寬帶衛(wèi)星多媒體系統(tǒng)與下一代網(wǎng)絡(luò)的互連與集成

北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院衛(wèi)星與無線通信實(shí)驗(yàn)室 楊 旭 張曉寧 李 斌 吳建軍

一、引言

電信市場(chǎng)不斷發(fā)展壯大，出現(xiàn)了一些新的特征：一是各家運(yùn)營(yíng)商爭(zhēng)相采用最新技術(shù)，新業(yè)務(wù)也不斷涌現(xiàn)；二是互聯(lián)網(wǎng)使用的增長(zhǎng)、多媒體業(yè)務(wù)需求和通用移動(dòng)性需求的增加；三是各種業(yè)務(wù)間的融合更加廣泛和緊密。當(dāng)前傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的能力已接近飽和，無法滿足這些新特征所帶來的新需求；另一方面，地面通信無法覆蓋人煙稀少的偏遠(yuǎn)地區(qū)，也無法在災(zāi)后提供緊急通信能力。于是人們把目光轉(zhuǎn)向了太空，寬帶衛(wèi)星多媒體（BSM）等寬帶衛(wèi)星IP系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，為這些問題提供了解決方案。

BSM使用戶能夠通過衛(wèi)星終端接入到全球互聯(lián)網(wǎng)中，為用戶提供覆蓋全球的寬帶衛(wèi)星服務(wù)。它采用基于IP協(xié)議的分組（包）傳輸及可交互的模塊化控制，以標(biāo)準(zhǔn)化的方式提供IP業(yè)務(wù)，同時(shí)具有與其他IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互連與集成的能力?，F(xiàn)有的BSM標(biāo)準(zhǔn)是由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）衛(wèi)星地面站與系統(tǒng)（SES）技術(shù)委員會(huì)于2007年提出的，主要由歐洲的許多國(guó)家采用并實(shí)施。

此外，ETSI與國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）、互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）及第三代合作伙伴計(jì)劃（3GPP）等組織還致力于推動(dòng)下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）計(jì)劃，該計(jì)劃涉及固定網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合、業(yè)務(wù)的全球覆蓋、NGN與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的互連與集成，能夠解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)面對(duì)新興電信市場(chǎng)時(shí)所遇到的問題。

NGN的上層業(yè)務(wù)與底層傳輸技術(shù)相互獨(dú)立，其最重要的特點(diǎn)是支持通用移動(dòng)性，允許用戶不管位置是否變化、所處的接入網(wǎng)是否變化，都具有業(yè)務(wù)接入的能力。因此，NGN可以被看作是未來的通用網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)將基于IP的不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集合在一起的聚合網(wǎng)絡(luò)。BSM網(wǎng)絡(luò)就是其中的一種技術(shù)，它與NGN的互連與集成需要考慮衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)自身的特性。同時(shí)，BSM作為現(xiàn)有寬帶衛(wèi)星IP系統(tǒng)的代表，它與NGN網(wǎng)絡(luò)的融合對(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)成功融入下一代通信網(wǎng)絡(luò)具有推動(dòng)作用。

本文將主要針對(duì)BSM系統(tǒng)與NGN的集成進(jìn)行介紹，以及BSM系統(tǒng)與NGN的功能架構(gòu)，BSM與NGN互連時(shí)NGN對(duì)BSM所產(chǎn)生的影響，BSM與NGN集成的適應(yīng)性解決方案及應(yīng)用場(chǎng)景。

二、BSM和NGN

ETSI SES技術(shù)委員會(huì)在對(duì)BSM所做的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，非常重要的一點(diǎn)就是定義了獨(dú)立于衛(wèi)星的業(yè)務(wù)接入點(diǎn)（SI-SAP），它將上層業(yè)務(wù)與底層傳輸技術(shù)分離開來。而ETSI中致力于NGN研究的電信和互聯(lián)網(wǎng)融合業(yè)務(wù)及高級(jí)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（TISPAN），將NGN的架構(gòu)劃分為業(yè)務(wù)層和傳輸層，并在業(yè)務(wù)功能與網(wǎng)絡(luò)功能之間提供開放的接口。這與BSM系統(tǒng)架構(gòu)的層次劃分類似，為兩者的互連與集成提供了便利。此外，NGN允許“外部”網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)在NGN架構(gòu)中使用其自帶的協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)與其他網(wǎng)絡(luò)的交互，這將有利于將更多的網(wǎng)絡(luò)（從有線電視網(wǎng)到4G網(wǎng)絡(luò)）融入到NGN的基礎(chǔ)架構(gòu)之中。

1.BSM系統(tǒng)的架構(gòu)

SI-SAP是BSM架構(gòu)上層協(xié)議與底層協(xié)議的接口，在邏輯上可以分為三種類型：用戶、控制和管理（分別對(duì)應(yīng)SI-U-SAP、SI-C-SAP和SI-M-SAP），分別用于對(duì)不同的功能進(jìn)行適配。上層包括L3層及以上各層；底層包括L1層與L2層，在BSM中底層又分為衛(wèi)星鏈路控制層（SLC）、衛(wèi)星媒體接入層（SMAC）和衛(wèi)星物理層（SPHY）。

圖1 BSM系統(tǒng)的功能架構(gòu)

圖2 NGN功能架構(gòu)

BSM系統(tǒng)的功能架構(gòu)如圖1所示。

在上層協(xié)議和底層協(xié)議中，分別定義了相應(yīng)的適配功能SIAF和SDAF，其中SIAF用于L3層與SI-SAP的連接，并對(duì)上層IP協(xié)議進(jìn)行適配；SDAF用于L2層與SISAP連接，并對(duì)底層BSM資源進(jìn)行訪問。SIAF可以提供BSM地址解析、路由適應(yīng)、QoS管理和安全管理等功能，以此來支持上層的IP路由、IP層QoS管理和安全管理。SDAF可以提供用戶數(shù)據(jù)封裝、BSM地址解析和隊(duì)列管理等功能，并支持BSM資源管理和安全管理。

2.NGN的功能架構(gòu)

ETSI的NGN架構(gòu)遵從國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部（ITU-T）提出的NGN通用參考模型，由業(yè)務(wù)層和基于IP的傳輸層構(gòu)成。

圖2中所示的NGN功能架構(gòu)還包括了相關(guān)的物理設(shè)備，如終端和網(wǎng)關(guān)。BSM系統(tǒng)可以作為接入網(wǎng)絡(luò)取代其中的接入傳輸功能。

盡管IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）是NGN業(yè)務(wù)層的核心，它也只是許多個(gè)服務(wù)控制子系統(tǒng)之一。其他的服務(wù)控制子系統(tǒng)包括PSTN仿真（PES）和流服務(wù)等。IMS原本旨在使用基于SIP的信令來控制和傳送實(shí)時(shí)對(duì)話業(yè)務(wù)，現(xiàn)在經(jīng)過演進(jìn)，已經(jīng)可以支持許多其他業(yè)務(wù)，如IPTV等融合業(yè)務(wù)。

圖3 NGN業(yè)務(wù)層公共組件概覽

除了服務(wù)控制子系統(tǒng)，業(yè)務(wù)層還包括許多通用的功能實(shí)體，它們都能由多個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行訪問，如圖3所示。這些通用功能實(shí)體包括：用于普通身份管理的用戶信息服務(wù)器功能（UPSF）；用于移動(dòng)用戶的簽約定位功能（SLF）；用于特定應(yīng)用的應(yīng)用服務(wù)器功能（ASF）；用于集成傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)交互功能（IWF）。

傳輸層在網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)（NASS）和資源與準(zhǔn)入控制子系統(tǒng)（RACS）的控制下，向NGN用戶設(shè)備提供了基于IP的連接。這些子系統(tǒng)隱藏了IP層以下用于接入網(wǎng)和核心網(wǎng)的傳輸技術(shù)。這個(gè)功能架構(gòu)中的每個(gè)子系統(tǒng)由一組功能實(shí)體和相關(guān)接口進(jìn)行限定。因此，實(shí)現(xiàn)時(shí)可以由需要支持的商業(yè)模型、業(yè)務(wù)或能力來選擇相應(yīng)的功能實(shí)體進(jìn)行組合。

傳輸層包含一個(gè)傳輸控制子層和若干傳輸處理功能實(shí)體，如圖4所示。

圖4 NGN傳輸層功能架構(gòu)

傳輸控制子層可以進(jìn)一步分為緊密協(xié)作的兩個(gè)子系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)（NASS），資源和準(zhǔn)入控制子系統(tǒng)（RACS）。NASS管理網(wǎng)絡(luò)附著的各個(gè)方面，例如IP地址分配（如DHCP）、網(wǎng)絡(luò)級(jí)用戶認(rèn)證、網(wǎng)絡(luò)接入授權(quán)和接入網(wǎng)絡(luò)配置等。RACS負(fù)責(zé)準(zhǔn)入控制、資源預(yù)約、策略控制和內(nèi)網(wǎng)互聯(lián)（NAT traversal）。

傳輸處理功能用于支持?jǐn)?shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)和路由，包括：向通過NGN的不同通信網(wǎng)絡(luò)間提供轉(zhuǎn)譯服務(wù)的媒體網(wǎng)關(guān)功能（MGF）；在兩個(gè)IP傳輸域間充當(dāng)中繼的邊界網(wǎng)關(guān)功能（BGF）；在附著網(wǎng)絡(luò)的QoS要求下，進(jìn)行資源控制的資源控制執(zhí)行功能（RCEF）；在用戶設(shè)備和NASS之間提供接入中繼功能（ARF）；進(jìn)行信令轉(zhuǎn)換的信令網(wǎng)關(guān)功能（SGF）；提供特定的多媒體功能的媒體資源功能處理器（MRFP）；提供接入網(wǎng)與NGN接入控制功能實(shí)體間接口的接入管理功能（AMF）；提供傳輸承載的基本傳輸功能（BTF）等。

三、BSM與NGN的互連

將BSM系統(tǒng)融入NGN的目標(biāo)，一是將用戶和會(huì)話管理功能轉(zhuǎn)移到標(biāo)準(zhǔn)化的NGN功能實(shí)體，二是將資源管理整合到BSM系統(tǒng)中。因此，它們互連與集成的一個(gè)關(guān)鍵部分就是實(shí)現(xiàn)與會(huì)話相關(guān)的信令轉(zhuǎn)換與傳送，以及資源的調(diào)度與管理。

BSM系統(tǒng)應(yīng)用范圍廣泛，包括VoIP，IPTV，IP視頻和應(yīng)急通信等。在不同的應(yīng)用案例中，要實(shí)現(xiàn)與NGN的融合，BSM系統(tǒng)需要滿足相應(yīng)的NGN要求，并做出一定調(diào)整與改進(jìn)。為了與NGN更好地結(jié)合，BSM網(wǎng)絡(luò)功能的演進(jìn)理念可以簡(jiǎn)單地總結(jié)為：

⊙ 再利用已有的BSM網(wǎng)絡(luò)功能，尤其是TS 102292中定義的衛(wèi)星獨(dú)立自適應(yīng)功能。

⊙ 通過相同的基礎(chǔ)設(shè)施，聚合業(yè)務(wù)。

⊙ 通過NGN/IMS架構(gòu)和IMS核心構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星移動(dòng)業(yè)務(wù)與固定業(yè)務(wù)的聚合。

1.NGN的業(yè)務(wù)與交互要求

NGN需要具有創(chuàng)造、開發(fā)和管理各種可能的（現(xiàn)有的或未知的）業(yè)務(wù)的能力。這包括使用各種不同媒體（文本、音頻、視頻等）的業(yè)務(wù)，各種不同編碼方案的業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和會(huì)話型業(yè)務(wù)，單播業(yè)務(wù)及多播和廣播業(yè)務(wù)，實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，以及時(shí)延敏感型業(yè)務(wù)和非時(shí)延敏感型業(yè)務(wù)。同時(shí)，NGN架構(gòu)還需要提供業(yè)務(wù)相關(guān)的應(yīng)用程序接口（API）。

NGN提供的業(yè)務(wù)需要滿足以下功能要求：

（1）將用戶與特定的接入方式和特定的終端設(shè)備相分離，實(shí)現(xiàn)游牧。

（2）任何接入網(wǎng)都可以提供業(yè)務(wù)應(yīng)用；業(yè)務(wù)內(nèi)容可與接入方式匹配，并可由終端功能進(jìn)行調(diào)整。

（3）進(jìn)行授權(quán)、認(rèn)證和計(jì)帳，并對(duì)資源使用量進(jìn)行監(jiān)管。

（4）為所有用戶終端、接入網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)應(yīng)用提供通用模型。

（5）多個(gè)業(yè)務(wù)可以基于用戶事務(wù)和狀態(tài)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)協(xié)調(diào)。

NGN與接入網(wǎng)絡(luò)（如BSM）之間有兩種基本的互連方法：一是面向業(yè)務(wù)的連接（SOIX），在業(yè)務(wù)層進(jìn)行互連；二是面向連通性的連接（CoIx），在傳輸層進(jìn)行互連。對(duì)于SOIX來說，業(yè)務(wù)互操作性依賴于業(yè)務(wù)層及傳輸層共同的QoS能力。而對(duì)CoIx來說，高層業(yè)務(wù)對(duì)于底層連接而言是未知的，這種方式不會(huì)對(duì)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)性能、QoS和安全要求進(jìn)行保障，進(jìn)而無法保證互操作性。因此，只有SOIX能夠完全滿足NGN關(guān)于互操作性的要求。

2.BSM/NGN特有的業(yè)務(wù)要求

針對(duì)不同業(yè)務(wù)，BSM系統(tǒng)的應(yīng)用要求不盡相同。下面是BSM系統(tǒng)與NGN結(jié)合（BSM/NGN）的幾個(gè)典型使用案例及其業(yè)務(wù)要求。

（1）VoIP。VoIP業(yè)務(wù)可以通過NGN中IMS實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)層控制，并由BSM提供網(wǎng)絡(luò)傳輸相關(guān)的功能。當(dāng)一個(gè)VoIP設(shè)備通過IMS注冊(cè)VoIP業(yè)務(wù)時(shí)，注冊(cè)消息中的會(huì)話描述協(xié)議（SDP）部分包含該設(shè)備允許的速率和所使用編解碼方法等細(xì)節(jié)。因此，BSM的帶寬請(qǐng)求可以在IMS級(jí)進(jìn)行處理。同時(shí)，通過這部分內(nèi)容可以區(qū)分傳輸方式，所以將這部分從BSM中去除，加入到NGN的IMS中，使得BSM傳輸完全與業(yè)務(wù)分離。另外，通過BSM提供VoIP業(yè)務(wù)涉及的技術(shù)還包括會(huì)話發(fā)起協(xié)議（SIP）信令壓縮、話音活動(dòng)檢測(cè)及QoS反饋等。

（2）IPTV和IP視頻。對(duì)于BSM運(yùn)營(yíng)商來說，IPTV和IP視頻在傳輸方面有許多相似的特點(diǎn)，如基于IP、分組（包）傳送等；但是由于IPTV運(yùn)營(yíng)商和BSM運(yùn)營(yíng)商之間的關(guān)系，不同于IP視頻運(yùn)營(yíng)商與BSM運(yùn)營(yíng)商之間的關(guān)系，它們的商業(yè)模式有所不同。另一方面，智能手機(jī)、平板電腦功能不斷完善，它們將成為BSM/NGN提供IPTV和IP視頻業(yè)務(wù)的一個(gè)新的應(yīng)用場(chǎng)景。

（3）應(yīng)急通信。BSM的應(yīng)急通信業(yè)務(wù)有兩個(gè)功能：提供緊急通信（由ETSI EMTEL規(guī)范定義）；支持第一應(yīng)答（基于NGN的政府應(yīng)急電信服務(wù)，NGN-GETS）。應(yīng)急通信業(yè)務(wù)最顯而易見的使用案例就是通過BSM網(wǎng)絡(luò)在災(zāi)后建立災(zāi)區(qū)與外界的即時(shí)通信。BSM系統(tǒng)的第一應(yīng)答服務(wù)可以通過NGN基礎(chǔ)設(shè)施與陸地集群無線電（TETRA）通信網(wǎng)絡(luò)相連，實(shí)現(xiàn)與災(zāi)區(qū)外通信網(wǎng)絡(luò)的即時(shí)接入。這需要BSM/NGN架構(gòu)在實(shí)現(xiàn)過程中采用通用網(wǎng)關(guān)，便于BSM網(wǎng)絡(luò)與地面網(wǎng)絡(luò)的互連。

圖5 BSM/NGN功能架構(gòu)

四、BSM與NGN的集成

1.BSM/NGN的功能架構(gòu)

針對(duì)BSM及NGN各自的架構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用要求，ETSI于2011年3月發(fā)布了“BSM網(wǎng)絡(luò)上提供NGN業(yè)務(wù)”的技術(shù)規(guī)范。該規(guī)范提出了一個(gè)融合了BSM的NGN功能架構(gòu)，如圖5所示。這個(gè)架構(gòu)采用了以下功能配置：

⊙ BSM系統(tǒng)本身沒有QoS策略執(zhí)行子系統(tǒng)，因此在接入網(wǎng)邊界的BSM IP邊緣節(jié)點(diǎn)（如衛(wèi)星終端中心站或路由器）上實(shí)現(xiàn)資源控制和執(zhí)行功能（RCEF）。對(duì)于已經(jīng)建立QoS機(jī)制的BSM系統(tǒng)，需要實(shí)現(xiàn)接入功能（AF），其實(shí)質(zhì)是對(duì)BSM系統(tǒng)與NGN之間的QoS信令進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換。對(duì)于NGN而言，BSM網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)，使用IMS作為其與NGN交互的中介。

⊙ UE里的應(yīng)用客戶端與NASS中的實(shí)體（如業(yè)務(wù)控制和應(yīng)用）進(jìn)行直接通信。此外，UE也可通過在邊緣節(jié)點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)的接入中繼功能（ARF）與NASS中的實(shí)體進(jìn)行間接通信。

⊙ 在核心網(wǎng)與接入網(wǎng)邊界節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)邊界網(wǎng)關(guān)功能（C-BGF）；核心網(wǎng)邊界節(jié)點(diǎn)位于接入網(wǎng)與核心網(wǎng)邊界的核心網(wǎng)側(cè)。

BSM網(wǎng)絡(luò)與NGN業(yè)務(wù)控制及管理功能之間的接口隸屬于網(wǎng)絡(luò)控制中心（NCC）、網(wǎng)絡(luò)管理中心（NMC）和RCEF，它們都位于SI-SAP之上，不會(huì)涉及底層傳輸?shù)南嚓P(guān)操作。

（1） BSM/NGN中的RACS

NGN的業(yè)務(wù)層包括一些應(yīng)用功能（AF），用來實(shí)現(xiàn)對(duì)IP承載資源的控制。在IMS中的AF包括代理呼叫會(huì)話控制功能（P-CSCF）和互連邊界控制功能（IBCF）等。AF對(duì)應(yīng)用層QoS信息進(jìn)行映射，例如，P-CSCF將會(huì)話描述協(xié)議（SDP）中定義的參數(shù)，映射為通過Gq’參考點(diǎn)發(fā)送到基于業(yè)務(wù)的策略決策功能（SPDF）的QoS請(qǐng)求信息。圖6為BSM/NGN中的資源和準(zhǔn)入控制子系統(tǒng)（RACS）架構(gòu)，其中的接口由TISPAN定義。

圖6 BSM/NGN中的RACS架構(gòu)

基于業(yè)務(wù)的策略決策功能（SPDF），向AF提供了一個(gè)單獨(dú)的接觸點(diǎn)。在SPDF所在的每一個(gè)管理域（如BSM系統(tǒng)）中，SPDF充當(dāng)?shù)氖腔跇I(yè)務(wù)的策略控制（SPB）的最終決定點(diǎn)。SPDF也與相鄰管理域中相連的SPDF進(jìn)行通信，以提供預(yù)約請(qǐng)求。SPDF通過使用由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商制訂的業(yè)務(wù)策略規(guī)則來決定策略。

BSM網(wǎng)絡(luò)作為接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，資源和準(zhǔn)入控制功能（RACF）轉(zhuǎn)化為接入-資源準(zhǔn)入控制功能（A-RACF）。A-RACF充當(dāng)?shù)氖遣呗詻Q定點(diǎn)（PDP），用于接入允許控制和資源操作控制。A-RACF接收來自SPDF，RCEF或位于同一操作域的其他x-RACF的QoS資源請(qǐng)求，并作出接受或拒絕的決定。

（2） BSM/NGN中的NASS

圖7 BSM/NGN中的NASS架構(gòu)

在圖7所示的架構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)接入配置功能（NACF）負(fù)責(zé)向UE分配IP地址及其他的網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)；連接性會(huì)話位置和資源庫(kù)功能（CLF）登記了分配給UE的IP地址和由NACF提供的網(wǎng)絡(luò)位置信息之間的關(guān)聯(lián)；用戶認(rèn)證和授權(quán)功能（UAAF）基于NASS用戶配置文件，為網(wǎng)絡(luò)接入完成NASS的用戶認(rèn)證及授權(quán)檢查；配置文件數(shù)據(jù)庫(kù)功能（PDBF）實(shí)體包含了NASS的用戶認(rèn)證數(shù)據(jù)（NASS用戶身份、所支持的認(rèn)證方法列表、關(guān)鍵資料等）和所需的網(wǎng)絡(luò)接入配置相關(guān)的信息；CNG（用戶網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)）配置功能（CNGCF）用于CNG的初始化和更新。

BSM系統(tǒng)中有兩個(gè)功能實(shí)體與NASS聯(lián)系較為緊密：接入管理功能（AMF）用于將UE發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)接入請(qǐng)求轉(zhuǎn)化為NASS可以理解的格式；接入中繼功能（ARF）充當(dāng)?shù)氖荱E與NASS之間的中繼，在向NASS轉(zhuǎn)發(fā)UE的網(wǎng)絡(luò)接入請(qǐng)求前，ARF可以加入本地配置信息。

2.BSM/NGN的應(yīng)用場(chǎng)景

將BSM網(wǎng)絡(luò)集成到NGN中有很多種可能的場(chǎng)景，它們的復(fù)雜度和能力各不相同。ETSI TS 102462中定義了BSM的QoS架構(gòu)，這將作為BSM網(wǎng)絡(luò)傳輸層QoS控制的基礎(chǔ)。但是這種類型的QoS控制并不是通用有效的；因此，考慮沒有嵌入QoS控制的BSM網(wǎng)絡(luò)，將更具有普遍意義。

（1）基于星狀網(wǎng)絡(luò)的IMS業(yè)務(wù)接入

這個(gè)場(chǎng)景只提供最基本的功能實(shí)體，復(fù)雜度最低（如圖8所示），同時(shí)由NGN核心網(wǎng)絡(luò)提供動(dòng)態(tài)QoS管理和統(tǒng)一用戶管理，使得這個(gè)模型更易于向NGN過渡。在這個(gè)場(chǎng)景中，BSM的網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)體都集中在中心ST，這可以看作是一個(gè)衛(wèi)星星狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。所有附加的BSM/NGN功能實(shí)體位于傳輸層。這些功能實(shí)體與NGN核心業(yè)務(wù)層相連，用于端到端的QoS控制；同時(shí)也與NCC/NMC相連，用于衛(wèi)星技術(shù)特有的資源控制和功能，如UE注冊(cè)。

圖8 配置了中心站RCEF的IMS業(yè)務(wù)接入

上行時(shí)ST的QoS是基于固定的報(bào)文分級(jí)，這是由于ST中沒有相關(guān)的資源執(zhí)行功能實(shí)體。但在下行時(shí)，中心站可以通過資源控制及執(zhí)行功能（RCEF）實(shí)體提供動(dòng)態(tài)的QoS。

圖9 配置了衛(wèi)星終端RCEF的IMS業(yè)務(wù)接入

NASS提供接入注冊(cè)及UE初始化，用于接入NGN業(yè)務(wù)。NASS還提供網(wǎng)絡(luò)級(jí)的用戶認(rèn)證，管理接入網(wǎng)絡(luò)的IP地址空間，并對(duì)接入會(huì)話進(jìn)行驗(yàn)證。此外，NASS向UE通知NGN業(yè)務(wù)/應(yīng)用子系統(tǒng)的聯(lián)系點(diǎn)。隨后，這些功能將通過BSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)起個(gè)人用戶會(huì)話；除了資源管理功能，將不直接涉及NCC/NMC。這對(duì)于面向會(huì)話的使用案例（如VoIP或IPTV）尤其重要，因?yàn)檫@些業(yè)務(wù)需要BSM網(wǎng)絡(luò)處理大量具有特定要求的個(gè)人會(huì)話，如果每次處理都要經(jīng)過 NCC/NMC，將會(huì)占用許多額外的資源。

BSM網(wǎng)絡(luò)跟其他許多衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)一樣，受限于資源瓶頸而需要對(duì)SIP信令進(jìn)行壓縮。此外，還需要自適應(yīng)功能來處理BSM時(shí)延以及由時(shí)延對(duì)信令效率和性能所產(chǎn)生的影響。

RACS負(fù)責(zé)基于策略的資源預(yù)約和接入控制。RACS還支持BSM網(wǎng)絡(luò)邊緣進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)地址及端口轉(zhuǎn)換，并輔助遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換。此外，RACS還涉及流量策略、端對(duì)端QoS和傳輸層計(jì)費(fèi)的設(shè)置和修改等方面。

（2）基于網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的IMS業(yè)務(wù)接入

如圖9所示，作為前一個(gè)場(chǎng)景的進(jìn)一步加強(qiáng)，這個(gè)場(chǎng)景對(duì)衛(wèi)星鏈路兩端的ST都加入了RCEF，以此來建立動(dòng)態(tài)的QoS分級(jí)，這將特別適合于網(wǎng)狀衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。此架構(gòu)適用于應(yīng)急業(yè)務(wù)和智能電網(wǎng)應(yīng)用，因?yàn)樵谶@兩個(gè)應(yīng)用中，本地ST可以不依賴中心站而對(duì)BSM網(wǎng)絡(luò)接入進(jìn)行管理和監(jiān)督。

這個(gè)場(chǎng)景中RASS和RACS的功能與前一個(gè)場(chǎng)景的基本相同。

（3）IMS對(duì)等互連

圖10 IMS對(duì)等互連

在圖10所示的場(chǎng)景中，BSM作為骨干網(wǎng)，用于連接孤立的ISP（互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)提供商）和MSP（移動(dòng)性業(yè)務(wù)提供商），同時(shí)支持通過IMS實(shí)現(xiàn)信令交互。衛(wèi)星網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)適合于這種配置，可以避免雙跳時(shí)延。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商不需要對(duì)整個(gè)IMS進(jìn)行操作，但需要通過少量的IMS核心元件進(jìn)行QoS管理。在BSM作為地面網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)急后備案例中，采用這個(gè)場(chǎng)景最為理想。

3.BSM為適應(yīng)NGN所做的改進(jìn)

將BSM融入NGN，還需要對(duì)一些功能實(shí)體做改進(jìn)，包括（但不限于）策略和資源管理交互功能、IMS接口、受限于BSM資源瓶頸的SIP信令改進(jìn)等。改進(jìn)涉及的方面有：

（1）將NGN/IMS提供的聚合業(yè)務(wù)作為BSM系統(tǒng)業(yè)務(wù)的擴(kuò)展。主要由網(wǎng)絡(luò)互連功能實(shí)體（IWF）和用于高層交互的應(yīng)用服務(wù)器（AS）實(shí)現(xiàn)。

（2）調(diào)節(jié)ST/GWY以支持向NGN/IMS演進(jìn)，內(nèi)容包括所有用于BSM網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奶囟ㄐ枨螅〞r(shí)延、損耗和瓶頸資源）。

為了實(shí)現(xiàn)演進(jìn)，BSM/NGN架構(gòu)中需要增加的功能有：

⊙ 基于策略的網(wǎng)絡(luò)管理：用于商用策略服務(wù)器和BSM專用IWF之間的跨網(wǎng)絡(luò)實(shí)施。

⊙ SIP注冊(cè)和基于SIP的設(shè)備發(fā)現(xiàn)機(jī)制：用于使用本地BSM ST/GWY信令或使用商用及定制信令的應(yīng)用服務(wù)器之間的互聯(lián)互通。

⊙ BSM用戶文件管理：基于IMS配置文件，用來管理橫跨BSM-地面聚合網(wǎng)絡(luò)的多用戶身份，同時(shí)對(duì)BSM管理用戶功能不作附加要求。

⊙ 呈現(xiàn)和應(yīng)用服務(wù)器：用于增加的個(gè)性化業(yè)務(wù)和附加值業(yè)務(wù)，如IPTV和移動(dòng)視頻。

五、結(jié)束語

NGN概念為衛(wèi)星通信進(jìn)一步融入全球通信網(wǎng)絡(luò)提供了機(jī)會(huì)。同時(shí)，NGN架構(gòu)可以用于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和陸地網(wǎng)絡(luò)間的無縫融合。實(shí)現(xiàn)BSM系統(tǒng)與NGN的互連與集成，是對(duì)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)采用NGN架構(gòu)這一新的網(wǎng)絡(luò)模型所做的探索，本文即是針對(duì)此所做的介紹。ETSI“BSM網(wǎng)絡(luò)上提供NGN服務(wù)”規(guī)范，定義了BSM網(wǎng)絡(luò)與NGN架構(gòu)的集成和互用性，旨在鼓勵(lì)發(fā)展可以利用這一新網(wǎng)絡(luò)模式的下一代衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。因此，深入了解BSM與NGN融合的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)構(gòu)建我國(guó)自主的寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)，以及促進(jìn)寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)向下一代通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施演進(jìn)，可以起到很好的借鑒作用。

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