下一代网络中的 PSTN 与 ISDN 仿真系统
在目前国际上进行 NGN 相关研究且 影响 较大的两个标准组织 ITU-T FGNGN 和
TISPAN 中，PSTN/ISDN 仿真均被列为 Release1 要求支持的业务能力之一，尽管在其实
现架构上还存在多种意见，但由于它的业务实现和功能架构等相关研究均密切关系到现有
PSTN 网络的发展和演进方向 问题 ，因而电信各界都对它倾注了较高的研究热情，国际会
议对它的探讨也均热烈。
PES 系统的终端
NGN 中的 PES 系统就是针对传统 PSTN，ISDN 终端而设计的。应能够支持现有的各
种有线接入 方法 和接入网技术，也就是说它应能够支持任何使用现有 PSTN/ISDN 网络接
口的终端。对于网络的变化（即由 PSTN/ISDN 网络变为 NGN PES 网络），PSTN/ISDN
用户网络接口不会受到任何影响。
图 1 列举了 PES 应支持的传统接入类型及其信令配置。从图 1 可以看出，接入类型
主要包括：经 Z 参考 点接入的模拟电话终端、经 S/T 参考点接入的 ISDN 用户终端、使用
V5 信令接入的传统接入网、经中继连接的 PSTN/ISDN 网络等。
一般情况下，NGN 网络中会通过使用接入网关或驻地网关来对传统的接入类型进行支
持，这里的网关主要是完成传统接口（例如，PSTNZ 参考点和 ISDN S/T 参考点等）到
NGN 接口的转换功能，即将各种传统的接入信令协议接口转换为 IP 网络接口。从目前的
技术情况来看，IP 网络接口侧通常会考虑使用 接口，这并不是所能使用的惟一接
口，依据需求的不同，也可以使用 MGCP，SIP 或其它可能的接口，关键要考虑的是，所
使用的接口应能够携带所提供 PSTN/ISDN 网络业务中所需要的全部业务信息。
PES 系统体系架构
PES 系统的体系架构一直是 NGN 网络 PES 研究中的重点问题，依据 PES 的业务和网
络需求，目前提出的实现方案主要有两种：一种是 TISPAN 提出的基于 IMS 的 PES 方案（
简称 IMS-based PES），即采用 IMS 作为 PSTN/ISDN 仿真子系统的核心结构，利用统一
的核心网络来提供业务。另一种是 FGNGN 提出的基于呼叫控制的 PES 方案（简称 CS-
based PES），即使用呼叫服务器（软交换）作为 PSTN/ISDN 仿真子系统的核心结构，呈
现软交换网络与 IMS 网络并存的状态。由于目前的 PES 研究还存在许多有待解决的问题
，这两种实现方案也各有利弊，因而业界一直没有能够达成一致的意见，大家基本上都是
在采取并行研究的方式。
TISPAN 对 PES 体系架构的研究
从图 2 可以看出，PSTN/ISDN 仿真子系统是 NGN 网络中业务控制层的一部分，它作
为 NGN 多个业务控制子系统之一，与 IMS 子系统和其它业务控制子系统共存并与之互通
，为传统的 PSTN/ISDN 用户提供仿真业务。同时，它还会与网络附着子系统（NASS）和
资源接纳控制子系统（RACS）相配合，提供用户的接入鉴权和资源分配等服务。
对于 PSTN/ISDN 仿真子系统，TISPAN 采用的研究方式主要分为两部分。第一部分是
定义一个 PSTN/ISDN 仿真子系统的总体需求，也称为“黑盒”（Black Box）研究方式，即
不对系统内部结构进行详细定义，只定义 PES 的相关功能、外部接口，以及与 RACS，
NASS 等子系统的互通。另一部分则是提出了 PES 的具体内部实现方案，即 IMS-based
PES 方案，并对其进行了详细定义。
（1）黑盒研究
图 3 所示即为 TISPAN PES 黑盒研究定义的功能架构，它反映了 PES 系统与 NGN 网
络中的其它系统，以及 PES 系统与其它网络间的关系。图中的阴影部分即是 PSTN/ISDN
仿真子系统部分，该图只是从网络需求和业务实现等角度上列举了 PES 系统可能需要的逻
辑功能模块。并不涉及具体的网络实现，也就是说阴影中的这些功能可以以任何方式自由
组合实现。
该系统只有一个限制，也就是它的对外接口，即对 NGN 网络其余部分的接口都应该
是开放的。例如，因提供某新业务而需要增加 IMS 应用 服务器（即图中的服务器 A，B，
C）时，为与 IMS 保持一致，其接口协议应为 SIP。
在图 3 的阴影部分中，位于中间位置的各功能实体之间的消息分发器的存在是可选的
，它也可以被各功能实体之间链路的直连所替代。业务 1，2 和 3 实体所表示的是基本的
呼叫业务和系列 PSTN/ISDN 补充业务，图中将它们表示为 1，2，3 仅是为了突出表示包
括基本呼叫在内的各业务是分布式的。阴影中的 AGCF 主要负责对接入线的控制，TGCF
主要负责中继电路。中继路由部分所表示的是一个策略功能，即由它来决定呼叫的路由，
为了能够找到指定 PSTN 用户，它需要知道用户的位置以决定将信令发送至哪一个服务器
或网络。拓扑隐藏功能（THF）在这里主要完成 PES 与其它网络互通时的边界控制功能，
与 IMS 子系统中的 IBCF 功能相似。用户业务数据部分主要用于存储与用户 PSTN/ISDN 业
务相关的用户业务数据，它应能够与 IMS AS 互通，就像是 UPSF 的一部分一样，因而它
需要能够向 AS 提供用户数据，AS 也应能向其请求用户相关数据。
此外，在该图中只画了一个从 PSTN/ISDN 业务实体引出的接口 Gq’接至 RACS，这是
由于从 RACS 的角度来看，PES 中的业务部分与 IMS 中的 AS 功能相同，均属于应用功能
。因而 RACS 的处理方式也相同，对于 PES 业务的处理并没有特别之处。
通过上面的介绍可以看到，尽管在 TISPAN 的黑盒 研究 中表明的是，不对其内部结构
进行规定，可以理解为多种可能的实现架构，但是从它的 网络 总体架构图，特别是它对
所规定的 PES 区域中包含的逻辑功能实体，包括子系统内存有 PSTN/ISDN 补充业务逻辑
、子系统内存有本地用户数据及路由数据等不难看出，该文件主要还是针对基于呼叫服务
器控制的 PES 进行研究的。因此，黑盒研究应该是 TISPAN 在 目前 软交换技术 发展 相对
较为成熟的状况下，对 CS-based PES 所采取的一种研究方式。
（2）IMS-based PES
IMS-based PES 体系架构的提出是 TISPAN 对于 PSTN/ISDN 仿真子系统研究的一个重
要贡献。它的核心思想就是采用 IMS 作为 PSTN/ISDN 仿真子系统的核心结构，在 IMS 架
构的基础上，通过在核心控制域增加一个接入控制功能实体（AGCF），使传统用户终端
能够接入到 IMS 网络中（见图 4）。
在 TISPAN NGN R1 阶段的 IMS-based PES 研究中，没有考虑对于 ISDN 接入类型的
支持，传统 PSTN 终端和／或传统接入节点是通过标准接口连接在驻地网关或接入网关上
的，网关与 PES 之间的接口协议依据网关类型的不同而不同，可以是 （P1 参考 点
）或 SIP（Gm 参考点）。例如，若是媒体网关（MG），则接口协议为 ；若是基于
SIP 呼叫控制的 VoIP 网关（VGW），则接口协议即为 SIP。PSTN/ISDN 域可通过中继媒体
网关，在 Mn 参考点的控制下与 PES 连接。
在 IMS-based PES 方案中，AGCF 是一个非常重要的功能实体，传统终端的接入控制
工作主要由它来完成，它是驻地媒体网关和接入媒体网关的第一个网络接触点，其作用就
相当于一个 P-CSCF。在网络中，它能够作为 MGC 对驻地和接入媒体网关功能（R-MGF
和 A-MGF）进行控制，提供适当的拨号音模式，处理中间呼叫事件，同时还可作为 IMS
SIP 功能实体中的 SIP 用户代理，并完成 SIP 与 P1 参考点上模拟信令之间的信令互通。
AGCF 能够为连接在媒体网关下的传统终端执行正常情况下 P-CSCF 完成的功能，如管理
SIP 注册程序、产生 Asserted ID、生成计费标识等。此外，AGCF 还应能与资源接纳控制
子系统（RACS）以及网络附着子系统（NASS）进行交互，以获得相关信息。
为完成以上功能，在 AGCF 的内部主要由三个逻辑部件组成，即媒体网关控制器、特
征管理器和 IMS 代理。其中：
●媒体网关控制器部件
媒体网关控制器部件主要完成的功能有：
——了解媒体网关状态（如注册／注销）。
——了解用户线状态（如空闲、摘机、不在服务中等）。
——控制媒体网关中的连接配置。
——控制媒体网关中信号音和录音通知的连接。
——接收媒体网关发送的用户线事件和 DTMF 数字。
——请求媒体网关监视用户线事件和 DTMF 数字。
——执行基本数字 分析 ，对拨号结束的分析应能足够检测到是否为紧急呼叫（对于
正常呼叫路由所需要的完整的数字分析程序由 S-CSCF 和 应用 服务器完成）。
——提供到媒体网关的线信号。
——下载“拨号表”给媒体网关。
——控制媒体映射和编码转换。
——控制信号处理特征，例如媒体网关中的回声抑制。
●特征管理器
特征管理器是 AGCF 中的另一个功能模块，它主要完成 IMS 核心网和媒体网关之间的
协调功能。为此，它存有一个能够关联用户线和呼叫状态以及 IMS 对话的呼叫连接模型。
特征管理器部件完成的功能主要有：
——依据 AGCF 的连接模型，完成媒体网关和 S-CSCF 之间信令事件的转换。
——向 IMS 核心网请求进行用户线注册，该注册可以支持单点的注册或注销或线群的
注册或注销两种机制。
——与应用服务器进行交互，以便从用户数据中获得当前呼叫的拨号音属性。
——依据呼叫状态和连接配置，调用基本特征逻辑，以处理中间呼叫事件。
——完成 SIP 信令中 Alert 信息和振铃模式间的映射。
——预定媒体网关下的用户线状态，如用户线注销。
——处理来自 AS 的事件报告请求。并将事件通知发送至相应的 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 与其它 IMS 实体进行通信。IMS 代理被认为是一个可信任的网络元素，因
此其安全性与其它 IMS 网络元素相同。IMS 代理部件主要执行以下功能：
——与其它 IMS 实体进行消息交互，并将接收到的消息发送至特征管理器，由特征管
理器依据实际的线连接模型对其进行处理。
——与 I-CSCF 进行通信，以寻址正确的 S-CSCF。I-CSCF 标识可通过 DNS 查询获得
。
——与资源接纳控制子系统（RACS）进行交互。
——当媒体网关为驻地媒体网关时与网络附着子系统（NASS）进行交互，以获得 IP
可连接的接入会话相关信息（例如，用户设备的物理位置）。
IMS-based PES 网络中的其他功能实体，如 S/I-CSCF，P-CSCF，MGCF，MRFC，
BGCF 等所完成的功能均与在 IMS 中相同，只是对于 MGCF，可能在与 ISUP 信令互通的信
令程序上略有不同，这是由于 PES 系统中存在的是封装了 ISUP 的消息。在需要由 AGCF
控制驻地或接入媒体网关时，P-CSCF 不使用，这种情况下，所有正常由 P-CSCF 提供的功
能均由 AGCF 提供。
IMS-based PES 的业务架构与 IMS 子系统的相同，应用服务器在其中的相关功能与在
IMS 中是一样的。但是，依据仿真业务类型的不同，可能需要某些应用服务器能够理解并
处理封装于 SIP 中的 ISUP 协议。在 IMS-based PES 架构中，用户的业务数据存在 UPSF
中，仿真业务逻辑存在应用服务器中，AGCF 或网关中并没有业务逻辑。此外，PES 架构
也并没有限制 PES 用户可接入的应用类型，也就是说除了仿真业务逻辑，PES 用户也可以
接入具有其他业务逻辑的应用服务器。
应该说，IMS-based PES 方案是与未来的 NGN 网络架构结合的最好的一种实现方案
。但就目前的研究状态，从业务应用、网络管理上以及功能实体的业务逻辑划分以及信令
方式等方面来看，这种方案还存在着许多有待分析和解决的 问题 ，例如 AGCF 和 AS 间业
务逻辑的划分问题、AGCF 和 AS 间的交互问题（包括 AS 对于封装 ISUP 信息的理解，Ut
参考点的使用等）、重叠发信令方式问题、AS 如何区分 Emulation 和 Simulation 的业务
逻辑问题、AGCF 中与 UPSF 中存储注册标识的匹配问题等，都还有待于进一步的研究。
FGNGN 对 PES 体系架构的研究
在 FGNGN 的 NGN 研究中，各业务控制子系统称之为业务部件，因此 TISPAN 中定义
的 PSTN/ISDN 仿真子系统，在这里称为 PSTN／ISDN 仿真部件。PSTN/ISDN 仿真部件在
FGNGN 定义的 NGN 架构中的位置与 TISPAN 的定义相类似，也是与 IMS 部件、流媒体业
务部件以及其他多媒体业务部件共同组成 NGN 业务层面中的业务控制功能部分。
FGNGN 对于 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
作的工作主要侧重于 CS-basedPES（即基于呼叫控制的 PES）方案的实现。该方案的提出
最初也是考虑到了 中国 目前已较具规模的软交换网络发展状况，并且它的研究也是以中
国电信提交的文稿作为基线文稿来进行的。由于这个方案主要基于软交换的架构，技术比
较成熟，因此这里就不再详述。对于 IMS-based PES 方案 FGNGN 基本上是直接采用
TISPAN 提出的体系架构研究成果。
PES 体系架构实现方案的分析比较
通过上面对于 CS-based PES 和 IMS-based PES 两种实现方案的介绍和分析不难看到
，它们是各有利弊的。对于 IMS-based PES 方案，主要是采用 IMS 作为 PSTN/ISDN 仿真
子系统的核心结构，利用统一的核心网络来提供业务。它将所有的业务逻辑都集中在应用
服务器中，业务控制和呼叫控制完全分离，有利于业务的扩展，在架构上更符合网络发展
的趋势。但是这种方案需要将 PSTN/ISDN 的仿真业务完全分离到统一的应用平台当中，
这不仅会涉及大量的协议扩展、业务重新开发，而且也会致使部分 PSTN/ISDN 业务难以
继承。并且，在 IMS 架构下实现 PES 其实并不是 IMS 技术产生的初衷，对于 PSTN/ISDN
业务的仿真质量有可能会不升反降，或者说有待解决的问题还有很多。
CS-based PES 方案主要使用呼叫服务器（即软交换）作为 PSTN/ISDN 仿真子系统的
核心结构，呈现软交换网络与 IMS 网络并存的状态。它虽然能完全继承现有的
PSTN/ISDN 业务，但却使得 PSTN/ISDN 仿真域与 IMS 域难以融合，无法实现网络控制层
的真正统一。
相对于现有的 PSTN/ISDN 网络来讲，未来的 NGN 网络状况可以说是发生了翻天覆地
的变化，从应用层到承载层都不再与以前相同，因此要想对其进行完全的替代必然会存在
这样那样的问题。只能说，现阶段 CS-Based PES 要比 IMS-Based PES 相对更加成熟，但
IMS-Based PES 却比 CS-Based PES 更符合未来的发展趋势。
