基于軟交換路由技術(shù)的探討
王建波
2004/02/20
摘 要：時(shí)至今日，以軟交換為主的下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)受到業(yè)界前所未有的關(guān)注，國(guó)內(nèi)各大運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開始建設(shè)軟交換網(wǎng)絡(luò)，但軟交換技術(shù)還在發(fā)展之中，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，如何解決軟交換機(jī)ＳＳ：Ｓｏｆｔｓｗｉｔｃｈ的路由問題成為很關(guān)鍵的課題。研究了軟交換的路由技術(shù)，給出了實(shí)現(xiàn)軟交換路由的三種解決方案，并進(jìn)行了分析比較。
主題詞：ＴＲＩＰ 軟交換 定位服務(wù)器 下一代網(wǎng)絡(luò)
中國(guó)電信體制的改革，形成了“５＋１”的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局。電信競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈，行業(yè)利潤(rùn)越來越薄，新增用戶多為低端用戶使得ＡＲＰＵ值每況愈下，增量不增收成為各大運(yùn)營(yíng)商面臨的普遍問題。尤其是固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商，還面臨著ＩＰ電話分流、移動(dòng)電話替代固定電話的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。如何改善這一局面，提高用戶的ＡＲＰＵ值，如何開發(fā)新的業(yè)務(wù)，創(chuàng)造新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)，成為電信運(yùn)營(yíng)商要生存和發(fā)展就必須面對(duì)的核心課題。基于軟交換的下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為電信運(yùn)營(yíng)商提供了發(fā)展契機(jī)，由于軟交換通過優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不但實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)融合，更重要的是還實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)融合，因此使得包交換網(wǎng)絡(luò)既能夠繼承原有電路交換網(wǎng)中豐富的業(yè)務(wù)功能，又可以在全網(wǎng)范圍內(nèi)快速提供原有網(wǎng)絡(luò)難以提供的新型業(yè)務(wù)。
國(guó)內(nèi)各大運(yùn)營(yíng)商對(duì)軟交換技術(shù)傾注了很大熱情，從２００２年開始，中國(guó)電信率先在全國(guó)進(jìn)行了軟交換試驗(yàn)，隨后中國(guó)聯(lián)通也進(jìn)行了全國(guó)范圍內(nèi)軟交換網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試，醞釀著采用軟交換技術(shù)使分組話音從長(zhǎng)途走向本地，慢慢吹響了進(jìn)軍本地話音業(yè)務(wù)的號(hào)角。中國(guó)網(wǎng)通的南方各大通信公司也正在著手建設(shè)軟交換商用試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)。目前，各大設(shè)備商推出了軟交換的解決方案，但由于下一代網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，軟交換大規(guī)模應(yīng)用還受限于很多問題，例如沒有大規(guī)模的組網(wǎng)和運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議還在發(fā)展，尋址、路由問題等。
隨著下一代網(wǎng)絡(luò)的日益壯大，用戶數(shù)量和軟交換機(jī)（ＳＳ：Ｓｏｆｔｓｗｉｔｃｈ）數(shù)量也將迅速增長(zhǎng)。面對(duì)一個(gè)全國(guó)甚至全球性的龐大網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)濟(jì)有效的路由技術(shù)已成為業(yè)界普遍關(guān)注的一個(gè)重要課題。
軟交換路由技術(shù)存在的問題
１．用戶定位與網(wǎng)絡(luò)尋址
軟交換網(wǎng)絡(luò)初期規(guī)模較小，可以通過粗略的局碼或區(qū)域號(hào)碼配置出對(duì)端軟交換機(jī)。但隨著軟交換網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增大，軟交換機(jī)逐步增多，路由信息配置逐漸成為繁重的負(fù)擔(dān)。路由信息維護(hù)、個(gè)別地區(qū)改號(hào)和升位時(shí)，網(wǎng)內(nèi)其他所有的軟交換機(jī)都要做設(shè)置，這種情況下如果仍利用設(shè)備本身的數(shù)據(jù)庫保存路由信息顯然是不現(xiàn)實(shí)的，必須考慮用更合適的尋址方式來有效解決用戶定位問題。
２．不同軟交換網(wǎng)絡(luò)之間的路由互通
一般來說，軟交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的路由互通策略無法直接適用于多個(gè)運(yùn)營(yíng)商軟交換網(wǎng)絡(luò)之間的互通，原因如下：不同軟交換運(yùn)營(yíng)商在其網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部可能采用完全不同的路由策略，如運(yùn)營(yíng)商Ａ選擇平面式組網(wǎng)，而運(yùn)營(yíng)商Ｂ可能選擇分級(jí)式組網(wǎng)，若運(yùn)營(yíng)商Ａ與Ｂ要實(shí)現(xiàn)互通，則要求采用統(tǒng)一的選路方法，或者直接在網(wǎng)間采用與具體呼叫協(xié)議無關(guān)的路由機(jī)制。
某些軟交換運(yùn)營(yíng)商可能希望屏蔽其內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以確保網(wǎng)絡(luò)的安全性，所以采用直接基于被叫地址信息的端到端路由方式可能就行不通了，這時(shí)需要軟交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存在一臺(tái)充當(dāng)網(wǎng)關(guān)角色的軟交換機(jī)，呼叫首先被路由到該網(wǎng)關(guān)軟交換機(jī)，然后由它建立到被叫目的軟交換機(jī)的路由。
由于軟交換運(yùn)營(yíng)商彼此間網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的獨(dú)立性，處于互通關(guān)口的軟交換機(jī)節(jié)點(diǎn)不可能了解對(duì)方網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有路由信息，且對(duì)方網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)路由拓?fù)渥兓芸赡懿粫?huì)自動(dòng)通知到本網(wǎng)，因此采用直接尋址模式的情況下，需要建立機(jī)制以實(shí)現(xiàn)路由的自動(dòng)廣播。
軟交換網(wǎng)絡(luò)的路由結(jié)構(gòu)
定義一個(gè)軟交換機(jī)所轄的區(qū)域?yàn)橐粋�(gè)控制域。在路由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要進(jìn)行控制域的劃分，多個(gè)軟交換機(jī)不論采取何種控制區(qū)域劃分方式，都涉及到對(duì)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的尋址，即路由問題。路由結(jié)構(gòu)可以分為３種方式：全平面方式、分級(jí)方式、定位服務(wù)器方式。
１．全平面結(jié)構(gòu)
所有的軟交換機(jī)處于同一邏輯平面，每一臺(tái)軟交換機(jī)均掌握全網(wǎng)的路由設(shè)置數(shù)據(jù)。因此任一軟交換機(jī)的增加或減少，都需要對(duì)所有軟交換機(jī)的路由數(shù)據(jù)做出更改。全平面方式如圖１所示。
全平面的路由結(jié)構(gòu)可以通過局號(hào)或區(qū)號(hào)配置出對(duì)端的軟交換機(jī)，因此該結(jié)構(gòu)適合應(yīng)用于先期規(guī)模較小的軟交換網(wǎng)絡(luò)。由于目前世界上所有軟交換運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模都很小，所以他們均采用這種軟交換機(jī)全互聯(lián)的平面式路由結(jié)構(gòu)。
２．分級(jí)路由結(jié)構(gòu)
對(duì)于軟交換大網(wǎng)，軟交換機(jī)全互聯(lián)的平面式結(jié)構(gòu)將導(dǎo)致路由數(shù)據(jù)信息維護(hù)極其復(fù)雜，因此可借鑒ＰＳＴＮ網(wǎng)的分層思想，將軟交換機(jī)劃分為不同層次，實(shí)現(xiàn)分級(jí)路由。和ＰＳＴＮ不同的是，此時(shí)軟交換用戶面的承載仍是端到端的分組承載。
可將軟交換機(jī)劃分為不同層次，例如劃分為省、大區(qū)或者國(guó)家頂級(jí)軟交換等層次，實(shí)現(xiàn)多級(jí)路由。軟交換分級(jí)路由方式如圖２所示。
由于軟交換機(jī)的處理性能和容量都比ＰＳＴＮ交換機(jī)有較大增強(qiáng)，而且用戶面不再需要分級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)，所以路由層次與以前ＰＳＴＮ Ｃ１～Ｃ５的五級(jí)結(jié)構(gòu)相比可以大大減少。一般來說，可考慮將軟交換網(wǎng)絡(luò)分成區(qū)域服務(wù)與域間互聯(lián)兩部分，類似于ＰＳＴＮ本地網(wǎng)和長(zhǎng)途網(wǎng)的概念。
區(qū)域服務(wù)軟交換機(jī)是指在某區(qū)域范圍內(nèi)服務(wù)的軟交換機(jī)。如一個(gè)大本地網(wǎng)內(nèi)的服務(wù)軟交換機(jī)，只需了解本區(qū)域內(nèi)的路由信息，對(duì)于非本區(qū)域的路由，該軟交換機(jī)只需要把請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到與之相連的域間互聯(lián)軟交換機(jī)即可。區(qū)域服務(wù)軟交換機(jī)重點(diǎn)在于為其所帶用戶提供豐富的業(yè)務(wù)。
域間互聯(lián)軟交換機(jī)則負(fù)責(zé)軟交換多個(gè)域間的路由功能，如省間路由，或者不同軟交換網(wǎng)絡(luò)間路由。當(dāng)域間互聯(lián)軟交換機(jī)的路由數(shù)據(jù)過于龐大時(shí)，可考慮將其分成多級(jí)結(jié)構(gòu)，如省級(jí)互聯(lián)軟交換機(jī)、大區(qū)級(jí)互聯(lián)軟交換機(jī)和國(guó)家級(jí)軟交換機(jī)，但所有域內(nèi)服務(wù)軟交換機(jī)仍是平面結(jié)構(gòu)。
為實(shí)現(xiàn)域間互聯(lián)路由功能，需要為域間互聯(lián)軟交換機(jī)配置相應(yīng)的路由信息。一般情況下，路由配置是靜態(tài)配置的，其特點(diǎn)如下：
·域內(nèi)和域間路由信息分別保存。域間靜態(tài)路由信息沒有必要向區(qū)域服務(wù)軟交換機(jī)廣播或同步。區(qū)域服務(wù)軟交換機(jī)只保留本身所帶用戶和區(qū)域內(nèi)軟交換機(jī)的路由信息。
·路由只需配置到下一跳軟交換機(jī)，這樣可減少每臺(tái)軟交換機(jī)中的路由信息，便于維護(hù)管理。同時(shí)，運(yùn)營(yíng)商之間的路由只需配置到對(duì)方的網(wǎng)間互聯(lián)軟交換機(jī)，沒有必要也可能不允許了解到對(duì)方內(nèi)部的路由結(jié)構(gòu)。
總之，這種分層軟交換機(jī)結(jié)構(gòu)的靜態(tài)路由方式沿襲了ＰＳＴＮ成熟的多級(jí)路由體系，使每臺(tái)軟交換機(jī)的路由數(shù)據(jù)相對(duì)簡(jiǎn)單，并使軟交換組網(wǎng)的結(jié)構(gòu)比較清晰。
３．定位服務(wù)器的方式
由于ＩＰ網(wǎng)的特點(diǎn)，一種觀點(diǎn)認(rèn)為軟交換網(wǎng)絡(luò)不同于傳統(tǒng)的分層ＰＳＴＮ網(wǎng)絡(luò)，“局向”等基本路由概念將不再有任何意義，網(wǎng)絡(luò)中任意一個(gè)軟交換機(jī)設(shè)備都應(yīng)能夠直接定位對(duì)端設(shè)備，避免ＩＰ網(wǎng)中呼叫信令的逐跳處理轉(zhuǎn)發(fā)。這可通過集中設(shè)置的共享的定位服務(wù)器（ＬＳ：Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｅｒ）來實(shí)現(xiàn)，其路由結(jié)構(gòu)如圖３所示。
當(dāng)某個(gè)地域的軟交換機(jī)擴(kuò)展到一定數(shù)量，可考慮設(shè)置ＬＳ為本域內(nèi)某組軟交換機(jī)提供路由服務(wù)，以便本域內(nèi)軟交換機(jī)間可保持彼此的路由信息以確�？焖俚暮艚薪ⅰ＿@時(shí)每臺(tái)軟交換機(jī)僅與特定的ＬＳ聯(lián)系（根據(jù)主備用或者負(fù)荷分擔(dān)的某些策略進(jìn)行），由該ＬＳ完成對(duì)落地軟交換機(jī)的定位并響應(yīng)請(qǐng)求。
�。蹋涌筛鶕�(jù)網(wǎng)絡(luò)容量的大小靈活設(shè)置層次，若規(guī)劃合理，能較好解決大型網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)問題。這時(shí)軟交換機(jī)本身保存自己控制范圍內(nèi)用戶的完整路由信息以及同一域內(nèi)軟交換機(jī)之間的路由數(shù)據(jù)。此外，軟交換機(jī)還可考慮對(duì)一些常用地址建立本地映射庫來加快常見呼叫的接通時(shí)間，也可由ＬＳ建立這樣的本地映射庫以便于維護(hù)。
�。蹋颖旧聿皇牵危牵尉W(wǎng)絡(luò)框架中定義的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)體，而是在解決ＮＧＮ大網(wǎng)路由問題時(shí)提出的一個(gè)功能實(shí)體，其功能特性并沒有得到業(yè)界統(tǒng)一認(rèn)可�？偟膩碚f，ＬＳ主要特征包括：通過協(xié)議完成ＬＳ之間的信息互換；通過協(xié)議接受路由查詢申請(qǐng)；支持Ｅ．１６４、ＩＰ地址、ＵＲＩ等多種路由信息；支持類似ＰＳＴＮ多層結(jié)構(gòu)，可劃分不同的域和不同的層次，各級(jí)ＬＳ均可具備匯接查詢功能；提供安全性服務(wù)以及根據(jù)政府等方面的特別需求實(shí)現(xiàn)一些監(jiān)控等特殊功能。目前，軟交換機(jī)和ＬＳ之間以及ＬＳ與ＬＳ之間業(yè)界尚未統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同廠家用不同協(xié)議實(shí)現(xiàn)，如ＴＲＩＰ，ＬＤＡＰ，ＤＩＡＭＥＴＥＲ＋，ＲＡＳ，Ｈ．３２３ Ａｎｎｅｘ Ｇ協(xié)議等，這將導(dǎo)致互通問題。而且，不同實(shí)體之間的路由數(shù)據(jù)同步關(guān)聯(lián)也是很重要的問題。
從路由信息獲得方式來看，ＬＳ有兩種路由方式：采用靜態(tài)目錄服務(wù)實(shí)現(xiàn)的靜態(tài)路由技術(shù)和動(dòng)態(tài)路由協(xié)議實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)路由技術(shù)。
靜態(tài)路由指ＬＳ之間、軟交換機(jī)和ＬＳ間路由信息靜態(tài)配置。由于軟交換機(jī)和ＬＳ一般都有靜態(tài)ＩＰ地址，所以在它們中保存用戶號(hào)碼和ＬＳ／軟交換機(jī)ＩＰ地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
近期剛出現(xiàn)的ＴＲＩＰ協(xié)議，可用于ＬＳ之間，以及軟交換機(jī)與ＬＳ之間。它能保證軟交換網(wǎng)上電話路由數(shù)據(jù)的一致性以及路由信息的自動(dòng)更新。ＴＲＩＰ基于ＢＧＰ－４協(xié)議，在ＬＳ中完成類似于ＩＰ網(wǎng)絡(luò)中路由器負(fù)責(zé)的ＩＰ路由信息自動(dòng)生成和更新的功能。另外，廣義地說，策略路由也是一種動(dòng)態(tài)路由，運(yùn)營(yíng)商可通過制定不同時(shí)間段、話務(wù)比例、安全級(jí)別等各種基于策略的路由數(shù)據(jù)使軟交換網(wǎng)絡(luò)的路由更高效靈活。
路由技術(shù)的發(fā)展和選定
對(duì)于國(guó)內(nèi)主要運(yùn)營(yíng)商來說，軟交換網(wǎng)絡(luò)必須能夠覆蓋到全國(guó)，建設(shè)歷程可以分階段地從小容量向大容量過渡，這就要求網(wǎng)絡(luò)必須具備靈活、平滑的擴(kuò)容方案，以便最終形成覆蓋全國(guó)數(shù)百個(gè)軟交換端局和上億終端設(shè)備的分層網(wǎng)絡(luò)。
網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展并非一蹴而就，運(yùn)營(yíng)商可以根據(jù)自己的網(wǎng)絡(luò)情況逐步演進(jìn)。在建設(shè)初期，可采用軟交換機(jī)全互聯(lián)的平面結(jié)構(gòu)和分級(jí)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方案。在建設(shè)中期，可采用一層定位服務(wù)器平面為軟交換提供路由服務(wù)。在建設(shè)后期，可采用分層的定位服務(wù)器為全網(wǎng)提供路由服務(wù)。
隨著軟交換的發(fā)展與成熟，當(dāng)軟交換網(wǎng)絡(luò)形成一定規(guī)模之后必然需要引入定位服務(wù)器來解決其呼叫路由問題。定位服務(wù)器的技術(shù)選擇將影響整個(gè)軟交換的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，關(guān)系到各運(yùn)營(yíng)商、各設(shè)備制造商的不同設(shè)備間的互通問題，所以業(yè)界最終一定會(huì)就這方面的技術(shù)選擇達(dá)成一致的標(biāo)準(zhǔn)。最終的路由技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可能是ＴＲＩＰ或ＥＮＵＭ路由技術(shù)的改進(jìn)版本，也可能是根據(jù)軟交換路由需求重新定義的一套新的標(biāo)準(zhǔn)，無論如何，只有既能比較好地滿足軟交換路由的實(shí)際需求，又能得到大多數(shù)團(tuán)體認(rèn)可的技術(shù)才可能成為最終的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前處于標(biāo)準(zhǔn)形成的初始階段，多種路由技術(shù)并存發(fā)展，各廠商從自身的實(shí)際狀況出發(fā)對(duì)這些技術(shù)可能有著不同的主張與選擇。
結(jié) 語
軟交換技術(shù)的發(fā)展是大勢(shì)所趨，但采用其進(jìn)行大規(guī)模組網(wǎng)尚存在很多問題，如用戶定位與網(wǎng)絡(luò)尋址、不同運(yùn)營(yíng)商軟交換網(wǎng)絡(luò)的互通等。本文針對(duì)軟交換的路由技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的論證分析，列出了目前業(yè)界的路由解決方案。在軟交換網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際設(shè)計(jì)中，路由結(jié)構(gòu)的選擇要綜合考慮多種要素，如協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)的成熟度、產(chǎn)品支持能力和網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模等。在初期建設(shè)中，本地網(wǎng)內(nèi)可以采用全平面的路由結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)途網(wǎng)可以采用分級(jí)的路由結(jié)構(gòu)。基于定位服務(wù)器的方式還處在發(fā)展之中，但這種方式可能是未來軟交換網(wǎng)絡(luò)路由結(jié)構(gòu)的一種終極方式。
中國(guó)通信網(wǎng)(www.c114.net)—世界電信
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