TISPAN NGN标准研究进展

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摘要：TISPAN的NGN标准作为目前网络融合的主流标准之一得到越来越多的关注。 本文详细介绍了TISPANNGN的标准研究的版本进展情况，包括NGN架构、网络附着子系统及资源和准入控制子系统。
1. NGN研究介绍

由于3GPP提出的IMS的接入无关性和采用SIP协议的特点，使得基于IMS网络融合的下一代网络的实现成为可能，也成为业界的研究的主流标准。

目前正在研究以IMS为核心的标准组织主要是3GPP、ITU-T和ETSITISPAN。三个研究组织的侧重点各有不同，TISPAN和ITU-T工作 重点在于从支持固定接入方式的角度对IMS提出各种需求，侧重从NGN的总体框架角度，明确IMS与其他子系统以及其他外部网络之间关系，重点解决NGN 网络总体框架、接入网的附着问题和QoS问题。3GPP则根据其他接入方式对IMS子系统的需求，对IMS子系统的规范进行修订和完善。三个组织都在研究为解决网络融合的NGN方案标准，规范上是相互补充的关系。以下本文将主要介绍TISPAN组织对NGN的研究进展情况。

2. TISPAN NGN标准介绍

欧洲ETSI在2003年9月把专门从事固网标准化的SPAN组织和进行VOIP研究的TIPHON进行合并，成立了TISPAN。TISPAN于2004年开始NGN全球标准的研究，分成八个工作组：分别为WG1业务、WG2体系架构、WG3协议、WG4号码和路由、WG5QOS、WG6测试、WG7安全、WG8网络管理。TISPAN在NGN标准研究上与3GPP紧密合作，3GPP负责开发和维护IMS核心规范，TISPAN针对固定接入对基于IMS架构提出扩展和修改需求（CR）。

TISPAN参考3GPP和3GPP2等组织的工作方式，将NGN标准的发布分成多个阶段，如下图所示：


图2‑1ETSITISPAN NGN研究的路标

其中R1版本关注需求分析、网络架构、业务标准和接口定义；R2版本定义固定接入IMS的协议和接口流程，计划将在2008年发布，R3版本关注无缝移动性，计划将在2009年发布。

ETSITISPAN在2005年12月正式发布了TISPANNGNRelease 1版本之后，目前正进入新的研究周期—Release2版本。TISPAN NGN Release 1总体需求包括：固定终端可以获得3GPP IMS核心网提供的所有业务；能够全部或部分替代现有核心网提供的PSTN/ISDN 业务。在TISPAN NGN Release 1架构中，争议最大是PSTN/ISDN Emulation Subsystem的架构，目前已成立了专门的STF进行强化研究。当前的Release 1版本中主要针对会话类业务，在Release 2和将来的标准中将引入对非会话类业务的支持，比如IPTV业务，家庭网关是栅栏的延伸，保证了终端用户业务的安全，实现中端到端的网络安全。

下面是TISPAN的标准计划和目标：

版本１的Package1:

Ø 业务需求和业务能力

Ø 业务描述和定义

Ø 整体体系架构和子系统架构

版本１的Package2:

Ø 细节的功能要求

Ø PSTN仿真和IMS的协议规范

Ø 互通规范

Ø 功能测试规范

版本１的Package3:

Ø 具体业务、补充业务的定义

Ø 其它需求和架构

Ø 范围和配套目录规范、术语的定义等

Ø Qos/安全性 /管理框架

3. TISPAN的NGN架构

TISPAN标准组织从固定和移动融合的角度采用IMS作为NGN的核心控制网，TISPAN主要关注固定接入IMS的标准，进展较快。TISPAN依据 3GPP的IMS体系架构提出了NGN的体系结构和逻辑功能结构，并尽可能重用IMSRelease6的相关规范。

ETSITISPAN提出的NGN的主体架构如图3-1所示，包括应用层、控制层、承载层和接入层，其中控制层面包括4个子系统分别是：

Ø 基于SIP会话的子系统

既IP多媒体子系统（IMS），IMS沿用了3GPP的IMSR6版本的定义，由提供IP多媒体业务、如话音、视频、文本、聊天等所有架构在分组传送网上的核心网单元构成，相关实体包括CSCF、MGCF、MRF等。

Ø PSTN/ISDN仿真子系统

PSTN/ISDN仿真子系统可为连接到IP网的传统电话终端提供接入，这样所有的PSTN/业务保持可用和一致，而终端用户并不会意识到没有连接到传统的PSTN/ISDN网。

Ø 基于RTSP的子系统

既流媒体子系统，随着宽带接入即使的成熟，网络传输的瓶颈被打破和音频、视频的编解码技术的进步，基于流媒体传输的应用得到了越来越多的的重视。流媒体子系统可为视频点播、远程教学、交互游戏等业务的应用和终端的接入。

Ø 其他多媒体业务的子统，如广播子系统等

TISPAN的NGN体系架构中，除了定义PSTN仿真子系统、IMS子系统等业务子系统外，又增加了两个新的子系统：网络附着子系统 (networkAttachment subsystem ,NASS)和资源和准入控制子系统 (resource and admission control subsystem，RACS)。NASS子系统主要完成IP地址的分配和根据用户签约信息对用户授权等；RACS的主要任务则是完成资源的调度和分配， 实现QOS控制，这两个子系统是由包括IMS在内的控制层的4个子系统共用的。由于这两个子系统是目前TISPAN的研究重点，下文将详细介绍这两个子系 统。TISPAN的这种网络框架是目前NGN的主体架构，ITU-T的NGN架构和ETSI TISPAN的基本相同。


图3‑1TISPANNGN结构图

4. NASS

网络附着子系统主要提供下列功能：

Ø 动态IP地址分配和其他终端配置参数（例如，使用DHCP）；

Ø 用户鉴权；

Ø 网络接入授权；

Ø 接入网配置；

Ø 位置管理。

网络附着子系统提供接入级注册和用户驻地设备(CPE)的初始化，同时提供网络级的标识和鉴权，管理接入网的IP地址空间，对接入会话进行鉴权，还可以向TISPANNGN业务/应用子系统通告CPE的接入点。

NASS子系统的功能框架如图4-1所示，主要包括CLF（ConnectivitySessionLocationFunction）、NACF (Network Access Configuration Function)、UAAF(User Access Authorisation Function)、PDBF(Profile Database Function)、AMF(Access Management Function)、CPECF(CPE Configuration Function)等功能实体。
 

图4‑1NASS的功能框图

CLF：连接位置功能，登记的CPEIP地 址与NACF提供的网络位置信息之间的关联，比如：逻辑接入ID、物理接入ID、地址域；登记NACF提供的网络位置信息与地理位置信息之间的关联；存储 被分配IP地址的用户/UE的标识、QoS清单、以及关于位置私密性的用户参数选择。对业务控制子系统和应用层的查询作出回应。实际回应的位置信息可以是 不同的形式，这取决于与询问者之间所达成协议的位置形式以及用户对位置私密性的参数选择。

NACF：网络接入配置功能，为终端分配IP地址，同时还提供DNS地址、业务子系统的地址。一般由RADIUS服务器或DHCP服务器执行。

UAAF：用户接入授权功能，接入网的用户鉴权、授权等功能，UAAF可以从PDBF获得鉴权相关信息，对用户进行鉴权。

PDBF：存储用户的基本信息的功能实体，存储的信息包括用户的识别、鉴权数据、鉴权算法等，在移动网络中可以和HSS在一起。

AMF：接入管理功能，翻译CPE和NACF/UAAF之间的信令，完成用户和UACF之间的信令传递。

CPECF：提供UE的初始化、升级；提供额外的网络配置功能（不同于RACF提供的配置功能），比如：内部防火墙的配置、IP包的QoS标记。CPECF与CPE之间可以采用HTTP、FTP、TFTP协议。

NASSR1的研究分为三个阶段，Stage3已经在在2005年12月的全会上完成，因此NASSR1的研究已经基本结束。NASS框架、各实体功能、与外部实体间的接口、接口传送协议和参数等都已经被批准。

从接口协议来看，NASSR1的接口协议标准定义了4个：

Ø e1接口：目前包括WLAN和DSL接入方式，该标准稿目前已被TISPAN技术委员会批准。

Ø e2接口：采用Diameter协议。

Ø e4接口：采用Diameter协议。

Ø e5接口：采用Diameter或Radius协议。

TISPAN对NASS的研究是随着所涉及的接入网络范围的扩大、所涵盖功能的增强按照不同的阶段不同的版本来进行的，目前的R1版本能够解决基本的网络附着问题，但还存在的问题如下：

Ø NASS目前只研究了WLAN和ADSL接入，虽然NASS总的架构应是适合所有固定和无线接入方式的，但具体到不同的接入技术，还是有所差异。R1版本的NASS目前只研究了WLAN和ADSL的接入，更多接入方式如FTTH将在NASS R2中研究。

Ø NASS Release1没有很好解决漫游时的用户定位问题，特别是针对漫游用户通过归属地网络接入业务网的场景还没有很好解决漫游时的用户定位问题，这留待NASS Release2继续研究。

Ø NASS对CPE的配置接口没有定义，对CPE进行配置和管理，是NGN特性之一。R1里对接口e3以及相应的配置管理服务器都没有定义清楚。

5. RACS

资源和准入控制子系统的主要功能有：策略控制、资源预留和接纳控制，同时还包括NAT穿越功能。业务/应用层面可以利用RACS请求接入网预留相关的资源。

RACS子系统的功能框架如图5-1所示，主要包括SPDF、A-RACF、RCEF、BGF等功能实体。



图5‑1RACS的功能框图

SPDF的主要功能包括：

Ø SPDF将核对从AF收到的QoS请求信息和SPDF定义的策略是否一致。

Ø 为AF授权请求的资源。

Ø 失去连接指示，也就是SPDF通知AF先前的承载已经不存在了，AF可以请求SPDF放弃会话相关的资源。

Ø 隐藏RACS的细节信息。

Ø 把传送层的细节信息隐藏起来。

Ø 资源仲裁功能。

A-RACF的主要功能包括：

Ø 准入控制：接受SPDF的QoS请求，例如带宽需求。A-RACF将核对从SPDF收到的QoS请求信息是否可以提供，同时将结果反馈给SPDF。

Ø 网络策略集成：A-RACF将确保SPDF的请求和接入策略匹配。

BGF的主要功能包括：

Ø BGF是一个网关,在SPDF控制下执行策略执行和NA(P)T功能。BGF的策略执行功能，其实是一个动态防火墙，SPDF指示BGF允许或者禁止某些子流通过BGF，对于允许通过的子流，SPDF还可以通知BGF进行流量控制。

Ø deep-packet-inspection (DPI) 功能，BGF工作在会话的子流上，子流通过五元组表示(源Ip地址、目的Ip地址、源端口、目的端口和协议)。

RCEF的功能是A-RACF的策略执行单元，可以允许或禁止流通过，并具有标记流的功能。同BGF一样工作在会话的子流上，子流通过五元组表示(源Ip地址、目的Ip地址、源端口、目的端口和协议)。

L2TF是接入网中CPE二层流量的终结点，它和RCEF构成了接入网络中的IP边缘。

RACS的研究分为三个阶段，Stage3已经在2005年12月的全会上完成，RACSR1的研究已经基本结束。RACS的框架、各实体功能、内外部各实体间的接口、接口传送协议和参数等都被批准。

从接口协议来看，RACSR1的接口协议标准已定义了3个：

Ø Gq’接口：采用Diameter协议。

Ø Rq接口：采用Diameter协议。

Ø Ia接口：采用H.248协议。

对于Re接口，TISPAN目前没打算定义这个接口协议。对于Ra接口，已明确将在Release2中定义。e4接口已经在NASS中定义，已在12月的全会上批准。

目前RACSR1没对AcessNode进行研究，无法在RCEF之前保证上行流的QoS。对于ADSL网络，RACSR1可对所有BRAS下行流进行层次化策略调度，保证资源，但是无法在BRAS之前保证上行流的QoS。对于短期内以话音为主的电信业务来说，配合上可信任的UE设备，R1的能力缺陷问题不会对业务的QoS控制有太多影响。为最终解决上行流业务分类，RACS还需要对DSLAM、甚至UE进行控制，这将在R2/R3中完成。

对于RACS系统的计费问题，RACS系统之间如何协同工作，TISPAN还未作深入研究。另外，ITU-T体系中TRCF包含了对传送网络拓扑收集维护和资源利用状况的监控，这些在TISPAN的RACS中也未作考虑。