宽带智能网的体系结构

第三章宽带智能网的体系结构

第一节宽带智能网的体系结构模型

根据B-ISDN宽带网络的原理、B-ISDN呼叫的概念、以及呼叫控制与承载连接控制相分离的特点，ITU－T提出了IN与B-ISDN综合的参考体系结构模型[1-5]，即宽带智能网的体系结构模型，如图3-1所示，图中阴影部分是智能网的功能实体，本模型充分体现了呼叫与连接控制分离的概念。

图3-1显示了IN和B-ISDN中的主要物理实体、功能实体、以及它们之间信令关系。除本地交换机(LEX)外，每一个物理实体只用一个实例来表示。在该参考体系结构中，还显示了IN和B-ISDN的功能实体映射到物理实体的方案。功能实体之间接口或者采用宽带智能网应用协议(B-INAP)，或者采用B-ISDN信令，而功能实体内的接口则采用内部软件接口。本模型中没有将智能网的概念模型中物理平面和功能平面分开讨论，而是结合在一起来考虑，主要是为了描述方便。

LC：连接控制LCA：连接控制代理LEX：本地交换机

DC：终端控制DCA：终端控制代理TEX：传输交换机

EC：边控制CPE：用户前端设备

SNR：特殊网络资源B-IP：宽带智能外设

B-SCF：宽带业务控制功能B-SDF：宽带业务数据功能

B-SSF：宽带业务交换功能B-SRF：宽带特殊资源功能

图3-1 IN与B-ISDN综合的参考体系结构模型

下面分三节分别对IN与B-ISDN综合的参考体系结构模型中的B－ISDN功能实体、智能网功能实体、以及物理实体分别加以介绍[7-18]。

第二节体系结构中B-ISDN的功能实体

在宽带智能网的体系结构中，B-ISDN的功能实体包括：连接控制(LC ：Link Control，即承载连接控制)、终端控制(DC：enD Control)、边控制(EC：Edge Control)。与B-ISDN 的功能实体相对应的用户侧的功能实体为：连接控制(LC ：Link Control)、终端控制(DC ：enD Control)。DC位于终端接入侧，而EC则位于网络侧。终端控制和边控制一起合称为呼叫控制。下面对宽带智能网体系结构中B-ISDN的功能实体分别进行介绍。

一、连接控制

连接控制实体的功能是控制相邻两个交换节点之间的宽带承载交换，它的各种操作是在EC和DC直接管理和控制下进行的。在终端设备中的连接控制代理(LCA)的作用是：给LC 发建立宽带承载连接的请求，或接收来自LC释放宽带承载连接的请求。IN与B-ISDN综合的参考体系结构模型中允许LC直接与B-SSF交互作用，通过B-SSF触发IN业务，具体交互机制在B-BCSM[6]规范中有详细的描述，参考第四章，在此不作进一步的介绍。

二、终端控制

终端控制实体位于发端和收端宽带交换机中，负责建立和释放呼叫过程中的端到端呼叫连接，同时，控制和管理终端设备接入侧的LC实体。该实体只管理源/目的交换机到终端设备的接口及交互操作。位于终端设备中的DCA负责接收来自DC实体的请求，或向DC实体发送请求。在该模型中，DC主要负责完成在IN CS1和CS2中的CCF完成的功能，即将IN业务请求经B-SSF传递给B-SCF。尽管B-SSF可以直接与LC交互作用，但它们之间的任何操作都要通知DC。值得注意的是：承载连接是从属于某一B-ISDN呼叫的，所以，B-SSF 不能建立独立于任何B-ISDN呼叫的LC连接。

三、边控制

边控制实体是位于源或目的宽带交换机中的功能实体，负责端到端的呼叫连接的建立和控制，侧重于源交换机到目的交换机之间的呼叫连接的建立、控制和管理；同时控制和管理网络侧的LC实体。EC能执行预视(look-ahead)过程，以便能检测到终端交换机和用户的状态。值得说明的是：预视过程中的部分操作是由B-SCF完成的。

同DC一样，EC也能与B-SSF进行直接的交互，通过B-SSF上报智能业务请求。

第三节体系结构中IN的功能实体

IN与B-ISDN综合体系结构是在IN CS1和CS2的基础之上提出的，因此，该体系结构中的功能实体沿用了目前IN的功能实体的基本功能。为了适应宽带环境，下面着重研究IN 与B-ISDN综合对目前IN中的功能实体的影响，并提出了相应的改进方案。

一、宽带呼叫控制功能

在IN与B-ISDN综合的体系结构中，CCAF(Call Control Agent Function)和CCF(Call Control Function)功能实体被B-ISDN中的DCA、DC、LCA、LC实体取代，统称为宽带呼叫控制功能（B-CCF）。DCA和DC完成了呼叫过程中的控制和管理，而承载连接的建立和释放由LCA和LC完成。DC和LC实体必须具有通过B-SSF激活IN业务的能力。

二、宽带业务交换功能

为了适应宽带环境中的智能业务，应对目前的SSF加以扩展，使其能从B-ISDN网络的DC或EC中接收到需要IN控制的呼叫请求，扩展后的SSF称为宽带业务交换功能(B-SSF)。与B-SSF相连的DC或EC必须具有触发B-SSF的机制，以便B-SSF能接收到IN业务的呼叫请求。例如：在VOD业务中，当机顶盒(STB)加电后，它应能拨通VOD业务接入码，并激活处理IN呼叫的进程，这一过程完全与IN CS1/CS2相似。在宽带环境中，IN中的BCSM 也应加以扩展，以便能识别在B-ISDN中的各种IN业务触发，还应能提供一种统一的呼叫模型和触发机制，以便适合于不同宽带业务需要。在IN呼叫中，宽带承载交换必须在B-SCF 控制下进行，如果SSF和LC实体之间接口合适的话，IN可以控制LC进行交换。对目前的SSF作了上述扩展和改进后，才能称之为B-SSF。值得说明的是：宽带承载交换除了在IN 控制下进行之外，还可独立地发生于特殊网络资源(SNRs)、本地交换机(LEXs)或传输交换机(TEXs)之中。

三、宽带业务控制功能

同目前智能网系统一样，宽带智能网中，宽带业务控制功能(B-SCF)主要负责接收来自B-SSF的业务请求、并控制B-CCF实体处理IN业务。SCF获取业务和用户数据等信息、以及处理呼叫逻辑实例等操作都是在其他功能实体协助下完成的，它还应控制与它协作的功能实体执行附加逻辑。

由于B-ISDN系统中呼叫连接和承载连接分离，因此，在统一的体系结构中，B-SCF除了要完成以上基本功能外，还要负责在宽带网络中的发端和收端终端交换机(都属于LEX)之间建立呼叫连接，这类似于B-ISDN中EC实体在呼叫建立和呼叫保持过程提供的端对端的呼叫连接；同时，还要负责建立和维护该呼叫所对应的承载连接。

四、宽带特殊资源功能

目前的SRF主要管理有关执行IN业务所需的资源(如：收号、通知音等)。对于宽带IN，宽带特殊资源功能(B-SRF)除了提供以上功能外，还必须加以扩展和改进：·应具有一些特殊的资源，如：桥接器(用于Add On型的视频会议)、视频会议服务器(用于Meet Me型的视频会议)、网关等[7-10]。在VOD中的第一层网关就是一种特殊资源，负责接收用户输入的选择，并传送给B-SCF。

·应能为用户下载应用软件、提供导航菜单。

·应有逻辑程序、具有接收和发送的处理能力、并能转化来自用户的信息，然后提供给B-SCF用于呼叫控制和处理。对于B-ISDN中的智能呼叫，B-SRF应能通过LCA和LC收集来自用户的一些信息。

·应能参与带宽的协商、修改和动态分配。

在呼叫建立过程中，B-SRF应能参与带宽的协商，并通知B-SCF和用户有关初始带宽的分配情况，然后，B-SCF 通过B-SSF控制LC去实施带宽分配。B-SRF还应能参与带宽的修改工作，因为用户在下载应用软件、使用菜单进行选择、或视频图片的预览等不同情况下所需的带宽各不相同，因此，B-SRF应能协助B-SCF实现带宽的动态分配。尽管带宽修改不是用户直接提出的请求，但是它和用户所提出的请求密切相关，用户提出的请求不同决定了所要的带宽也不一样。例如：在VOD业务中，如果第二层网关有IN功能的话，它应将带宽的要求通知B-SCF，由B-SCF控制EC/LC实施带宽的修改。

B-SRF通常在SNR和B-IP中。在B-IP中的B-SRF，主要负责B-ISDN的用户所需IN 资源的管理和使用，如：收号、通知音、导航菜单等。而在SNR中的B-SRF，主要负责管理B-ISDN网络中的特殊资源，如：视频会议中桥接器(bridger)、VOD业务中的网关等。五、宽带业务数据功能

宽带业务数据功能(B-SDF)中存放有B-SCF执行IN业务所需的实时数据，包括：用户数据和网络数据。B-SDF与B-SCF存在接口，并且能进行交互作用，如果必要也可以与其它的B-SDFs之间存在接口，并进行交互作用(这属于IN系统之间的互连问题)。

第四节体系结构中物理实体

在设计参考体系结构时，一个必不可少的工作是如何将功能实体映射到物理实体中。这一映射关系可以通过分析功能实体和物理实体的特性、以及它们之间的相互关系，从中提取出来。映射的确定基于以下准则：

·如果某物理实体以UNI接口与系统相连，则DCA和LCA功能实体必须置于该物理实体中；

·如果某物理实体参与了呼叫控制，则与呼叫有关的功能实体(DC/DCA、EC)将置于该物理实体中；

·如果某物理实体需要触发IN业务逻辑，并在IN的控制下才能完成某些呼叫和操作，则B-SSF功能实体应置于该物理实体中。

在参考体系结构中，许多物理实体(如：B-SCP)在结构上与目前IN中相应的物理实体基本一致，本书不再复述。下面着重介绍参考体系结构中的一些特殊的物理实体，并对其包含的功能实体进行相应的描述。

一、特殊网络资源

特殊网络资源（SNR）是位于B-ISDN网络中的一种物理实体，它与网络中其他的物理实体(如：LEX、TEX、SNR)通过NNI接口相连，因为SNR中没有EC和DC功能，所以SNR不能参与呼叫建立，也不能终止呼叫连接。但是SNR应能根据IN业务的要求，建立和维护到LEX、TEX或其他SNR的宽带承载连接，这就要求SNR与B-SCP能进行交互作用，因此，SNR中应包含B-SSF实体，该B-SSF实体能直接与SNR中LC实体进行交互。SNR的主要功能取决于其中的B-SRF功能，B-SRF通常应有下述功能实体中的一部分：

·桥接器bridger(即：组播器multicastor)——是一个负责建立、维护和释放多点到多点通信的功能实体。多点到多点的通信主要是通过将多路信息归并成一路或将一路信息分配到若干路上去的方式来实现的，多点到多点的通信主要用于会议电视等多媒体业务。

·编码转换器——是一个用于TV分配业务的功能实体。它能将TV分配节目信号转化为与用户设备相适配的编码。B-SCF能确定并指派网络中最合适的B-SRF，让其建立到分配树中的所有用户的承载连接，并完成编码转化功能。

二、宽带智能外设

宽带智能外设（B-IP）是在传统的IP基础上扩展了宽带能力(包括：宽带连接、由SRF 提供给B-ISDN用户的多媒体应用等)的实体。对IP进行扩展，使其适合于在宽带环境中提供多媒体业务，例如：在IP中，增加一个服务器用于Meet Me型视频会议电视、或增加网关用于VOD、或增加一个业务信息系统用于TV分配、或增加一个VPN服务的信息系统用于B-VPN。尽管IP增加了不同设备后完成的功能各不相同，但是B-IP有相同的功能结构，即都由SRF、DCA和LCA组成。在目前的IN系统中，IP与系统的连接可以采用UNI(Q.931)接口，也可以采用NNI(ISUP)接口。但是，在ATM网络中规定：能终止连接的实体应采用UNI接口，由于B-IP中含有能终止连接的LCA和DCA实体，所以B-IP只能采用UNI接口与系统相连，而SNR中仅含有LC实体，不能终止连接，所以必须采用NNI接口。B-SRF 与B-SCP之间则采用INAP信令。

三、用户前端设备

用户前端设备（CPE）是位于用户侧的固定设备，并具有宽带连接能力。例如：视频电话、ISDN终端、工作站等用户终端设备都属于CPE。另外，业务提供者的所有设备也都可以看成是CPE，例如：VOD的第二层网关、在分配业务中的存放信息资源的设备都是CPE。由于CPE中含有DCA和LCA功能实体，所以，象B-IP一样，CPE也是通过UNI接口与B-ISDN网络系统相连。与B-IP不同的是：CPE没有与IN系统的直接连接，与智能网系统之间不存在B-INAP接口，它一般是通过B-ISDN网与IN系统建立连接。

第五节宽带体系结构实现多媒体业务举例

视频点播(VoD)业务是一种交互式的多媒体业务，它的主要功能是用户可以随时看到所需要的节目，并可直接控制节目的播放。由于该业务直接面向家庭，因而受到极大的关注，并且得到快速的发展。VoD业务必须提供视频节目，对带宽要求较高，通常是建立在B-ISDN 宽带通信网之上，要用到视频服务器、ATM交换机、机顶盒(STB)等设备。现阶段，由于VoD业务开发投资较大，而且各种VoD系统相对独立，提供视频业务的内容非常有限，这些限制了VoD业务的推广使用，因此研究如何将各种VoD系统统一管理起来，取得较好的性能/价格比，使用户在有限开销下，获得尽可能多的服务；对电信业务提供者来说，将各种VoD系统统一管理起来，意味着可充分发挥现有VoD系统的作用，避免重复投资。可见这项工作非常有意义。下面以VoD业务为例说明利用宽带体系结构如何实现多媒体业务。

一、实现方案

利用宽带智能网的体系结构可实现VoD业务，且非常容易将各种VoD系统统一管理起来。实现方法是在宽带智能网中，B-SRF可根据用户的要求进行检索，提供合适的VoD服务器的地址，然后将用户接入到该VoD服务器。宽带智能网中的B-SRF可看成VoD业务的第一层网关，VoD服务器可看成VoD业务的第二层网关。

这种方案的好处是：用户只需给宽带智能网提出自己需检索的内容，无需知道所需检索的内容在哪个VoD服务器中，宽带智能网可为用户选择最合适的VoD服务器，既可以实现按内容检索，方便用户使用，又可使用户的费用尽可能少。

另外，在宽带智能网上实现VoD业务，不依赖于网络和终端所采用B-ISDN信令能力，即不论B-ISDN系统采用的信令是B-ISDN CS-1，还是B-ISDN CS-2或B-ISDN CS-3，实现VoD业务信息流不受影响，因此非常灵活。

1. 实现VoD业务的参考模型

基于宽带智能网参考体系结构，实现视频点播的参考模型如图3-2所示：

INAP 接口

TEX

图3-2 基于宽带智能网体系结构实现视频点播业务的模型在该参考模型中，OLEX和TLEX分别是发端和收端本地ATM交换机，而TEX是负责传输的ATM交换机，用户通过机顶盒(STB)接入ATM交换机，然后通过B-SSF触发智能业务。B-SRF为用户提供导航菜单，以选择合适的VoD服务器。每个VoD服务器是由一个视频选择服务器和多个图像服务器组成，整个网络中可有若干VoD服务器，图中只画出了其中一个VoD服务器，作为代表。

2. 实现VoD业务的方案

下面通过介绍VoD业务的执行步骤，来说明宽带智能网的体系结构实现VoD业务的方

案。

（1）用户通过STB向系统发起VoD业务的请求，STB经信息流1将这一请求发给发方ATM交换机（OLEX）；

（2）OLEX收到申请VoD业务的智能请求，通过B-SSF触发智能业务（信息流2），B-SCF 通过信息流3和信息4通知B－IP中的B－SRF与OLEX中的B－SSP

建立B－IP 到OLEX的呼叫连接和承载连接（信息流5和6），以便用户能与B

－SRF进行交互，B-SRF为用户提供导航菜单，用户根据需要选择合适的VoD

服务器。由于B-SRF需要提供翻译功能，即将用户提出要求转换为VoD服务器

地址，这类似于网关的功能，所以，将之称为VoD的第一层网关；

（3）B-SRF将收集到的用户信息通过信息流7通知B－SCF，B－SCF经信息流8请求B－SSP拆除OLEX到B－IP的呼叫连接和承载连接；并建立到用户所选的

VoD服务器的呼叫连接和承载连接；因为VoD服务器具有视频选择功能，通过

视频选择功能，用户可选择所需的节目。因此，可将VoD服务器称为VoD的第

二层网关；

（4）B－SSP根据用户所选的VoD服务器，通过信息流9和信息10将用户接入到该VoD服务器上，通过VoD服务器，用户选择所需的节目；并建立用户到VoD

图像服务器上宽带连接，获取所要的节目。由于传输视频信息所需的带宽较大，

因此在建立该连接时，需要带宽的协商。

（5）当用户终止VoD业务后，OLEX通过B-SSF向B-SCF上报有关计费信息。

从以上五步可以看出，VoD业务的不同阶段，所需的带宽也不同，因此，在实现VoD 业务时需要对带宽进行动态协商和分配。这样，尽管增加了实现的复杂度，但可节省开销，提高资源的利用率，同时，降低了用户使用VoD业务的费用。

以上仅仅介绍了宽带智能网的体系结构实现VoD业务的过程，下面分别对VoD业务的SIB链、VoD业务的SIB链的二级描述进行详细介绍，最后，从物理平面介绍VoD业务的信息流。

二、用SIB来描述VoD业务

在IN CS-1和IN CS-2中，设计业务按照智能网的概念模型，分四层平面说明业务的设计，在宽带智能网中，设计宽带多媒体业务也可沿用这一思想，用SIB链来描述业务。

1. IN CS-2中定义的SIB

ITU－T在IN CS-2标准中定义的SIB如表3－1所示，前14个SIB是IN CS-1标准已提供的SIB。功能实体动作FEA的编号为XYYZ，X代表智能网中的功能实体（在宽带智能网中，它代表宽带智能网的功能实体）：

X＝2 CCF/SSF

X＝3 SRF

X＝4 SDF

X＝5 CUSF

X＝9 SCF

YY值是SIB的编号，Z用来区分XYY相同的情况下不同的功能实体动作，Z可能是一位数字或两位数字。

2. 宽带智能网新增SIB

增加一个选择（SELECT）SIB，用于资源选择和预留。有如下特点的业务需要用到选择SIB：

●特殊资源在业务体系中处于中心地位，如：MCU；

●需要在几个同时可用的特殊资源中选择一个的业务

●具体参加人数和所需能力方面不固定的业务；

●需在业务提供者的指导下进行资源的优化的业务；

●需要预留资源，如会议的预约等。

选择SIB根据呼叫轮廓文件和业务接入码分配资源。这两个参数作为SSD存在。呼叫

轮廓文件包括资源的技术要求和可用性要求，如所需容量、相关媒体、资源预留的起始日期和时间，使用时长、是否立即分配等。输出结果或者是包括会话标识（session identifier）的肯定回答，或者是包括系统建议的时间表（选项）的否定回答。会话标识又包括两部分：资源标识和分配标识。选择SIB的二级描述如图3-3所示。

选择SIB包含“分配资源”（resource allocate）和“去资源分配”（resource deallocate）两个操作。“分配资源”包括两条件信息流，即分配资源请求指示和分配结果响应确认，它的含义是B-SCF通过分配资源消息，请求B-SDF根据用户的信息和系统的资源情况进行分配，并将分配完成的情况（如：成功、或失败）通过分配结果消息返回给B-SCF。同理，去分配资源请求指示和去资源分配结果响应确认两条信息是完成释放资源的操作。

图3-3：选择SIB的二级描述

3. 高层SIB

为提高SIB重用性，引入了高层SIB（HLSIB）概念。一个HLSIB执行若干个SIB或HLSIB的操作序列，这是不同于SIB的地方。可以将SIB操作类比作高级语言中的过程调用，HLSIB类比作宏，可以带参数，也可不带参数。一个HLSIB本质上是一个SIB操作库，如启动HLSIB包含鉴权所示。

图3-4：启动高层SIB

在智能网定义了下列几个HLSIB：启动、检查用户、用户I/O、路由、结束。其中检查用户HLSIB和结束HLSIB的定义如图3-5和3-6所示。为了便于实现新业务，重用率高的SIB操作序列可自行定义为一个新的HLSIB

图3-5：结束HLSIB 图3-6：检查用户HLSIB

4. VoD业务的SIB链

根据VoD业务的实现方案和SIB的描述方法，图3-7用SIB链对VoD业务进行了描述。用户发起VoD业务后，系统进行BCP SIB，并通过启动DP信息流，触发VoD业务的启动HLSIB，对用户进行鉴权，并记录呼叫信息、并申请计费，再执行检查用户HLSIB，对用户的信息进行检查，如果检查成功，则执行BCP SIB，请求报告BCSM事件，并通过用户交互SIB建立到第一层网关临时的呼叫连接和承载连接，然后，用户选择VoD服务器，选择VoD服务器完成后，拆除到到第一层网关临时的呼叫连接和承载连接，完成VoD的第一部

图3-7：VoD业务的SIB链

宽带智能网系统根据用户选择的VoD服务器，调用检查用户HLSIB，检查用户的能力和网络的资源情况，通过BCP SIB，建立到VoD服务器（即：第二层网关）的呼叫连接和承载连接，宽带智能网系统再执行用户交互SIB，以完成用户与VoD服务器的第二层网关的交互，选择VoD节目，选定VoD节目后，用户获取VoD服务，最后，用户释放VoD连

接，宽带智能网执行结束HLSIB，释放所有连接，完成该VoD呼叫的后处理工作。从而完成VoD的第二部分到第二层网关的交互。

三、VoD业务SIB链的二级描述

根据VoD业务的SIB链和SIB的二级描述，图3-8和图3-9对VoD业务的SIB链进行了二级描述，详细地描述了执行每一个SIB所涉及到宽带智能网中的功能实体，以及各功能实体之间的信息流。图3-8描述VoD业务的第一部分到第一层网关的交互。

图3-8：VoD业务SIB链的二级描述（图一）

图3-9描述VoD业务的第二部分到第二层网关的交互。图3-8和图3-9中左边是HLSIB 或SIB名称，右边是该HLSIB或SIB对应的信息流，图中每一个小长条框中的XYYZ数字的含义是：X代表宽带智能网中的功能实体，XX代表SIB的编号，Z代表某SIB的动作序号。每一个SIB的二级描述参考智能网建议[19-20]

图3-9：VoD业务SIB链的二级描述（图二）

四、VoD业务的信息流描述

图3-10和图3-11是从物理平面对VoD业务的信息流进行描述，其中，图3-10描述的信息流对应着图3-8中VoD业务SIB链的二级描述部分，主要介绍用户发起VoD业务呼叫，通过与宽带智能网中的第一层网关进行交互，选择VoD服务器，选定VoD服务器后，释放到第一层网关的呼叫和承载连接。

图3-10：VoD业务的信息流描述（图一）

图3-11描述的信息流对应着图3-9中VoD业务SIB链的二级描述部分，主要介绍用户与VoD服务器的第二层网关的交互，选择VoD节目，选定VoD节目后，用户获取VoD服务，最后，用户释放VoD连接，宽带智能网释放所有连接，并完成该VoD呼叫的后处理工作。

图3-11：VoD业务的信息流描述（图二）

图3-10和图3-11从物理平面介绍了VoD业务的信息流。通过图示说明，可以清楚了解宽带智能网的各功能实体以及物理实体之间的相互配合关系，从而加深对宽带智能网的体系结构的理解，图中涉及到许多B-ISDN信令，请参考有关B-ISDN CS-2的内容[21-22]。

五、宽带智能网实现VoD业务的特点

用IN/B-ISDN综合的方法实现VoD业务非常灵活、方便，它不但可将各种VoD服务器统一管理起来，而且可实现资源的合理分配和使用，除此之外，它还具有以下特点：

●宽带智能网具有代码翻译功能，即用户给宽带智能网提供所需检索信息的符号代码，而

宽带智能网将这种符号代码转化为宽带网络系统能识别的VoD服务器地址，从而实现了按符号代码检索的功能。

●与B-ISDN的信令能力无关，因为该方案中只用到B-ISDN中的基本信令能力，而主要

控制功能是由宽带智能网完成，采用的是B-INAP；呼叫中的多方、多连接是通过宽带智能网来实现的，而不是采用B-ISDN信令的方法来实现的。

●便于实现第三方请求建立/释放连接，所谓第三方是指一个连接不是由终端发起，而是

由网络单元发起的，该网络单元称为第三方。这一功能便于实现呼叫过程中动态地调整带宽，宽带智能网根据用户的请求不同，确定他在不同的时候所需的带宽，使用第三方请求建立/释放连接功能，对带宽进行动态调整。

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