CN1992628A - 对于用户触发的和网络触发的预留请求的资源准入控制 - Google Patents

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Abstract

在接入节点中、基于接入节点和客户端设备之间下行链路上的可用资源以及最终在接入节点和聚合网之间上行链路上的可用资源，允许或拒绝用户触发的资源预留请求。在中心资源准入控制设备中、基于对聚合网中可用资源的知识以及从接入节点接收的准入控制报告的内容，来授权或拒绝网络触发的资源预留请求。由接入节点基于接入节点与客户端设备之间下行链路上的可用资源以及最终接入节点与聚合网之间上行链路上的可用资源，来生成准入控制报告。接入节点因而针对扩展自该接入节点的下行链路以及最终上行链路，来协调对于用户触发的资源预留请求与对于网络触发的资源预留请求的允许和拒绝。

Description

对于用户触发的和网络触发的预留请求的资源准入控制
技术领域
本发明一般涉及接入网和聚合网中同时针对用户触发的预留请求和网络触发的预留请求的准入控制，其中，所述用户触发的预留请求典型涉及例如广播IPTV的组播服务，所述网络触发的预留请求典型涉及例如VoIP(基于IP的语音)、VoD(视频点播)、视频会议、IMS(IP多媒体子***)会话服务等的单播服务。所述准入控制是一种允许(接受)或拒绝建立服务所需要的网络资源的预留请求的功能。
背景技术
接入网和聚合网中对服务质量(QoS)和资源准入控制(RAC)的要求随着网络运营商对三合一服务的关注的增加而不断增长，三合一服务即下列服务的并行部署：高速互联网(HSI)接入、例如VoIP的点对点会话服务或会话IP多媒体服务以及例如广播电视(BTV)的基于客户端服务器的服务。
例如广播电视的组播或广播应用典型地依赖于终端或客户端设备(CPE)触发机制在接入网中预留资源。例如，终端用户的机顶盒(STB)，个人电脑或家庭网关使用因特网组多播协议(IGMP)来选择电视频道或在电视频道间切换，由此请求接入网中必要资源的预留以递送电视频道。应当指出，不同的电视频道实际上可能在接入网和聚合网中具有不同的资源或服务质量(QoS)需求，这取决于例如清晰度(标准清晰度对高质量清晰度)或接入节点中的频道可用性相对于必须从网络较深处的节点中获得频道这一情况。例如DSL接入网情况下的数字用户线接入多路复用器(DSLAM)的接入节点，终止从CPE接收到的IGMP信息，并且基于其对于到客户端设备的DSL线路上可用资源的知识以及本地配置的第一英里内广播电视的带宽概况(profile)，来进行资源准入控制。对于例如广播电视的服务的准入控制必须尽可能地靠近CPE来完成，即优选地在接入节点中，这是因为在频道间切换的时延必须尽可能的小以达到可接受的用户体验。
另一方面，例如VoIP、视频会议和固定IMS的会话服务典型地使用网络触发的资源预留机制，由此应用代理在网络中进行资源预留。例子是从其代理呼叫状态控制功能(P-CSCF)向聚合网中某处的中心资源准入控制子***发出资源预留请求的游戏服务器或IP多媒体子***(IMS)。另外，IMS P-CSCF配备有所谓的Gq接口、Gq’接口或ETSI Tispan接口，如在草案ETSI规范ES 282 300版本1.6.6中所详细说明的，该规范于2005年10月以“NGN Functional Architecture；Resource and AdmissionControl Subsystem(RACS)；Release 1”为标题发表。中心资源准入控制子***典型地被集成于如会话资源代理或SRB的分离设备中，但也可以被集成于IMS中。用于如VoIP和VoD的单播服务的应用服务器/代理将资源预留请求发送到该中心资源准入控制功能。假设后者具有对聚合网络(并且最终在接入链路上)中可用资源的逻辑概观。基于其对这些可用资源的知识，中心准入控制功能允许或拒绝来自应用服务器/代理的请求。
基于对网络触发的预留请求的中心资源准入控制的现有解决方案的问题在于，中心RAC功能不知道接入节点为发起资源预留请求的CPE动态预留的带宽(或者资源)量。在例如广播电视部署的情况下，中心RAC功能仅知道用户首次开启其机顶盒接收BTV(假设视频平台向该中心RAC功能指示BTV是激活的)。之后，中心RAC功能不会告知用户所进行的频道切换，尽管频道改变可能会影响接入网和聚合网中资源的可用性。BTV频道可能有不同的资源需求(例如标准清晰度对高清晰度BTV)。另外，不是所有BTV的信道在接入节点都是可用的，并且因此可能需要从聚合网较深处的节点中获得。接入节点的上行链路接口可能会拥塞和/或从接入节点到客户端设备的下行链路可能拥塞。由于中心RAC功能不知道频道转换，因此该中心RAC功能可能不会发现这些拥塞问题，其因而可能在没有充足可用资源的情况下允许网络触发的资源预留请求。
类似地，端接发起多播应用的资源预留请求的客户端设备的接入节点，不知道由中心RAC功能针对单播应用所分配的带宽量。其结果是，当聚合网中不存在足够的带宽来递送所请求的频道或服务时，对于组播服务的请求可能被接入节点接受。
目前，不存在协调对于网络触发的资源预留请求和终端触发的资源预留请求二者的资源准入控制的适当解决方案。
协调对终端触发的和网络触发的资源预留请求二者的资源准入控制的直接方法是网络规划。网络规划意味着不同网络链路上的可用带宽(或资源)被划分为用于会话服务(IMS、VoIP、VoD)的带宽(或资源)预算和用于组播应用(BTV)的带宽(或资源)预算。然而，这个方法效率非常低，因为专用于特定类型服务(例如BTV)的带宽预算不能被其它服务使用。由于网络规划，接入网和聚合网中的容量在例如BTV、VoD、VoIP和IMS服务的要求QoS的服务之间被严格地划分。对于例如DSL接入链路，带宽预算被预留用于VoIP(典型被设计为实现几个同时的VoIP或视频电话呼叫)，以及，分离的带宽预算被预留用于例如BTV和VoD的视频服务(如果假设视频预算可以在BTV和VoD之间被共享)。结果，语音和视频业务必须不超过其各自的规划带宽预算。这意味着，第一英里容量的专用部分专用于BTV/VoD，其不能被用于例如VoIP或IMS的其它服务。对于可以接入BTV/VoD和IMS的机顶盒，例如6Mbps的第一英里的最大带宽可以被划分为可用于BTV/VoD的5Mbps，余下部分(1Mbps)可用于例如IMS的服务。很明显，也可能存在其它划分。所述资源划分是固定的。这样在视频服务和其它服务之间划分资源的网络规划明显导致低效的资源利用。特别当占用资源多的会话服务出现时(IMS、点对点视频服务等)，网络规划方法将不再适用。事实上，由于IMS是未来用于会话多媒体服务的主要***，以及由于IMS不限于仅VoIP，所以使用网络触发的预留请求机制的服务的资源请求将急剧增长。
结论是，本发明的目的是提供一种解决上面所阐明的缺点的解决方案，其包括：在接入节点中处理CPE触发的资源预留请求，在中心RAC设备中处理网络触发的资源预留请求，以及最后使用网络规划来在不同类型的服务之间划分接入和聚合网中的资源预算。
发明内容。
通过如由权利要求1定义的一种网络节点，克服了现有技术解决方案的缺陷，并且实现了上面定义的目的，其中所述网络节点具有直接或间接的经由下行链路到客户端设备的连通性以及经由一个或多个上行链路到聚合网的连通性。所述网络节点接收用户触发的资源预留请求，并且具有用于允许或拒绝该用户触发的预留请求的资源准入控制功能。所述网络节点还具有用于从聚合网中的中心资源准入控制功能接收网络触发的预留请求的装置，并且其资源准入控制功能适于基于至少其对于到客户端设备的下行链路上可用资源的知识，来协调对用户触发的预留请求的允许或拒绝与对网络触发的预留请求的允许或拒绝。
这样，所协调的准入控制模型被实现，由此，就第一英里而言，接入网中的网络节点作出对CPE触发的和网络触发的资源预留请求二者的准入控制判决。中心RAC功能仍可以负责对网络触发的资源预留请求的总体准入控制判决，但其判决不再仅基于其对于聚合网中可用资源的知识，而且还基于由根据本专利申请的权利要求1的接入网节点所发出的第一英里准入控制判决。
本发明还涉及如权利要求13中定义的、能够与根据本发明的网络节点连接的中心准入控制设备，以及一种如权利要求14中定义的、用于处理通过根据本发明的网络节点和中心准入控制设备的用户触发的资源预留请求和网络触发的资源预留请求的方法。
根据本发明的网络节点的可选特征在于，对用户触发的预留请求和网络触发的资源预留请求的允许或拒绝，可以另外考虑上行链路上可用资源的知识。这个特征由权利要求2定义。
这样，接入网中的网络节点将负责对于第一英里和接入节点到聚合网的上行链路的准入控制判决。可选地，当接入节点和聚合网之间的上行链路对于所述中心RAC功能为可见时，对这些上行链路上可用资源的知识可以被该中心RAC功能所考虑。
根据本发明的网络节点的实现特征是，其可以包括如权利要求3中定义的用于连接聚合网中的中心准入控制功能的专用接口。
因此，可以在例如SRB的中心RAC设备和例如DSLAM的接入节点之间提出新的接口，从而有助于交换网络触发的资源准入控制请求和相关RAC判决。所述接口可能最终还实现了接入节点和中心RAC功能之间的测量报告的交换。可选地，所述接口可能是与网络较深处的节点的接口，例如聚合节点。
本发明的另一可选特征在于，所述用户触发的资源预留请求可能涉及组播服务，而所述网络触发的资源预留请求可能涉及单播服务，如由权利要求4所定义的。
事实上，如已在上文中解释的，用于组播服务的资源预留请求可能由客户端设备发出，并且可能由于时延或延迟原因而必须在接入节点中被终止，反之，用于单播或点对点会话服务的资源预留请求可能从网络中的请求器发出。然而，本发明并不限于仅应用这样的网络或部署：其中所有关于组播的请求来自CPE而所有关于单播的请求是网络发起的。
根据本发明的网络节点的另一可选特征在于，其准入控制功能可以适于向所述客户端设备发出对于用户触发的预留请求的允许或拒绝，如权利要求5所定义的，并且适于经由其专用接口向所述中心准入控制功能发出对于网络触发的预留请求的允许或拒绝，如权利要求6所定义的。
作为明确的允许或拒绝的代替，可以考虑向所述中心准入控制功能发出资源测量报告或准入控制报告的、根据本发明的网络节点的变型实现，该中心准入控制功能例如在权利要求7中被定义。
如由权利要求8至12所指出的，根据本发明的网络节点可以例如是数字用户线接入多路复用器(DSLAM)、数字环路载波(DLC)、光纤聚合器(aggregator)、电缆调制解调端接***(CMTS)、无线网络控制(RNC)、WIMAX接入服务网络网关(ASN-GW)，或甚至是网络的聚合部分中的聚合节点。
附图说明
图1示出了具有根据本发明的网络节点实施例以及根据本发明的中心准入控制设备实施例的网络。
具体实施方式
图1示出了客户端设备处的机顶盒101。机顶盒101经由通过其而部署ADSL或VDSL服务的铜双绞线102以及ADSL调制解调器(图1未示出)、连接到数字用户线接入多路复用器104。铜线对102和DSLAM 104构成接入网络103的一部分。除下行链路102之外，DSLAM 104具有用于连接到聚合网106的上行链路105。在聚合网106和核心网(图1未示出)的边界，放置了IP边缘路由器107。图1还示出了中心资源准入控制设备108，其通过专用接口或逻辑连接109、逻辑上与DSLAM 104互连。中心资源准入控制设备108还与IP多媒体子***110逻辑上连接。
DSLAM 104和中心资源准入控制设备108根据本发明而操作。这意味着DSLAM 104配备有资源准入控制功能，用于其下行链路(例如102)以及其上行链路(例如105)的单播和组播流。中心资源准入控制设备108执行对于聚合网106中单播流的准入控制，并且还具有与DSLAM 104连接的能力、向DSLAM 104请求对接入网103和到聚合网106的上行链路105的单播流的准入/拒绝的能力，以及在对单播流的总体准入控制中考虑接收自DSLAM 104的信息的能力。
下面的用于单播和组播资源准入控制的机制分别用虚线箭头和点划线箭头在图1中被示出。
例如，IP多媒体子***110通过其代理呼叫状态控制功能(P-CSCF)(图1中未示出)来发出对于VoIP呼叫的资源预留请求121。该资源预留请求121被中心资源准入控制设备108接收并解释。CRAC设备108通过其专用接口109将资源预留请求122发送到DSLAM 104，从而针对接入网104和上行链路105请求对VoIP呼叫的准入或拒绝。资源预留请求122可以是接收自IMS 110的资源预留请求121的拷贝，或者是主要要求在接入网104和上行链路105中预留用于VoIP呼叫的必要带宽的被重新格式化的请求。DSLAM 104在其根据本发明的专用接口上接收请求122，并且在其资源准入控制功能中解释该请求122。该资源准入控制功能具有关于以下内容的知识：从DSLAM 104扩展到客户端设备的下行链路上的可用资源(例如可用带宽)以及到聚合网105的上行链路上的可用资源。DSLAM104中的资源准入控制功能因此了解接入网中和上行链路上被组播服务(其请求直接来自如STB 101的客户端设备)和单播服务(其请求被中心资源准入控制设备108转发)二者所占用的所有资源。基于这个知识，DSLAM 104中的资源准入控制功能确定VoIP呼叫是否可以被接受或应当被拒绝，并且准入/拒绝报告123被发送回中心资源准入控制设备CRAC108。该报告123可以包括对VoIP呼叫的明确准入或拒绝，或者其可以包括关于接入网和上行链路105上的所测量可用资源的信息，这使得CRAC设备能够做出准入或拒绝判决。CRAC设备108将响应信息123与其自己的关于聚合网106中可用资源的知识相结合，从而向IMS 110发送最终的准入/拒绝响应124。综上所述，换句话说，CRAC设备108从外部获得了针对到DSLAM 104的接入链路和上行链路的、对于网络触发的资源预留请求的准入控制判决，并且将DSLAM 104的准入控制判决包含于其去往网络触发的资源预留请求器(即图1中的IMS 110)的最终判决124中。
对于例如广播电视频道的组播流，机顶盒通过例如IGMP消息发出资源预留请求131。该请求131在DSLAM 104中被终止，该DSLAM 104的资源准入控制功能结合其对上行链路105和下行链路102上被组播服务和单播服务所占用的资源的知识，来作出准入/拒绝判决。DSLAM经由响应132向机顶盒101报告其判决。应当指出，根据用于预留请求消息131的协议，可能存在或不存在明确的响应(在后一情况下，仅存在明确的响应)。例如，在IGMP的情况下，不存在明确的响应，但是视频流只是开始去往机顶盒(STB接收该流)。对于如RSVP的其它协议，存在明确的响应。DSLAM 104因而具有RAC功能，其作出对于被中心RAC设备108转发到DSLAM 104的、CPE发起的预留请求(如131)和网络发起的预留请求(如121)二者的资源准入控制判决，其中该中心RAC设备108解释所述网络发起的请求。DSLAM 104作出对于第一英里下行链路(例如102)和到聚合网的上行链路(例如105)的组播和单播流二者的资源准入控制判决。DSLAM 104另外配备有专用接口109，用于与CRAC设备108交换QoS或资源预留请求和判决。
图1所示解决方案的主要优点在于，针对CPE触发的(典型用于BTV)和网络触发的(典型用于会话服务)资源预留请求，来协调第一英里和聚合网上的准入控制，这导致对组播和单播服务的更高效的资源利用率。
另外，不需要在DSLAM 104中实现应用信令代理(SIP、RTSP等)。这些应用代理应当使DSLAM 104知道这样的应用：其用在第一英里上，要求网络触发的资源预留并允许DSLAM 104执行资源准入控制。
还应当指出，被置于DSLAM 104附近的应用代理(或者甚至与DSLAM 104集成的应用代理)可以直接使用新的接口109，而不是在中心资源准入控制设备108从机顶盒接收对于整个接入网为透明的QoS或资源预留请求的情况下首先联系该中心资源准入控制设备。
由于资源准入控制已经在现有技术DSLAM上、对于CPE触发的预留而被实现，因此对于电信设备领域的技术人员而言，有可能在不需要太多努力的情况下创建新的接口，该接口可用于依赖于DSLAM中已经可用的资源准入控制功能的网络触发的预留。
尽管已经参考图1所示的指定实施例描述了本发明，然而可以在本发明的精神和范围内作出各种改变和修改，这对于本领域的技术人员是显而易见的。因此设想覆盖了落在本专利申请所公开并要求其权利的基本原理的精神和范围内的任何及所有的修改、变型或等价物。例如，本发明不限于关于图1作出的任何结构或实现选择。机顶盒可以用例如SIP电话、PC、终端、调制解调器、家庭网关等的任何其它客户端设备所代替。假设最后一英里环路102和如调制解调器的特定客户端设备也另外被调整，则DSLAM 104可以用例如电缆调制解调器终端***(CMTS)、数字环路载波(DLC)、光纤聚合器等的其它任何类型的接入节点所代替。集成在DSLAM 104中的根据本发明的功能甚至可以构成网络聚合段106中的网络实体或节点的一部分。集成在DSLAM 104中的根据本发明的RAC功能，可以考虑仅下行链路上的可用资源，或同时考虑下行链路和上行链路上的可用资源。如果该功能例如被集成在聚合节点中，则有可能该功能对于其准入/拒绝判决定仅考虑下行链路上的可用资源，这是因为所述聚合节点的上行链路构成被中心RAC功能监控的聚合网的一部分。然而并不排除在中心RAC是无效功能并且本身不作出对于聚合部分的资源准入控制判决的情况下，所述功能考虑聚合节点的上行链路。图1中的IMS可以用VoD服务器、游戏服务器或能够发出对单播服务的预留请求的其它网络实体所代替。CRAC设备108可以是例如实现TISPAN接入资源准入控制功能(ARAC-F)的会话资源代理(SRB)的独立实体，或可选地其可以例如利用IMS 110的P-CSCF而被集成为单一单元。

Claims (14)

1.一种网络节点(104)，其具有经由至少一个下行链路(102)到客户端设备和经由至少一个上行链路(105)到聚合网(106)的直接或间接连通性，所述网络节点(104)包括用于接收用户触发的资源预留请求(131)的装置，和用于允许或拒绝所述用户触发的预留请求的资源准入控制功能，
其特征在于，所述网络节点(104)还包括用于接收网络触发的预留请求(122)的装置，其特征还在于，所述资源准入控制功能适于至少基于对所述至少一个下行链路(102)上可用资源的知识，来协调对所述用户触发的预留请求(131)的允许或拒绝与对所述网络触发的预留请求(122)的允许或拒绝。
2.根据权利要求1的网络节点(104)，
其特征在于，所述资源准入控制功能还适于基于对所述至少一个上行链路上可用资源的知识，来协调对所述用户触发的预留请求(131)的允许或拒绝与对所述网络触发的预留请求(122)的允许或拒绝。
3.根据权利要求1的网络节点(104)，
其特征在于，所述用于接收网络触发的预留请求(122)的装置是用于连接中心准入控制功能(108)的专用接口，该中心准入控制功能(108)与所述聚合网(106)逻辑上互连。
4.根据权利要求1的网络节点(104)，
其特征在于，所述用户触发的资源预留请求(131)涉及组播服务，而所述网络触发的预留请求(122)涉及单播服务。
5.根据权利要求1的网络节点(104)，
其特征在于，所述准入控制功能适于针对所述用户触发的预留请求(131)、向所述客户端设备发出允许或拒绝(132)。
6.根据权利要求3的网络节点(104)，
其特征在于，所述准入控制功能适于针对所述网络触发的预留请求(122)、经由所述专用接口向所述中心准入控制功能(108)发出允许或拒绝(123)。
7.根据权利要求3的网络节点(104)，
其特征在于，所述准入控制功能适于针对所述网络触发的预留请求(122)、经由所述专用接口向所述中心准入控制功能(108)发出准入控制报告(123)。
8.根据权利要求1的网络节点(104)，
其特征在于，所述网络节点(104)是数字用户线接入多路复用器。
9.根据权利要求1的网络节点(104)，
其特征在于，所述网络节点是数字环路载波。
10.根据权利要求1的网络节点(104)，
其特征在于，所述网络节点是光纤聚合器。
11.根据权利要求1的网络节点(104)，
其特征在于，所述网络节点是电缆调制解调器终端***。
12.根据权利要求1的网络节点(104)，
其特征在于，所述网络节点是聚合节点。
13.一种用于与聚合网络(106)连接的中心准入控制设备(108)，所述中心准入控制设备(108)包括用于接收网络触发的资源预留请求(121)的装置，和用于允许或拒绝所述网络触发的预留请求的资源准入控制功能，
其特征在于，所述中心准入控制设备(108)包括用于将所述网络触发的资源预留请求(121)转发到根据权利要求1的网络节点(104)的装置，和用于从所述网络节点(104)接收针对所述网络触发的预留请求的准入控制报告(123)的装置，其特征还在于，所述资源准入控制功能适于基于所述准入控制报告(123)并至少基于对所述聚合网(106)中可用资源的知识，来允许或拒绝所述网络触发的预留请求(121)。
14.一种用于处理网络中用户触发的资源预留请求(131)和网络触发的资源预留请求(121)的方法，其中，客户端设备经由至少一个接入节点(104)连接到聚合网(106)，所述方法包括：
在所述接入节点(104)中、至少基于对于到所述客户端设备的下行链路(102)上可用资源的知识，允许或拒绝所述用户触发的资源预留请求(131)，
在连接到所述聚合网(106)的中心资源准入控制设备(108)中、基于对于所述聚合网(106)中可用资源的知识，允许或拒绝所述网络触发的资源预留请求(121)，
其特征在于，所述方法还包括：
由所述接入节点(104)至少基于对于到所述客户端设备的下行链路(102)上可用资源的知识，来发出对所述网络触发的资源预留请求(121)的准入控制报告(123)，以及，
当在所述中心资源准入控制设备(108)中允许或拒绝所述网络触发的资源预留请求(121)时，考虑所述准入控制报告(123)。
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