专利名称：私网用户与保证业务服务质量网络互通的系统及方法
技术领域：
本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种私网用户与保证业务服务质量网络互通的系统及方法。
背景技术：
随着Internet(互联网)规模的不断增大，各种各样的网络服务争相涌现，先进的多媒体系统层出不穷。由于实时业务对网络传输时延、延时抖动等特性较为敏感，当网络上有突发性高的FTP(文件传输协议)或者含有图像文件的HTTP(超文本传输协议)等业务时，实时业务就会受到很大影响；另一方面，多媒体业务占去了大量的带宽，这样，现有网络要保证的关键业务就难以得到可靠的传输。
基于上述现状，各种QoS(服务质量)技术应运而生。IETF已经建议了很多服务模型和机制，以满足QoS的需求。目前业界比较认可的是在网络的接入和边缘使用综合业务模型(Int-Serv)，在网络的核心使用区分业务模型(Diff-serv)。
由于区分业务模型(Diff-serv)仅设定优先等级保障QoS措施虽然有线路利用率高的特点，但具体的效果难以预测。因此，业界开始为骨干网区分业务Diff-Serv引入一个独立的承载控制层，建立一套专门的Diff-Serv QoS信令机制，如为了推动Diff-Serv的应用，IETF和一些厂商以及研究机构共同推动的QBone试验网上，使用带宽代理器(Bandwidth Broker)模型来实现网络资源和拓扑管理，有其他一些厂商提出了类似的QoS服务器/资源管理器技术来管理拓扑资源和协调各个区分业务Diff-Serv区域的QoS能力。
上述方法均为区分服务Diff-Serv网络专门建立一个资源管理层，管理网络的拓扑资源，由于传统的Diff-Serv定义具有局限性，为了不引起混淆，我们将上述资源管理区分服务Diff-Serv模型改称为具有独立承载控制层(或集中资源控制层)的网络模型。
如图1所示，在有独立的承载控制层的网络模型中，承载网控制服务器(包括带宽代理器(Bandwidth Broker)或者QoS服务器/资源管理器)配置了管理规则和网络拓扑，为客户的业务带宽申请分配资源。每个管理域的承载网控制服务器相互之间通过信令传递客户的业务带宽申请请求和结果，以及承载网资源管理器为业务申请分配的路径信息等。
当承载控制层处理用户的业务带宽申请时，将确定用户业务的路径。承载网资源管理器会通知边缘路由器按照指定的路径转发业务流。
承载网如何根据承载控制层确定的路径实现用户业务流按指定路由转发，目前业界现有的技术主要是利用MPLS技术，使用资源预留方式沿着承载控制层指定的业务流路径建立LSP，使用RSVP-TE或CR-LDP的显式路由机制建立端到端的LSP。
上述实现方案能够严格保证业务所需求的端到端QoS。然而，上述方案中没有考虑当用户IP地址是私有地址时，如何实现端到端的QoS保证。而且，在实际网络应用过程中，由于IPv4地址数目有限，很多网络中均采用动态地址分配的方式给用户分配私网地址。
通常私网用户与外部用户交互时，需要通过网络地址(端口)转换功能将相应的私网地址转换成公网地址再与外部用户互通，所述的网络地址(端口)转换功能通常在承载层的网关中实施，使得承载控制层实体和应用层实体无法获知地址转换过程，由此带来的后果是导致不能正确寻址而无法完成业务的QoS资源分配。
可以看出，由于上述原因，目前，对于仅被分配了私网地址的私网用户无法与保证业务服务质量网络互通，以保证端到端的服务质量。
发明内容
鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种私网用户与保证业务服务质量网络互通的系统及方法，使得仅被分配了私网地址的私网用户可以与保证业务服务质量的网络互通，从而实现端到端的业务服务质量保证。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明提供了一种私网用户与保证业务服务质量网络互通的系统，包括私有网络，保证业务服务质量的网络及地址转换网关，所述的私有网络与保证业务服务质量的网络间交互的信息通过地址转换网关进行地址转换处理后发送到对端网络中。
所述的地址转换网关可以独立设置，也可以设置于保证业务服务质量网络的网络实体中。
所述的私网用户直接或通过地址转换网关与保证业务服务质量网络中应用或业务边界控制功能实体，或者策略决定功能PDF/承载控制功能BCF连接。
本发明还提供了一种基于上述系统的私网用户与保证业务服务质量网络互通的方法，包括私有网络与保证业务服务质量网络间进行信息交互时，将所述信息进行地址转换处理后发送给对端网络。
当私网用户发起请求消息时，本发明所述的方法具体包括A、私网用户向保证业务服务质量网络发送业务信息；B、保证业务服务质量网络中的实体收到所述业务请求信息后，向地址转换网关申请获取私网用户的公网地址信息；C、利用所述的公网地址信息建立与对端间的连接，并基于所述连接在私网用户与保护业务服务质量网络中的对端间进行信息交互。
所述的步骤A包括私网用户向保证服务质量网络中的应用或业务边界控制功能实体发送包含主叫身份信息的业务信息。
所述的步骤B包括应用或业务边界控制功能实体根据私网用户发来的信息中承载的身份信息确定其地址信息为私网地址；应用或业务边界控制功能实体向地址转换网关为该私网用户申请公网地址，并由地址转换网关为私网用户分配相应的公网地址，返回到应用或业务边界控制功能实体。
所述的步骤B包括应用或业务边界控制功能实体根据私网用户发来的信息中承载的身份信息确定其地址信息为私网地址；应用或业务边界控制功能实体向策略决定功能PDF/承载控制功能BCF发起申请公网地址请求消息；所述的PDF/BCF向地址转换网关为该私网用户申请公网地址，并由地址转换网关为私网用户分配相应的公网地址，返回到PDF/BCF；PDF/BCF继续将所述的公网地址返回至应用或业务边界控制功能实体上保存，或在PDF/BCF上保存。
所述的步骤C还包括在PDF/BCF上利用相应的私网地址为私网用户申请私网资源，利用相应的公网地址为私网用户申请公网资源。
所述的步骤B还包括
应用或业务边界控制功能实体携带私网用户的私网地址直接或通过PDF/BCF向地址转换网关发起申请公网地址请求；地址转换网关为各个私网地址分配对应的公网地址，并将相应的私网地址与公网地址关系信息返回至应用或业务边界控制功能实体；或者，应用或业务边界控制功能实体携带其需要的公网地址数目直接或通过PDF/BCF向地址转换网关发起申请公网地址请求，并获取地址转换网关返回的一组公网地址；应用或业务边界控制功能实体需要建立各私网地址与公网地址的对应关系，并在需要时将此对应关系传送给地址转换网关用作媒体流传输。
所述的步骤C包括应用或业务边界控制功能实体保存该私网用户的私有地址与分配的公网地址的对应关系，并利用所述的公网地址信息与对端建立连接；基于所述连接在私网用户与保护业务服务质量网络中的对端间进行信息交互。
所述的步骤C包括应用或业务边界控制功能实体以私网用户的私有地址向PDF/BCF发起业务请求消息；所述的PDF/BCF根据保存的私有地址与分配的公网地址的对应关系确定私网用户对应的公网地址，并利用所述的公网地址信息与对端建立连接；基于所述连接在私网用户与保护业务服务质量网络中的对端间进行信息交互。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明解决了在采用独立承载控制层实体的网络中处理具有私网地址的用户与外部网络交互分配QoS资源的问题，从而可以方便地实现网络间的互通，拓展了网络适应业务的能力。
也就是说，本发明的实现使得具有独立承载控制层的网络中相应的承载控制层实体和应用层实体可以获取私网地址与公网地址的对应关系，从而可以为私网用户分配相应的公网资源。
图1为本发明应用的网络结构示意图；图2为本发明所述方法的处理过程示意图1；图3为本发明所述方法的处理过程示意图2；图4为本发明所述方法的应用组网示意图。
具体实施例方式
在保证服务质量的网络，即具有独立承载控制层的网络中，QoS信令在AF(应用功能)、PDF(策略决定功能)、BCF(承载控制功能)及TPF(承载传输功能)等各功能实体中交互，从而保证业务的服务质量。
目前在各功能实体间信令连接中传输的业务会话媒体流地址默认为都是公网地址，而没有考虑私网地址存在的情况。
本发明的核心是在独立承载控制层网络中使得承载控制层实体和应用层实体获取地址(端口)转换信息，以便于其实现正确的资源分配功能。也就是说，本发明的主要目的是使得各功能实体能正确处理私有地址的传送和转换，达到正确寻址、分配资源的目的。从而解决了当用户使用私网地址，无法正确完成端到端的QoS资源分配，无法保证端到端业务QoS的问题。
本发明提供了具有独立承载控制层的网络(简称BCF网络)中在需要网络地址(端口)转换NA(P)T时，应用功能AF，策略决定功能PDF，承载控制功能BCF及承载传输功能TPF等功能实体如何实现相应处理的方法。
在图1中，策略决定功能PDF和承载控制功能BCF可以在同一物理实体中，也可在不同物理实体中(如BCF通过PDF与AF相连)，也可以在某段网络中只有一种逻辑形态存在。
为对本发明有更进一步的理解，下面将结合图2和图3对本发明所述的方法的具体实现方式作进一步的详细说明。
通常，用户发起到应用功能AF的信令消息中包含有主被叫的身份信息，所述的信令消息可以为SIP INVITE(会话初始协议申请)消息等，所述的主被叫的身份信息可以为域名、地址、端口信息等；业务边界控制SBC功能、软交换、P-CSCF等AF会解析出其中的地址信息。当相应的地址(如主叫地址)是私有地址时，则承载控制功能PDF/BCF需要进行相应的地址转换处理，以保证AF间信息的正常交互。
本发明提供了两种针对主叫地址为私有地址的情况下的相应的地址转换处理，下面将分别进行说明。
其中，一种实现方法如图2所示，具体包括以下步骤步骤21AF向NAPT网关发送申请公网地址的请求；步骤22NAPT网关接收请求后为其分配相应的公网地址并返回给AF；在步骤21和步骤22中，AF不通过PDF/BCF，而是直接向具有网络地址(端口)转换NA(P)T功能的网关NAPT-GW(如图1中的TPF/ER或媒体网关等)交互请求并指定对应会话媒体流的私网-公网地址对应关系；步骤23AF收到所述的公网地址信息后向PDF/BCF发起QoS资源请求，此时，需要携带的媒体流地址是分配好的公网地址；步骤24PDF/BCF直接利用相应的公网地址进行端到端的QoS信令交互，进行相应的资源分配，由于获得的是公网地址，所以PDF/BCF不需要做任何额外操作；步骤25PDF/BCF向AF返回资源分配结果信息。
如图2所示，AF在获取到NAPT网关分配的公网地址后，便可以基于所述的公网地址向对端AF转发用户的INVITE消息，并由对端向本端AF返回应答消息，并携带协商参数。
在图2中仅描述了主叫侧的地址转换处理过程，对于同样位于私有网络中的被叫侧的地址转换处理过程与主叫侧类似，故不再详述。
在图2中，NAPT网关NAPT-GW分配公网地址过程根据需要可以采用两种具体的实现方式(1)在NAPT网关中确定好私网-公网地址的对应关系后返回，AF直接按此对应关系使用即可；(2)在AF申请公网地址消息中只带有需要公网地址的数目，NAPT网关向AF返回对应数目的公网地址，并由AF确定私网-公网地址的对应关系，并在需要时将此对应关系传送给NAPT网关用作媒体流传输。
另一种地址转换处理过程如图3所示，具体包括以下步骤步骤31AF向PDF/BCF发送申请公网地址的请求消息；步骤32PDF/BCF收到所述的申请公网地址请求消息后，向NATP网关发送申请公网地址请求消息；步骤33NAPT网关接收到所述的申请公网地址请求消息后，将为其分配相应的公网地址，并返回给PDF/BCF；步骤34PDF/BCF再将获得的公网地址返回给AF；在步骤31至步骤34中，AF是通过PDF/BCF向具有网络地址(端口)转换NA(P)T功能的网关NAPT-GW交互请求，并指定对应会话媒体流的私网-公网地址对应关系；后续的处理过程，与图2中的处理过程相同，即向PDF/BCF发起QoS资源请求，携带的媒体流地址是分配好的公网地址，而且，当PDF/BCF只与私网交互时，AF通过请求QoS资源消息传过来的地址信息也可以是私网地址，然后，由PDF/BCF根据私网地址确定与其对应的公网地址信息，并直接利用此公网地址进行端到端的QoS信令交互，确定资源分配结果，同时还需要将资源分配结果返回给AF；在AF发来的请求QoS资源消息中是否携带公网地址由AF根据需要决定；在图3中，PDF/BCF除了需要传递AF与NAPT-GW间的地址对应关系外，不需要做其他额外处理。
同样，在图3中，只描述了主叫侧的处理过程，被叫侧的处理过程与其类似，不再详述。
在图3中，私网-公网地址对应关系的确定同样有两种方式一种是由NAPT网关决定，另一种是由AF决定，在此不再赘述；对于图3提供的实现方法，需要说明的是在确定地址对应关系过程中，所传递的地址对应关系均要经过与NAPT-GW相连的PDF/BCF，并能被PDF/BCF获取，因此，所述的地址对应关系也可以在保存于PDF/BCF上，当AF发来的消息携带的是私网地址时，则在PDF/BCF上确定其对应的公网地址，并基于所述公网地址进行相应的处理。
本发明中，由于网络中某个PDF/BCF可能需要用私网地址与某个私网内设备交互，也可能需要向某个边缘或中继/边界设备下发流映射等策略信息，或者还可能需要向其它PDF/BCF传送私网-公网地址对应关系，而实现这些功能有的需要公网地址，有的需要私网地址，因此，需要在PDF/BCF上记录私网-公网地址对应关系。根据所述的私网-公网地址对应关系便可以进行各种处理，如采用公网地址与公网设备交互，采用私网地址与私网内设备交互，等等。
本发明在具体应用过程中，主、被叫两侧可以同时用上述两种NA(P)T处理方法中的某一种，也可以分别采用不同的处理方法，在主、被叫侧分别具体采用哪一种主要依据组网方式和运营商要求确定。
在图4中，给出了本发明的一种组网结构应用，如图4所示，其中，PDF与BCF作为分开的物理实体设置于网络中，并且，此时的PDF与AF可以合并为同一个物理实体；独立设置或设置于BCF中的NA(P)T-GW可以将承载网络分为私网和公网两部分。在PDF需要记录AF确定的私网-公网地址对应关系，当PDF需要为AF申请私网资源时，则以AF的私网地址向私网中的承载控制功能A-BCF申请资源；当需要为AF申请公网资源时，则以AF的公网地址向公网中的BCF申请资源。
综上所述，本发明解决了在采用独立承载控制层实体的网络中如何处理具有私网地址的用户与外部网络交互分配QoS资源的问题，可方便实现网络间的互通，拓展了网络适应业务的能力。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种私网用户与保证业务服务质量网络互通的系统，其特征在于，包括私有网络，保证业务服务质量的网络及地址转换网关，所述的私有网络与保证业务服务质量的网络间交互的信息通过地址转换网关进行地址转换处理后发送到对端网络中。
2.根据权利要求1所述的私网用户与保证业务服务质量网络互通的系统，其特征在于，所述的地址转换网关可以独立设置，也可以设置于保证业务服务质量网络的网络实体中。
3.根据权利要求1或2所述的私网用户与保证业务服务质量网络互通的系统，其特征在于，所述的私网用户直接或通过地址转换网关与保证业务服务质量网络中应用或业务边界控制功能实体，或者策略决定功能PDF/承载控制功能BCF连接。
4.一种基于上述系统的私网用户与保证业务服务质量网络互通的方法，其特征在于，包括私有网络与保证业务服务质量网络间进行信息交互时，将所述信息进行地址转换处理后发送给对端网络。
5.根据权利要求4所述的私网用户与保证业务服务质量网络互通的方法，其特征在于，当私网用户发起请求消息时，该方法具体包括A、私网用户向保证业务服务质量网络发送业务信息；B、保证业务服务质量网络中的实体收到所述业务请求信息后，向地址转换网关申请获取私网用户的公网地址信息；C、利用所述的公网地址信息建立与对端间的连接，并基于所述连接在私网用户与保护业务服务质量网络中的对端间进行信息交互。
6.根据权利要求5所述的私网用户与保证业务服务质量网络互通的方法，其特征在于，所述的步骤A包括私网用户向保证服务质量网络中的应用或业务边界控制功能实体发送包含主叫身份信息的业务信息。
7.根据权利要求5所述的私网用户与保证业务服务质量网络互通的方法，其特征在于，所述的步骤B包括应用或业务边界控制功能实体根据私网用户发来的信息中承载的身份信息确定其地址信息为私网地址；应用或业务边界控制功能实体向地址转换网关为该私网用户申请公网地址，并由地址转换网关为私网用户分配相应的公网地址，返回到应用或业务边界控制功能实体。
8.根据权利要求5所述的私网用户与保证业务服务质量网络互通的方法，其特征在于，所述的步骤B包括应用或业务边界控制功能实体根据私网用户发来的信息中承载的身份信息确定其地址信息为私网地址；应用或业务边界控制功能实体向策略决定功能PDF/承载控制功能BCF发起申请公网地址请求消息；所述的PDF/BCF向地址转换网关为该私网用户申请公网地址，并由地址转换网关为私网用户分配相应的公网地址，返回到PDF/BCF；PDF/BCF继续将所述的公网地址返回至应用或业务边界控制功能实体上保存，或在PDF/BCF上保存。
9.根据权利要求8所述的私网用户与保证业务服务质量网络互通的方法，其特征在于，所述的步骤C还包括在PDF/BCF上利用相应的私网地址为私网用户申请私网资源，利用相应的公网地址为私网用户申请公网资源。
10.根据权利要求7或8所述的私网用户与保证业务服务质量网络互通的方法，其特征在于，所述的步骤B还包括应用或业务边界控制功能实体携带私网用户的私网地址直接或通过PDF/BCF向地址转换网关发起申请公网地址请求；地址转换网关为各个私网地址分配对应的公网地址，并将相应的私网地址与公网地址关系信息返回至应用或业务边界控制功能实体；或者，应用或业务边界控制功能实体携带其需要的公网地址数目直接或通过PDF/BCF向地址转换网关发起申请公网地址请求，并获取地址转换网关返回的一组公网地址；应用或业务边界控制功能实体需要建立各私网地址与公网地址的对应关系，并在需要时将此对应关系传送给地址转换网关用作媒体流传输。
11.根据权利要求5至8任一项所述的私网用户与保证业务服务质量网络互通的方法，其特征在于，所述的步骤C包括应用或业务边界控制功能实体保存该私网用户的私有地址与分配的公网地址的对应关系，并利用所述的公网地址信息与对端建立连接；基于所述连接在私网用户与保护业务服务质量网络中的对端间进行信息交互。
12.根据权利要求5至8任一项所述的私网用户与保证业务服务质量网络互通的方法，其特征在于，所述的步骤C包括应用或业务边界控制功能实体以私网用户的私有地址向PDF/BCF发起业务请求消息；所述的PDF/BCF根据保存的私有地址与分配的公网地址的对应关系确定私网用户对应的公网地址，并利用所述的公网地址信息与对端建立连接；基于所述连接在私网用户与保护业务服务质量网络中的对端间进行信息交互。
全文摘要
本发明涉及一种私网用户与保证业务服务质量网络互通的系统及方法。本发明的核心是在独立承载控制层网络中使得承载控制层实体和应用层实体通过地址转换网关NAPT－GW获取相应的地址(端口)转换信息，然后，基于所述的地址(端口)转换信息便可以为私网用户进行正确的资源分配。因此，本发明的实现可以使得各功能实体能正确处理私有地址的传送和转换，达到正确寻址、分配资源的目的。从而有效解决了用户使用私网地址无法正确完成端到端的QoS资源分配，及无法保证端到端业务QoS的问题。
文档编号H04L12/54GK1855895SQ20051006623
公开日2006年11月1日 申请日期2005年4月25日 优先权日2005年4月25日
发明者何芸谷 申请人:华为技术有限公司