下一代网络（NGN）的框架结构（图）

摘 要 国际NGN 标准的研究重点之一是NGN 的体系架构，欧洲ETSI 的TISPAN 计划推进速度最快，也具有实施性，本文主要介绍了TISPAN NGN 的总体结构以及其中的IP多媒体子系统（IMS）、PSTN 仿真子系统（PES）的功能。

　　1 NGN 的标准化进程

　　为了加快NGN的研究和标准化进程，国际标准组织都在制定NGN 的标准。ITU-TSG11 和SG13为主，启动了NGN的标准研究。SG11在新的研究期推出5个研究课题，在NGN环境中网络控制功能体系、应用控制和信令需求与协议、会话控制 和信令需求与协议、承载控制和信令需求与协议、资源控制和信令需求与协议、准备推广分组网络的手册；SG13推出了15个NGN标准草案，意在对NGN的 研究方向、框架体系、业务需求、网络功能、互通、服务质量、移动性管理、可管理的IP网络和NGN 演进方式等各个方面提出总体要求；欧洲标准化组织ETSI继成功运作了主导全球3G标准之后，又雄心勃勃地开展了NGN 的TISPAN（Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking）计划。在此背景下，2004 年6 月ITU-T 要加速NGN标准工作，成立了NGN专题研究组FGNGN，分别在7个领域进行工作，依次为业务需求、功能体系架构和移动性、IP QoS、控制和信令能力、网络安全、网络演进以及IP 承载能力要求。

　　2 NGN 的结构

　　2.1 概述

　　目前国际NGN 标准的研究重点之一是NGN的体系架构，不同标准研究组织提出的架构也不尽相同，但是在NGN的结构中欧洲计划推进速度最快，相应的标准也具有实施性，因 此它的标准将会直接影响ITU-T的NGN的标准。因此下面主要介绍目前TISPAN 对NGN的研究进展。TISPAN NGN的功能结构包括业务层和基于IP的传送层。

　　业务层包括下列部件。

　　（1）资源和接纳控制子系统（RACS）；

　　（2）网络附着（Attachment）子系统（NASS）；

　　（3）IP 多媒体子系统（IMS）；

　　（4）PSTN/ISDN 仿真子系统（PES）；

　　（5）其他多媒体子系统（例如流媒体子系统、广播子系统等）和应用；

　　（6）公共部件（即几个子系统共用的部件），例如计费功能、用户清单管理、安全管理。

　　传送层在网络附着子系统和资源和接纳控制子系统的控制下，向TISPAN NGN 终端提供IP 连接性，这些子系统隐藏了IP层下使用的接入和核心网的传送技术。这些子系统可以分布在网络/业务提供者域，例如网络附着子系统可以分布在拜访和归属网之 间。图1给出了TISPAN NGN的结构。

　　2.2 业务层

　　2.2.1 资源接纳控制子系统（RACS）

　　资源和接纳控制子系统应该提供接纳控制和关口控制功能（包含NAPT控制和DSCP 标记）。接纳控制涉及到根据运营者的具体策略规则和资源，检查接入网附着子系统保存的签约数据的授权。检查资源可用性意味着接纳控制功能校对被请求的带宽 是否与预定的带宽和用户使用的带宽一致。

　　2.2.2 网络附着子系统（NASS）

　　网络附着子系统应该提供下列功能。

　　（1）动态IP地址分配荷其他终端配置参数（例如，使用DHCP）；

　　（2）发生在IP 层的健全，可能是在地址分配程序期间或之前；

　　（3）根据用户业务清单（profile）的网络接入授权;

　　（4）根据用户业务清单（profile）的接入网配置;

　　（5）发生在IP 层的位置管理。

　　2.2.3 IP 多媒体子系统（IMS）

　　IP多媒体子系统由提供IP多媒体业务，例如话音、视频、文本、聊天等，的所有构架在分组传送网上的核心网单元构成，与IMS相关的实体包括CSCF、MGCF、MRF等，参见3GPP TS23.228 IMS 子系统的第二阶段。

　　2.2.4 PSTN/ISDN 仿真子系统（PES）

　　PSTN/ISDN仿真是为连接到IP网（经过网关）的传统电话终端仿真PSTN/ISDN网，所有PSTN/ISDN业务保持可用和一致，这 样端用户并不会意识到没有连接到基于TDM 的PSTN/ISDN。相对于PSTN/ISDN仿真，PSTN/ISDN模拟指配置类似PSTN/ISDN业务的IP 电话终端。

　　2.2.5 流媒体子系统

　　流媒体子系统向NGN 终端支持流媒体业务。

　　2.2.6 内容广播子系统

　　内容广播子系统向一组NGN终端支持多媒体内容的广播, 例如电影、电视等。

　　2.3 传送层

　　只有与业务层交互的功能实体在传送层可见，它包括如下两点。

　　（1）边界网关功能（BGF）；

　　（2）媒体网关功能（MGF）。

　　边界网关功能（BGF）提供两个IP 域之间的接口，它位于接入网和驻地网设备之间、接入网和核心网之间、核心网之间的边界，它可以提供下列功能。

　　（1）在接口的每一侧，终结和互通层1和层2的程序；

　　（2）打开和关闭关口（即，根据IP地址/端口进行分组包过滤）；

　　（3）为出局的业务进行分组包的标记；

　　（4）为上行和下行业务流进行资源分配和带宽预约；

　　（5）IP地址和端口号的翻译（NAPT）；

　　（6）入局业务量的策略；

　　（7）防止IP 地址的盗用；

　　（8）使用率测量。

　　媒体网关功能（MGF）提供IP 域和传统传送域之间的接口，它位于IP网和PSTN/ISDN 之间、IP网和传统接入线（ISDN 或模拟线）之间、传统终端和IP网之间的边界，它可以提供下列功能。

　　（1）终结来自电路交换网的承载通路和来自分组网的媒体流；

　　（2）支持媒体转换、承载控制和净荷处理（例如，编解码、回声消除、会议桥等）。

　　2.4 公共部件

　　可以由一个或几个子系统接入的TISPAN NGN的公共部件包括如下。

　　（1）归属用户服务器（HSS）；

　　（2）应用服务器（AS）；

　　（3）安全网关（SEG）。

　　2.4.1 归属用户服务器（HSS）

　　HSS 是给定用户的主控数据库，它是支持网络实体处理呼叫/会话的包含签约信息的实体。HSS负责包括下列与用户有关的信息。

　　（1）用户标识、用户号码和地址信息；

　　（2）用户安全信息: 健全和授权的网络接入控制信息；

　　（3）系统级间的用户位置信息：HSS支持用户注册，并存储系统间的位置信息等；

　　（4）用户清单信息。

　　2.4.2 应用服务器（AS）

　　应用服务器，例如SIP应用服务器或OSA应用服务器提供增值业务，它可以位于用户的归属网络或第三方的位置。

　　2.4.3 安全网关（SEG）

　　为了保护基于IP 的控制平面信令，TISPAN网域将从逻辑上和物理上分为安全域，这些安全域与运营商的边界一致，不同安全域之间的接口由安全网关负责实施安全策略。

　　3 TISPAN IMS功能结构

　　图2 是构成NGN TISPAN IMS 的功能实体。

　　3.1 呼叫会话控制功能（CSCF）

　　CSCF可以作为代理CSCF（P-CSCF）、服务CSCF（S-CSCF）、查询CSCF（I-CSCF）。P-CSCF是用户终端在IP 多媒体子系统内的第一个接触点；S-CSCF实际处理网络会话状态; I-CSCF是所有都连接到该网络运营商的签约用户， 或者连接到当前位于该网络运营商的业务区域内的漫游用户的运营商网络内的接触点。

　　3.2 媒体网关控制功能（MGCF）

　　MGCF 将具有如下功能。

　　（1）控制部分属于IMS-MGF 之间媒体通路连接控制的部分呼叫状态；

　　（2）与CSCF 通信；

　　（3）依据来自传统网络的入局呼叫的选路号码选择CSCF；

　　（4）完成ISUP和IMS呼叫控制协议之间的协议转换；

　　（5）接收带外信息并可以前转到CSCF/IMSMGF。

　　3.3 IMS- 媒体网关功能（IMS-MGF）

　　IMS-MGF终结来自电路交换网的承载通路和来自分组网的媒体流（例如，IP 网的RTP流），IMS-MGF可以支持媒体转换、承载控制和净荷处理（例如编解码、回声消除、会议桥），它将完成下列功能。

　　（1）为资源控制与MGCF交互；

　　（2）占有和处理资源，例如回声消除器等；

　　（3）可以具有编解码。

　　3.4 多媒体资源功能控制（MRFC）

　　MRFC 包括如下功能。

　　（1）控制在MRFP 中的媒体流资源；

　　（2）解释来自AS和S-CSCF的信息（例如会话ID）并相应地控制MRFP；

　　（3）产生CDR。

　　3.5 多媒体资源功能处理（MRFP）

　　MRFP 包括如下功能。

　　（1）控制Mb 参考点的承载承载；

　　（2）提供MRFC 控制的资源；

　　（3）混合入局媒体流（例如多方业务）；

　　（4）资源媒体流（多媒体公告）；

　　（5）处理媒体流（例如音频代码转换、媒体分析）。

　　3.6 签约定位器功能（SLF）

　　SLF包括如下功能。

　（1）在注册和建立会话期间，为获得包含要求的签约者特定数据的HSS的名称，I-CSCF查询SLF。在注册期间，S-CSCF 也查询SLF；

　　（2）为获得包含要求的签约者特定数据的HSS的名称，AS 查询SLF；

　　（3）通过Dx 接口CSCF接入到SLF，通过Dh接口AS接入到SLF。

　　3.7 突破网关控制功能（BGCF）

　　突破网关控制功能（BGCF）选择进入PSTN的网络，在发生突破的网络内选择MGCF。

　　4 TISPAN PSTN/ISDN 仿真子系统功能结构

　　如图3 所示是TISPAN PSTN/ISDN 仿真的功能接口结构。PSTN/ISDN仿真的绝大部分功能实体与IMS的功能实体一致，只有接入网关控制功能（AGCF）是例外，它使用媒体控制协议， 负责控制住宅和接入媒体网关。其中与IMS 一致的功能实体有MRFC、MRFP、SLF、MGCF、S-CSCF、P-CSCF、I-CSCF、BGCF、HSS。

　　PSTN/ISDN 仿真特有的实体包括如下。

　　4.1 接入网关控制功能（AGCF）

　　AGCF是住宅和接入媒体网关的第一个接触点，这个实体是专用于PSTN/ISDN 仿真，它完成下列功能。

　　（1）作为MGC控制位于住宅和接入网关的媒体网关功能；

　　（2）与资源接纳控制子系统（RACS）交互；

　　（3）完成封装在SIP 中ISUP 信令与模拟或ISDN信令的互通；

　　（4）执行独立于特征逻辑的业务。

　　依据被仿真的业务类型，AGCF也可以使用SUBSCRIBE/NOTIFY机制，经S-CSCF 与HSS和应用服务器交互。

　　4.2 PSTN/ISDN 仿真中的其他实体

　　4.2.1 互联边界点控制功能（IBCF）

　　IBCF是两个运营商网络之间控制平面的边界功能实体。

　　4.2.2 信令网关功能（SGF）

　　SGF完成基于No.7 信令传送和基于IP信令传送之间的信令传送的转换。

　　4.2.3 互通功能（IWF）

　　IWF 完成不同SIP 之间或SIP 和H.323 协议之间的互通。

　　5 接口

　　表1是PSTN/ISDN仿真和3GPP IMS之间接口的映射表，而且也指出是否为TISPAN PSTN/ISDN仿真特有的接口，还是TISPAN结构特有但是应用于多个子系统。

　　6 结束语

　　目前TISPAN 主要对它的核心控制系统PSTN/ISDN 仿真子系统、IP媒体子系统（IMS）的结构进行了研究，这些子系统可能是分离的部件，也可能是共用的部件，还没有定论；而对流媒体子系统在NGN中结构的研究还没有启动。

 

NGN的网络架构

　　NGN将传统交换机的功能模块分离成为独立的网络部件，各个部件可以按相应的功能划分各自独立发展；部件间的协议接口基于相应的标准。其网络构架如图1所示。

　　（1） 从网络结构横向分层的观点来看，NGN主要可分为边缘接入和核心网络两大部分：
　　
　　a）边缘接入：由各种宽窄带接入设备、各种类型的接入服务器、边缘交换机/路由器和各种网络互通设备构成。
　　
　　b）核心网络：由基于DWDM光传送网连接骨干ATM交换机和/或骨干IP路由器构成。

　　（2） 网络功能纵向分层的观点来看， 根据不同的功能可将网络分解成以下4个功能层面：
　　
　　a）业务和应用层：处理业务逻辑，其功能包括IN（智能网）业务逻辑、AAA（认证、鉴权、计费）和地址解析，且通过使用基于标准的协议和API来发展业务应用。　
　　
　　b）控制层：负责呼叫逻辑，处理呼叫请求，并指示传送层建立合适的承载连接。 控制层的核心设备是软交换，软交换需要支持众多的协议接口，以实现与不同类型网络的互通。
　　
　　c）传送层：指NGN的承载网络。负责建立和管理承载连接，并对这些连接进行交换和路由，用以响应控制层的控制命令，可以是IP网或ATM网。
　　
　　d）边缘接入层：由各类媒体网关和综合接入设备（IAD）组成，通过各种接入手段将各类用户连接至网络，并将信息格式转换成为能够在分组网络上传递的信息格式。