摘要：TISPAN從固定接入角度出發(fā)，提出了資源接納控制子系統(tǒng)來(lái)解決NGN承載網(wǎng)的QoS問(wèn)題；3GPP則從移動(dòng)接入角度出發(fā)，在最新的3GPP R7草案中，把R6版中的策略控制功能和基于流的計(jì)費(fèi)功能合并，提出了策略控制和計(jì)費(fèi)。隨著固定移動(dòng)的融合，資源接納控制體系在架構(gòu)和接口上的不一致性對(duì)NGN相關(guān)設(shè)備制造和網(wǎng)絡(luò)實(shí)施將產(chǎn)生重大的影響。目前，3GPP和TISPAN都開(kāi)展了Gq'/Rx參考點(diǎn)融合的研究課題。下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)論壇提出了和諧PCC的概念和需求，即異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同資源控制體系架構(gòu)，代表了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的資源控制技術(shù)和體系的演進(jìn)方向。

關(guān)鍵詞：QoS；PCC；RACS；異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)是當(dāng)前通信標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)研究課題，它采用IP分組技術(shù)等作為承載網(wǎng)技術(shù)融合固定通信和移動(dòng)通信。NGN可以提供更豐富的多媒體業(yè)務(wù)，如具有實(shí)時(shí)要求的新興業(yè)務(wù)(如VoIP、視頻會(huì)議、多媒體遠(yuǎn)程教學(xué)、視頻點(diǎn)播等)，這些業(yè)務(wù)要求通信網(wǎng)絡(luò)能提供高效的端到端的服務(wù)質(zhì)量(QoS)支持；同時(shí)用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。因此，如何提供端到端的QoS將是NGN的核心問(wèn)題之一。

用于高級(jí)網(wǎng)絡(luò)的通信和互聯(lián)網(wǎng)融合的業(yè)務(wù)和協(xié)議(TISPAN)從固定接入角度出發(fā)，提出了資源接納控制子系統(tǒng)[1](RACS)來(lái)解決NGN承載網(wǎng)的QoS問(wèn)題。RACS是NGN的組成部分之一，它將業(yè)務(wù)層如IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)的資源需求與網(wǎng)絡(luò)承載層的資源分配相關(guān)聯(lián)，主要完成策略控制、資源預(yù)留、接納控制、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT)等功能。RACS 還通過(guò)一系列QoS策略為應(yīng)用功能提供傳輸層的控制服務(wù)，使得用戶終端可以獲得有QoS保證的業(yè)務(wù)。

3GPP則從移動(dòng)接入角度出發(fā)，在最新的3GPP R7草案中，把R6版中的策略決策功能(PDF)和基于流的計(jì)費(fèi)功能(FBC)合并，提出了策略控制和計(jì)費(fèi)(PCC)[2]，來(lái)完成資源接納控制功能。PCC位于業(yè)務(wù)控制層和接入/承載層之間，針對(duì)移動(dòng)接入網(wǎng)的特性實(shí)現(xiàn)一定的QoS控制機(jī)制，主要提供的功能有：基于用戶的定制信息實(shí)現(xiàn)策略控制、基于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的計(jì)費(fèi)控制。

不同標(biāo)準(zhǔn)組織提出的“資源接納控制”在架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)范圍及涉及的節(jié)點(diǎn)類型方面存在很大差異。隨著固定移動(dòng)的融合，架構(gòu)和接口上的不一致性對(duì)NGN相關(guān)設(shè)備制造和網(wǎng)絡(luò)實(shí)施將產(chǎn)生重大的影響。目前，這些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織之間已經(jīng)意識(shí)到這種差異，正深入分析，提出了Gq'接口和Rx接口融合的研究課題[3]，開(kāi)展PCC與RACS架構(gòu)的分析比較工作。

1 TISPAN RACS和3GPP PCC的比較分析

1.1 架構(gòu)比較

TISPAN RACS的功能架構(gòu)如圖1所示。RACS由兩個(gè)實(shí)體組成：基于業(yè)務(wù)的策略決策功能(SPDF)和接入資源接納控制功能(A-RACF)。SPDF向業(yè)務(wù)層提供統(tǒng)一的接口，屏蔽底層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜途唧w的接入類型，提供基于業(yè)務(wù)的策略控制。A-RACF控制接入網(wǎng)，具有接納控制和網(wǎng)絡(luò)策略匯聚的功能。傳輸層中包含二種功能實(shí)體：邊界網(wǎng)關(guān)功能(BGF)和資源控制執(zhí)行功能(RCEF)，另外還有基礎(chǔ)傳輸功能(BTF)。

RACS與網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)(NASS)通過(guò)e4參考點(diǎn)相連，NASS負(fù)責(zé)為上層業(yè)務(wù)層提供獨(dú)立的用戶接入管理。RACS通過(guò)Gq'參考點(diǎn)與應(yīng)用功能(AF)進(jìn)行業(yè)務(wù)信息交互。

3GPP PCC的功能架構(gòu)圖如圖2所示。策略與計(jì)費(fèi)規(guī)則功能(PCRF)包括策略控制決策和按流計(jì)費(fèi)控制功能。PCRF提供了面向策略與計(jì)費(fèi)執(zhí)行功能(PCEF)的有關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的檢測(cè)、門控、QoS和按流計(jì)費(fèi)(信用度管理除外)的網(wǎng)絡(luò)控制功能。PCEF包括業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流檢測(cè)、策略實(shí)施和按流計(jì)費(fèi)功能。該功能實(shí)體位于網(wǎng)關(guān)。PCEF提供業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流檢測(cè)、用戶平面流量處理、觸發(fā)控制平面會(huì)話管理、QoS實(shí)施、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流測(cè)量以及與計(jì)費(fèi)系統(tǒng)交互。用戶簽約數(shù)據(jù)庫(kù)(SPR)存儲(chǔ)了用戶簽約數(shù)據(jù)。

RACS和3GPP PCC的主要功能都是網(wǎng)絡(luò)的QoS控制，但在架構(gòu)上有一些差別。

RACS和3GPP PCC對(duì)接入網(wǎng)的控制方式是不同的。RACS通過(guò)A-RACF控制接入網(wǎng)中的RCEF。例如，在ADSL網(wǎng)絡(luò)中，RACS需要控制接入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)DSLAM。3GPP PCC不關(guān)注接入網(wǎng)的處理，它只關(guān)注IP連接接入網(wǎng)(IP-CAN)，而IP-CAN可以在多種接入網(wǎng)絡(luò)中建立。

在網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)中，有一個(gè)PCEF負(fù)責(zé)QoS和策略的處理，3GPP PCC只負(fù)責(zé)資源的授權(quán)，由IP-CAN負(fù)責(zé)資源的預(yù)留。具體地講：PCRF計(jì)算業(yè)務(wù)的資源需求并對(duì)資源的使用進(jìn)行授權(quán)，然后將相關(guān)信息下發(fā)至PCEF，由PCEF所在的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和其他節(jié)點(diǎn)共同完成IP-CAN的建立。不同種類的接入技術(shù)有其專門的IP-CAN信令。

異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的典型特征是底層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的多樣化。對(duì)于種類繁多的接入技術(shù)，RACS和PCC對(duì)他們的支持不盡相同。RACS R1中僅支持固定接入方式，規(guī)范中以數(shù)字用戶線(xDSL)為具體示例。在RACS R2中，修改了接入類型的范圍，RACS適用于任何接入類型，但是對(duì)于其他接入技術(shù)還缺乏具體研究。3GPP PCC獨(dú)立于接入技術(shù)，它適用于任何符合3GPP IP-CAN 定義的接入技術(shù)，例如GPRS，WLAN，WiMAX等。

為了保證用戶在移動(dòng)過(guò)程中的業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量，資源接納控制系統(tǒng)需要支持移動(dòng)性。目前，RACS不支持移動(dòng)性，但是正在立項(xiàng)的下一個(gè)版本已經(jīng)將移動(dòng)性納入重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。PCC對(duì)游牧、漫游的應(yīng)用場(chǎng)景和流程等討論比較充分，對(duì)移動(dòng)性的支持也較為完善。

3GPP PCC和RACS對(duì)終端能力需求不相同。3GPP PCC要求的終端必須支持QoS信令。QoS信令可以是顯示的，例如，GPRS中，終端需要支持分組數(shù)據(jù)協(xié)議(PDP)上下文協(xié)議，并在PDP上下文激活的消息中攜帶通用移動(dòng)通信系統(tǒng)(UMTS) QoS參數(shù)。QoS信令也可以是隱式的，例如，在WLAN中，承載是一條由終端到分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)(PDG)的IPSec隧道，終端支持IPSec即可。而RACS對(duì)終端的QoS信令能力沒(méi)有嚴(yán)格要求。

計(jì)費(fèi)支持是資源控制系統(tǒng)中的重要支撐功能。RACS僅支持離線計(jì)費(fèi)，但是結(jié)構(gòu)和流程都還需要深入研究，相關(guān)信令規(guī)范也是空白。PCC對(duì)計(jì)費(fèi)的支持比較完善，支持在線計(jì)費(fèi)、離線計(jì)費(fèi)以及流計(jì)費(fèi)等多種計(jì)費(fèi)方式。

RACS將NAT/網(wǎng)絡(luò)地址端口轉(zhuǎn)換(NAPT)納入了它的研究范圍，對(duì)NAT/NAPT的支持較為完善。其主要機(jī)制是BGF在SPDF的控制下完成NAT/NAPT穿越。NAT/NAPT并不是3GPP PCC的研究?jī)?nèi)容，需要由其他系統(tǒng)處理。對(duì)于IMS，NAT/NAPT穿越問(wèn)題由IMS接入網(wǎng)關(guān)和代理呼叫會(huì)話控制功能(P-CSCF)負(fù)責(zé)處理。

1.2 接口比較

在TISPAN RACS架構(gòu)中，Gq'參考點(diǎn)[4]用于SPDF與AF間基于業(yè)務(wù)的策略制定信息的交互。Rq參考點(diǎn)位于SPDF與A-RACF之間，SPDF將QoS參數(shù)通過(guò)Rq發(fā)送給A-RACF。Re參考點(diǎn)位于A-RACF與RCEF之間，A-RACF通過(guò)Re參考點(diǎn)下發(fā)傳輸層策略。Ia參考點(diǎn)位于SPDF與BGF之間，BGF在SPDF的控制下完成NAT、門控等。

在3GPP PCC架構(gòu)中，Rx參考點(diǎn)[5]用于AF與PCRF間應(yīng)用層會(huì)話信息的交互。這些信息被PCRF用作PCC決策輸入的一部分。Sp參考點(diǎn)使PCRF可以基于用戶標(biāo)識(shí)等參數(shù)從SPR獲取用戶清單信息。Gy參考點(diǎn)位于在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)(OCS)和PCEF之間，它允許對(duì)基于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的計(jì)費(fèi)進(jìn)行在線信用額度控制。Gz參考點(diǎn)位于PCEF和OFCS之間，用于基于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的離線計(jì)費(fèi)信息傳送。

Gq'與Rx都是與AF的參考點(diǎn)，兩者的融合具有重要的應(yīng)用價(jià)值。目前，3GPP和TISPAN都開(kāi)展了Gq'/Rx融合的研究課題。從比較結(jié)果可知，Gq'與Rx在基本流程上有較大的相似性，這也為融合提供了有利的條件。

1.2.1 初始接納與預(yù)留功能流程比較

Rx參考點(diǎn)支持AF會(huì)話建立流程。當(dāng)建立一個(gè)新的AF會(huì)話，并且這個(gè)AF會(huì)話的媒體信息可用時(shí)，AF將在PCRF上創(chuàng)建一個(gè)會(huì)話，即通過(guò)Rx參考點(diǎn)發(fā)送初始請(qǐng)求消息。Gq'參考點(diǎn)支持會(huì)話的初始預(yù)留流程。Rx、Gq'都是與AF相連的參考點(diǎn)，在此流程上的比較主要體現(xiàn)在相關(guān)實(shí)體的操作上，即SPDF與PCRF的操作。

SPDF與PCRF執(zhí)行的相同操作有：根據(jù)運(yùn)營(yíng)商策略執(zhí)行基于策略的決策；控制BGF的開(kāi)關(guān)門；在收到來(lái)自AF的初始接納與預(yù)留請(qǐng)求后，在BGF/PCEF上安裝策略/PCC規(guī)則。

SPDF與PCRF執(zhí)行的不同操作有：SPDF不決定IP會(huì)話和用戶IP地址相應(yīng)的傳輸資源(這由A-RACF處理)；PCRF決定IP-CAN會(huì)話和IP-CAN承載。SPDF不關(guān)聯(lián)請(qǐng)求與用戶簽約清單(這由A-RACF處理)；PCRF關(guān)聯(lián)請(qǐng)求與用戶簽約清單。Gq'上不僅傳送用戶的IP地址，還傳送全局唯一地址。Gq'上，AF不顯示表明業(yè)務(wù)信息協(xié)商的階段；Rx上，AF表明此項(xiàng)消息。Rx上，AF不指示預(yù)留的有效期，不支持硬狀態(tài)與軟狀態(tài)預(yù)留模型；Gq'上，AF指示預(yù)留的有效期，支持硬狀態(tài)與軟狀態(tài)預(yù)留模型。

1.2.2 修改功能流程比較

Rx上，在修改流程中，AF可以修改以前建立的會(huì)話，包括修改業(yè)務(wù)信息、業(yè)務(wù)信息協(xié)商階段的指示、PCC規(guī)則、門控。Gq'上，在修改流程中，AF可以修改以前建立的會(huì)話，包括修改業(yè)務(wù)信息、門控、傳輸策略規(guī)則、預(yù)留生命周期。

Gq'參考點(diǎn)支持現(xiàn)有會(huì)話的刷新，在這種情況下，AF不必包括業(yè)務(wù)信息。Rx接口不支持該功能。

1.2.3 終止功能流程比較

Rx上，當(dāng)AF收到來(lái)自內(nèi)部或外部的會(huì)話釋放觸發(fā)時(shí)，AF發(fā)送會(huì)話終止消息給PCEF。PCRF識(shí)別相應(yīng)的AF會(huì)話，識(shí)別IP-CAN會(huì)話和IP-CAN承載，觸發(fā)PCEF刪除該AF會(huì)話的IP流的PCC規(guī)則，并回復(fù)AF。Gq'上，當(dāng)AF收到會(huì)話釋放的觸發(fā)時(shí)，AF發(fā)送會(huì)話終止請(qǐng)求給SPDF。若相應(yīng)的會(huì)話以前已經(jīng)創(chuàng)建，則SPDF觸發(fā)A-RACF執(zhí)行有關(guān)操作，觸發(fā)BGF關(guān)閉門控，等待A-RACF與BGF的回復(fù)后回復(fù)AF。

2 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的資源控制體系演進(jìn)

雖然當(dāng)前在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)上都分別定義了資源控制技術(shù)架構(gòu)，如上述的3GPP PCC和TISPAN RACS。但隨著移動(dòng)固定的融合和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合，需要有一個(gè)統(tǒng)一的資源控制體系架構(gòu)以滿足用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)質(zhì)量，如在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)和切換時(shí)保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性和服務(wù)質(zhì)量。因此下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(NGMN)論壇提出了和諧PCC(Harmonized PCC)的概念和需求，即異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同資源控制體系架構(gòu)，代表了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的資源控制技術(shù)和體系的演進(jìn)方向。

通過(guò)對(duì)PCC和RACS的研究比較，我們認(rèn)為資源控制技術(shù)和體系的演進(jìn)可以主要分為以下3個(gè)步驟：資源控制體系和業(yè)務(wù)層接口的融合；PCC和RACS的協(xié)同工作；可能的PCC和RACS的融合。

2.1 業(yè)務(wù)層接口的融合

Gq'是RACS和業(yè)務(wù)層的接口，Rx是PCC和業(yè)務(wù)層的接口。 這兩個(gè)接口融合的意義是可以為業(yè)務(wù)層提供一個(gè)統(tǒng)一的資源控制服務(wù)接口，從而使業(yè)務(wù)層不需要感知RACS和PCC的差異，屏蔽異構(gòu)網(wǎng)的差異。

Gq'和Rx接口的融合是Harmonized PCC的第一步，具有很大的實(shí)用價(jià)值。 TISPAN和3GPP在2007年11月召開(kāi)了聯(lián)合會(huì)議，設(shè)立了Gq'/Rx融合的研究項(xiàng)目，文檔號(hào)為23.822 (Framework for Gq'/Rx Harmonization)，中興通訊是該項(xiàng)目的共同發(fā)起者之一。在2008年3月的TISPAN 16bis會(huì)議上，通過(guò)了MI2054的立項(xiàng)，MI2054是TISPAN的Gq'/Rx融合研究項(xiàng)目。目前，針對(duì)全局唯一地址、NAPT控制、軟狀態(tài)模型提出了相應(yīng)的融合方案。

?誗全局唯一地址：擴(kuò)展Rx參考點(diǎn)，使用Gq'上的全局唯一地址取代原有的用戶IP地址。為了保證向后兼容，建議增加域描述。

?誗NAPT控制：擴(kuò)展Rx參考點(diǎn)，增加NAPT綁定創(chuàng)建與修改流程，并使用與Gq'上相同的綁定功能參數(shù)。

?誗軟狀態(tài)模型：建議在Rx參考點(diǎn)增加預(yù)留生命周期，以此支持軟狀態(tài)模型。

2.2 RACS與PCC的協(xié)同工作

目前，多個(gè)RACS系統(tǒng)之間可以相互交互，通信接口規(guī)范正在完善中。但是RACS和PCC之間沒(méi)有相互通信的接口，相互之間不能協(xié)調(diào)。當(dāng)用戶在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間切換時(shí)，為了保證用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)質(zhì)量，需要在多個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行QoS連續(xù)性控制。即RACS和PCC之間需要相互交互協(xié)商以完成資源預(yù)留等QoS連續(xù)性保證操作。因此，為了實(shí)現(xiàn)RACS和3GPP PCC的協(xié)同工作，需要對(duì)RACS和PCC之間的交互接口進(jìn)行研究并規(guī)范化。這是下一個(gè)階段的標(biāo)準(zhǔn)研究重點(diǎn)，需要3GPP和TISPAN在完成了Gq'/Rx接口融合研究項(xiàng)目后，再聯(lián)合立項(xiàng)進(jìn)行研究。

2.3 可能的PCC和RACS的融合

將PCC和RACS融合為一，是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源控制技術(shù)一個(gè)可能的發(fā)展方向。 融合PCC的必要性和可行性還有待深入的研究，但兩個(gè)資源控制體系的相互借鑒和趨同在為這個(gè)目標(biāo)提供了可能性。

中興通訊的兩個(gè)提案在剛結(jié)束的TISPAN 16bis會(huì)議上被接受，這樣在RACS的新版本中，將研究移動(dòng)性支持和移動(dòng)接入技術(shù)(如WiMAX)。同時(shí)，RACS和PCC的和諧也是一個(gè)研究?jī)?nèi)容。

3 結(jié)束語(yǔ)

資源控制能夠?yàn)楦黝悩I(yè)務(wù)提供完善的QoS和動(dòng)態(tài)策略控制保證， 實(shí)現(xiàn)差異化服務(wù)和精細(xì)化運(yùn)營(yíng)。而異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的資源控制更是研究熱點(diǎn)，其重要意義和價(jià)值在于為各類業(yè)務(wù)提供跨異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量保證，它是網(wǎng)絡(luò)融合的一個(gè)重要課題。

異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源控制技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向是Harmonized PCC，其演進(jìn)將會(huì)分階段進(jìn)行，最先是業(yè)務(wù)層接口的融合，然后是PCC和RACS的協(xié)同工作以滿足固定移動(dòng)融合(FMC)業(yè)務(wù)的QoS需求。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 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].

[2] 3GPP TS 23.203. Policy and Charging Control Architecture[S].

[3] 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].

[4] ETSI TS 183.017. Resource and Admission Control: DIAMETER Protocol for Session Based Policy Setup Information Exchange Between the Application Function (AF) and the Service Policy Decision Function (SPDF); Protocol Specification[S].

[5] 3GPP TS 29.214: Policy and Charging Control over Rx Reference Point[S].

收稿日期：2008-03-17

宋軍，中興通訊股份有限公司中心研究院技術(shù)總監(jiān)。博士畢業(yè)于東南大學(xué)。曾擔(dān)任新加坡國(guó)立大學(xué)Internet研究中心(CIR)研究科學(xué)家，曾工作于美國(guó)環(huán)球電訊公司(Global Crossing)位于美國(guó)加州硅谷的研究中心，現(xiàn)任中國(guó)下一代互聯(lián)網(wǎng)(CNGI)項(xiàng)目專家工作組成員。主要從事數(shù)據(jù)通信、NGN、QoS和IMS等領(lǐng)域的技術(shù)工作。已在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊和學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表論文30余篇。

尤建潔，中興通訊股份有限公司標(biāo)準(zhǔn)部工程師。博士畢業(yè)于南京理工大學(xué)。主要研究領(lǐng)域?yàn)镹GN、QoS等。

蘭光華，中興通訊股份有限公司中心研究院工程師。碩士畢業(yè)于南京理工大學(xué)。主要從事數(shù)據(jù)通信、NGN QoS等方面研究工作。