利用基于对等网络的下一代网络来提供服务的系统和方法

专利名称：利用基于对等网络的下一代网络来提供服务的系统和方法
利用基于对等网络的下一代网络来提供服务的系统和方法
背景技术：
支持对等(P2P)网络体系结构的基本原理是由大量的分布式和自主式的网络节 点和终端节点(称为对等体)实现网络所提供的应用服务器功能，对等体相互协作以完成 指定的任务。这种P2P配置与传统的客户机-服务器体系结构(例如公共交换电话网 (PSTN)， IP多媒体子系统(MS))形成鲜明对比，其中大量客户机仅与少量集中的、严格管 理的负责执行指定任务的服务器通信。 在基于P2P(P2P-based)网络体系结构中，每个对等体提供类似服务器的功能和 服务并且作为系统内的客户机。以这种方式，将由集中的实体提供的服务或资源替代地从 系统的对等体得到。
附图的简要说明 当阅读随附的附图时，从以下详细的描述可以最清楚地理解本公开的各个方面。 需要强调的是，根据本行业的标准做法，不是按比例绘制各个部件。事实上，各个部件的尺 寸可以任意增大或减小以便进行清楚的讨论。

图1是本文所述的基于P2P的下一代网络的实施方式的高级框图2是基于P2P的下一代网络中的会话建立过程的实施方式的高级消息流图； 一代网络中的应用配置过程的实施方式的高级消息流代网络的实施方式的另一高级框图； 一代网络的实施方式的更详细的框图； 代网络的实施方式的另一更详细的框图； 代网络中的动态服务等级(CoS)过程的实施方式的高级消




息流图
图3是基于P2P的下-图4是基于P2P的下-图5是基于P2P的下-图6是基于P2P的下-图7是基于P2P的下一1
图8是基于P2P的下一代网络中提供内容安全性的过程的实施方式的高级消息流 图9是基于P2P的下一代网络中提供环境的服务的实施方式的图示；以及
图10是基于P2P的下 一 代网络中智能终端节点的多重注册 (multi-registration)的实施方式的框图。
具体实施例方式
本文所述的基于P2P的下一代网络(NGN)支持多媒体和通信业务的传送，并且进 一步维持传统P2P网络的稳健性、易于获取资源性及可扩展性。基于P2P的下一代网络体 系结构基于一个假设由于网络的边缘节点能够在任意时刻加入、离开或停止工作，因此基 于P2P的下一代网络的所有的参与者或节点都是短暂性的。因此，网络被设计为当故障发 生时最小程度地影响其工作。进一步地，在基于P2P的下一代网络中使用了高效算法用于 诸如资源查找，例如获取用户的IP地址。由于每个参与者或节点负责中央处理单元(CPU) 资源和存储，基于P2P的下一代网络可以从非常小的规模增加到非常大的规模，而无需来 自每个服务供应商的任何附加的资源。换句话说，用户负责操作网络的资本和经营支出的部分。 随着能够本地执行多个应用服务而无需采用由服务供应商提供的集中式网络服 务器的智能终端的出现，必须确定"服务供应商"网络的核心价值。本文中的智能终端是具 有处理能力以及通常具有存储器和一些形式的有线或无线通信能力的任何设备，例如台式 计算机、膝上计算机、掌上计算机、移动电话、智能电话、SIP电话以及机顶盒。
图1中示出了基于P2P的下一代网络10的高级图示。基于P2P的下一代网络10 包括多个节点12-19，示为视频应用节点12，供应商的节点13、15和18，智能终端14、16和 19，以及应用节点17。通过各种连接介质(例如铜、光纤和所有形式的无线介质)，这些网 络节点12-19物理地连接到其它节点。在网络节点的物理连接上，存在"覆盖"在每个节点 上的P2P代理20-34。每个P2P代理服务于一个特定的用途，例如提供目录信息、Centrix 服务、视频服务，以及提供例如供应商专属信息。在基于P2P网络中，"资源"的概念是是重 要的。每样事物都可以看作是"资源"。例如，活跃用户的当前的IP地址可以被视为一种资 源，其将电话号码或统一资源标识符(URI)映射到IP地址。Centrex的目录也可以被视为 一种资源，其将很短的号码映射到IP地址。同样，多媒体文件可以被视为资源。提供某些服 务的应用服务器也可以被视为一种资源，例如文件存储或计费服务器(billing server)。 P2P网络的优点在于其能够定位、分配并存储这些资源。 关于智能终端14、 16和19，终端本身定位服务或资源，并通过连接到他们而直接 调用服务。 一旦被叫方的IP地址被定位或识别，则智能终端可以建立通信连接。资源的另 一实施例包括IPTV的节目片段。在概念层面上，智能终端节点负责大部分会话处理，减轻 了需要在供应商的网络中具有会话状态的需要。所有的资源(例如用户的当前IP地址、TV 片段、文件碎片、计费记录、服务等)被分配在网络中，包括涉及的所有设备。不同的设备可 只负责不同的资源(如用户的当前的IP地址可能必须局限于在供应商网络之内分配)。网 络中的设备可包含P2P网络组件(如稍后讨论的体系结构中的P2PF所示)。在该建立中， 我们利用了 P2P网络的主要功能分配、定位和存储文件(或资源)。 基于P2P的下一代网络10在网络边缘节点或智能终端中具有尽可能多的全部或 大部分的智能(intelligence)。如果不能将全部智能置于边缘节点中，则将全部智能设立 于第一跳节点(例如家庭网关和接入点)和边缘节点中。然而，如果不能将全部智能置于 边缘和第一跳网络节点中，则将智能设立于下一跳节点(例如DSLAM/边缘路由器)以及第 一跳和边缘节点中。最后选择将智能置于网络核心的服务器中(例如S-CSCF、应用服务器、 媒体服务器)。 图2是基于P2P的下一代网络的会话建立过程的实施方式的高级消息流图。通过 网络的服务层44和传输层46，第一智能终端40与第二智能终端42建立了通信会话。智能 终端具有执行通信会话建立、维护和拆除的智能。传统的增值服务特征(例如会话阻塞、会 话转发)也可以在智能终端上执行。其它的传统的增值服务(例如呼叫者ID阻塞)可以由 网络中的服务代理或中继设备实现。网络也可为不在线的终端提供默认DP地址以用于会 话转发的目的。如图2所示，服务层44的核心功能包括目录查找、认证(authentication)、 收费处理和服务质量(QoS)或资源的控制。对于任意给定的用户ID，如果用户可以被定 位则提供一个IP地址，与会话建立有关的其信息也可以包含在查找中。进一步地，在终端 注册的过程中，出于安全考虑对用户终端进行认证。基于P2P的下一代网络执行认证在通信连接中涉及的所有各方的工作，例如认证呼叫方和被叫方的身份。通常，由于智能终端 被认为是不可信的，所以智能终端不执行这种工作。进一步地，当智能终端采集记帐信息 (charging information)时，记帐信息的处理由网络的服务层44执行。此外，QoS或网络传 输资源的控制也由网络的服务层44执行。该控制可以是分段式的(segment-by-segment) 或端到端的(end-to-end)。 通过将网络的智能推至边缘节点或终端，服务层44可消除维持会话状态信息的 需要，这提高网络的可扩展性，稳健性和性能。服务层44的边界可不必终止于传输层46的 边界，而是可延伸到传输网络中。 图3是基于P2P的下一代网络中的应用配置过程的高级消息流图。第一智能终端 40首先获取或查找用于服务XYZ的IP地址或服务ID。然后，智能终端40的用户使用服务 ID以调用或连接XYZ服务。该用户为中心的模型提供了服务选择和终端用户体验的更多的 灵活性，同时降低了服务层44的负担并且潜在地提高了网络的可扩展性和稳定性。
图4是基于P2P的下一代网络10的实施方式的另一高级框图。网络10包括如 上所述的服务层44和传输层46，以及进一步的终端用户功能和应用50和推应用(push application) 52。终端用户应用50位于智能终端中并且能够实现上述功能。进一步地，网 络10中的推应用52使用服务层44和传输层46将内容从服务供应商"推"或传送到用户。 例如，根据订购选项(subscription option)，广告可被推入并插入传送到用户智能终端的 媒体流中。 图5是基于P2P的下一代网络10的实施方式的更详细的框图。网络10的服务层 44包括NGN终端仿真功能60以对网络中的传统终端62(例如哑(dumb)终端)提供支持。 然而随着越来越多的智能终端40在网络中使用以及传统终端62的数量减少，终端仿真功 能60可逐步被停止使用。由于传统终端支持在网络中是隔离的并且不是在各个网络组件 上分配的，所以在网络中逐步停止使用并取消这种功能是一个简单的过程。目录服务功能 64提供上述目录查找服务。目录服务功能64直接服务终端。 如果在本地不可得到信息，那么目录服务功能64可操作地与服务供应商目录查 找服务通信，其用于被叫方的信息。通过对目录查找功能进行合适的操作和管理，也可实现 管理的VPN服务。网络10还包括核算信息(accounting information)处理功能66。核算 信息处理功能66从智能终端接收与用户通信活动有关的记帐信息并基于所提供的信息生 成核算报表。这些活动可包括尽力而为的(best-effort)通信会话，其中提供动态服务等 级(CoS)的会话。核算信息处理功能66也可对生成并存储在智能终端上的数据执行审计， 以确保核算/记帐信息的公正性。 如图5所示，可由认证功能68执行网络10中的认证，认证功能68可跨越服务层44 和传输层46。认证功能68可类似于ITU-T建议Y. 2012中提议的网络附着控制功能(NACF) 和/或资源和访问控制功能(RACF)，但修改为支持智能终端的流动性和访问机制的不同方 法。当服务认证可能或可能不与访问和传输认证捆绑时，认证功能68提供访问和传输层认 证。资源和策略管理控制功能70管理QoS用于通信和许可访问类似于在Y. 2012建议中所 述的RACF的某些资源，但修改同时涵盖移动和固定网络环境。 由于空中接口的带宽可能是有限的，所有的移动手持设备可以被视为非P2P端点 以及网络提供了必要的仿真以适应P2P网络体系结构中的移动设置。如果认证被执行，并
6且在那些用户之间存在漫游协议，则其他供应商的用户的漫游可以得到支持。可由移动IP 建立基于分组的网络之间的切换。可以以与基于頂S的网络和基于电路的网络之间的切换 类似的方式完成基于电路的网络和基于P2P的网络之间的切换。流动用户可通过互联网访 问"家庭(home)"网络服务。在这种情况下，提供合适的认证机制以确保安全。
网络10的传输层46包括大量网关功能72-78，以提供与现有网络的互联。在服务 层44中进一步提供互联边界控制功能80作为与分组网络网间互联功能82的接口 。
图6是基于P2P的下一代网络10的实施方式的另一更详细的框图。基于P2P的 下一代网络10的特征是这一概念，即在网络中不保留会话状态信息，可能排除会话访问 控制(SACF)组件和P0TS_AF(P0TS访问功能)。智能终端40的所有的有关会话的信息由 USIPF (用户SIP功能)84和UPF (用户策略功能)86控制。这简化了网络设计并提高了网络 的可扩展性。UP2PF(用户P2P功能)90是存储、定位和分配资源信息(例如给定用户的IP 地址、EPTV节目的片段等)的组件或功能，并且与用户策略功能(UPF)85相关联。智能终端 40进一步包括收费功能86，其可操作地采集所有的服务费、动态CoS费以及基于会话的费 用。智能终端40进一步包括用户界面功能(UIF)87，其提供了例如键盘、小键盘(keypad)、 触摸式显示屏或显示区、定点设备的显示和用户输入设备。与UP2PF相比，NP2PF(网络P2P 功能)92可施加更严格的安全控制并且与操作者供应商的策略决定功能(PDF)94相关联。 策略决定功能94提供连接应用和用户的集中的策略控制。这些策略代表了服务供应商的 策略，而在智能终端中可以执行用户个性化的策略。 体系结构实体POTS访问功能(P0TS-AF)60类似于或等同于图5中所示的NGN终 端仿真功能60。功能60为传统P0TS终端仿真下一代网络终端功能。该功能可以通过软开 关轻松实现，软开关利用有关P2P的软件进行升级。 PSTN网关(GW)功能96提供基于P2P的下一代网络和PSTN之间的网间互联，用于 通信会话的语音组件。移动电路交换(CS)网关98对基于P2P的下一代网络和现有的移动 电路交换网络之间的互联性提供支持。移动电路交换网关98可另外提供用于移动电路交 换网络的家庭用户服务器(HSS)仿真。 ETSI NASS(网络接入子系统)68提供基于P2P的下一代网络中的用户认证。会 话接纳控制功能(Session Admission Control Function, SACF) 100支持动态CoS并保证 QoS(以下将详细描述)。基于P2P的下一代网关102与其他供应商的P2P网络104连接， 这些其他供应商的P2P网络可能具有不同的P2P拓扑结构和不同的P2P搜索机制。互联网 网关106通过需要加强安全性的互联网来提供连接。IP多媒体子系统(MS)网关108提供 与EVIS的连接用于将互联网协议多媒体传送给用户。 如上所述，记帐功能(CF)模块66从智能终端接收记帐信息，并且不维持会话的中 间状态。记帐信息是可由P2PF存储、定位并分配的资源的一种类型。这种资源将由核心 边界网关(CBGF)72或其他组件生成并且发送到NP2PF用于存储和分配。可以在网络中使 用多个记帐服务器，以便一旦记帐信息已经被妥善储存和处理时删除这些资源。被记帐的 项目基于运营商的策略。通过适当的信用系统可能进行在线记帐。用户的信用也是一种由 NP2PF分配的"资源"。用户可补充他/她的信用用于获取网络中的资源和服务。
媒体插入功能(media insertion function, MIF) 110是用于将某些媒体内容存 储、分配、插入到媒体流或从媒体流中删除某些媒体内容的推应用。MIF的一个实施例是对某类用户的视频媒体广告的插入。 图7是基于P2P的下一代网络10中的动态服务等级(CoS)过程的实施方式的高 级消息流图。基于P2P的下一代网络利用货币影响(monetaryr印ercussion)来提供动态 服务等级(CoS)能力。例如，呼叫方或被叫方能够动态调整DiffServ网络中的差分服务代 码点(differentiated servicescode point, DSCP)，差分服务代码点具有与连接有关的更 高(或更低)的费用。用户可以发起请求，然后该请求在网络侧执行以防止CoS被窃。
用户具有对任何特定会话为在用户上发起并终止的通信量修改CoS的能力。如果 用户希望得到更好的服务，他或她利用网络要求更好的服务。然后网络将为该更好的服务 建议新的记帐策略。可选地，智能终端可具有费用数据直接响应于用户对更高CoS的请求。 如果客户同意更好的CoS费用，则改进提供给客户的服务质量(CoS)。智能终端采集与通信 质量升级有关的数据(例如会话开始时间和停止时间)以及升级的等级(例如用于计费目 的)。为了支持动态CoS，用户或智能终端发出具有新的DSCP标记的再邀请(re-INVITE)， 响应也包含该新的DSCP标记。根据运营商的策略和记帐模式，网络可监听那些SIP消息 (或代理(proxy)这些消息)以修改DSCP标记。 图8是在基于P2P的下一代网络中提供内容安全的过程的实施方式的高级消息流 图。通常，本文中所述的基于P2P的下一代网络进一步将P2P网络的概念扩展到赚取收入 人士 (earner)以解决内容安全性的问题。在现有的基于P2P的运营商网络中，接入用户信 息在用户之间共享。因此，用户使用用户信息用于意想不到的用途存在潜在的可能。
安全的基于P2P下一代网络的基本假设为建立的公共密钥基础设施。对于任何发 起者，其公共密钥对于加入P2P操作中的所有单元都是可得到的。如果用户的智能终端确 实中继或发起P2P内容，则内容的发起者需要使用其私人密钥来附加数字签名。P2P内容 的消费者需要获取发起者的公共密钥并检验内容。在这种情况下，发起者需要将其识别码 (例如URI)置于P2P内容中用于检验的目的。其它的机制也可得到以处理安全问题有效， 但公共密钥基础设施可能成熟以被实现。应该指出的是，公共密钥映射的用户也可被P2P 网络共享。但发起者必须是供应商的安全装备并且通过任意服务供应商的装备(例如CBGF 等)能够获取其公共密钥。 图9是在基于P2P的下一代网络中提供环境的服务的实施方式的图示。P2P网络 的主要优势之一是从逻辑的角度和数据的角度几乎不对核心网络做修改而提供应用的能 力。相比之下，对于基于MS的网络，用于S-CSCF触发的目的对于任何新的应用，需要修改 HSS中的数据。在基于P2P的下一代网络体系结构中，如果要提供任何新的服务，新应用可 以被连接到现有的网络(如图9所示)。xP2PF表明，实体可以是NP2PF或UP2PF。
在这种环境下，从逻辑(编程)的角度和数据(数据填写)的角度，几乎不需要网 络装备的参与就可以添加或删除服务。服务供应商可以与接入网络供应商、核心网络供应 商或第三方相同。 图10是在基于P2P的下 一 代网络中的智能终端节点的多重注册 (multi-registration)的实施方式的框图。对于智能终端，向多个服务供应商进行注册也 是可能的。智能终端的多重注册的能力将实现不同的业务模式，这在当前应用环境下是不 可能的。也可使服务供应商以最小的投资扩展使用基础。 可以通过智能终端和公众安全接入点(PSAP)之间的直接连接来实现基于P2P技术的下一代网络10中的应急通信，通过DHCP或在初始网络接入(例如，身份验证阶段)过 程中能够提供应急通信的IP地址。如果PSAP仅是时分复用(TDM)的，则负责IP到TOM的 网间互联的网关的IP地址将被提供。在这种情况下，智能终端直接连接IP地址(网关控 制器)。由运营商的策略决定是否提供这样的地址以及是否执行这样的通信(如果CBGF控 制的网关打开)。 尽管已经详细描述了本公开的实施方式，所属领域的技术人员应理解的是，在不 脱离本公开的精神和范围内可以对本文作各种修改、替代和变更。因此，所有这些修改、替 代和变更旨在包含于以下权利要求界定的本公开的范围之内。在权利要求中，方法加功能 的条项旨在涵盖本文中所述的作为执行所述功能的结构，并且不仅涵盖结构的等价物，还 涵盖等价的结构。
权利要求
一种对等网络，包括多个智能终端节点，每个智能终端节点可操作地建立、维持并拆除与另一智能终端节点的通信会话；多个网络服务节点，所述多个网络服务节点可被耦合到所述多个智能终端节点，所述多个网络服务节点包含所述多个智能终端节点中的至少一个；至少一个用户P2P功能模块，所述至少一个用户P2P功能模块可操作地存储、定位并分配与用户策略有关的服务资源信息；以及至少一个网络P2P功能模块，所述至少一个网络P2P功能模块可操作地存储、定位并分配与运营商供应商策略有关的服务资源信息，并且可操作地施加比所述至少一个用户P2P功能模块更加严格的安全控制。
2. 根据权利要求1所述的网络，进一步包括记帐模块，所述记帐模块被耦合到所述多 个智能终端节点并且可操作地接收由所述多个智能终端节点采集的用于接收的服务的记 帐信息，并且所述收费模块提供用于接收的所述服务的计费功能。
3. 根据权利要求2所述的网络，其中所述记帐模块可操作地处理两个智能终端节点之 间的通信会话中与动态CoS服务有关的费用。
4. 根据权利要求1所述的网络，进一步包括目录服务模块，所述目录服务模块被耦合 到所述多个智能终端节点并且可操作地为所述多个智能终端节点查找服务资源并提供服 务资源的定位。
5. 根据权利要求1所述的网络，进一步包括认证模块，所述认证模块被耦合到所述多 个智能终端节点并且可操作地认证向另一智能终端节点提供服务资源的智能终端节点。
6. 根据权利要求1所述的网络，进一步包括媒体插入模块，所述媒体插入模块被耦合 到所述多个智能终端节点并且可操作地将媒体插入到两个智能终端节点之间的通信会话 中。
7. 根据权利要求1所述的网络，进一步包括 至少一个哑终端节点；以及终端仿真模块，所述终端仿真模块被耦合到所述至少一个鹏终端并且可操作地使所述 至少一个鹏终端节点建立与所述多个智能终端节点的通信会话。
8. 根据权利要求1所述的网络，进一步包括PSTN网关，所述PSTN网关被耦合到所述多 个智能终端节点并且可操作地提供到PSTN网络的接口 。
9. 根据权利要求1所述的网络，进一步包括移动电路交换网关，所述移动电路交换网 关被耦合到所述多个智能终端节点并且可操作地提供到移动电路交换网络的接口。
10. 根据权利要求1所述的网络，进一步包括互联网网关，所述互联网网关被耦合到所 述多个智能终端节点并且可操作地提供到互联网的接口。
11. 根据权利要求1所述的网络，其中每个智能终端节点包括可操作地控制与会话有 关的信息的用户策略模块和用户SIP模块。
12. 根据权利要求1所述的网络，进一步包括会话接纳控制模块，所述会话接纳控制模 块被耦合到所述多个智能终端节点并且可操作地维持会话状态信息。
13. 根据权利要求1所述的网络，进一步包括集中的策略控制模块，所述集中的策略控 制模块被耦合到所述多个智能终端节点并且可操作地维持并控制供应商策略。
14. 一种通信网络，包括多个智能终端节点，每个智能终端节点可操作地建立、维持并拆除与另一智能终端节 点的通信会话，以及进一步采集与所述通信会话有关的记帐信息；网络服务层，所述网络服务层被耦合到所述多个智能终端节点并且可操作的在所述网 络中定位资源服务、执行计费功能并认证资源服务的供应商；以及网络传输层，所述网络传输层可操作地将所述多个智能终端节点耦合到所述网络中的 资源服务。
15. 根据权利要求14所述的网络，其中所述网络服务层包括记帐模块，所述收费模块 可操作地处理与两个智能终端节点之间的通信会话中的资源服务和动态CoS服务有关的 费用。
16. 根据权利要求14所述的网络，其中所述网络服务层包括目录服务模块，所述目录 服务模块被耦合到所述多个智能终端节点并可操作地为所述多个智能终端节点查找服务 资源并提供服务资源的定位。
17. 根据权利要求14所述的网络，其中所述网络服务层包括认证模块，所述认证模块 被耦合到所述多个智能终端节点并可操作地认证向另一智能终端节点提供服务资源的智 能终端节点。
18. 根据权利要求14所述的网络，其中所述网络服务层包括媒体插入模块，所述媒体 插入模块被耦合到所述多个智能终端节点并且可操作地将媒体插入两个智能终端节点之 间的通信会话中。
19. 根据权利要求14所述的网络，其中所述网络服务层包括终端仿真模块，所述终端 仿真模块被耦合到所述网络中的至少一个鹏终端并且可操作地使至少一个鹏终端节点建 立与所述多个智能终端节点的通信会话。
20. —种在对等网络中提供服务的方法，包括以下步骤 认证第一智能终端节点为适合于提供服务的服务供应商； 从所述网络的第二智能终端节点接收对所述服务供应商的标识符的请求； 查找所述第一智能终端节点的所请求的所述标识符并且将所请求的所述标识符传输到所述第二智能终端节点；使所述第二智能终端节点发起与所述第二智能终端节点的通信会话； 从所述第二智能终端节点接收请求以提高所述通信会话的质量并实现所请求的提高；以及接收与向所述通信会话和所述会话提高收费有关的记帐信息并且响应于所述记帐信 息而生成计费信息。
全文摘要
一种对等网络，包括多个智能终端节点，每个智能终端节点可操作地建立、维持并拆除与另一智能终端节点的通信会话；多个网络服务节点，所述多个网络服务节点可被耦合到所述多个智能终端节点，并包含多个智能终端节点中的至少一个；至少一个用户P2P功能模块，所述至少一个用户P2P功能模块可操作地存储、定位并分配与用户策略有关的服务资源信息；以及至少一个网络P2P功能模块，所述至少一个网络P2P功能模块可操作地存储、定位并分配与运营商供应商策略有关的服务资源信息，并且可操作地施加比至少一个用户P2P功能模块更加严格的安全控制。
文档编号H04L29/08GK101766013SQ200880011308
公开日2010年6月30日 申请日期2008年4月4日 优先权日2007年4月4日
发明者拉里绍燕马, 李伟军, 莫黎, 陈星 申请人:中兴通讯股份有限公司;中兴通讯美国公司