下一代網絡中的PSTN/ISDN仿真系統論文

　　所謂系統仿真(system simulation)，就是根據系統分析的目的，在分析系統各要素性質及其相互關系的基礎上，建立能描述系統結構或行為過程的、且具有一定邏輯關系或數量關系的仿真模型，據此進行試驗或定量分析，以獲得正確決策所需的各種信息。以下是今天學習啦小編要與大家分享的：下一代網絡中的PSTN/ISDN仿真系統相關。內容僅供參考，希望能幫助到大家!

　　下一代網絡中的PSTN/ISDN仿真系統全文如下：

　　從目前的網絡現狀及發展來看，傳統PSTN，ISDN終端用戶的業務需求在未來網絡中仍可能大量存在，為此，在下一代網絡的研究中特別引入了PSTN/ISDN仿真子系統(PSTN/ISDN Emulation Subsystem，PES)。PES系統是NGN網絡中的核心呼叫會話控制子系統之一，與IMS子系統、流媒體業務子系統等其他子系統相并列，它通過利用網關或適配器接入來為傳統電話終端的用戶提供與現有PSTN/ISDN網絡完全相同的業務和完全一致的業務體驗，使得用戶在使用業務的過程中，不會由于網絡產生的巨大變化而有所感知，達到對現有PSTN/ISDN網絡進行部分或全部替代的目的。

　　在目前國際上進行NGN相關研究且影響較大的兩個標準組織ITU-T FGNGN和TISPAN中，PSTN/ISDN仿真均被列為Release1要求支持的業務能力之一，盡管在其實現架構上還存在多種意見，但由于它的業務實現和功能架構等相關研究均密切關系到現有PSTN網絡的發展和演進方向問題，因而電信各界都對它傾注了較高的研究熱情，國際會議對它的探討也均熱烈。

　　PES系統的終端

　　NGN中的PES系統就是針對傳統PSTN，ISDN終端而設計的。應能夠支持現有的各種有線接入方法和接入網技術，也就是說它應能夠支持任何使用現有PSTN/ISDN網絡接口的終端。對于網絡的變化(即由PSTN/ISDN網絡變為NGN PES網絡)，PSTN/ISDN用戶網絡接口不會受到任何影響。

　　圖1列舉了PES應支持的傳統接入類型及其信令配置。從圖1可以看出，接入類型主要包括：經Z參考點接入的模擬電話終端、經S/T參考點接入的ISDN用戶終端、使用V5信令接入的傳統接入網、經中繼連接的PSTN/ISDN網絡等。

　　一般情況下，NGN網絡中會通過使用接入網關或駐地網關來對傳統的接入類型進行支持，這里的網關主要是完成傳統接口(例如，PSTNZ參考點和ISDN S/T參考點等)到NGN接口的轉換功能，即將各種傳統的接入信令協議接口轉換為IP網絡接口。從目前的技術情況來看，IP網絡接口側通常會考慮使用H.248接口，這并不是所能使用的惟一接口，依據需求的不同，也可以使用MGCP，SIP或其它可能的接口，關鍵要考慮的是，所使用的接口應能夠攜帶所提供PSTN/ISDN網絡業務中所需要的全部業務信息。

　　PES系統體系架構

　　PES系統的體系架構一直是NGN網絡PES研究中的重點問題，依據PES的業務和網絡需求，目前提出的實現方案主要有兩種：一種是TISPAN提出的基于IMS的PES方案(簡稱IMS-based PES)，即采用IMS作為PSTN/ISDN仿真子系統的核心結構，利用統一的核心網絡來提供業務。另一種是FGNGN提出的基于呼叫控制的PES方案(簡稱CS-based PES)，即使用呼叫服務器(軟交換)作為PSTN/ISDN仿真子系統的核心結構，呈現軟交換網絡與IMS網絡并存的狀態。由于目前的PES研究還存在許多有待解決的問題，這兩種實現方案也各有利弊，因而業界一直沒有能夠達成一致的意見，大家基本上都是在采取并行研究的方式。

　　TISPAN對PES體系架構的研究

　　從圖2可以看出，PSTN/ISDN仿真子系統是NGN網絡中業務控制層的一部分，它作為NGN多個業務控制子系統之一，與IMS子系統和其它業務控制子系統共存并與之互通，為傳統的PSTN/ISDN用戶提供仿真業務。同時，它還會與網絡附著子系統(NASS)和資源接納控制子系統(RACS)相配合，提供用戶的接入鑒權和資源分配等服務。

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　　圖2　TISPAN定義的NGN網絡總體架構

　　對于PSTN/ISDN仿真子系統，TISPAN采用的研究方式主要分為兩部分。第一部分是定義一個PSTN/ISDN仿真子系統的總體需求，也稱為“黑盒”(Black Box)研究方式，即不對系統內部結構進行詳細定義，只定義PES的相關功能、外部接口，以及與RACS，NASS等子系統的互通。另一部分則是提出了PES的具體內部實現方案，即IMS-based PES方案，并對其進行了詳細定義。

　　(1)黑盒研究

　　圖3所示即為TISPAN PES黑盒研究定義的功能架構，它反映了PES系統與NGN網絡中的其它系統，以及PES系統與其它網絡間的關系。圖中的陰影部分即是PSTN/ISDN仿真子系統部分，該圖只是從網絡需求和業務實現等角度上列舉了PES系統可能需要的邏輯功能模塊。并不涉及具體的網絡實現，也就是說陰影中的這些功能可以以任何方式自由組合實現。

　　該系統只有一個限制，也就是它的對外接口，即對NGN網絡其余部分的接口都應該是開放的。例如，因提供某新業務而需要增加IMS應用服務器(即圖中的服務器A，B，C)時，為與IMS保持一致，其接口協議應為SIP。

　　在圖3的陰影部分中，位于中間位置的各功能實體之間的消息分發器的存在是可選的，它也可以被各功能實體之間鏈路的直連所替代。業務1，2和3實體所表示的是基本的呼叫業務和系列PSTN/ISDN補充業務，圖中將它們表示為1，2，3僅是為了突出表示包括基本呼叫在內的各業務是分布式的。陰影中的AGCF主要負責對接入線的控制，TGCF主要負責中繼電路。中繼路由部分所表示的是一個策略功能，即由它來決定呼叫的路由，為了能夠找到指定PSTN用戶，它需要知道用戶的位置以決定將信令發送至哪一個服務器或網絡。拓撲隱藏功能(THF)在這里主要完成PES與其它網絡互通時的邊界控制功能，與IMS子系統中的IBCF功能相似。用戶業務數據部分主要用于存儲與用戶PSTN/ISDN業務相關的用戶業務數據，它應能夠與IMS AS互通，就像是UPSF的一部分一樣，因而它需要能夠向AS提供用戶數據，AS也應能向其請求用戶相關數據。

　　此外，在該圖中只畫了一個從PSTN/ISDN業務實體引出的接口Gq’接至RACS，這是由于從RACS的角度來看，PES中的業務部分與IMS中的AS功能相同，均屬于應用功能。因而RACS的處理方式也相同，對于PES業務的處理并沒有特別之處。

　　通過上面的介紹可以看到，盡管在TISPAN的黑盒研究中表明的是，不對其內部結構進行規定，可以理解為多種可能的實現架構，但是從它的網絡總體架構圖，特別是它對所規定的PES區域中包含的邏輯功能實體，包括子系統內存有PSTN/ISDN補充業務邏輯、子系統內存有本地用戶數據及路由數據等不難看出，該文件主要還是針對基于呼叫服務器控制的PES進行研究的。因此，黑盒研究應該是TISPAN在目前軟交換技術發展相對較為成熟的狀況下，對CS-based PES所采取的一種研究方式。

　　(2)IMS-based PES

　　IMS-based PES體系架構的提出是TISPAN對于PSTN/ISDN仿真子系統研究的一個重要貢獻。它的核心思想就是采用IMS作為PSTN/ISDN仿真子系統的核心結構，在IMS架構的基礎上，通過在核心控制域增加一個接入控制功能實體(AGCF)，使傳統用戶終端能夠接入到IMS網絡中(見圖4)。

　　圖4　IMS-based PES功能架構

　　在TISPAN NGN R1階段的IMS-based PES研究中，沒有考慮對于ISDN接入類型的支持，傳統PSTN終端和/或傳統接入節點是通過標準接口連接在駐地網關或接入網關上的，網關與PES之間的接口協議依據網關類型的不同而不同，可以是H.248(P1參考點)或SIP(Gm參考點)。例如，若是媒體網關(MG)，則接口協議為H.248;若是基于SIP呼叫控制的VoIP網關(VGW)，則接口協議即為SIP。PSTN/ISDN域可通過中繼媒體網關，在Mn參考點的控制下與PES連接。

　　在IMS-based PES方案中，AGCF是一個非常重要的功能實體，傳統終端的接入控制工作主要由它來完成，它是駐地媒體網關和接入媒體網關的第一個網絡接觸點，其作用就相當于一個P-CSCF。在網絡中，它能夠作為MGC對駐地和接入媒體網關功能(R-MGF和A-MGF)進行控制，提供適當的撥號音模式，處理中間呼叫事件，同時還可作為IMS SIP功能實體中的SIP用戶代理，并完成SIP與P1參考點上模擬信令之間的信令互通。AGCF能夠為連接在媒體網關下的傳統終端執行正常情況下P-CSCF完成的功能，如管理SIP注冊程序、產生Asserted ID、生成計費標識等。此外，AGCF還應能與資源接納控制子系統(RACS)以及網絡附著子系統(NASS)進行交互，以獲得相關信息。

　　為完成以上功能，在AGCF的內部主要由三個邏輯部件組成，即媒體網關控制器、特征管理器和IMS代理。其中：

　　●媒體網關控制器部件

　　媒體網關控制器部件主要完成的功能有：

　　——了解媒體網關狀態(如注冊/注銷)。

　　——了解用戶線狀態(如空閑、摘機、不在服務中等)。

　　——控制媒體網關中的連接配置。

　　——控制媒體網關中信號音和錄音通知的連接。

　　——接收媒體網關發送的用戶線事件和DTMF數字。

　　——請求媒體網關監視用戶線事件和DTMF數字。

　　——執行基本數字分析，對撥號結束的分析應能足夠檢測到是否為緊急呼叫(對于正常呼叫路由所需要的完整的數字分析程序由S-CSCF和應用服務器完成)。

　　——提供到媒體網關的線信號。

　　——下載“撥號表”給媒體網關。

　　——控制媒體映射和編碼轉換。

　　——控制信號處理特征，例如媒體網關中的回聲抑制。

　　●特征管理器

　　特征管理器是AGCF中的另一個功能模塊，它主要完成IMS核心網和媒體網關之間的協調功能。為此，它存有一個能夠關聯用戶線和呼叫狀態以及IMS對話的呼叫連接模型。特征管理器部件完成的功能主要有：

　　——依據AGCF的連接模型，完成媒體網關和S-CSCF之間信令事件的轉換。

　　——向IMS核心網請求進行用戶線注冊，該注冊可以支持單點的注冊或注銷或線群的注冊或注銷兩種機制。

　　——與應用服務器進行交互，以便從用戶數據中獲得當前呼叫的撥號音屬性。

　　——依據呼叫狀態和連接配置，調用基本特征邏輯，以處理中間呼叫事件。

　　——完成SIP信令中Alert信息和振鈴模式間的映射。

　　——預定媒體網關下的用戶線狀態，如用戶線注銷。

　　——處理來自AS的事件報告請求。并將事件通知發送至相應的AS。

　　●IMS代理部件

　　AGCF中的IMS代理部件包含了IMS UE和P-CSCF的功能，它利用ES283 003中描述的SIP profile與其它IMS實體進行通信。IMS代理被認為是一個可信任的網絡元素，因此其安全性與其它IMS網絡元素相同。IMS代理部件主要執行以下功能：

　　——與其它IMS實體進行消息交互，并將接收到的消息發送至特征管理器，由特征管理器依據實際的線連接模型對其進行處理。

　　——與I-CSCF進行通信，以尋址正確的S-CSCF。I-CSCF標識可通過DNS查詢獲得。

　　——與資源接納控制子系統(RACS)進行交互。

　　——當媒體網關為駐地媒體網關時與網絡附著子系統(NASS)進行交互，以獲得IP可連接的接入會話相關信息(例如，用戶設備的物理位置)。

　　IMS-based PES網絡中的其他功能實體，如S/I-CSCF，P-CSCF，MGCF，MRFC，BGCF等所完成的功能均與在IMS中相同，只是對于MGCF，可能在與ISUP信令互通的信令程序上略有不同，這是由于PES系統中存在的是封裝了ISUP的消息。在需要由AGCF控制駐地或接入媒體網關時，P-CSCF不使用，這種情況下，所有正常由P-CSCF提供的功能均由AGCF提供。

　　IMS-based PES的業務架構與IMS子系統的相同，應用服務器在其中的相關功能與在IMS中是一樣的。但是，依據仿真業務類型的不同，可能需要某些應用服務器能夠理解并處理封裝于SIP中的ISUP協議。在IMS-based PES架構中，用戶的業務數據存在UPSF中，仿真業務邏輯存在應用服務器中，AGCF或網關中并沒有業務邏輯。此外，PES架構也并沒有限制PES用戶可接入的應用類型，也就是說除了仿真業務邏輯，PES用戶也可以接入具有其他業務邏輯的應用服務器。

　　應該說，IMS-based PES方案是與未來的NGN網絡架構結合的最好的一種實現方案。但就目前的研究狀態，從業務應用、網絡管理上以及功能實體的業務邏輯劃分以及信令方式等方面來看，這種方案還存在著許多有待分析和解決的問題，例如AGCF和AS間業務邏輯的劃分問題、AGCF和AS間的交互問題(包括AS對于封裝ISUP信息的理解，Ut參考點的使用等)、重疊發信令方式問題、AS如何區分Emulation和Simulation的業務邏輯問題、AGCF中與UPSF中存儲注冊標識的匹配問題等，都還有待于進一步的研究。

　　FGNGN對PES體系架構的研究

　　在FGNGN的NGN研究中，各業務控制子系統稱之為業務部件，因此TISPAN中定義的PSTN/ISDN仿真子系統，在這里稱為PSTN/ISDN仿真部件。PSTN/ISDN仿真部件在FGNGN定義的NGN架構中的位置與TISPAN的定義相類似，也是與IMS部件、流媒體業務部件以及其他多媒體業務部件共同組成NGN業務層面中的業務控制功能部分。

　　FGNGN對于PSTN/ISDN仿真部件的研究主要采用的也是并行研究的方式，但是它所作的工作主要側重于CS-basedPES(即基于呼叫控制的PES)方案的實現。該方案的提出最初也是考慮到了中國目前已較具規模的軟交換網絡發展狀況，并且它的研究也是以中國電信提交的文稿作為基線文稿來進行的。由于這個方案主要基于軟交換的架構，技術比較成熟，因此這里就不再詳述。對于IMS-based PES方案FGNGN基本上是直接采用TISPAN提出的體系架構研究成果。

　　PES體系架構實現方案的分析比較

　　通過上面對于CS-based PES和IMS-based PES兩種實現方案的介紹和分析不難看到，它們是各有利弊的。對于IMS-based PES方案，主要是采用IMS作為PSTN/ISDN仿真子系統的核心結構，利用統一的核心網絡來提供業務。它將所有的業務邏輯都集中在應用服務器中，業務控制和呼叫控制完全分離，有利于業務的擴展，在架構上更符合網絡發展的趨勢。但是這種方案需要將PSTN/ISDN的仿真業務完全分離到統一的應用平臺當中，這不僅會涉及大量的協議擴展、業務重新開發，而且也會致使部分PSTN/ISDN業務難以繼承。并且，在IMS架構下實現PES其實并不是IMS技術產生的初衷，對于PSTN/ISDN業務的仿真質量有可能會不升反降，或者說有待解決的問題還有很多。

　　CS-based PES方案主要使用呼叫服務器(即軟交換)作為PSTN/ISDN仿真子系統的核心結構，呈現軟交換網絡與IMS網絡并存的狀態。它雖然能完全繼承現有的PSTN/ISDN業務，但卻使得PSTN/ISDN仿真域與IMS域難以融合，無法實現網絡控制層的真正統一。

　　相對于現有的PSTN/ISDN網絡來講，未來的NGN網絡狀況可以說是發生了翻天覆地的變化，從應用層到承載層都不再與以前相同，因此要想對其進行完全的替代必然會存在這樣那樣的問題。只能說，現階段CS-Based PES要比IMS-Based PES相對更加成熟，但IMS-Based PES卻比CS-Based PES更符合未來的發展趨勢。