下一代网资源控制技术最新标准化情况及面临问题

1 资源控制的目的和意义
    目前整个电信网络日益呈现出两头繁荣的趋势。一方面，终端呈现出多样化、智能化及融合多种接入方式的发展趋势；另一方面，电信网络所提供的业务不断丰富，从传统的话音业务向多媒体业务、各种增值业务发展，在提供多样化业务过程中，第三方业务服务提供商不断渗透进来，和电信运营商之间的合作不断加强。同时伴随着电信网和互联网所提供业务的不断同质化，电信运营商面对的各种竞争和挑战也越来越激烈。

    在这种趋势下，电信运营商如果继续以尽力而为(Best effort)方式提供IP承载，遵循现在提供互联网承载的模式，那么电信运营商可能只能作为收取流量费用的管道运营商。作为拥有网络资源的电信运营商，未来的优势应该体现在对网络资源的精细化控制和运营上，以便在为用户和第三方业务服务提供商提供差异化服务的过程中，能够通过对网络资源的调控来获得较好的分成和收益。

2 资源控制技术标准化情况
    在认识到对IP承载进行资源控制的重要性后，众多运营商、设备制造商、研究机构和标准制订部门在资源控制技术领域都投入了大量的力量。在标准化方面，相关的主要国际化标准组织主要包括：国际电信联盟(ITU-T)、电信和互联网融合业务及高级网络协议(TISPAN)和第三代合作伙伴计划(3GPP)。

    TISPAN主要从固定角度对相关问题进行研究；3GPP则从移动接入角度对相关问题进行研究；ITU-T资源控制的研究范围既包含固定接入又包含移动接入，但从目前的标准化情况看，主要还是从固定角度对相关问题进行研究。

    目前在服务质量研究方面，三大标准组织的重点都集中在服务质量保证控制机制的研究上，而不对具体接入技术和承载技术本身的服务质量进行研究。采用的统一理念均是在业务控制层和接入/承载层之间增加资源接纳控制相关的功能，从而在一定程度上对接入/承载相关节点的功能和资源进行控制。

    资源接纳控制位于业务控制层和接入/承载层之间，向业务控制层屏蔽具体的接入/承载层技术和拓扑信息。完成资源接纳控制相关的功能实体从业务控制层接收业务相关服务质量(QoS)请求，然后与接纳控制策略、网络的拓扑信息等相结合，并将业务QoS的信息转化为IP QoS信息传送给相关的接入/承载层节点和业务网关节点，然后这些节点根据收到的信息和自身的功能实现相应的服务质量控制。

    目前三大国际标准组织的研究情况简要概括如下：

    (1)ITU-T资源控制方面相关标准化情况
    ITU-T中实现资源接纳控制功能的实体称为资源和许可控制功能(RACF)，提供对接入网和核心传送网的QoS控制(包括资源预留、接纳控制和门控)。目前已经发布了RACF R1版本规范[1]，RACF R2版本规范2009年9月定稿。

    (2)TISPAN资源控制方面相关标准化情况
    TISPAN中实现资源接纳控制功能的实体称为资源和接纳控制子系统(RACS)，RACS R1[2]、R2[3]两个版本已经发布，目前正开展RACS R3的标准化工作。RACS R1主要考虑固定接入网的服务质量控制机制，RACS R2主要加入了组播资源控制相关功能。

    (3)3GPP资源控制方面相关标准化情况
    在3GPP R7中，将完成资源接纳控制功能的实体称为策略控制和计费(PCC)[4]，主要针对移动接入网的特性实现一定的服务质量控制机制，最大的特点是将策略控制和计费控制结合在一起。目前正在开展R8阶段的标准化工作。

3 资源控制技术最新标准化工作重点
    从目前三大国际组织的研究情况来看，目前资源控制方面的标准化研究重点集中在4个方面。

3.1 对组播控制的支持
    为了支持网络电视(IPTV)业务，在资源控制方面，除了要考虑对点到点连接的资源控制机制之外，还需要考虑对组播的资源控制。ITU-T和TISPAN都在资源控制R2标准中扩展了相关能力。考虑到TISPAN RACS R2已经发布，下面对TISPAN给出的组播资源控制机制进行介绍。

    首先RACS R2在R1的基础上增加拉(Pull)方式，并且考虑某些承载层面的节点可能参与到组播控制，在RACS R1的基础上定义了新的功能实体，如表1所示。TISPAN给出的RACS R2功能架构如图1所示。

    RACS R2支持两种资源接纳控制方式，推送(Push)方式和Pull方式。Push方式的工作流程图如图2所示。Pull方式的工作流程图如图3所示。在两种工作方式下，RACS的工作方式稍有差异。在Push方式下，应用功能(AF)，通常指请求资源控制的上层应用控制，如IP多媒体子系统(IMS)中的代理-会话控制功能(P-CSCF)，将组播控制列表通过接入资源接纳控制功能(A-RACF)直接推到资源控制执行功能(RCEF)，RCEF直接对用户的组播组加入请求(如组管理协议(IGMP)Join请求)进行授权；在Pull方式下，AF将组播控制列表推送到A-RACF，RCEF(通过基本传送功能(BTF))收到用户要加入到某个组播组的请求后，向A-RACF请求授权。

    在RACS R1基础上，RACS R2相关参考点上要扩展对组播列表的支持能力。

3.2 延伸对家庭网络内部的控制
    资源控制另一个发展趋势是除了对接入网和核心网进行资源控制之外，为了实现服务质量的端到端保证，目前已经开始考虑对家庭网络的控制。在ITU-T最近一次会议输出的RACF架构规范草案[5]中，定义了策略决策功能(PD-FE)和客户驻地网网关策略执行功能实体(CGPE-FE)之间的Rh接口，ITU-T RACF的功能架构如图4所示。

    CGPE-FE可以看作家庭网关设备，目前要求家庭网关设备具有策略执行功能，PD-FE通过Rh向家庭网关推送资源接纳控制决策相关信息，家庭网关(即图4中的CGPE-FE)也可以通过该接口向PD-FE请求接纳控制决策。CGPE-FE的主要功能包括：门控、速率限制和带宽分配、流量分类和标记、流量整形、基于预定义的静态策略规则将IP层QoS信息映射到链路层、搜集和报告资源使用信息等等。

    在延伸RACF对家庭网络进行资源控制的过程中，另有一种考虑是在家庭网络内部增加具有资源决策功能实体，即CGPD-FE的建议，CGPD-FE和PD-FE之间通过Rh’接口进行交互。但在ITU-T SG13(第13研究组，第一代网研究组)讨论过程中，考虑到当前的需求以及研究的成熟性，暂未采纳扩展增加CGPD-FE和扩展Rh’接口的建议，而在家庭网络内部只部署了策略决策实体。ITU-T SG11(第11研究组，信令要求和协议组)正在对Rh和Rh’这两个接口协议进行标准化[6]，对此SG13和SG11可能还需要进一步讨论。

3.3 与承载层性能测量技术的结合
    在实施资源控制的过程中，在了解网络资源的静态状态信息的同时，如果能够获取网络的动态资源信息，则更有利于进行精确的资源控制。

    目前ITU-T提出了针对下一代网络(NGN)的性能测量管理的概念，参见规范NGN性能测量管理(Y.2173)[7]，该规范给出了一个执行性能测量和控制的模块——性能测量管理(MPM)，如图5所示。该模块和各种NGN功能实体相交互，可以根据一定的策略启动单个或多个测量任务，并给出相应的测量报告，另外还可以利用各个网络节点发送的实时传输控制协议(RTCP)包在终端设备上收集和管理体验质量(QoE)信息。

    其中性能测量执行功能实体(PME-FE)主要提供三大功能，即测量执行功能、单个测量处理和测量设备配置；性能测量处理功能实体(PMP-FE)主要提供两大功能，即测量处理功能和网络级测量配置；性能测量报告功能实体(PMR-FE)主要从PMP-FE收集性能测量报告，并提供给MPM上层应用(如RACF)。

    RACF可触发MPM相关功能模块执行测量任务，通过MPM，RACF可以实时获得精确的网络资源状况和使用情况。但考虑到对RACF本身性能可能产生的影响，目前在RACF R2架构规范中暂未体现相应的扩展，如扩展支持Mu接口。

3.4 融合固定、移动的统一资源控制
    TISPAN主要从固定接入角度对资源控制进行研究，3GPP则从移动角度对资源控制进行研究，并分别提出了各自的架构，TISPAN提出了RACS架构，3GPP给出了PCC架构。随着固定移动的融合，架构和接口上的不一致性将对NGN相关设备制造和网络实施产生重大的影响，特别是Gq’接口(为RACS和上层控制(如P-CSCF)之间交互的接口)和Rx接口(为PCC和上层控制之间交互的接口)，这两个接口应该说和底层传送技术的关联性最小，并且如果能够向上层应用控制屏蔽这两个接口之间的差异性，对于固定移动融合的网络具有非常重要的意义，也是推进固定移动在资源控制技术方面融合的第一步。

    TISPAN和3GPP已经于2007年11月召开联合会议，并分别设立了Gq'/Rx融合的研究项目，3GPP分配的文档号是23.822[8](Framework for Gq'/Rx Harmonization)，TISPAN也在2008年3月会议上，通过了Gq'/Rx融合研究项目MI2054[9]的立项。目前在23.822中主要针对全局唯一地址、端口地址转换(NAPT)控制、软状态模型提出了相应的融合方案：

    (1)全局唯一地址
    扩展Rx参考点，使用Gq'上的全局唯一地址来取代原有的用户IP地址。为了保证向后兼容，建议增加域的描述。

    (2)NAPT控制
    扩展Rx参考点，增加NAPT绑定创建与修改流程，并使用与Gq'上相同的绑定功能参数。

    (3)软状态模型
    建议在Rx参考点增加预留生命周期，以此支持软状态模型。

4 从技术到具体实施面临的问题
    虽然国内外对下一代网中的资源控制机制进行了大量的研究，并且发布了系列标准，但从技术走向应用实施还面临一些问题。
虽然

    很多运营商、设备制造商、研究机构等对资源控制技术投入了大量的研究，但是在网络中是否有实施复杂资源控制的必要性一直存在争论。

    按照ITU-T或TISPAN提出的资源控制架构，在网络中仅仅部署边界网关设备，如RACS架构中的边界网关功能(BGF)是不完备的，实现真正的资源控制除了要部署实现相关功能实体之外，对数据设备本身也扩展了很多新的要求，这些新的要求导致如果部署资源控制可能需要部署新的数据设备或改造升级替换现网的数据设备，可能需要大量的投入才能够使承载网络具备比较完善的资源控制能力。

    3GPP在PCC中指出，资源控制策略可以直接静态配置在网关GPRS支持节点(GGSN)或分组数据网关(PDG)中，TISPAN RACS R2中也提到对于尽力而为类型网络或提供静态QoS区分的网络，不需要任何资源接纳控制功能。从这些阐述中可以看出，在网络中是否需要部署动态资源控制机制也是不确定的。

    实际在运营商对电信网进行IP化改造过程中，为了保证实时类业务的质量，对于话音业务基本上保留了传送的双绞线接入方式；对于IPTV业务，则采用直接承载层面的物理隔离或逻辑隔离来实现相应的服务质量保证。

    实施资源控制可能需要较高的资本性支出(CAPEX)之外，对整个网络的OPEX(运营性支出)也会产生多方面的影响。资源控制相当于在现有网络架构中引入了新的一层，整个网络的资源控制维护管理机制和现有数据网的维护管理方式将存在很大的不同，需要相关运营维护管理技术和经验的积累。

    随着电信运营商之间的竞争日趋加剧，电信网和互联网之间的相互竞争和融合，目前电信运营商更加重视新业务的开发和推出。另外，中国电信运营商已经拥有较完备的网络基础实施，如何充分利用现有的基础设施，或经过简单的改造来提供新的业务，应该是电信运营商更现实的追求目标。

    实现对网络资源有效灵活的调度和控制，将是电信运营商面临未来各种竞争的优势所在。伴随着新业务的不断推出，资源控制有可能得以逐步的部署和推广。

5 参考文献
[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-PE  and 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

[摘要] 资源控制是下一代网中热点研究领域之一，国内外已经开展了多年的相关研究。随着标准化进程的逐步推进，该领域本身现在呈现出了一些新的发展趋势和特点。文章结合国际主要标准组织——ITU-T、TISPAN和3GPP的最新标准化情况，介绍了与资源控制相关的一些新技术，同时基于标准化实施所面对的问题对资源控制相关功能进行了分析。

[关键词] 资源和接纳控制子系统；资源和许可控制功能；策略控制和计费；性能测量管理器；组播

[Abstract] As a hotspot for next generation network, research over resource control has been carried out for years both in China and abroad. With a gradual progress in standardization, this field exhibits new trends and features for development. In consideration of the latest progress in standardization promoted by ITU-T, TISPAN and 3GPP, new technologies concerned with resource control are introduced. Based on problems faced in standardization implementation, resource control related functions are also analyzed in this article.

[Keywords] Resource Admission and Control Subsystem (RACS); Resource and Admission Control Function (RACF); Pol