【NGN学习笔记】1 NGN的基本概念和体系结构
作者：gnuhpc
出处：http://www.cnblogs.com/gnuhpc/
1.NGN产生的背景和需求：
a.通信网发展：
PSTN采用集中式架构，交换硬件和呼叫控制以及部分业务逻辑都集中在交换机中完成。
GSM移动通信网结构
智能网体系结构
· SCF：业务控制功能
· SDF：业务数据功能
· SMF：业务管理功能
· SMAF：业务管理接入功能
· SSF：业务交换功能
· CCF：呼叫控制功能
· SRF：特殊资源功能
· SCEF：业务生成环境功能
下一代开放的电信网络构架：
b.计算机网络发展：
c.三网融合：
三网融合是指电信网、计算机网和有线电视网在高层业务应用的融合。
技术推动力
· 数字技术的迅速发展和全面采用
· 大容量光纤通信技术的发展
· 软件技术的发展为三网融合提供了实现手段
· IP协议的普遍采用为三网融合提供了统一的传送协议
d.未来业务需求：
· 传统电话网对日益增长的数据业务不堪重负
· 人们希望IP网能传送数据、语音及更多新业务
2.基本概念
a ）概念：NGN是一个具有丰富内涵的术语，涵盖了目前网络发展的多个领域：
· 以ASON为主的下一代光网络
· 以IPv6和MPLS为主的下一代因特网
· 以软交换和IMS为主的下一代交换控制网
· 以3G和B3G为主的下一代移动网
· 下一代业务网、下一代接入网、下一代管理网，……
NGN是一个能够利用多种宽带和具有QoS能力的传送技术提供电信业务的基于分组的网络。在NGN中，业务相关功能(service-related functions)独立于底层传送相关技术(transport-related technologies) 。该网络允许用户不受限地接入网络，自由地选择服务提供商和/或业务。NGN支持通用移动性(generalized mobility)，从而能够向用户提供一致的、无处不在的业务。
b）最终目标：
实现在任何时间(Whenever)、任何地点(Wherever)、以任何方式(Whatever)和任何人(Whoever)进行通信，是未来融合网络发展的方向。
c）总体特征：
· 基于分组的网络：利用分组交换技术的灵活性传送不同带宽和QoS需求的业务
· 采用分层的体系结构：业务功能与传送功能相分离，控制、承载、会话、业务相分离，接口逐渐开放和标准化，业务相关的功能与底层的传输技术无关，便于各层技术的独立发展
· 业务驱动的网络：NGN的终极目标是实现业务的快速有效提供和使用
· 融合异构的网络：通过核心的分组交换技术实现对各种传统网络和多种接入技术的融合
· 支持通用移动性：真正实现用户随时随地以任何方式使用业务的目标
· 各种不同的识别机制，可以解析到IP地址
d）提供能力要求
· 提供创建、部署和管理各种可能业务的能力：各种媒体类型业务、各种带宽要求业务、会话型业 务、消息型业务、数据传送业务、实时和非实时业 务、客户定制业务、第三方提供的业务等等。
· 业务与传输无关：业务功能与传输功能之间有明确的区分，它们的演进相互独立，业务提供独立于网络和接入类型。
· 功能实体之间通过标准接口进行通信的能力。
· 支持传统的和NGN感知的终端设备：模拟电话机、传真机、ISDN终端、蜂窝移动电 话、GPRS终端、SIP终端，……
· 支持QoS保障和安全能力，业务迁移能力
· 支持通用移动性Generalized mobility: 允许用户或者其他移动实体不管位置是否变化，所处的接入技术环境是否变化，都具有通信和接入业务的能力。业务可用性的程度可能取决于几个因素，包括：接入网的能力、用户的归属网络与拜访地网络(如果适用)之间的业务等级协议等等。移动性包括具有或者不具有业务连续性的通信能力。
3.基本架构
对比与传统通信网：
VS 
允许网络运营商从不同的制造商那里购买最合适的网络部件构建自己的网络，而不必受制于一家公司的解决方案。
具体举例：基于软交换的NGN体系结构（左）和基于IMS的NGN体系结构（右）
基于软交换的NGN体系结构的核心思想：软交换是NGN的控制功能的实现，它为NGN提供实时性业务的呼叫控制和连接控制功能，是NGN呼叫与控制的核心。软交换技术作为业务/控制与传送/接入分离思想的体现，是NGN体系结构中的关键技术，其核心思想是硬件软件化，通过软件方式实现原来交换机的控制、接续和业务处理等功能，各实体之间通过标准的协议进行连接和通信，便于在NGN中更快地实现各类复杂的协议及更方便地提供业务。
功能实体基本功能有：
· 软交换设备：呼叫控制、协议功能、业务提供功能、业务交换功能、操作维护功能、计费功能
· 媒体网关功能：接入功能、语音处理功能、媒体流映射功能、受控操作功能、管理和统计功能
· 信令网关功能：对在SCN（电路交换网）中传输的信令进行适配，以便使信令能够以分组的形式传送到媒体网关控制器（MGC），反之对来自MGC的信令进行转换，将以IP分组形式发送到SG的信令进行转换，以便在SCN中进行传输
· 媒体服务器的功能：控制接口、会议功能、录音和回放、录像和回放、语音的编码和解码、视频的编码和解码、语音识别、文转音及音转文功能
· 应用服务器功能：为用户提供各种业务
二者比较
· 相同点：基本技术都是基于IP分组网络,都实现了控制与承载的分离;大部分的协议都是相似或者完全相同的;许多网关设备和终端设备甚至是可以通用的。
· 不同点：总体区别主要是在网络构架上,软交换体系侧基于主从控制(MGC/MG),需利用和继承PSTN的接入网络,以方便过渡.而IMS可在系统/终端侧统一采用基于IP承载网的SIP协议,体现出与接入网的独立性,并天生支持移动性管理并且具有一定的QoS保障机制。
ITU-T的基本参考模型：
NGN Service stratum：NGN中向用户提供传送业务相关数据的功能，提供控制和管理业务资源和网络服务以支持用户业务和应用的功能。用户业务可以由业务层的多个子层来实现NGN业务层只关心在对等实体之间操作的应用和业务。从体系结构的角度来看，业务层的每一子层都可以有自己的用户、控制和管理平面。
NGN transport stratum：NGN中向用户提供传送数据的功能，以及控制和管理传输资源以在终端实体之间携带这些数据的功能，这些被携带的数据可以是用户信息、控制信息和管理信息，在传送层实体之间可能建立动态或静态的关联来控制和管理信息传送。NGN传送层可以由多个子层来实现。从体系结构的观点来看，传送层的每一子层有它自己的用户、控制和管理平面。
4.关键技术
· 软交换和IMS技术：在核心控制层，采用软交换或IMS提供端到端的业务控制，前者是在IP电话网关功能分解的基础上提出的一种新的呼叫控制技术，是电信网发展史上的一块里程碑
后者由3GPP提出，是对软交换的继承和发展，结构更清晰，功能更完整。
· 核心传送技术：采用光传送网和光交换网解决传输和高带宽问题，采用MPLS和IPv6提供有QoS保证的分组传送能力
· 接入层技术：宽带接入技术、私网穿越技术、安全认证技术等
· 开放业务提供技术：业务层API技术：Parlay/OSA API、JAIN、SIP Servlet，… 多种层次的业务生成技术：脚本、组件/架构、API
· 端到端的QoS技术、网络安全技术
· 网络管理技术、移动性管理
· 网络融合和业务融合
附注：思考题整理
NGN的定义和主要特点是什么？
基于软交换的下一代网络体系结构与基于IMS的下一代网络体系结构的异同？
ITU-T给出的NGN分层模型包括哪几层，各层的主要功能有哪些？
通用移动性的含义？
