圖如圖3所示。在兩種工作方式下，RACS的工作方式稍有差異。在Push方式下，應用功能(AF)，通常指請求資源控制的上層應用控制，如IP多媒體子系統(IMS)中的代理-會話控制功能(P-CSCF)，將組播控制列表通過接入資源接納控制功能(A-RACF)直接推到資源控制執行功能(RCEF)，RCEF直接對用戶的組播組加入請求(如組管理協議(IGMP)Join請求)進行授權；在Pull方式下，AF將組播控制列表推送到A-RACF，RCEF(通過基本傳送功能(BTF))收到用戶要加入到某個組播組的請求后，向A-RACF請求授權。

在RACS R1基礎上，RACS R2相關參考點上要擴展對組播列表的支持能力。

3.2 延伸對家庭網絡內部的控制

資源控制另一個發展趨勢是除了對接入網和核心網進行資源控制之外，為了實現服務質量的端到端保證，目前已經開始考慮對家庭網絡的控制。在ITU-T最近一次會議輸出的RACF架構規范草案[5]中，定義了策略決策功能(PD-FE)和客戶駐地網網關策略執行功能實體(CGPE-FE)之間的Rh接口，ITU-T RACF的功能架構如圖4所示。

CGPE-FE可以看作家庭網關設備，目前要求家庭網關設備具有策略執行功能，PD-FE通過Rh向家庭網關推送資源接納控制決策相關信息，家庭網關(即圖4中的CGPE-FE)也可以通過該接口向PD-FE請求接納控制決策。CGPE-FE的主要功能包括：門控、速率限制和帶寬分配、流量分類和標記、流量整形、基于預定義的靜態策略規則將IP層QoS信息映射到鏈路層、搜集和報告資源使用信息等等。

在延伸RACF對家庭網絡進行資源控制的過程中，另有一種考慮是在家庭網絡內部增加具有資源決策功能實體，即CGPD-FE的建議，CGPD-FE和PD-FE之間通過Rh’接口進行交互。但在ITU-T SG13(第13研究組，第一代網研究組)討論過程中，考慮到當前的需求以及研究的成熟性，暫未采納擴展增加CGPD-FE和擴展Rh’接口的建議，而在家庭網絡內部只部署了策略決策實體。ITU-T SG11(第11研究組，信令要求和協議組)正在對Rh和Rh’這兩個接口協議進行標準化[6]，對此SG13和SG11可能還需要進一步討論。

3.3 與承載層性能測量技術的結合

在實施資源控制的過程中，在了解網絡資源的靜態狀態信息的同時，如果能夠獲取網絡的動態資源信息，則更有利于進行精確的資源控制。

目前ITU-T提出了針對下一代網絡(NGN)的性能測量管理的概念，參見規范NGN性能測量管理(Y.2173)[7]，該規范給出了一個執行性能測量和控制的模塊——性能測量管理(MPM)，如圖5所示。該模塊和各種NGN功能實體相交互，可以根據一定的策略啟動單個或多個測量任務，并給出相應的測量報告，另外還可以利用各個網絡節點發送的實時傳輸控制協議(RTCP)包在終端設備上收集和管理體驗質量(QoE)信息。

其中性能測量執行功能實體(PME-FE)主要提供三大功能，即測量執行功能、單個測量處理和測量設備配置；性能測量處理功能實體(PMP-FE)主要提供兩大功能，即測量處理功能和網絡級測量配置；性能測量報告功能實體(PMR-FE)主要從PMP-FE收集性能測量報告，并提供給MPM上層應用(如RACF)。

RACF可觸發MPM相關功能模塊執行測量任務，通過MPM，RACF可以實時獲得精確的網絡資源狀況和使用情況。但考慮到對RACF本身性能可能產生的影響，目前在RACF R2架構規范中暫未體現相應的擴展，如擴展支持Mu接口。

3.4 融合固定、移動的統一資源控制

TISPAN主要從固定接入角度對資源控制進行研究，3GPP則從移動角度對資源控制進行研究，并分別提出了各自的架構，TISPAN提出了RACS架構，3GPP給出了PCC架構。隨著固定移動的融合，架構和接口上的不一致性將對NGN相關設備制造和網絡實施產生重大的影響，特別是Gq’接口(為RACS和上層控制(如P-CSCF)之間交互的接口)和Rx接口(為PCC和上層控制之間交互的接口)，這兩個接口應該說和底層傳送技術的關聯性最小，并且如果能夠向上層應用控制屏蔽這兩個接口之間的差異性，對于固定移動融合的網絡具有非常重要的意義，也是推進固定移動在資源控制技術方面融合的第一步。

TISPAN和3GPP已經于2007年11月召開聯合會議，并分別設立了Gq'/Rx融合的研究項目，

3GPP分配的文檔號是23.822[8](Framework for Gq'/Rx Harmonization)，TISPAN也在2008年3月會議上，通過了Gq'/Rx融合研究項目MI2054[9]的立項。目前在23.822中主要針對全局唯一地址、端口地址轉換(NAPT)控制、軟狀態模型提出了相應的融合方案：

(1)全局唯一地址

擴展Rx參考點，使用Gq'上的全局唯一地址來取代原有的用戶IP地址。為了保證向后兼容，建議增加域的描述。

(2)NAPT控制

擴展Rx參考點，增加NAPT綁定創建與修改流程，并使用與Gq'上相同的綁定功能參數。

(3)軟狀態模型

建議在Rx參考點增加預留生命周期，以此支持軟狀態模型。

4 從技術到具體實施面臨的問題

雖然國內外對下一代網中的資源控制機制進行了大量的研究，并且發布了系列標準，但從技術走向應用實施還面臨一些問題。

雖然很多運營商、設備制造商、研究機構等對資源控制技術投入了大量的研究，但是在網絡中是否有實施復雜資源控制的必要性一直存在爭論。

按照ITU-T或TISPAN提出的資源控制架構，在網絡中僅僅部署邊界網關設備，如RACS架構中的邊界網關功能(BGF)是不完備的，實現真正的資源控制除了要部署實現相關功能實體之外，對數據設備本身也擴展了很多新的要求，這些新的要求導致如果部署資源控制可能需要部署新的數據設備或改造升級替換現網的數據設備，可能需要大量的投入才能夠使承載網絡具備比較完善的資源控制能力。

3GPP在PCC中指出，資源控制策略可以直接靜態配置在網關GPRS支持節點(GGSN)或分組數據網關(PDG)中，TISPAN RACS R2中也提到對于盡力而為類型網絡或提供靜態QoS區分的網絡，不需要任何資源接納控制功能。從這些闡述中可以看出，在網絡中是否需要部署動態資源控制機制也是不確定的。

實際在運營商對電信網進行IP化改造過程中，為了保證實時類業務的質量，對于話音業務基本上保留了傳送的雙絞線接入方式；對于IPTV業務，則采用直接承載層面的物理隔離或邏輯隔離來實現相應的服務質量保證。

實施資源控制可能需要較高的資本性支出(CAPEX)之外，對整個網絡的OPEX(運營性支出)也會產生多方面的影響。資源控制相當于在現有網絡架構中引入了新的一層，整個網絡的資源控制維護管理機制和現有數據網的維護管理方式將存在很大的不同，需要相關運營維護管理技術和經驗的積累。

隨著電信運營商之間的競爭日趨加劇，電信網和互聯網之間的相互競爭和融合，目前電信運營商更加重視新業務的開發和推出。另外，中國電信運營商已經擁有較完備的網絡基礎實施，如何充分利用現有的基礎設施，或經過簡單的改造來提供新的業務，應該是電信運營商更現實的追求目標。

實現對網絡資源有效靈活的調度和控制，將是電信運營商面臨未來各種競爭的優勢所在。伴隨著新業務的不斷推出，資源控制有可能得以逐步的部署和推廣。

5 參考文獻

[1] ITU-T TD 53 (NGN-GSI) Draft Recommendation Y.2111 Revision 1 (0.6.0). Resource and admission control functions in next generation networks [S]. 2006.

[2] ETSI ES 282 003. Telecommunications and Internet Converged Services and Protocols for Advanced Networking (TISPAN); Resource and Admission Control Sub-system (RACS) functional architecture; Release 1 [S]. 2005.

[3] ETSI ES 282 003. Telecommunications and Internet Converged Services and Protocols for Advanced Networking (TISPAN); Resource and Admission Control Sub-system (RACS) functional architecture; Release 2 [S]. 2006.

[4] 3GPP TS 23.203. Policy and charging control architecture [S]. 2008.

[5] ITU-T TD274-WP4 Draft Recommendation Y.2111 Revision 1 (0.6.0). Resource and admission control functions in next generation networks [S]. 2008.

[6] ITU-T TD147-GEN Resource control protocol 8 (RCP8). Protocol at the interface between Resource Admission Control Physical Entity (RAC-PE) and CPN Gateway Physical Entities (CG-PE) (CGPE-PEand CGPD-PE ) (Rh/Rh' interface) [S]. 2008.

[7] ITU-T Y.2173. Management of performance measurement for NGN [S]. 2005.

[8] 3GPP 23.822 v0.2.0. 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; Framework for Gq'/Rx Harmonization (Release 8) [S]. 2008.

[9] ETSI MI2054. Framework for Gq'/Rx Harmonization; [3GPP SA2 23.822] Annotated[S]. 2008.

收稿日期：2008-07-08

作者簡介

李海花，信息產業部電信研究院通信標準所高級工程師。電信科學技術研究院碩士畢業，主要從事下一代網絡相關技術研究。