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下一代網(wǎng)絡(luò)中的PSTN/ISDN仿真系統(tǒng)論文

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  所謂系統(tǒng)仿真(system simulation),就是根據(jù)系統(tǒng)分析的目的,在分析系統(tǒng)各要素性質(zhì)及其相互關(guān)系的基礎(chǔ)上,建立能描述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或行為過程的、且具有一定邏輯關(guān)系或數(shù)量關(guān)系的仿真模型,據(jù)此進(jìn)行試驗(yàn)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(xué)習(xí)啦小編要與大家分享的:下一代網(wǎng)絡(luò)中的PSTN/ISDN仿真系統(tǒng)相關(guān)。內(nèi)容僅供參考,希望能幫助到大家!

  下一代網(wǎng)絡(luò)中的PSTN/ISDN仿真系統(tǒng)全文如下:

  從目前的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及發(fā)展來看,傳統(tǒng)PSTN,ISDN終端用戶的業(yè)務(wù)需求在未來網(wǎng)絡(luò)中仍可能大量存在,為此,在下一代網(wǎng)絡(luò)的研究中特別引入了PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng)(PSTN/ISDN Emulation Subsystem,PES)。PES系統(tǒng)是NGN網(wǎng)絡(luò)中的核心呼叫會(huì)話控制子系統(tǒng)之一,與IMS子系統(tǒng)、流媒體業(yè)務(wù)子系統(tǒng)等其他子系統(tǒng)相并列,它通過利用網(wǎng)關(guān)或適配器接入來為傳統(tǒng)電話終端的用戶提供與現(xiàn)有PSTN/ISDN網(wǎng)絡(luò)完全相同的業(yè)務(wù)和完全一致的業(yè)務(wù)體驗(yàn),使得用戶在使用業(yè)務(wù)的過程中,不會(huì)由于網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的巨大變化而有所感知,達(dá)到對現(xiàn)有PSTN/ISDN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行部分或全部替代的目的。

  在目前國際上進(jìn)行NGN相關(guān)研究且影響較大的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織ITU-T FGNGN和TISPAN中,PSTN/ISDN仿真均被列為Release1要求支持的業(yè)務(wù)能力之一,盡管在其實(shí)現(xiàn)架構(gòu)上還存在多種意見,但由于它的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)和功能架構(gòu)等相關(guān)研究均密切關(guān)系到現(xiàn)有PSTN網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和演進(jìn)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(huì)議對它的探討也均熱烈。

  PES系統(tǒng)的終端

  NGN中的PES系統(tǒng)就是針對傳統(tǒng)PSTN,ISDN終端而設(shè)計(jì)的。應(yīng)能夠支持現(xiàn)有的各種有線接入方法和接入網(wǎng)技術(shù),也就是說它應(yīng)能夠支持任何使用現(xiàn)有PSTN/ISDN網(wǎng)絡(luò)接口的終端。對于網(wǎng)絡(luò)的變化(即由PSTN/ISDN網(wǎng)絡(luò)變?yōu)镹GN PES網(wǎng)絡(luò)),PSTN/ISDN用戶網(wǎng)絡(luò)接口不會(huì)受到任何影響。

  圖1列舉了PES應(yīng)支持的傳統(tǒng)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(jīng)Z參考點(diǎn)接入的模擬電話終端、經(jīng)S/T參考點(diǎn)接入的ISDN用戶終端、使用V5信令接入的傳統(tǒng)接入網(wǎng)、經(jīng)中繼連接的PSTN/ISDN網(wǎng)絡(luò)等。

  一般情況下,NGN網(wǎng)絡(luò)中會(huì)通過使用接入網(wǎng)關(guān)或駐地網(wǎng)關(guān)來對傳統(tǒng)的接入類型進(jìn)行支持,這里的網(wǎng)關(guān)主要是完成傳統(tǒng)接口(例如,PSTNZ參考點(diǎn)和ISDN S/T參考點(diǎn)等)到NGN接口的轉(zhuǎn)換功能,即將各種傳統(tǒng)的接入信令協(xié)議接口轉(zhuǎn)換為IP網(wǎng)絡(luò)接口。從目前的技術(shù)情況來看,IP網(wǎng)絡(luò)接口側(cè)通常會(huì)考慮使用H.248接口,這并不是所能使用的惟一接口,依據(jù)需求的不同,也可以使用MGCP,SIP或其它可能的接口,關(guān)鍵要考慮的是,所使用的接口應(yīng)能夠攜帶所提供PSTN/ISDN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中所需要的全部業(yè)務(wù)信息。

  PES系統(tǒng)體系架構(gòu)

  PES系統(tǒng)的體系架構(gòu)一直是NGN網(wǎng)絡(luò)PES研究中的重點(diǎn)問題,依據(jù)PES的業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)需求,目前提出的實(shí)現(xiàn)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(tǒng)的核心結(jié)構(gòu),利用統(tǒng)一的核心網(wǎng)絡(luò)來提供業(yè)務(wù)。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(wù)器(軟交換)作為PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu),呈現(xiàn)軟交換網(wǎng)絡(luò)與IMS網(wǎng)絡(luò)并存的狀態(tài)。由于目前的PES研究還存在許多有待解決的問題,這兩種實(shí)現(xiàn)方案也各有利弊,因而業(yè)界一直沒有能夠達(dá)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(gòu)的研究

  從圖2可以看出,PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng)是NGN網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)控制層的一部分,它作為NGN多個(gè)業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)之一,與IMS子系統(tǒng)和其它業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)共存并與之互通,為傳統(tǒng)的PSTN/ISDN用戶提供仿真業(yè)務(wù)。同時(shí),它還會(huì)與網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)(NASS)和資源接納控制子系統(tǒng)(RACS)相配合,提供用戶的接入鑒權(quán)和資源分配等服務(wù)。

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  圖2 TISPAN定義的NGN網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)

  對于PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng),TISPAN采用的研究方式主要分為兩部分。第一部分是定義一個(gè)PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng)的總體需求,也稱為“黑盒”(Black Box)研究方式,即不對系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)定義,只定義PES的相關(guān)功能、外部接口,以及與RACS,NASS等子系統(tǒng)的互通。另一部分則是提出了PES的具體內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方案,即IMS-based PES方案,并對其進(jìn)行了詳細(xì)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(gòu),它反映了PES系統(tǒng)與NGN網(wǎng)絡(luò)中的其它系統(tǒng),以及PES系統(tǒng)與其它網(wǎng)絡(luò)間的關(guān)系。圖中的陰影部分即是PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng)部分,該圖只是從網(wǎng)絡(luò)需求和業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)等角度上列舉了PES系統(tǒng)可能需要的邏輯功能模塊。并不涉及具體的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn),也就是說陰影中的這些功能可以以任何方式自由組合實(shí)現(xiàn)。

  該系統(tǒng)只有一個(gè)限制,也就是它的對外接口,即對NGN網(wǎng)絡(luò)其余部分的接口都應(yīng)該是開放的。例如,因提供某新業(yè)務(wù)而需要增加IMS應(yīng)用服務(wù)器(即圖中的服務(wù)器A,B,C)時(shí),為與IMS保持一致,其接口協(xié)議應(yīng)為SIP。

  在圖3的陰影部分中,位于中間位置的各功能實(shí)體之間的消息分發(fā)器的存在是可選的,它也可以被各功能實(shí)體之間鏈路的直連所替代。業(yè)務(wù)1,2和3實(shí)體所表示的是基本的呼叫業(yè)務(wù)和系列PSTN/ISDN補(bǔ)充業(yè)務(wù),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(nèi)的各業(yè)務(wù)是分布式的。陰影中的AGCF主要負(fù)責(zé)對接入線的控制,TGCF主要負(fù)責(zé)中繼電路。中繼路由部分所表示的是一個(gè)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(fā)送至哪一個(gè)服務(wù)器或網(wǎng)絡(luò)。拓?fù)潆[藏功能(THF)在這里主要完成PES與其它網(wǎng)絡(luò)互通時(shí)的邊界控制功能,與IMS子系統(tǒng)中的IBCF功能相似。用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)部分主要用于存儲與用戶PSTN/ISDN業(yè)務(wù)相關(guān)的用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),它應(yīng)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(shù)據(jù),AS也應(yīng)能向其請求用戶相關(guān)數(shù)據(jù)。

  此外,在該圖中只畫了一個(gè)從PSTN/ISDN業(yè)務(wù)實(shí)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(yè)務(wù)部分與IMS中的AS功能相同,均屬于應(yīng)用功能。因而RACS的處理方式也相同,對于PES業(yè)務(wù)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(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)定,可以理解為多種可能的實(shí)現(xiàn)架構(gòu),但是從它的網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)圖,特別是它對所規(guī)定的PES區(qū)域中包含的邏輯功能實(shí)體,包括子系統(tǒng)內(nèi)存有PSTN/ISDN補(bǔ)充業(yè)務(wù)邏輯、子系統(tǒng)內(nèi)存有本地用戶數(shù)據(jù)及路由數(shù)據(jù)等不難看出,該文件主要還是針對基于呼叫服務(wù)器控制的PES進(jìn)行研究的。因此,黑盒研究應(yīng)該是TISPAN在目前軟交換技術(shù)發(fā)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(gòu)的提出是TISPAN對于PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng)研究的一個(gè)重要貢獻(xiàn)。它的核心思想就是采用IMS作為PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu),在IMS架構(gòu)的基礎(chǔ)上,通過在核心控制域增加一個(gè)接入控制功能實(shí)體(AGCF),使傳統(tǒng)用戶終端能夠接入到IMS網(wǎng)絡(luò)中(見圖4)。

  圖4 IMS-based PES功能架構(gòu)

  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(tǒng)PSTN終端和/或傳統(tǒng)接入節(jié)點(diǎn)是通過標(biāo)準(zhǔn)接口連接在駐地網(wǎng)關(guān)或接入網(wǎng)關(guān)上的,網(wǎng)關(guān)與PES之間的接口協(xié)議依據(jù)網(wǎng)關(guān)類型的不同而不同,可以是H.248(P1參考點(diǎn))或SIP(Gm參考點(diǎn))。例如,若是媒體網(wǎng)關(guān)(MG),則接口協(xié)議為H.248;若是基于SIP呼叫控制的VoIP網(wǎng)關(guān)(VGW),則接口協(xié)議即為SIP。PSTN/ISDN域可通過中繼媒體網(wǎng)關(guān),在Mn參考點(diǎn)的控制下與PES連接。

  在IMS-based PES方案中,AGCF是一個(gè)非常重要的功能實(shí)體,傳統(tǒng)終端的接入控制工作主要由它來完成,它是駐地媒體網(wǎng)關(guān)和接入媒體網(wǎng)關(guān)的第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接觸點(diǎn),其作用就相當(dāng)于一個(gè)P-CSCF。在網(wǎng)絡(luò)中,它能夠作為MGC對駐地和接入媒體網(wǎng)關(guān)功能(R-MGF和A-MGF)進(jìn)行控制,提供適當(dāng)?shù)膿芴栆裟J?,處理中間呼叫事件,同時(shí)還可作為IMS SIP功能實(shí)體中的SIP用戶代理,并完成SIP與P1參考點(diǎn)上模擬信令之間的信令互通。AGCF能夠?yàn)檫B接在媒體網(wǎng)關(guān)下的傳統(tǒng)終端執(zhí)行正常情況下P-CSCF完成的功能,如管理SIP注冊程序、產(chǎn)生Asserted ID、生成計(jì)費(fèi)標(biāo)識等。此外,AGCF還應(yīng)能與資源接納控制子系統(tǒng)(RACS)以及網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)(NASS)進(jìn)行交互,以獲得相關(guān)信息。

  為完成以上功能,在AGCF的內(nèi)部主要由三個(gè)邏輯部件組成,即媒體網(wǎng)關(guān)控制器、特征管理器和IMS代理。其中:

  ●媒體網(wǎng)關(guān)控制器部件

  媒體網(wǎng)關(guān)控制器部件主要完成的功能有:

  ——了解媒體網(wǎng)關(guān)狀態(tài)(如注冊/注銷)。

  ——了解用戶線狀態(tài)(如空閑、摘機(jī)、不在服務(wù)中等)。

  ——控制媒體網(wǎng)關(guān)中的連接配置。

  ——控制媒體網(wǎng)關(guān)中信號音和錄音通知的連接。

  ——接收媒體網(wǎng)關(guān)發(fā)送的用戶線事件和DTMF數(shù)字。

  ——請求媒體網(wǎng)關(guān)監(jiān)視用戶線事件和DTMF數(shù)字。

  ——執(zhí)行基本數(shù)字分析,對撥號結(jié)束的分析應(yīng)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(shù)字分析程序由S-CSCF和應(yīng)用服務(wù)器完成)。

  ——提供到媒體網(wǎng)關(guān)的線信號。

  ——下載“撥號表”給媒體網(wǎng)關(guān)。

  ——控制媒體映射和編碼轉(zhuǎn)換。

  ——控制信號處理特征,例如媒體網(wǎng)關(guān)中的回聲抑制。

  ●特征管理器

  特征管理器是AGCF中的另一個(gè)功能模塊,它主要完成IMS核心網(wǎng)和媒體網(wǎng)關(guān)之間的協(xié)調(diào)功能。為此,它存有一個(gè)能夠關(guān)聯(lián)用戶線和呼叫狀態(tài)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(jù)AGCF的連接模型,完成媒體網(wǎng)關(guān)和S-CSCF之間信令事件的轉(zhuǎn)換。

  ——向IMS核心網(wǎng)請求進(jìn)行用戶線注冊,該注冊可以支持單點(diǎn)的注冊或注銷或線群的注冊或注銷兩種機(jī)制。

  ——與應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行交互,以便從用戶數(shù)據(jù)中獲得當(dāng)前呼叫的撥號音屬性。

  ——依據(jù)呼叫狀態(tài)和連接配置,調(diào)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(yù)定媒體網(wǎng)關(guān)下的用戶線狀態(tài),如用戶線注銷。

  ——處理來自AS的事件報(bào)告請求。并將事件通知發(fā)送至相應(yīng)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(shí)體進(jìn)行通信。IMS代理被認(rèn)為是一個(gè)可信任的網(wǎng)絡(luò)元素,因此其安全性與其它IMS網(wǎng)絡(luò)元素相同。IMS代理部件主要執(zhí)行以下功能:

  ——與其它IMS實(shí)體進(jìn)行消息交互,并將接收到的消息發(fā)送至特征管理器,由特征管理器依據(jù)實(shí)際的線連接模型對其進(jìn)行處理。

  ——與I-CSCF進(jìn)行通信,以尋址正確的S-CSCF。I-CSCF標(biāo)識可通過DNS查詢獲得。

  ——與資源接納控制子系統(tǒng)(RACS)進(jìn)行交互。

  ——當(dāng)媒體網(wǎng)關(guān)為駐地媒體網(wǎng)關(guān)時(shí)與網(wǎng)絡(luò)附著子系統(tǒng)(NASS)進(jìn)行交互,以獲得IP可連接的接入會(huì)話相關(guān)信息(例如,用戶設(shè)備的物理位置)。

  IMS-based PES網(wǎng)絡(luò)中的其他功能實(shí)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(tǒng)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(wǎng)關(guān)時(shí),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(yè)務(wù)架構(gòu)與IMS子系統(tǒng)的相同,應(yīng)用服務(wù)器在其中的相關(guān)功能與在IMS中是一樣的。但是,依據(jù)仿真業(yè)務(wù)類型的不同,可能需要某些應(yīng)用服務(wù)器能夠理解并處理封裝于SIP中的ISUP協(xié)議。在IMS-based PES架構(gòu)中,用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存在UPSF中,仿真業(yè)務(wù)邏輯存在應(yīng)用服務(wù)器中,AGCF或網(wǎng)關(guān)中并沒有業(yè)務(wù)邏輯。此外,PES架構(gòu)也并沒有限制PES用戶可接入的應(yīng)用類型,也就是說除了仿真業(yè)務(wù)邏輯,PES用戶也可以接入具有其他業(yè)務(wù)邏輯的應(yīng)用服務(wù)器。

  應(yīng)該說,IMS-based PES方案是與未來的NGN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)結(jié)合的最好的一種實(shí)現(xiàn)方案。但就目前的研究狀態(tài),從業(yè)務(wù)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)管理上以及功能實(shí)體的業(yè)務(wù)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(yè)務(wù)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(diǎn)的使用等)、重疊發(fā)信令方式問題、AS如何區(qū)分Emulation和Simulation的業(yè)務(wù)邏輯問題、AGCF中與UPSF中存儲注冊標(biāo)識的匹配問題等,都還有待于進(jìn)一步的研究。

  FGNGN對PES體系架構(gòu)的研究

  在FGNGN的NGN研究中,各業(yè)務(wù)控制子系統(tǒng)稱之為業(yè)務(wù)部件,因此TISPAN中定義的PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng),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(gòu)中的位置與TISPAN的定義相類似,也是與IMS部件、流媒體業(yè)務(wù)部件以及其他多媒體業(yè)務(wù)部件共同組成NGN業(yè)務(wù)層面中的業(yè)務(wù)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(cè)重于CS-basedPES(即基于呼叫控制的PES)方案的實(shí)現(xiàn)。該方案的提出最初也是考慮到了中國目前已較具規(guī)模的軟交換網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r,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(jìn)行的。由于這個(gè)方案主要基于軟交換的架構(gòu),技術(shù)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(gòu)研究成果。

  PES體系架構(gòu)實(shí)現(xiàn)方案的分析比較

  通過上面對于CS-based PES和IMS-based PES兩種實(shí)現(xiàn)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(tǒng)的核心結(jié)構(gòu),利用統(tǒng)一的核心網(wǎng)絡(luò)來提供業(yè)務(wù)。它將所有的業(yè)務(wù)邏輯都集中在應(yīng)用服務(wù)器中,業(yè)務(wù)控制和呼叫控制完全分離,有利于業(yè)務(wù)的擴(kuò)展,在架構(gòu)上更符合網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢。但是這種方案需要將PSTN/ISDN的仿真業(yè)務(wù)完全分離到統(tǒng)一的應(yīng)用平臺當(dāng)中,這不僅會(huì)涉及大量的協(xié)議擴(kuò)展、業(yè)務(wù)重新開發(fā),而且也會(huì)致使部分PSTN/ISDN業(yè)務(wù)難以繼承。并且,在IMS架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)PES其實(shí)并不是IMS技術(shù)產(chǎn)生的初衷,對于PSTN/ISDN業(yè)務(wù)的仿真質(zhì)量有可能會(huì)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(wù)器(即軟交換)作為PSTN/ISDN仿真子系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu),呈現(xiàn)軟交換網(wǎng)絡(luò)與IMS網(wǎng)絡(luò)并存的狀態(tài)。它雖然能完全繼承現(xiàn)有的PSTN/ISDN業(yè)務(wù),但卻使得PSTN/ISDN仿真域與IMS域難以融合,無法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制層的真正統(tǒng)一。

  相對于現(xiàn)有的PSTN/ISDN網(wǎng)絡(luò)來講,未來的NGN網(wǎng)絡(luò)狀況可以說是發(fā)生了翻天覆地的變化,從應(yīng)用層到承載層都不再與以前相同,因此要想對其進(jìn)行完全的替代必然會(huì)存在這樣那樣的問題。只能說,現(xiàn)階段CS-Based PES要比IMS-Based PES相對更加成熟,但I(xiàn)MS-Based PES卻比CS-Based PES更符合未來的發(fā)展趨勢。

下一代網(wǎng)絡(luò)中的PSTN/ISDN仿真系統(tǒng)論文

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