本文要害字:信令SPBICC　Sip　IP電話　H.323　IMS　3G　QoS　NGN　　

    摘要隨著NGN標(biāo)準(zhǔn)化工作的加快，SP?column=news&key=信令target=_blankclass=QQx_gjz>信令協(xié)議已成為NGN標(biāo)準(zhǔn)化組織研究的重點，本文主要依據(jù)TISPAN提出的NGN架構(gòu)，對相關(guān)的信令協(xié)議及其研究進(jìn)展進(jìn)行了介紹，包括傳送層和業(yè)務(wù)層。

    要害詞下一代網(wǎng)絡(luò)　IP多媒體子系統(tǒng)　PSTN仿真子系統(tǒng)

    1、概述

    為了加快NGN的研究和標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織都在制定NGN的標(biāo)準(zhǔn)。ITU-T對NGN的研究主要在FG和SG13；歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織ETSI繼成功運作了主導(dǎo)全球3G標(biāo)準(zhǔn)之后，又雄心勃勃地開展了NGN的TISPAN（telecommunicationsandInternetconverged services and PRotocols for advanced networking）計劃。目前NGN在業(yè)務(wù)層涵蓋的內(nèi)容非常廣泛，因此它需要的信令和協(xié)議也比較多，TISPAN并不是專門建立一整套新的信令協(xié)議，而是盡量利用各個標(biāo)準(zhǔn)組織已經(jīng)定義的信令和協(xié)議。再根據(jù)NGN的需求，增加一些信令協(xié)議內(nèi)容或制定新的信令協(xié)議。

    2、NGN的架構(gòu)

    目前國際不同的標(biāo)準(zhǔn)研究組織提出的架構(gòu)不盡相同，其中歐洲計劃推進(jìn)速度最快，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)也具有實施性。因此它的標(biāo)準(zhǔn)將會直接影響ITU-T的NGN標(biāo)準(zhǔn)制定。TISPANNGN的功能結(jié)構(gòu)包括業(yè)務(wù)層和基于IP的傳送層。

    業(yè)務(wù)層包括下列部件：

    ●資源和接納控制子系統(tǒng)（RACS）；

    ●網(wǎng)絡(luò)附著（attachment）子系統(tǒng)（NASS）；

    ●IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）；

    ●PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng)（PES）；

    ●其他多媒體子系統(tǒng)（例如流媒體子系統(tǒng)、廣播子系統(tǒng)等）和應(yīng)用；

    ●公共部件（即幾個子系統(tǒng)共用的部件），例如計費功能、用戶清單治理、安全治理。

    傳送層在網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)和資源和接納控制子系統(tǒng)的控制下，向TISPANNGN終端提供IP連接性，這些子系統(tǒng)隱藏了IP層下使用的接入和核心網(wǎng)的傳送技術(shù)。這些子系統(tǒng)可以分布在網(wǎng)絡(luò)／業(yè)務(wù)提供者域，例如網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)可以分布在拜訪和歸屬網(wǎng)之間。圖1給出了TISPANNGN的結(jié)構(gòu)。

    圖1  TISPANNGN的結(jié)構(gòu)

    3、NGN的信令接口協(xié)議

    3.1傳送層

    只有與業(yè)務(wù)層交互的功能實體在傳送層可見，包括媒體網(wǎng)關(guān)功能(MGF)、邊界網(wǎng)關(guān)功能（BGF）。傳送層采用基于IP/UDP的實時傳送協(xié)議（RTP）傳送高層的媒體流，媒體流可以是語音、視頻等。

    3.2業(yè)務(wù)層

    3.2.1網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)

    網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)應(yīng)該提供下列功能：

    ●動態(tài)IP地址分配和其他終端配置參數(shù)（例如使用DHCP）；

    ●發(fā)生在IP層的鑒權(quán)，可能是在地址分配程序期間或之前；

    ●根據(jù)用戶業(yè)務(wù)清單（profile）的網(wǎng)絡(luò)接入授權(quán)；

    ●根據(jù)用戶業(yè)務(wù)清單的接入網(wǎng)配置；

    ●發(fā)生在IP層的位置治理。

    圖2給出了網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)中各功能實體之間以及和NGN結(jié)構(gòu)中其他子系統(tǒng)的相互關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)包含網(wǎng)絡(luò)接入配置功能（NACF）、接入治理功能（AMF）、連接性會話位置功能（CLF）和用戶接入授權(quán)功能（UAAF）。

    圖2  NASS的結(jié)構(gòu)

    NASS目前主要由TISPAN研究，研究的主要內(nèi)容集中在各個接口要交互的信息和相應(yīng)的流程，但是目前還不能確定哪些接口是外部接口，因此TISPAN研究的接口還是參考點并沒有確定傳送上層信息的基礎(chǔ)協(xié)議，下面是各個接口的內(nèi)容：

    （1）AMF和NACF之間的接口（a1）

    AMF為端用戶設(shè)備分配IP地址或其他網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)時，向NACF發(fā)出請求。目前這個參考點還沒有明確。但是基本上趨向于采用類似DHCP的機制。

    （2）NACF與CLF之間的接口（a2）

    這個接口協(xié)議用于NACF在CLF內(nèi)注冊，NACF向CLF登記已分配的IP地址和用戶標(biāo)識以及相關(guān)位置信息（IP邊緣ID、線路ID）之間的關(guān)聯(lián)。該接口上傳遞的信息流包括：綁定指示，綁定證實，解除綁定指示。

    （3）AMF與UAAF之間的接口（a3）

    在這個參考點上，答應(yīng)AMF向UAAF請求用戶的鑒權(quán)和網(wǎng)絡(luò)簽約核對。

    （4）UAAF與CLF之間的接口（a4）

    在這個參考點上，CLF根據(jù)UAAF提供的位置信息隱私登記用戶標(biāo)識和用戶參數(shù)選擇之間的關(guān)聯(lián)。也用于登記用戶的網(wǎng)絡(luò)清單信息（QoS清單）。CLF可從UAAF獲取用戶的網(wǎng)絡(luò)清單。

    CLF到UAAF的接口上使用的信息流包括：接入清單Push，接入清單Pull，取消接入清單。

    接入清單Push用于對簽約用戶鑒權(quán)成功后，UAAF將從PDBF獲取的接入清單信息push給CLF。接入清單Pull用于CLF請求來自UAAF的接入清單信息。對接入清單Pull的響應(yīng)是接入清單Push信息。取消接入清單用于UAAF請求CLF刪除用戶的信息這種要求，可能是網(wǎng)絡(luò)治理的需求。

    （5）UAAF之間的接口（e5）

    該參考點處于UAAF代理和UAAF服務(wù)器之間，這兩個實體可處于不同的治理域中。UAAF代理通過該參考點，可請求UAAF服務(wù)器根據(jù)用戶profile對用戶鑒權(quán)和認(rèn)證，也可以將某個用戶會話的計費數(shù)據(jù)前轉(zhuǎn)給UAAF服務(wù)器。

    UAAF代理從AMF通過a3接口收到的接入請求、認(rèn)證請求和計費信息，通過e5接口前轉(zhuǎn)給UAAF服務(wù)器。在e5接口上收到UAAF服務(wù)器的響應(yīng)，通過a3接口前轉(zhuǎn)給AMF。為了方便交換信息，需在UAAF代理和UAAF服務(wù)器之間建立一個雙邊信任關(guān)系。

    該接口應(yīng)支持在UAAF代理和UAAF服務(wù)器之間交換AAA消息。RADIUS和Diameter是兩種可選的承載協(xié)議。在階段3中將研究本接口上這些協(xié)議的profile和要求。

    （6）CLF與RACS之間的接口（e4）

    通過該參考點，RACS從CLF獲取位置信息（如到達(dá)用戶的物理節(jié)點地址），從而確定可用的網(wǎng)絡(luò)資源。也可以獲取用戶網(wǎng)絡(luò)profile信息，在處理分配資源請求時作為參考。在e4參考點上交換的信息包括：邏輯接入ID（線路ID）、分配的IP地址和IP邊緣的ID之間的綁定，以及在處理分配資源請求時用到的用戶網(wǎng)絡(luò)清單信息。

    CLF到RACS的接口上的信息流包括：接入清單Push，接入清單Pull，IP連接性釋放指示。

    （7）CLF和業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)之間的接口（e2）

    通過該參考點，業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)從CLF獲取網(wǎng)絡(luò)位置信息。接口上的信息流包括：位置信息查詢，位置信息響應(yīng)。

    （8）鑒權(quán)和IP地址分配的接口（e1）

    在該參考點上，UE發(fā)出分配IP地址以及其他接入網(wǎng)絡(luò)所需的網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)的請求。AMF通過ARF接收這些請求。分配IP地址以及其他網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)的請求，以DHCP或者PPP的形式。假設(shè)傳輸平面的IP邊緣包括一個接入中繼功能（ARF），充當(dāng)用戶設(shè)備中的DHCP客戶端和網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)中DHCP服務(wù)器之間的DHCP中繼。

    在給網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)發(fā)送一個請求前，中繼功能在從用戶設(shè)備上接收到的信息上添加網(wǎng)絡(luò)位置信息。在該參考點上，為了完成網(wǎng)絡(luò)接入認(rèn)證：用戶設(shè)備可以向網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)提供用戶的信任狀（密碼、token、證書等）；在需要手動認(rèn)證時。NASS也可以向用戶提供認(rèn)證參數(shù)。根據(jù)認(rèn)證的結(jié)果，AMF批準(zhǔn)或拒絕用戶設(shè)備接入到網(wǎng)絡(luò)。

    （9）CNGCF和CNG之間的接口（e3）

    CNGCF利用該參考點配置CNG。在初始化和更新過程中，CNGCF為CNG提供附加的在接口（e1）上沒有的網(wǎng)絡(luò)配置信息，使CNG答應(yīng)接入到TISPAN業(yè)務(wù)／應(yīng)用中。

    3.2.2資源和接納控制子系統(tǒng)

    資源和接納控制子系統(tǒng)應(yīng)該提供接納控制和關(guān)口控制功能（包含NAPT控制和DSCP標(biāo)記）。接納控制涉及到根據(jù)運營者的具體策略規(guī)則和資源，檢查接入網(wǎng)附著子系統(tǒng)保存的簽約數(shù)據(jù)的授權(quán)。檢查資源可用性意味著接納控制功能校對被請求的帶寬是否與預(yù)定的帶寬和用戶使用的帶寬一致。

    目前RACS的研究集中在ITU-T和ETSI的TISPAN，ETSITISPAN目前主要考慮對接入網(wǎng)的資源控制，如圖3所示，而ITU-T的資源控制包括接入網(wǎng)和核心網(wǎng)，如圖4所示。

圖3  ETSI  TISPAN  RACS

    圖4  ITU-TRACF的結(jié)構(gòu)

    3.2.2.1ETSITISPAN的RACS

    目前ITU-T和TISPAN在RACS的研究沒有同步，所以提出的結(jié)構(gòu)和范圍也不盡相同，功能實體的叫法也不同，ETSITISPANRACS的結(jié)構(gòu)包括接入網(wǎng)資源和接納控制功能（A-RACF）和業(yè)務(wù)策略決定功能（SPDF），與之相關(guān)的實體有接入點、IP邊緣和核心邊界點。

    A-RACF通過Rq接口協(xié)議，提供針對拓?fù)錉顟B(tài)的資源預(yù)約、資源預(yù)約跟蹤、基于接納控制的資源限制，Rq接口用于SPDF與A-RACF之間QoS資源預(yù)約信息的交互。經(jīng)Rq接口，SPDF向接入網(wǎng)和匯聚網(wǎng)發(fā)出資源請求，指出IPQoS特征，A-RACF將使用IPQoS信息完成接納控制，并向SPDF指出接納控制的決定。

    （1）資源預(yù)約請求

    資源預(yù)約請求用于SPDF向A-RACF請求資源。SPDF根據(jù)本地配置數(shù)據(jù)，知道A-RACF實體的地址。

    （2）資源修改請求

    資源修改請求用于SPDF向A-RACF修改先行資源的分配，與A-RACF聯(lián)系所需的地址信息可以來自于AF。

    （3）資源請求/修改確認(rèn)

    資源請求/修改確認(rèn)用于A-RACF證實資源的預(yù)約或修改。在不能完成請求的情況下，將給SPDF返回適當(dāng)?shù)脑颍辉诓怀晒π薷牡那闆r下，BGF也要通知先前的資源是否還保持。

    （4）資源釋放請求

    資源釋放請求用于SPDF放棄A-RACF的資源預(yù)約，包含的參數(shù)指出是否希望接收來自A-RACF的證實。

    （5）中止資源預(yù)約

    中止資源預(yù)約用于A-RACF向SPDF指出，先前預(yù)約的資源已丟失。

    3.2.2.2ITU-T的RACF

    ITU-TRACF的功能實體包括：R-BGF（駐地邊界網(wǎng)關(guān)功能實體）、CPN（用戶駐地網(wǎng)）、ANF（接入節(jié)點功能實體）、ENF（邊緣節(jié)點功能實體）、SCPF（會話控制代理功能實體）、IBCF（互聯(lián)邊界控制功能實體）、PDF（策略決定功能實體）、A-TRCF（接入傳送資源控制功能實體）、C-TRCF（核心傳送資源控制功能實體）、A-BGF（接入邊界網(wǎng)關(guān)功能實體）、I-BGF（互聯(lián)邊界網(wǎng)關(guān)功能實體）。

    ITU-T的信令協(xié)議主要在SG11研究，目前的研究主要集中在Gq’、Rp、Re和Rc接口。其中Gq’是基于IETFRFC3558的Diameter基礎(chǔ)協(xié)議，用于會話業(yè)務(wù)控制功能和策略決定功能之間，交換基于會話策略的呼叫控制信息；Rp是C-TRCF之間的接口協(xié)議，稱為“資源連接初始化協(xié)議”，目前采用了專門協(xié)議在同一運營商不同C-TRCF之間傳送信令連接信息；Re是A-TRCF與ANF或ENF之間的接口，用于接入節(jié)點功能實體和邊緣節(jié)點功能實體的資源控制；Rc是基于IETFRFC2748的COPS，用于A-TRCF或C-TRCF收集接入網(wǎng)或核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜唾Y源狀態(tài)信息。目前這幾個接口協(xié)議在SG11主要由中國代表團(tuán)主導(dǎo)研究。

    3.2.2.3ITU-TRACF與TISPANRACS接口協(xié)議的關(guān)系

    ITU-TRACF與TISPANRACS接口協(xié)議的對應(yīng)關(guān)系如表1所示，其中只是列出了目前重點研究的幾個接口協(xié)議的對應(yīng)關(guān)系。

    表1  ITU-TRACF與TISPANRACS接口協(xié)議的對應(yīng)關(guān)系

ITU-T

ETSI TISPAN

Re(COPS)

Re+Ra（還沒有確定基本協(xié)議）

Rc(COPS)

還沒有定義這個接口

Go’(還沒有基本確定協(xié)議)

Ia(預(yù)備采用H.248)

    3.2.3IP多媒體子系統(tǒng)

    IP多媒體子系統(tǒng)由提供IP多媒體業(yè)務(wù)（例如語音、視頻、文本、聊天等）的所有構(gòu)架在分組傳送網(wǎng)上的核心網(wǎng)單元構(gòu)成，與IMS相關(guān)的實體包括CSCF、MGCF、MRF等，如圖5所示，參見3GPPTS23.228IMS。

    圖5  NGNT  ISPAN  IMS的結(jié)構(gòu)

    3.2.4基于IMS的PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng)

    PSTN/ISDN仿真是為連接到IP網(wǎng)（經(jīng)過網(wǎng)關(guān)）的傳統(tǒng)電話終端仿真PSTN/ISDN，所有PSTN/ISDN業(yè)務(wù)保持可用和一致，這樣端用戶就不會意識到?jīng)]有連接到基于TDM的PSTN/ISDN。相對于PSTN/ISDN仿真，PSTN/ISDN模擬指配置類似PSTN/ISDN業(yè)務(wù)的IP電話終端。

    TISPANPSTN/ISDN仿真的功能結(jié)構(gòu)如圖6所示。PSTN/ISDN仿真的絕大部分功能實體與IMS的功能實體一致，只有接入網(wǎng)關(guān)控制功能（AGCF）是例外，它使用媒體控制協(xié)議，負(fù)責(zé)控制住宅和接入媒體網(wǎng)關(guān)。其中與IMS一致的功能實體有MR-FC、MRFP、SLF、MGCF、S-CSCF、P-CSCF、I-CSCF、BGCF、HSS。

    圖6  PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

    表2是PSTN/ISDN仿真和3GPPIMS之間接口協(xié)議的映射表。而且也指出是否為TISPANPSTN/ISDN仿真特有的接口協(xié)議，還是TISPAN結(jié)構(gòu)特有但是應(yīng)用于多個子系統(tǒng)。

    表2  PSTN/ISDN仿真和3GPPIMS之間接口協(xié)議的映射

接口

3GPP IMS參考點

協(xié)議

備注

S1

Gm

SIP

S2

Mw

SIP

S3

Mw

SIP-I

S4

Mr

SIP

S5

Mg

SIP-I

S6

Mi

SIP-I

S7

Mj

SIP-I

S8

Mw

SIP-I

S9

ISC

SIP-I

S10

Mw,Mm,Mx

SIP-I或SIP

S11

None

SIP-I或SIP

TISPAN的接口

S12

None

SSURN over SIGTRAN

TISPAN的接口

S13

None

SIP-I或SIP

TISPAN的接口

D1

Dh

Diameter

D2

Dx

Diameter

D3

Cx

Diameter

D4

None

Diameter

TISPAN PSTN/ISDN仿真的接口

D5

Ro/Rf

Diameter

D6

Ro/Rf

Diameter

D7

Gq

Diameter

D8

Gq

Diameter

D9

Sh

Diameter

H1

None

H.248

TISPAN PSTN/ISDN仿真的接口

H2

Mn

H.248

H3

Mp

H.248

H4

Go

還未確定

TISPAN的接口

11

None或Ix

還未確定

TISPAN的接口

12

None或Ix

還未確定

TISPAN的接口

13

None

TCAP over SIGTRAN

TISPAN PSTN/ISDN仿真的接口

14

None

H.323或SIP

TISPAN的接口

15

None

還未確定

TISPAN的接口

16

None

還未確定

TISPAN的接口

    表中的SIP主要基于下列IETF的RFC：

    ●IETFRFC3261，“SIP：會話初始協(xié)議”

    ●IETFRFC3840，“在會話初始協(xié)議（SIP）指出用戶代理能力”

    ●IETFRFC3323，“會話初始協(xié)議（SIP）的私密機制”

    ●IETFRFC3325，“會話初始協(xié)議（SIP）為可信任網(wǎng)的標(biāo)識的私有擴展”

    ●IETFRFC3312，“資源治理和會話初始協(xié)議（SIP）的結(jié)合”

    ●IETFRFC3841，“會話初始協(xié)議（SIP）的主叫優(yōu)選方式”

    ●IETFRFC3428，“會話初始協(xié)議（SIP）為即時消息的擴展”

    ●IETFRFC3263，“會話初始協(xié)議（SIP）：定位SIP服務(wù)器”

    ●3GPPTS24.229，“基于SIP和SDP的IP多媒體呼叫控制”

    目前NGN中已經(jīng)使用的SIP還不穩(wěn)定，根據(jù)新的業(yè)務(wù)需求還需要一些新的擴展，TISPAN也在與3GPP進(jìn)行一些聯(lián)合會議，討論NGN對3GPPIMS的SIP的新需求。

    SIP-I就是像SIP中封裝SDP那樣封裝ISUP的協(xié)議，主要用于傳統(tǒng)PSTN用戶的呼叫在SIP網(wǎng)中的傳送，目前與之相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)是ITU-TSG11頒布的Q.1912.5會話初始協(xié)議（SIP）和與承載無關(guān)的呼叫控制協(xié)議（BICC）或ISDN用戶部分的互通。

    D1至D9接口Diameter協(xié)議是基于下列標(biāo)準(zhǔn)：

    ●IETFRFC3588，“Diameter基礎(chǔ)協(xié)議”

    ●IETFRFC3589，“為3GPP定義的Diameter命令碼”

    ●3GPPTS29.228，“IMS的Cx和Dx接口；信令流和消息內(nèi)容”

    ●3GPPTS29.229，“基于Diameter協(xié)議的Cx和Dx接口”

    ●3GPPTS29.329，“基于Diameter協(xié)議的Sh接口”

    H.248和H.323都基于ITU-T的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。TCAPoverSIGTRAN中的標(biāo)準(zhǔn)TCAP就是原來No.7信令網(wǎng)中的事務(wù)處理能力應(yīng)用部分（TCAP），SIGTRAN可能是基于IP/SCTP的M3UA，CCSA已經(jīng)頒布了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

    4、結(jié)束語

    目前NGN的標(biāo)準(zhǔn)主要集中在業(yè)務(wù)需求和框架結(jié)構(gòu)的研究，雖然信令和協(xié)議方面也在同步地進(jìn)行，但是實際的研究還比較零散。NGN的相關(guān)信令協(xié)議不是集中在某個國際標(biāo)準(zhǔn)組織，很多基礎(chǔ)信令協(xié)議還是利用已經(jīng)頒布的國際標(biāo)準(zhǔn)，然后在此基礎(chǔ)上增加相應(yīng)的NGN信息和內(nèi)容。因此NGN的信令協(xié)議還有很多工作要做。

    作者：續(xù)合元