徐向輝，王 茜

（中國電信股份有限公司北京研究院 北京100035）

1 引言

隨著“智能管道”構(gòu)建思路在運營商網(wǎng)絡(luò)中逐漸成為主流，策略控制系統(tǒng)作為智能管道的“大腦”，其研究和部署尤為關(guān)鍵。

策略控制系統(tǒng)位于IP承載網(wǎng)絡(luò)上的承載控制層，能夠靈活動態(tài)地實現(xiàn)針對應(yīng)用需求的網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)配。策略控制系統(tǒng)在固定寬帶網(wǎng)絡(luò)和移動網(wǎng)絡(luò)中均有部署，分別用于控制固定寬帶接入網(wǎng)和無線接入網(wǎng)對帶寬資源的分配和QoS（服務(wù)質(zhì)量）處理。對于全業(yè)務(wù)運營商來講，以融合的網(wǎng)絡(luò)為用戶提供融合的業(yè)務(wù)、一致的體驗是其可發(fā)揮的優(yōu)勢之一，因此，如何將分立部署的固定和移動策略控制系統(tǒng)融合，以更方便地向用戶提供一致的服務(wù)體驗，并降低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度和成本，是值得重點探究的問題。在國際標準組織中，策略控制系統(tǒng)一直是業(yè)界討論的焦點。尤其是近兩年，以融合策略控制架構(gòu)為主的FMC（固定移動融合）項目成為研究熱點。

本文從融合策略控制的研究現(xiàn)狀出發(fā)，分析了固定、移動融合策略控制系統(tǒng)的架構(gòu)及其實現(xiàn)方案，并對基于融合策略控制的新型FMC業(yè)務(wù)場景進行了展望。

2 固移融合策略控制相關(guān)標準及設(shè)備研究進展

策略控制系統(tǒng)的基本思路是通過策略控制層的引入，將業(yè)務(wù)層需求與承載層處理關(guān)聯(lián)起來，作為下一代網(wǎng)絡(luò)研究的焦點，分別在移動網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)的范疇展開研究。目前，以3GPP PCC（策略和計費控制）[1]為代表的移動網(wǎng)絡(luò)策略控制架構(gòu)和以TISPAN RACS（資源準入控制）、BBF BPCF（寬帶網(wǎng)策略控制）、ITU-T RACF（資源接納控制）[2]為代表的固定網(wǎng)絡(luò)策略控制架構(gòu)的標準均已發(fā)布。為了實現(xiàn)FMC，使運營商可以向用戶靈活地提供與接入類型無關(guān)的一致質(zhì)量保障和策略，2008年第3季度，BBF與3GPP成立聯(lián)合工作組，力圖推出固定和移動融合的策略控制標準架構(gòu)。BBF主要定義架構(gòu)和需求，3GPP定義具體的接口和實現(xiàn)。目前，互通標準已基本完成，融合標準的進展相對較慢，尚在研究之中。

3GPP在R10階段啟動了FMC項目，主要研究將BBF定義的固定寬帶網(wǎng)絡(luò)接入3GPP EPC網(wǎng)絡(luò)進行處理，稱為BBAI（BBF access interworking），并將相關(guān)工作分為3個階段，即BBAI BLOCK（BB）Ⅰ～Ⅲ，具體介紹如下。

階段一（BBⅠ）：研究固定和移動網(wǎng)絡(luò)的互通以及數(shù)據(jù)路由回EPC（演進的分組系統(tǒng)）核心網(wǎng)的實現(xiàn)。基于R10架構(gòu)的基礎(chǔ)互通能力，主要包括H(e)NB以及WLAN接入EPC時的移動性、網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)和功能選擇（ANDSF）、IP連通性、無縫的WLAN卸載、QoS控制等。BB I階段的研究工作已經(jīng)完成。

階段二（BBⅡ）：研究固定和移動網(wǎng)絡(luò)的互通以及數(shù)據(jù)從本地網(wǎng)絡(luò)卸載的實現(xiàn)。主要研究H(e)NB和WLAN作為卸載網(wǎng)絡(luò)時的QoS和策略控制，以WLAN接入場景為主，對于H(e)NB數(shù)據(jù)卸載到本地有線網(wǎng)的研究將推遲到R12版本完成。

階段三（BBⅢ）：研究固定和移動網(wǎng)絡(luò)融合時，數(shù)據(jù)路由回EPC以及從本地網(wǎng)絡(luò)卸載的實現(xiàn)。主要研究將BBF接入作為可信非3GPP接入的融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及訪問BBF業(yè)務(wù)的策略控制。該部分內(nèi)容已經(jīng)推遲到R12版本完成。

截至目前，3GPP在R10/R11完成的BBF與3GPP互通需求和架構(gòu)的標準已正式發(fā)布（TR 23.839 BBAI），正在R12中研究BBF與3GPP融合的需求和架構(gòu)（TR23.896,P4C）。

在BBF中，對應(yīng)于3GPP前兩個階段的互通標準WT-203已正式發(fā)布，正在之后立項的WT-291中基于該架構(gòu)定義固網(wǎng)側(cè)的設(shè)備能力要求。而融合方式WT-300（nodal requirements for converged policy management），已 經(jīng)完成立項并在2012年Q3初步確定了研究范疇，計劃主要研究融合的QoS策略控制，基于Gx接口擴展完成PCRF（策略和計費規(guī)則功能實體）和BNG（寬帶網(wǎng)邊界網(wǎng)關(guān)）之間QoS策略的控制及其執(zhí)行；并研究融合的計費，基于Gy/Gz接口擴展完成3GPP計費系統(tǒng)和BNG之間的計費信息交互。

在設(shè)備方面，國內(nèi)外個別廠商已經(jīng)發(fā)布了融合策略控制產(chǎn)品，基本思路是分別按照固、移策略控制標準和接口，實現(xiàn)固、移策略控制在物理設(shè)備形態(tài)上的融合，即放在同一款物理設(shè)備中的不同模塊，但平臺和接口還是相互獨立的。

3 固移融合策略控制系統(tǒng)架構(gòu)

固移融合策略控制系統(tǒng)主要是針對WLAN及Femto在作為非3GPP網(wǎng)絡(luò)接入3GPP EPC的場景下，如何進行相關(guān)的固定和移動網(wǎng)絡(luò)資源控制，其中WLAN接入點以及Femto中的H(e)NB都通過固定網(wǎng)絡(luò)接入3GPP EPC網(wǎng)絡(luò)[3]。移動網(wǎng)和固定網(wǎng)分別通過PCRF模塊和BPCF（寬帶網(wǎng)策略控制功能實體）模塊進行策略控制。其整體架構(gòu)及其在網(wǎng)絡(luò)中的位置如圖1所示。

圖1 下一代網(wǎng)絡(luò)中的固移融合策略控制架構(gòu)及其在網(wǎng)絡(luò)中的位置

固移策略控制系統(tǒng)的融合在具體實現(xiàn)上包括互通和融合兩個層面。互通方式是指固定和移動網(wǎng)絡(luò)均有各自的策略控制系統(tǒng)，通過互通接口實現(xiàn)策略的交互；融合方式是指固定和移動網(wǎng)絡(luò)通過一套策略控制系統(tǒng)對包括移動宏基站、WLAN、Femto、固定寬帶接入在內(nèi)的各種接入方式進行統(tǒng)一控制，具有統(tǒng)一的策略數(shù)據(jù)庫、一致的策略定義、最大程度融合的接口。

4 互通架構(gòu)的設(shè)計及實現(xiàn)

在互通架構(gòu)中，固移策略控制系統(tǒng)分別單獨建設(shè)，通過策略控制設(shè)備之間的S9a接口和認證系統(tǒng)之間的SWa/STa接口，實現(xiàn)策略信息的交互[4]。具體系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 固移策略控制系統(tǒng)互通架構(gòu)

其中，PCRF和RACS/BPCF之間的S9a接口負責(zé)完成策略互通，包括策略請求、響應(yīng)及其他事件的交互，以支持移動終端在3GPP移動網(wǎng)絡(luò)和Wi-Fi之間或業(yè)務(wù)在移動網(wǎng)絡(luò)和有線寬帶網(wǎng)絡(luò)的不同終端之間切換時，執(zhí)行統(tǒng)一的策略。

3GPP AAA/HSS和固網(wǎng)AAA服務(wù)器之間的SWa/STa接口負責(zé)完成3GPP移動終端在通過WLAN接入，并通過其3GPP的歸屬核心網(wǎng)絡(luò)進行認證時，與固網(wǎng)認證信息的交互。

（1）S9a接口的實現(xiàn)

S9a接口是實現(xiàn)互通架構(gòu)的關(guān)鍵，用于BPCF與PCRF（非漫游時為H-PCRF，漫游時為V-PCRF）之間動態(tài)QoS控制策略以及終端的本地地址、UDP端口號等信息的傳遞，是基于3GPP PCC中的S9接口（H-PCRF和V-PCRF之間的接口）的擴展實現(xiàn)。因此，S9a接口也基于Diameter協(xié)議進行通信。其中，BPCF作為客戶端，PCRF作為服務(wù)器端，兩者之間交互請求—響應(yīng)消息。S9a接口沒有特定的新的AVP，均重用Gx、Gxx、S9等接口以及現(xiàn)有Diameter應(yīng)用的AVP[5]。

（2）SWa/STa接口的實現(xiàn)

固移AAA服務(wù)器之間通過STa/SWa接口互通，以便實現(xiàn)3GPP UE在WLAN接入場景下，固移之前認證、計費信息的交互。

3GPP移動終端在通過WLAN接入時，需要通過其3GPP的歸屬核心網(wǎng)絡(luò)進行認證?；ネ軜?gòu)應(yīng)支持WLAN作為3GPP核心網(wǎng)絡(luò)的信任或非信任網(wǎng)絡(luò)情況下的兩種不同的認證方式，并支持流量卸載情況下的計費信息交互。

·信任模式下，由固定寬帶網(wǎng)絡(luò)完成接入控制，包括接入認證和資源使用，并將認證信令通過代理方式送回歸屬的3GPP AAA/HSS服務(wù)器。因此，固網(wǎng)網(wǎng)關(guān)必須支持EAP-AKA/SIM代理。

·非信任模式下，終端的認證信令通過IPSec隧道直接到達3GPP核心網(wǎng)絡(luò)中的EPDG，而對固網(wǎng)段不可見，在IPSec隧道建立的同時完成認證。因此，對固網(wǎng)段沒有特別的要求。

當流量在固定寬帶網(wǎng)絡(luò)中進行非無縫的WLAN卸載（NSWO）時，固定寬帶網(wǎng)絡(luò)搜集到每個移動終端的用戶計費數(shù)據(jù)（即BNG能夠識別每個3GPP UE的流量），并通過SWa/STa接口周期性地向3GPP網(wǎng)絡(luò)報告。如果在一個終端上同時支持路由到EPC網(wǎng)絡(luò)的流量和NSWO流量，則固定網(wǎng)絡(luò)需要將這兩類流量的計費信息區(qū)別開來。

（3）固移互通QoS策略交互

固移策略控制設(shè)備通過S9a接口進行QoS參數(shù)的協(xié)商，將3GPP的QoS參數(shù)/屬性映射為固定接入網(wǎng)識別的QoS參數(shù)。3GPP定義的QoS規(guī)則包括4類參數(shù)：QoS等級標識 （QCI）、分配和 保留優(yōu)先級 （ARP）、可保證 速 率（GBR）、最大速率（MBR）。固定寬帶網(wǎng)絡(luò)根據(jù)所采用的底層技術(shù)，通過DSCP、EXP Bit、P-Bit標識QoS。兩者之間的映射和取值應(yīng)根據(jù)運營商的SLA決定。表1給出了LTE QCI與DSCP映射的一個示例。

5 融合架構(gòu)的設(shè)計及實現(xiàn)

在融合架構(gòu)中，用一套統(tǒng)一的策略控制設(shè)備同時控制固定網(wǎng)關(guān)和移動網(wǎng)關(guān)，融合策略控制設(shè)備需要支持不同的接口，以便與各類設(shè)備實現(xiàn)對接。在融合架構(gòu)中，固移策略數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)一、固移認證系統(tǒng)和計費系統(tǒng)的交互/融合是策略融合并形成一致用戶體驗的基礎(chǔ)，融合架構(gòu)如圖3所示。

表1 LTE QCI與DSCP的標記映射

圖3 固移策略控制系統(tǒng)融合架構(gòu)

由于PCC架構(gòu)定義相對完備，3GPP和BBF計劃以PCRF為融合策略控制設(shè)備的基礎(chǔ)，通過其擴展統(tǒng)一控制固網(wǎng)。未來，融合策略控制設(shè)備將基于統(tǒng)一平臺、統(tǒng)一接口（南北向均為Diameter）實現(xiàn)融合控制。

另外，在融合架構(gòu)中，部署在網(wǎng)關(guān)層面的DPI感知設(shè)備/模塊（對應(yīng)于3GPP定義的TDF實體及固網(wǎng)中BRAS內(nèi)置的DPI板卡）作為執(zhí)行實體，用于實現(xiàn)基于應(yīng)用層觸發(fā)條件的策略執(zhí)行。

融合策略控制系統(tǒng)的發(fā)展是一個分階段的發(fā)展過程。

第一階段是設(shè)備的簡單加合，是指固定、移動策略控制系統(tǒng)在設(shè)備形態(tài)上的融合，即放在同一款物理設(shè)備中的不同模塊。在此階段，設(shè)備接口無需重新定義，融合設(shè)備分別沿用現(xiàn)有的固移策略接口，即對于PGW，采用基于Diameter的Rx接口；對于BRAS，采用基于RADIUS/COA或COPS的Re接口。第二階段是平臺融合，是指PCRF作為融合策略控制設(shè)備，擴展控制固網(wǎng)設(shè)備。在此階段，PCRF擴展支持固網(wǎng)策略控制；PCRF與BRAS的接口由RADIUS變?yōu)镈iameter。

6 基于固移融合策略控制的FMC應(yīng)用展望

融合策略控制的目的是通過固定網(wǎng)絡(luò)和移動網(wǎng)絡(luò)策略控制的協(xié)同，使用戶在通過各種方式接入時，運營商都能夠靈活地實施包括QoS、優(yōu)選接入、融合計費、統(tǒng)一呈現(xiàn)等在內(nèi)的FMC策略控制，給用戶一致的服務(wù)體驗。這里所說的“一致體驗”，主要包括以下幾方面。

·應(yīng)用種類的一致性，即用戶訂購的應(yīng)用在不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中均可得到相同的服務(wù)。

·應(yīng)用質(zhì)量的一致性，即用戶的相同終端（多模）在不同接入網(wǎng)絡(luò)之間發(fā)生切換時，保持應(yīng)用的連續(xù)性以及一致的質(zhì)量和計費策略。

·終端切換的一致性，即同一用戶的不同終端在不同接入網(wǎng)絡(luò)之間發(fā)生切換時，保持應(yīng)用的連續(xù)性以及一致的質(zhì)量和計費策略。

下面給出了融合策略控制場景下可能的應(yīng)用案例。

用戶案例1：一致的家長控制和個人防火墻的服務(wù)。孩子無論是攜帶移動終端出門在外，還是通過電腦接入家里的寬帶網(wǎng)絡(luò)，在使用運營商提供的家長控制和個人防火墻應(yīng)用時，都能夠得到同樣的安全服務(wù)和信息過濾。

用戶案例2：視頻的連續(xù)性切換和融合計費。用戶在公車上通過LTE網(wǎng)絡(luò)用筆記本觀看互聯(lián)網(wǎng)電視節(jié)目，到家以后，終端檢測到連接到固定寬帶網(wǎng)絡(luò)的Wi-Fi信號，則自動切換IP地址連接到有線寬帶網(wǎng)絡(luò)，通過同一終端繼續(xù)觀看同樣的電視節(jié)目，在帶寬/用戶定義的策略、網(wǎng)絡(luò)策略和QoS設(shè)置允許的情況下可能效果更好，且按照不同的接入網(wǎng)絡(luò)實施既定的計費策略。

用戶案例3：不同終端之間的應(yīng)用移動性。用戶在室外通過iPad觀看互聯(lián)網(wǎng)視頻，回家后則使用連接到固定家庭網(wǎng)絡(luò)的機頂盒設(shè)備，媒體流從移動網(wǎng)絡(luò)接入的iPad轉(zhuǎn)移到家庭網(wǎng)絡(luò)接入的大屏幕電視機，節(jié)目可保持連續(xù)性。切換后為用戶分配的帶寬更高，以保證大屏幕的效果。

7 結(jié)束語

融合策略控制系統(tǒng)作為網(wǎng)絡(luò)資源統(tǒng)一控制和新融合業(yè)務(wù)催生的關(guān)鍵元素，在下一代網(wǎng)絡(luò)中起到舉足輕重的作用。但從標準化進程和設(shè)備發(fā)展情況來看，融合策略控制系統(tǒng)在現(xiàn)網(wǎng)上的部署還有較長的一段路要走。后續(xù)融合策略控制系統(tǒng)的研究應(yīng)從多應(yīng)用需求著眼，尋求實用、簡單的網(wǎng)絡(luò)部署解決方案。

1 3GPP TS 23.203.Policy and Charing Control Architecture,2010

2 BBF WT-134.Broadband Policy Control Framework(BPCF),2012

3 3GPP TS 23.139 V11.2.0.3GPP System-Fixed Broadband Aaccess Network Interworking,2012

4 BBF TR-203.Interworking between Next Generation Fixed and 3GPP Wireless Networks,2012

5 TS 29.215 V11.5.0.Policy and Charging Control(PCC)over S9 Reference Point,2012