1、NGN概述
NGN即下一代網絡，Next Generation Network，NGN是以軟交換爲核心，提供話音、視頻、數據等多媒體綜合業務。
NGN系統架構符合國際電聯下一代網絡參考模型（ITU-T Recommendation Y.2011: "General principles and general reference model for next generation networks"）。
目前NGN的協議處於階段性成熟狀態，即可以爲支持語音業務的軟交換系統提供完善的協議支持。許多電信設備提供商都推出了各自的NGN系列產品和解決方案，有些已經進入試驗網運營，對NGN的協議能力進行有效性和互通性檢驗。
NGN的系統架構分爲業務層和基於IP的傳輸層。
業務層主要包括，核心IP多媒體子系統（IMS）、PSTN/ISDN仿真子系統（PES）、其他多媒體子系統（例如IPTV專用子系統）和應用，以及通用部分（也就是被多個子系統使用的組件）。有關業務層詳細資料筆者建議進一步閱讀TISPAN相關協議，本文就不再具體描述。
傳輸層提供與NGN終端設備的IP互通性能力，IP互通性由網絡附着子系統（Network Attachment SubSystem，縮寫NASS）和資源及接納控制子系統（Resource and Admission Control Subsystem，縮寫RACS）控制。這兩個子系統對核心網絡屏蔽了IP層的接入層的傳輸技術。
目前針對業務層，我司以及友商都有成熟的產品推出，而且在國際國內也有實驗或商用性質的局點。而對於傳輸層相關實體，我司目前沒有對應的產品或產品包，也只是處於標準技術的跟蹤和觀望階段。編寫本文的目的也就是在於對NGN傳輸層NASS子系統的標準技術預研，爲以後NASS產品開發投石問路。
2、NASS在NGN架構中的位置
TISPAN依據3GPP的IP多媒體子系統(IMS)體系架構提出了NGN的體系結構和邏輯功能結構，並儘可能重用3GPP的相關規範，但要求支持更多的接入方式，包括數字用戶線(xDSL)、局域網(LAN)、無線局域網(WLAN)、WiMAX等。目的是使IMS成爲基於會話初始協議(SIP)的通用平臺，同時支持固定通信網和移動通信網的多種接入方式。TISPAN因此在傳送層引入了網絡附着子系統（NASS）與資源及接納控制子系統(RACS)，負責爲上層業務層提供獨立的用戶接入管理功能。
NASS在NGN架構中位置，以及與其他子系統的接口情況如下圖。
NASS 提供的主要功能包括：
- 爲終端動態分配IP地址和其他配置參數（例如：使用DHCP）；
- 用戶鑑權，在分配IP地址之前或在分配IP地址過程中；
- 基於用戶Profile，對網絡接入進行認證；
- 基於用戶Profile，接入網絡配置；
- 發生在IP層的位置管理。
NGN架構並沒有強制要求單一的NASS實例支持多種接入網絡，但是並不妨礙部署支持多種接入網絡的NASS功能（例如，用戶Profile數據庫由不同的接入網絡共享）。
NASS接口情況如下：
- 與用戶設備（UE）之間的e3參考點，用於配置相關；
- 傳輸處理實體作爲中繼，用於UE的地址分配、鑑權和授權（a1和a3參考點）；
- 與資源和准入控制子系統之間e4參考點，用於輸出用戶接入Profile信息；
- 與業務層的業務控制子系統/應用之間的e2參考點，用於輸出接入會話信息和支持通知功能。
NASS提供的是接入層的註冊功能，此外業務層還可以要求用戶再次註冊。
NASS提供網絡級的標識信息和鑑權方式，管理接入網的IP地址空間，爲用戶提供NGN上層業務應用的接入點信息。
NASS提供移動性管理，終端可以遊牧到不同的接入點或接入網絡（可以是不同的運營商）。
用戶可以使用不同的終端接入網絡享受下一代網的業務。在R2階段支持網絡間的切入，提供業務連續性。
3、NASS功能單元和接口
3.1、功能單元
NASS子系統功能架構如下圖所示（圖中藍色標標出來的功能實體屬於NASS範疇）：
主要包含以下功能實體：
- 網絡接入配置功能（NACF-Network Access Configuration Function）：NACF負責爲UE分配IP地址，並提供UE所需要的其他網絡配置參數，如域名服務器(DNS)地址、上層業務接入點地址等。
- 連接性會話定位和存儲功能（CLF-Connectivity Session Location and repository Function）：CLF登記UE所分配的IP地址、NACF提供的相關網絡定位信息、地理位置信息，並對這些信息進行關聯；CLF還存儲用戶標識、用戶的服務質量(QoS)清單、用戶的位置信息隱私權設置。CLF向上層業務提供位置查詢功能。
- 用戶鑑權和授權功能（UAAF-User Authentication and Authorization Function）：UAAF提供用戶鑑權、授權覈查功能。UAAF從清單數據庫功能(PDBF)包含的用戶網絡清單信息中獲取鑑權和網絡授權信息。UAAF也收集用於計費的帳務數據。
- 用戶簽約數據庫功能（PDBF-Profile Data Base Function）：PDBF存儲用戶鑑權數據(如用戶標識、支持的鑑權方法列表、鑑權密鑰)以及與網絡接入配置相關的信息。
- CNG配置功能（CNGCF-CNG（Customer Network Gateway） Configuration Function）：CNGCF用於CNG的初始化以及對CNG的升級。CNGCF向CNG提供附加的配置信息（如：CNG內部防火牆的配置、IP包的QoS整形、等等），CNGCF所提供的數據不同於NACF所提供的網絡配置數據。
同時，NASS和以下NGN功能實體之間存在交互：
- TISPAN業務控制子系統和應用
- 資源和接納控制子系統（RACS-Resource Admission Control Subsystem）
- 接入轉接功能和接入管理功能（ARF-Access Relay Function，AMF-Access Management Function）
- 用戶終端（UE-User Equipment）
NACF負責爲UE分配IP地址，同時還提供DNS地址、業務子系統的地址。NACF向UE提供一個接入網絡標識符，唯一標識UE所附着的接入網絡，上層應用通過該標識符能夠定位CLF。AMF翻譯UE發出的網絡接入請求，將IP地址分配以及可能的網絡配置參數請求發往NACF；並向UAAF發送請求，由UAAF驗證用戶和網絡接入的授權、得到用戶的接入配置參數。CLF登記UE的IP地址與NACF提供的網絡位置信息之間的關聯、登記NACF提供的網絡位置信息與地理位置信息之間的關聯，存儲被分配IP地址的用戶/UE的標識，QoS清單等，並對業務控制子系統和應用層的查詢作出迴應。UAAF進行用戶驗證、基於用戶網絡清單的網絡接入授權，其中來自於用戶網絡清單的驗證、授權信息存儲在PDBF中。PDBF是傳送層的數據庫，存貯用戶的網絡清單數據。
在正常的UE接入流程中，UE通過ARF/AMF先與UAAF交互，完成鑑權和網絡授權；再與NACF交互，獲得用於接入的IP地址與其他配置參數；UAAF和NACF分別將用戶相關信息送至CLF，在CLF處進行關聯和存儲，供RACS和上層業務查詢。
3.2、接口描述
3.2.1、內部接口
- NACF-CLF參考點（a2）：該參考點用於NACF向CLF註冊所分配的IP地址和NASS用戶標識之間的關聯，以及相關的位置信息（如：IP edge ID、線標識）。
- UAAF-CLF參考點（a4）：該參考點用於CLF登記用戶標識和UAAF所提供的用戶對位置信息私有優選之間的關聯，也用於登記網絡Profile信息（QoS Profile），CLF可從UAAF獲取用戶網絡Profile。UAAF-CLF之間的關係兩種操作模式：提取模式（pull）和推送模式（push）。當UAAF處理網絡接入請求爲了授權或限制用戶接入網絡時（例如使用顯示鑑權時）使用推送模式。當隱式鑑權或者CLF支持故障恢復過程時，使用提取模式。
- UAAF-UAAF參考點（e5）：UAAF代理與UAAF服務器之間的接口。e5接口用於UAAF代理(位於用戶拜訪網絡)與UAAF服務器(位於用戶歸屬網絡)之間，由UAAF代理向UAAF服務器請求獲取用戶的鑑權和授權信息，UAAF代理也可向UAAF服務器轉發拜訪網絡產生的帳務數據。 UAAF代理與UAAF服務器可能位於不同的管理域，兩者之間需要建立雙向的信任關係。e5接口可採用遠程撥號用戶認證(RADIUS)協議或Diameter協議。
- NACF-UAAF參考點：尚未定義。
- UAAF-PDBF參考點：接口也沒有規定，UAAF與PDBF可以合設，或以非標準接口互聯。
3.2.2、外部接口
- CLF與RACF接口（e4）：通過該參考點A-RACF可以從CLF獲得網絡位置信息（例如：接入用戶的物理節點的地址）以便確定可用的網絡資源，通過該參考點A-RACF也可以從CLF獲得用戶網絡清單信息，以便在處理資源分配請求時考慮用戶QoS Profile。e4接口採用TISPAN定義的基於Diameter協議接口。
- CLF與AF之間接口（e2）：該參考點爲CLF與AF（Application Functions）之間的接口，AF通過該接口從CLF檢索IP連接性會話特性（例如網絡位置信息）。CNGCF也可能通過該接口從CLF檢索信息。e2採用TISPAN定義的基於Diameter協議接口。
- 鑑權和IP地址分配（e1）：UE通過該參考點發起IP地址分配請求以及對其它網絡配置參數的請求，以便能夠接入到網絡。AMF經ARF接收這些請求。e1接口使用DHCP或PPP協議。
- CNGCF與CNG之間接口（e3）：CNGCF通過該參考點對CNG進行配置、觸發維護測試、性能檢測和接受通知。通過該參考點CNG從CNGNF獲得進行初始化或進行升級所需要的附加網絡配置信息，這些信息無法從e1接口獲得，以便使CNG能夠接入到TISPAN業務/應用。e3接口可以採用HTTP、FTP或TFTP協議。
- NACF與AMF之間接口（a1）：AMF通過a1參考點向NACF請求分配給UE的IP地址和其他網絡配置參數。a1接口可採用DHCP協議。
- UAAF與AMF之間接口（a3）：AMF通過a3參考點向UAAF發起用戶鑑權和網絡簽約業務檢查。a3接口可採用遠程撥號用戶認證(RADIUS)協議或Diameter協議。
3、NASS產品研發考慮
NASS子系統中存在五個邏輯功能實體，這些邏輯功能實體到物理實體的功能映射可以做如下考慮：
- NACF實體功能屬於DHCP Server範疇，主要爲終端分配IP地址和其他一些網絡配置參數；
- UAAF+PDBF實體功能屬於AAA Server範疇，支持RADIUS/DIAMETER協議，對用戶進行認證、授權和計費，還包括存儲用戶接入網的簽約數據信息；
- CLF功能實體，用於保存用戶會話信息，並提供查詢和推送接入Profile功能，該功能可以作爲獨立的物理實體，也可以與AAA Server物理合一；
- CNGCF實體功能，爲CNG提供其他配置數據，功能屬於OTA Server範疇。
