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，國內各大運營(yíng)商已經(jīng)開(kāi)始建設軟交換網(wǎng)絡(luò )，但軟交換技術(shù)還在發(fā)展之中，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )規模的擴大，如何解決軟交換機ＳＳ：Ｓｏｆｔｓｗｉｔｃｈ的路由問(wèn)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 )
中國電信體制的改革，形成了“５＋１”的市場(chǎng)競爭格局。電信競爭愈演愈烈，行業(yè)利潤越來(lái)越薄，新增用戶(hù)多為低端用戶(hù)使得ＡＲＰＵ值每況愈下，增量不增收成為各大運營(yíng)商面臨的普遍問(wèn)題。尤其是固網(wǎng)運營(yíng)商，還面臨著(zhù)ＩＰ電話(huà)分流、移動(dòng)電話(huà)替代固定電話(huà)的嚴峻挑戰。如何改善這一局面，提高用戶(hù)的ＡＲＰＵ值，如何開(kāi)發(fā)新的業(yè)務(wù)，創(chuàng )造新的利潤增長(cháng)點(diǎn)，成為電信運營(yíng)商要生存和發(fā)展就必須面對的核心課題。基于軟交換的下一代網(wǎng)絡(luò )技術(shù)為電信運營(yíng)商提供了發(fā)展契機，由于軟交換通過(guò)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )結構不但實(shí)現了網(wǎng)絡(luò )融合，更重要的是還實(shí)現了業(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)范圍內快速提供原有網(wǎng)絡(luò )難以提供的新型業(yè)務(wù)。
國內各大運營(yíng)商對軟交換技術(shù)傾注了很大熱情，從２００２年開(kāi)始，中國電信率先在全國進(jìn)行了軟交換試驗，隨后中國聯(lián)通也進(jìn)行了全國范圍內軟交換網(wǎng)絡(luò )的測試，醞釀著(zhù)采用軟交換技術(shù)使分組話(huà)音從長(cháng)途走向本地，慢慢吹響了進(jìn)軍本地話(huà)音業(yè)務(wù)的號角。中國網(wǎng)通的南方各大通信公司也正在著(zhù)手建設軟交換商用試驗網(wǎng)絡(luò )。目前，各大設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)龐大的系統工程，軟交換大規模應用還受限于很多問(wèn)題，例如沒(méi)有大規模的組網(wǎng)和運營(yíng)經(jīng)驗，標準和協(xié)議還在發(fā)展，尋址、路由問(wèn)題等。
隨著(zhù)下一代網(wǎng)絡(luò )的日益壯大，用戶(hù)數量和軟交換機（ＳＳ：Ｓｏｆｔｓｗｉｔｃｈ）數量也將迅速增長(cháng)。面對一個(gè)全國甚至全球性的龐大網(wǎng)絡(luò )，經(jīng)濟有效的路由技術(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(wèn)題
１．用戶(hù)定位與網(wǎng)絡(luò )尋址
軟交換網(wǎng)絡(luò )初期規模較小，可以通過(guò)粗略的局碼或區域號碼配置出對端軟交換機。但隨著(zhù)軟交換網(wǎng)絡(luò )規模的增大，軟交換機逐步增多，路由信息配置逐漸成為繁重的負擔。路由信息維護、個(gè)別地區改號和升位時(shí)，網(wǎng)內其他所有的軟交換機都要做設置，這種情況下如果仍利用設備本身的數據庫保存路由信息顯然是不現實(shí)的，必須考慮用更合適的尋址方式來(lái)有效解決用戶(hù)定位問(wèn)題。
２．不同軟交換網(wǎng)絡(luò )之間的路由互通
一般來(lái)說(shuō)，軟交換網(wǎng)絡(luò )內部的路由互通策略無(wú)法直接適用于多個(gè)運營(yíng)商軟交換網(wǎng)絡(luò )之間的互通，原因如下：不同軟交換運營(yíng)商在其網(wǎng)絡(luò )內部可能采用完全不同的路由策略，如運營(yíng)商Ａ選擇平面式組網(wǎng)，而運營(yíng)商Ｂ可能選擇分級式組網(wǎng)，若運營(yíng)商Ａ與Ｂ要實(shí)現互通，則要求采用統一的選路方法，或者直接在網(wǎng)間采用與具體呼叫協(xié)議無(wú)關(guān)的路由機制。
某些軟交換運營(yíng)商可能希望屏蔽其內部網(wǎng)絡(luò )拓撲結構以確保網(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 )內存在一臺充當網(wǎng)關(guān)角色的軟交換機，呼叫首先被路由到該網(wǎng)關(guān)軟交換機，然后由它建立到被叫目的軟交換機的路由。
由于軟交換運營(yíng)商彼此間網(wǎng)絡(luò )規劃的獨立性，處于互通關(guān)口的軟交換機節點(diǎn)不可能了解對方網(wǎng)絡(luò )內的所有路由信息，且對方網(wǎng)絡(luò )內部的節點(diǎn)路由拓撲變化很可能不會(huì )自動(dòng)通知到本網(wǎng)，因此采用直接尋址模式的情況下，需要建立機制以實(shí)現路由的自動(dòng)廣播。
軟交換網(wǎng)絡(luò )的路由結構
定義一個(gè)軟交換機所轄的區域為一個(gè)控制域。在路由結構設計中，要進(jìn)行控制域的劃分，多個(gè)軟交換機不論采取何種控制區域劃分方式，都涉及到對網(wǎng)關(guān)設備的尋址，即路由問(wèn)題。路由結構可以分為３種方式：全平面方式、分級方式、定位服務(wù)器方式。
１．全平面結構
所有的軟交換機處于同一邏輯平面，每一臺軟交換機均掌握全網(wǎng)的路由設置數據。因此任一軟交換機的增加或減少，都需要對所有軟交換機的路由數據做出更改。全平面方式如圖１所示。
全平面的路由結構可以通過(guò)局號或區號配置出對端的軟交換機，因此該結構適合應用于先期規模較小的軟交換網(wǎng)絡(luò )。由于目前世界上所有軟交換運營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò )規模都很小，所以他們均采用這種軟交換機全互聯(lián)的平面式路由結構。
２．分級路由結構
對于軟交換大網(wǎng)，軟交換機全互聯(lián)的平面式結構將導致路由數據信息維護極其復雜，因此可借鑒ＰＳＴＮ網(wǎng)的分層思想，將軟交換機劃分為不同層次，實(shí)現分級路由。和ＰＳＴＮ不同的是，此時(shí)軟交換用戶(hù)面的承載仍是端到端的分組承載。
可將軟交換機劃分為不同層次，例如劃分為省、大區或者國家頂級軟交換等層次，實(shí)現多級路由。軟交換分級路由方式如圖２所示。
由于軟交換機的處理性能和容量都比ＰＳＴＮ交換機有較大增強，而且用戶(hù)面不再需要分級轉發(fā)，所以路由層次與以前ＰＳＴＮ Ｃ１～Ｃ５的五級結構相比可以大大減少。一般來(lái)說(shuō)，可考慮將軟交換網(wǎng)絡(luò )分成區域服務(wù)與域間互聯(lián)兩部分，類(lèi)似于ＰＳＴＮ本地網(wǎng)和長(cháng)途網(wǎng)的概念。
區域服務(wù)軟交換機是指在某區域范圍內服務(wù)的軟交換機。如一個(gè)大本地網(wǎng)內的服務(wù)軟交換機，只需了解本區域內的路由信息，對于非本區域的路由，該軟交換機只需要把請求轉發(fā)到與之相連的域間互聯(lián)軟交換機即可。區域服務(wù)軟交換機重點(diǎn)在于為其所帶用戶(hù)提供豐富的業(yè)務(wù)。
域間互聯(lián)軟交換機則負責軟交換多個(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。當域間互聯(lián)軟交換機的路由數據過(guò)于龐大時(shí)，可考慮將其分成多級結構，如省級互聯(lián)軟交換機、大區級互聯(lián)軟交換機和國家級軟交換機，但所有域內服務(wù)軟交換機仍是平面結構。
為實(shí)現域間互聯(lián)路由功能，需要為域間互聯(lián)軟交換機配置相應的路由信息。一般情況下，路由配置是靜態(tài)配置的，其特點(diǎn)如下：
·域內和域間路由信息分別保存。域間靜態(tài)路由信息沒(méi)有必要向區域服務(wù)軟交換機廣播或同步。區域服務(wù)軟交換機只保留本身所帶用戶(hù)和區域內軟交換機的路由信息。
·路由只需配置到下一跳軟交換機，這樣可減少每臺軟交換機中的路由信息，便于維護管理。同時(shí)，運營(yíng)商之間的路由只需配置到對方的網(wǎng)間互聯(lián)軟交換機，沒(méi)有必要也可能不允許了解到對方內部的路由結構。
總之，這種分層軟交換機結構的靜態(tài)路由方式沿襲了ＰＳＴＮ成熟的多級路由體系，使每臺軟交換機的路由數據相對簡(jiǎn)單，并使軟交換組網(wǎng)的結構比較清晰。
３．定位服務(wù)器的方式
由于ＩＰ網(wǎng)的特點(diǎn)，一種觀(guān)點(diǎn)認為軟交換網(wǎng)絡(luò )不同于傳統的分層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)軟交換機設備都應能夠直接定位對端設備，避免ＩＰ網(wǎng)中呼叫信令的逐跳處理轉發(fā)。這可通過(guò)集中設置的共享的定位服務(wù)器（ＬＳ：Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｅｒ）來(lái)實(shí)現，其路由結構如圖３所示。
當某個(gè)地域的軟交換機擴展到一定數量，可考慮設置ＬＳ為本域內某組軟交換機提供路由服務(wù)，以便本域內軟交換機間可保持彼此的路由信息以確保快速的呼叫建立。這時(shí)每臺軟交換機僅與特定的ＬＳ聯(lián)系（根據主備用或者負荷分擔的某些策略進(jìn)行），由該ＬＳ完成對落地軟交換機的定位并響應請求。
ＬＳ可根據網(wǎng)絡(luò )容量的大小靈活設置層次，若規劃合理，能較好解決大型網(wǎng)絡(luò )的組網(wǎng)問(wèn)題。這時(shí)軟交換機本身保存自己控制范圍內用戶(hù)的完整路由信息以及同一域內軟交換機之間的路由數據。此外，軟交換機還可考慮對一些常用地址建立本地映射庫來(lái)加快常見(jiàn)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。
ＬＳ本身不是ＮＧＮ網(wǎng)絡(luò )框架中定義的標準實(shí)體，而是在解決ＮＧＮ大網(wǎng)路由問(wèn)題時(shí)提出的一個(gè)功能實(shí)體，其功能特性并沒(méi)有得到業(yè)界統一認可。總的來(lái)說(shuō)，ＬＳ主要特征包括：通過(guò)協(xié)議完成ＬＳ之間的信息互換；通過(guò)協(xié)議接受路由查詢(xún)申請；支持Ｅ．１６４、ＩＰ地址、ＵＲＩ等多種路由信息；支持類(lèi)似ＰＳＴＮ多層結構，可劃分不同的域和不同的層次，各級ＬＳ均可具備匯接查詢(xún)功能；提供安全性服務(wù)以及根據政府等方面的特別需求實(shí)現一些監控等特殊功能。目前，軟交換機和ＬＳ之間以及ＬＳ與ＬＳ之間業(yè)界尚未統一標準，不同廠(chǎng)家用不同協(xié)議實(shí)現，如ＴＲＩＰ，ＬＤＡＰ，ＤＩＡＭＥＴＥＲ＋，ＲＡＳ，Ｈ．３２３ Ａｎｎｅｘ Ｇ協(xié)議等，這將導致互通問(wèn)題。而且，不同實(shí)體之間的路由數據同步關(guān)聯(lián)也是很重要的問(wèn)題。
從路由信息獲得方式來(lái)看，ＬＳ有兩種路由方式：采用靜態(tài)目錄服務(wù)實(shí)現的靜態(tài)路由技術(shù)和動(dòng)態(tài)路由協(xié)議實(shí)現的動(dòng)態(tài)路由技術(shù)。
靜態(tài)路由指ＬＳ之間、軟交換機和ＬＳ間路由信息靜態(tài)配置。由于軟交換機和ＬＳ一般都有靜態(tài)ＩＰ地址，所以在它們中保存用戶(hù)號碼和ＬＳ／軟交換機ＩＰ地址的對應關(guān)系。
近期剛出現的ＴＲＩＰ協(xié)議，可用于ＬＳ之間，以及軟交換機與ＬＳ之間。它能保證軟交換網(wǎng)上電話(huà)路由數據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(lèi)似于ＩＰ網(wǎng)絡(luò )中路由器負責的ＩＰ路由信息自動(dòng)生成和更新的功能。另外，廣義地說(shuō)，策略路由也是一種動(dòng)態(tài)路由，運營(yíng)商可通過(guò)制定不同時(shí)間段、話(huà)務(wù)比例、安全級別等各種基于策略的路由數據使軟交換網(wǎng)絡(luò )的路由更高效靈活。
路由技術(shù)的發(fā)展和選定
對于國內主要運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，軟交換網(wǎng)絡(luò )必須能夠覆蓋到全國，建設歷程可以分階段地從小容量向大容量過(guò)渡，這就要求網(wǎng)絡(luò )必須具備靈活、平滑的擴容方案，以便最終形成覆蓋全國數百個(gè)軟交換端局和上億終端設備的分層網(wǎng)絡(luò )。
網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展并非一蹴而就，運營(yíng)商可以根據自己的網(wǎng)絡(luò )情況逐步演進(jìn)。在建設初期，可采用軟交換機全互聯(lián)的平面結構和分級結構相結合的方案。在建設中期，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(zhù)軟交換的發(fā)展與成熟，當軟交換網(wǎng)絡(luò )形成一定規模之后必然需要引入定位服務(wù)器來(lái)解決其呼叫路由問(wèn)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，關(guān)系到各運營(yíng)商、各設備制造商的不同設備間的互通問(wèn)題，所以業(yè)界最終一定會(huì )就這方面的技術(shù)選擇達成一致的標準。最終的路由技術(shù)標準可能是ＴＲＩＰ或ＥＮＵＭ路由技術(shù)的改進(jìn)版本，也可能是根據軟交換路由需求重新定義的一套新的標準，無(wú)論如何，只有既能比較好地滿(mǎn)足軟交換路由的實(shí)際需求，又能得到大多數團體認可的技術(shù)才可能成為最終的技術(shù)標準。目前處于標準形成的初始階段，多種路由技術(shù)并存發(fā)展，各廠(chǎng)商從自身的實(shí)際狀況出發(fā)對這些技術(shù)可能有著(zhù)不同的主張與選擇。
結 語(yǔ)
軟交換技術(shù)的發(fā)展是大勢所趨，但采用其進(jìn)行大規模組網(wǎng)尚存在很多問(wèn)題，如用戶(hù)定位與網(wǎng)絡(luò )尋址、不同運營(yíng)商軟交換網(wǎng)絡(luò )的互通等。本文針對軟交換的路由技術(shù)進(jìn)行了詳細的論證分析，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)際設計中，路由結構的選擇要綜合考慮多種要素，如協(xié)議和標準的成熟度、產(chǎn)品支持能力和網(wǎng)絡(luò )的規模等。在初期建設中，本地網(wǎng)內可以采用全平面的路由結構，長(cháng)途網(wǎng)可以采用分級的路由結構。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(lái)軟交換網(wǎng)絡(luò )路由結構的一種終極方式。
中國通信網(wǎng)(www.c114.net)—世界電信
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