智能路由技術在VoIP系統(tǒng)中的應用

潘勇 成佳 2006/06/26

　　呼叫路由是VoIP技術的核心內(nèi)容，在建立話音通道之前，呼叫路由首先要為主被叫選擇一條可用路徑，為后續(xù)的呼叫信令和語音分組搭建承載通道。與Ethernet的通信機制相似，呼叫路由應該包括號碼解析和路徑選擇兩個部分，號碼解析負責將用戶撥打的電話號碼轉(zhuǎn)換為被叫的IP地址，路徑選擇則根據(jù)既定策略為主被叫選擇一條最佳路徑，以確保整個通信過程的順利進行。傳統(tǒng)的呼叫路由技術只對號碼解析過程進行了定義，路徑選擇則依賴于“加撥前綴”等非自動方式來實現(xiàn)，如撥“9”打IP、撥“0”打PSTN。

　　目前，以公安、銀行、保險為代表的國內(nèi)行業(yè)用戶出于自身的特定需要，對VoIP系統(tǒng)的可用性、可靠性和可控性提出了更高的要求。這些要求將對VoIP呼叫路由機制產(chǎn)生深刻影響，成為智能路由技術得以發(fā)展和應用的關鍵契機。

　　智能路由技術介紹

　　VoIP智能路由技術不是一個完全獨立的工作機制。為了同時滿足用戶對高可用性、高可靠性和高可控性的要求，智能路由是“撥號端分類與捆綁、撥號端優(yōu)先級設置與動態(tài)調(diào)整、1+1綁定、號碼變換、號碼防火墻和帶寬管理”等多項技術協(xié)同工作的外在結果。

　　撥號端的定義

　　在VoIP技術中，撥號端（dial-peer）的概念主要用于區(qū)分不同的路由方向。有三種類型的撥號對端，它們分別代表四個不同的路由方向：傳統(tǒng)電話目的端，指向VoIP設備的普通電話機接口（FXS）或與PSTN相連的模擬中繼接口（FXO）；VoIP網(wǎng)絡目的端，指向遠端的IP電話或VoIP設備；數(shù)字中繼目的端，指向提供E1中繼的用戶PBX或PSTN交換機。（如圖1)

圖1 IP-PSTN切換示意圖

　　撥號端的基本屬性是目標號碼，以及目標號碼對應的網(wǎng)絡地址或者尋址方式。對不同的撥號端采用不同的目標號碼配置就可以區(qū)分路由的方向。例如，可以配置某撥號端的目標號碼為028xxx，該號碼對應192.168.0.168的IP地址。這樣只需要呼叫028開始的任意3位號碼，主叫設備就將訪問IP地址為192.168.0.168的對端設備。所以，簡單來說，智能路由技術就是一種通過增加和動態(tài)調(diào)整撥號端屬性，并根據(jù)撥號端屬性進行呼叫路由的策略性路由機制。增加的撥號端屬性包括：撥號延時、線路屬性、路由可靠度等等。

　　撥號端分類與捆綁

　　撥號端分類與捆綁的主要作用是將VoIP網(wǎng)絡的可用資源進行分類和組合，在一張物理網(wǎng)絡上構建多個具有不同屬性的虛擬網(wǎng)絡，以便支持策略路由和冗余呼叫。

　　模擬中繼（FXO）可以按照用戶進行分組，實現(xiàn)用戶組與模擬中繼組的一一綁定，使不同類別的用戶使用不同的模擬中繼，獲取不同的VoIP服務。

　　模擬中繼分組的概念同樣適合數(shù)字中繼（E1），但數(shù)字中繼撥號端支持兩種路由方式，即物理E1號和E1邏輯組號。如果撥號端使用物理E1號，當用戶撥打的號碼與該撥號端匹配時，智能路由將選擇該E1所有時隙中的空閑時隙進行呼叫路由。E1邏輯組是指某個特定物理E1中多個時隙或者多個物理E1中若干時隙的組合，撥號端使用E1邏輯組時，當被叫號碼與撥號端匹配時，智能路由將選擇E1邏輯組中的某一條空閑時隙進行呼叫。

　　撥號端優(yōu)先級設置與動態(tài)調(diào)整

　　撥號端優(yōu)先級設置與動態(tài)調(diào)整的主要作用是為主被叫間存在的多條可達路徑設置不同的優(yōu)先級，并通過對各條路徑的實時監(jiān)測，來動態(tài)調(diào)整它們的優(yōu)先級，確保下次呼叫總是由最佳路徑來承載，從而大幅提高VoIP系統(tǒng)的可靠性和通話質(zhì)量。

　　根據(jù)IP網(wǎng)絡和PSTN網(wǎng)絡的可達情況，網(wǎng)絡管理員可以為不同的撥號端配置路由優(yōu)先級。此時，如果在主被叫間存在多條可達路徑，路徑選擇算法就將獲得一個撥號端優(yōu)先級順序表，并選擇高優(yōu)先級的路由方向進行呼叫路由。只有當高優(yōu)先級的路由不通時，路徑選擇算法才選擇次高優(yōu)先級的路由。

　　利用這一機制，網(wǎng)絡管理員也可以為每個撥號端配置一條備份路由，這個備份路由可以通往IP網(wǎng)方向也可以通向PSTN方向，當主路由不通時路徑選擇算法就將自動把下一次呼叫切換到備份路由，實現(xiàn)IP-PSTN切換。

　　“1＋1”綁定

　　所謂“1＋1”綁定組網(wǎng)是指一條普通電話線與一條模擬中繼線1:1綁定，或者一條E1出中繼與一條E1入中繼1:1綁定的組網(wǎng)方案。如果撥號端優(yōu)先級設置與動態(tài)調(diào)整是IP-PSTN切換的軟件部分，那么“1＋1”綁定組網(wǎng)就是IP-PSTN切換的一種具體實現(xiàn)方式。它要求VoIP設備提供一種可控的硬件連接機制，以便在智能路由算法的控制下，實現(xiàn)設備斷電、網(wǎng)絡故障、帶寬不夠時的路徑切換，確保呼叫可達。

　　“1＋1”綁定組網(wǎng)不僅提供了一種更加可靠的IP-PSTN切換機制，還能完全保留用戶原有電話號碼和撥打習慣。

　　號碼變換

　　號碼變換的主要作用是在路由過程中，對主被叫號碼進行必要的轉(zhuǎn)換，使具體的路徑選擇算法與用戶撥打的號碼相互隔離，以便簡化撥號過程，維持用戶原有的號碼編制，或者滿足用戶的特定撥打習慣，實現(xiàn)VoIP系統(tǒng)的“透明化”。

　　對于任意一條路由，網(wǎng)絡管理員都可以為它設置豐富的號碼變換規(guī)則，對主被叫號碼的前綴、長度和特定字冠進行特定的變換，例如用戶撥打號碼010114，通過號碼變換技術，可以加一個長途前綴“193”，使用戶實際撥打的號碼變?yōu)椤?93010114”。

　　號碼防火墻

　　號碼防火墻的主要作用是將電話號碼進行分類，為不同類別設置不同的撥打權限，使路徑選擇算法在用戶的權限框架內(nèi)選擇可達路徑。與撥號端分類和捆綁機制配合，號碼防火墻確保VoIP系統(tǒng)具有強大的可靠性。

　　主/被叫黑白名單是號碼防火墻的一種簡易實現(xiàn)方式。黑白名單能夠在有限分類的情況下，提供相對豐富的權限控制能力。具體說，黑白名單就是把電話號碼分為三類，并定義這些分類之間的呼叫限制。(如圖2)

圖2 黑白名單模型

　　可以這樣來理解黑白名單：主叫黑白名單表示主叫用戶的權限，其中白名單擁有的權限最高，可以撥打任何號碼，黑名單權限最低，是受限用戶，只能撥打白名單，未定義名單分別介于中間，可以撥打白名單及其未定義名單。被叫黑白名單表示一種資源，白名單是不受限制資源，可以被任何號碼呼叫；黑名單是受限資源，只能被白名單撥打，未定義名單則介于其中間，可以被未定義名單和白名單撥打。

　　智能路由技術應用于VoIP系統(tǒng)

　　采用智能路由技術，VoIP系統(tǒng)將在可用性、可靠性和可控性等方面獲得有效改善。一些關鍵應用如下：

　　“四不改變”

　　撥號端技術與“1＋1”綁定技術協(xié)同工作，使VoIP網(wǎng)絡建設只需在PSTN和用戶電話之間放置VoIP設備即可，完全可以保留用戶原有的電話號碼，實現(xiàn)“四不改變”，即“不改變原有電話號碼，不改變原有撥號習慣，不改變原有網(wǎng)絡結構，不改變原有網(wǎng)絡設置”。

　　例如，用戶在實施VoIP時要求保留原有PSTN電話線，利用智能路由技術，我們可以讓VoIP撥號端的路由優(yōu)先級高于PSTN撥號端。此時，如果用戶正常撥號，智能路由算法將優(yōu)選IP網(wǎng)絡完成呼叫，一旦IP網(wǎng)絡發(fā)生故障，智能路由才選擇PSTN網(wǎng)絡完成呼叫。

　　結合號碼變換技術，智能路由可以在呼叫轉(zhuǎn)向PSTN時，自動為被叫號碼添加運營商的IP電話前綴，走運營商的IP網(wǎng)絡完成呼叫，為用戶節(jié)省每一分話費。

　　IP-PSTN自動切換

　　采用撥號端技術，可以設置VoIP撥號端的備份路徑為PSTN網(wǎng)絡，則當IP網(wǎng)絡正常時，呼叫從IP網(wǎng)路到達目的地，實現(xiàn)PSTN旁路。當IP網(wǎng)絡不通，或需要將此號碼路由到PSTN時，智能路由算法將自動將本次呼叫轉(zhuǎn)向PSTN。(如圖3)

圖3 IP-PSTN切換示意圖

　　IP-PSTN切換使IP電話與PSTN電話互為備份，使VoIP系統(tǒng)同時兼顧“省錢”與“可靠”，在確保電話可達的基礎上，最大限度地節(jié)省用戶話費。

　　區(qū)分服務

　　一方面，采用號碼防火墻，網(wǎng)絡管理員可以為不同的用戶提供不同的服務等級，選擇性開通國際長途、國內(nèi)長途、本地市話或者系統(tǒng)內(nèi)部電話等業(yè)務，并嚴格控制用戶撥打各類聲訊臺。

　　另一方面，采用撥號端技術，網(wǎng)絡管理員可以為不同的用戶分配不同的中繼資源，為高級用戶提供更低的呼叫阻塞率和更好的通話質(zhì)量，并限制低級用戶過度占用中繼資源，從而在提供差異化服務的同時，提高網(wǎng)絡資源的利用率。

　　總結

　　智能路由是對傳統(tǒng)VoIP呼叫路由技術的進一步發(fā)展與完善，它通過“撥號端分類與捆綁、撥號端優(yōu)先級設置與動態(tài)調(diào)整、1+1綁定、號碼變換和“號碼防火墻”等多項技術的有機組合與協(xié)同工作，大幅提升VoIP系統(tǒng)的可用性、可靠性和可控性，為用戶構建一個簡單、透明、可靠的VoIP網(wǎng)絡。

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