软交换网络中儿种关键的路由技术-巨人网络通讯

软交换网络中儿种关键的路由技术

随着软交换技术的发展与成熟，当软交换网络形成一定规模之后必然需要引入分层的网络结构来解决其呼叫路由问题。路由技术的选择将影响整个软交换的网络架构，关系到各运营商、各设备制造商的不同设备间的互通问题，所以业界最终一定会就这方面的技术选择达成一致的标准。最终的路由技术标准可能是TRIP或ENUM路由技术的改进版本，也可能是根据软交换路由需求重新定义的一套新的标准。无论如何，只有既能比较好地满足软交换路由的实际需求，又能得到大多数团体认可的技术才可能成为最终的技术标准。目前处千标准形成的初始阶段，多种路由技术并存发展，各厂商从自身的实际状况出发对这些技术可能有着不同的主张与选择。下面对目前存在的多种路由技术做一个简要分析。

一、TRIP技术

TRIP(TelephonyRoutingoverIP)技术最早应用千网络电话网络。随着网络电话用户的不断增加和网络电话网络的膨胀式的扩大，它们的工作机制和管理要求也越来越复杂，其中最困难的问题就是网络电话网关定位问题，也就是网络电话呼叫建立过程中的网关选择、网关发现和网关路由问题等。

在对网关的选择过程中，往往要受到可选网关数量、不同运营商之间的运营策略、终端用户的需求、网关容屈和网关之间协议属性的兼容性等方面因素的制约。为此，建立一种分布式的，并且可以相互广播、自动同步、友好共享（基于策略）的网络电话路由信息操作机制就很有必要，千是TRIP协议便应运而生。

TRIP协议是网络电话路由机制的协调和管理规则的集合，它允许每个网关资源的管理者建立自己的本地可用网关数据库，首先使这些信息在本地对自己可用，然后再把这些信息按照一定策略传播、同步给其他运营商，按照不同的策略进行不同数据库之间网关信息的聚合、广播、交换和共享。在软交换的组网中，TRIP协议已经成为被国内外通信厂商普遍认同的一种路由协议。

1、TRIP的功能及解决的问题

TRIP协议是不同管理域之间进行网络电话网关路由信息交换的一个专用协议，它独立于任何信令协议。但是准确地说，TRIP其实并不是一个协议，而是被收集、被聚合、被广播和被管理的网络电话路由，为了直观地理解网络电话路由被操作的过程以及在这些过程中所遵循的规则，人们也就习惯地把它称为TRIP协议。TRIP主要的功能如下：

• 建立和维护路由信息提供者之间的对等关系；

• 交换和同步提供者之间的电话网关路由信息；

• 防止稳定路由的循环；

• 以可扩展的和及时的方式广播已知的网关路由信息；

• 定义和描述电路网关路由数据的语法、语义和路由信息传送的规则。

TRIP要解决的主要问题就是网络电话的网关路由问题。从一个较高的角度来看，就是解决映射问题：给定一个电话号码，映射出一个电话网关的IP地址，也可以简单地称为“电话号码到IP地址转换问题＂。通常，我们遇到电话号码与IP地址转换的情况很多，只有“给定一个电路交换网络的用户电话号码，判断能够完成对其进行呼叫的网关的IP地址”才是TRIP协议要解决的问题，因为只有它才真正地涉及到一个呼叫设备和另一个应答设备之间的信令信息在IP网络上传输时必须进行的IP网关路由的层层选择。

2、TRIP的实现方式

TRIP协议交换的路由信息由外部路由(ExternalRoutes入内部路由(InternalRoutes)和本地路由(LocalRoutes)3种类型组成。为了直观地描述电话路由信息库(TRIB,TelephonyRoutingInformationBase)的构成关系，TRIP协议从路由选择的角度把定位服务器(LS)中的TRIB分成4个构成部分，这4个部分实际上是由以上3种类型的路由内容构成。

(1)、Adj-TRIBs-ln:称为临近可选TRIB,其内容是从UPDATE消息中获取的域内、域外LS上的路由信息，这些路由信息是当前路由选择中的可以使用的输人路由信息；

(2)、Ext-TRIB,称为外部TRIB,其内容是LS根据一定的路由选择运算法则，从外部路由（存储在外部LS的Adj-TRIBs-ln中）和本地路由（存储在本地LS的Adj-TRIBs-In中），为一个给定目的地址选择的最佳的路由，每个LS只有一个Ext-TRIB;

(3)、Loc-TRIB,称为本地TRIB,其内容是LS运用其内部策略从内部LS的Adj-TRIBs-In和Ext-TRIB中选择出来的TRIP路由信息；

(4)、Adj-TRIBs-Out,称为临近输出TRIB,其内容是LS准备广播给外部LS的路由信息，它的内容将携带在UPDATE消息中对外广播。

下图为定位服务器内TRIP路由数据库的结构和相互之间的关系。

由上图可以看出，TRIP定位服务器处理3种路由信息来源：

• 从外部对等定位服务器接收到的外部路由；

• 从路由自治域内部定位服务器收到的内部路由；

• 从本地加入的本地路由，如通过配置得到的路由。

TRIP定位服务器根据这3方面的路由信息来源形成最佳路由，并动态更新路由数据库。某个定位服务器的TRIP路由数据库信息发生更新时，改动内容将及时发送到周边相邻的定位服务器，而不是采用定时的周期方式更新路由。当同步TRIP路由表时，所有内部对等体之间的内部路由保持一致。

TRIP的体系结构示意图如图所示。TRIP体系结构将网络电话网络分为许多互联网电话管理域CITAD,InternetTelephonyAdministrativeDomain),每个ITAD至少有一个LS,这些LS通过称为域内协议的带外方式了解自己域内网关的信息。下图6中ITADl的域内协议用GW和LS兀素之间的连线（细线）表示。

上图中LS元素之间的粗线是TRIP协议控制下的各个域中网关路由信息在LS之间被聚合、被交换、被广播、被同步的路径。各个ITAD管理者首先签订适用千交互网关信息的TRIP协议，然后通过管理手段建立起这些信息共享的联合体，一个域中的LS同其他域中的LS都成为联合体的一员，千是这些LS通过这种方式就可以交换网关信息了。在图9.6中，ITADl的LSI与ITAD2的LS2相连，ITAD2的LS2又与ITAD3的LSI相连通，通过TRIP协议，lTAD2的LS2就可以了解ITADl上的两个网关，这两个网关的路由信息就可以由1TAD2的终端用户(EUl和EU2)进行访问。在ITAD3中既有终端用户又有网关，ITAD3的LSI通过lTAD2上LS2已经聚合后的广播消息来了解ITADl上的网关。

3、 TRIP与其他路由协议的区别

TRIP可归类为一种域间路由协议，目前用到的域间路由协议很多，如BGP-4、OSPF、SCSP等，由千TRIP出现较晚，因此其吸取了这些“先辈＂的很多优点。TRIP基于BGP-4协议，继承了BGP的简明、可靠、有效和灵活等特性，并相对于OSPF、IS-IS等协议增强了链路状态特性。TRIP采用BGP域间传输机制，具有BGP的对等通信、有限状态机、无环路机制（路由信息中记录所经过的自治系统或互联网电话管理域）以及类似的消息格式和属性等特性，它记录了E.164信息与下一跳地址的对应关系，其路由实现"BGP更复杂，需要更多的参数来描述。简单地说，TRIP与BGP-4相比是“青出于蓝而胜于蓝“，在功能上二者虽有相近之处，但二者在功能定位和存在的先进性方面已不可同日而语了。

4、TRIP在软交换组网中的应用

TRIP协议独立于任何信令协议，可作为软交换网络的路由寻址协议，主要用于软交换设备与定位服务器之间以及多个定位服务器之间，使同一自治域内的实体可以同步信息，不同自治域实体根据特定策略交换呼叫路由信息。定位服务器之间的联系通常由管理干预手段建立：当管理者同意交换呼叫路由信息时，两个定位服务器被配置为允许互相通信。定位服务器中每个路由信息至少包括可达的电话号码范围，以及电话号码对应的IP地址或主机名。路由信息还包含描述软交换设备提供业务的附加信息，如协议、特征、容量、服务质量和成本信息。

由于运营商内部的软交换设备路由寻址规则比较单一，动态路由需求较少，为了简化网络运维管理，内部定位服务器之间可选择简单的SIP协议与DNS机制配合，而不需要选择TRIP。这时，TRIP协议仅用于承担运营商之间的动态路由的同步功能，TRIP定位服务器与软交换网络内的辅助寻址设备（如DNS服务器）形成叠加关系。

综上所述，TRIP路由体系具有以下优点：TRIP协议是一种对建立在不同国家、不同地域、不同运营商、不同网络上的路由信息进行相互广播、自动同步、友好共享的操作机制；在网络电话网关定位问题的解决中，它比目前存在的其他任何路由管理、路由控制和域间管理协议都有优势一一它在继承相关协议功能的基础上，又在具体操作、安全方面汲取它们的优点，并对这些协议的已有特性进行了更有效地扩充和发展；其独立于运营商关系的思想包容了所有运营商的不同商业策略，只要路由信息符合其定义的格式和遵循IANAOnternetAssignedNumberAuthority,国际互联网代理成员管理局）的有关约定，它都能予以交换和传递，这使得全球不同提供商所开发的路由系统之间的无缝互联和路由资源相互共享成为了可能。因此TRIP协议一经产生，其先进性就吸引了所有电信设备开发商的目光，并为其推广使用注入了动力。目前，TRIP协议仍处于完善中。

二、ENUM技术

在软交换网络中，用户具有多种地址方式，E.164号码、URI(UniformResourceIdentifier,统一资源标识符）地址和IP地址同时并存，如SIP终端在与POTS用户通信时需要使用E.164号码，而在与SIP终端通信时可直接使用URI地址。URI用户地址通常又具有两种形式。

1、E.164号码＋域名：如62283130@bupt.edu.en,其中62283130代表该用户的E.164号码，若采用PSTN号码分配方式，可在62283130号码前加上区号（如010),bupt.edu.en代表提供服务的软交换设备的域名。

2、非E.164号码＋域名：如qbsun@bupt.edu.en,与E-mail地址格式相同，qbsun代表用户名，bupt.edu.en代表服务软交换的域名。当软交换网络中URI地址逐渐广泛使用后，网络的动态路由可采用DNS体系实现。

软交换网络在使用DNS动态路由时，除目前IP网上广泛使用的传统DNS系统之外，还将引入一种新型的DNS系统，采用ENUM协议完成E.164号码与URI地址之间的映射，称为ENUMDNS。ENUM是IETF的电话号码映射丁作组(TelephoneNumberMappingWorkingGroup)定义的一个协议(RFC2916)。RFC2916的标题是"E.164号码和域名系统CE.164NumberandDNS)",它定义了一种基于DNS的架构和协议，可以将E.164号码转换为域名形式放在DNS服务器中。每个由E.164号码转化而成的域名可以对应一系列的URI,从而使国际统一的E.164号码成为可以在互联网中使用的网络地址资源。电话号码的编码是层次结构的，这和DNS的层次结构是类似的，因此可以十分方便地将电话号码和互联网网络资源结合起来，输入E.164规则的电话号码，输出URI标识符。

自从ENUM提出之后，该协议已进行了大量的开发工作，提出了诸多应用方案。从ENUM的功能角度来看，它是解决E.164号码向各种业务地址映射的一种工具，可应用千许多领域，已有机构提出在InternetFAX、InstantMessage业务上应用ENUM,但目前还缺乏具体标准。目前，ENUM最明确的应用是在SIP协议中查找SIP地址。当软交换设备之间通过SIP互联时，就可通过ENUM确定用户所在的软交换设备。

1、ENUM技术的实现方式

ENUM技术的核心包含3个部分：电话号码预处理、ENUM解析以及DNS配置，其中DNS配置过程与传统DNS系统一致。下面简要描述ENUM技术的电话号码预处理以及ENUM解析实现过程。

(1)、电话号码预处理

一个E.164号码由以下几个部分组成：十国家码(1~3位数字）－地区码(n位数字）电话号码(5~n位数字），不同部分之间可以用"-"、"."或空格等连接。例如：北京的一个电话号码写成标准的E.164格式应是：+86-10-62283130。ENUM定义了如下过程将E. 164号码映射为DNS系统中的记录：

第一步，将电话号码处理成一个标准的E.164号码的格式，如，十86-10-62283130;

第二步，去掉除了最左端的“十“外的所有连接符，变成，十861062283130;

第三步，去掉“十”号，并将号码中的数字翻转排列，031382260168;

第四步，在每个数字之间加上域名分割符".",0.3.1.3.8.2.2.6.0.1.6.8;

第五步，在上面的数字串末尾加上".el64.arpa",0.3.1.3.8.2.2.6.0.1.6.8.el64.arpa。

(2)、ENUM解析流程

通过号码预处理后，一个E.164号码就变成了DNS中的域名形式。每个E.164号码形成的域名还要通过ENUM的解析流程，映射到一组在ENUMDNS中预先配置的URI记录，后者采用另一个IETFRFC2915定义的格式，称为＂命名权威指针"(NAPTR,NamingAuthorityPointer,它实际上是一个基于重写规则的正规表达式）。通过这些URI地址就可以定位到E.164号码对应的网络资源，如普通电话、传真、寻呼、数据Modem、E-mail终端，甚至SIP和H.323终端。

比如，上面的在ENUM服务器中可能被解析成两个URICsip:01062283130@bupt.edu.en和mailto:qbsun@bupt.edu.en)。然后，应用程序根据它自身的应用需求选择相应的URI,继续执行相应的协议，完成预期的操作。

2、ENUM技术在软交换网络中的应用方式

ENUM技术的本质就在于采用业已成熟的DNS技术和体系结构来提供基于电话号码的目录服务。E.164号码是传统电信网络中使用的重要资源，DNS系统是互联网的重要基础，ENUM技术将两者结合起来，有益千传统电信服务向基于IP分组交换的方向发展。下面，再简单描述软交换网络采用ENUMDNS和传统域名解析DNS配合实现路由的过程，如图所示。

假设一个POTS用户拨打了E.164地址010-62283130,主叫侧软交换设备首先在本地登记中查找用户010-62283130,查找失败后，主叫软交换设备（软交换设备必须包含ENUM功能，它能够将用户发出的E.164号码按照ENUM规定的预处理规则转换成ENUM的域名形式）将通过ENUM地址,查询ENUMDNS,从ENUMDNS返回最终的URI地址 URI:01062283130@bupt.edu.en>,然后根据URI地址标识的域名bupt.edu.en查询传统域名解析DNS,得到被叫软交换设备的IP地址，最后直接从主叫软交换设备路由到被叫软交换设备。

从理论上讲，ENUMDNS和传统域名解析DNS独立完成各自的功能，是相对独立的两套DNS系统。当然在实际应用过程中，物理实体的独立或集成主要取决于运营体制。

上述过程可用于POTS/SIP用户之间、SIP用户之间和POTS用户之间的各种通信。当主、被叫均为SIP终端时，除可使用E.164地址呼叫对方外，还可直接通过URI地址通信，而不需要进行ENUM地址变换，其寻址采用简单的DNS域名解析，类似千E-mail寻址。ENUMDNS系统采用分级树状结构，与目前域名解析DNS系统完全相同。如果运营商在初期不考虑通过软交换网络进行运营商之间的互通，则ENUMDNS可采用封闭系统，仅在本网内统一规划。当软交换网络需要考虑运营商之间以及国际互通时，则必须进行ENUMDNS全球统一规划，类似InternetDNS系统。

在软交换网络中应用ENUM体系还有利千向最终的个人化通信时代迈进。同时，运营商也可以利用此技术开发出基于号码的增值业务，应用前景很广阔。比如，号码携带(NP,NumberPortab山ty)业务可以考虑采用ENUM,通过ENUM机制建立一个分布式NP数据库，实现大规模NP业务组网（跨网、跨运营商、跨国）。

三、H.225.0AnnexG

1、 H.225.0AnnexG的提出及解决的问题

随着基于H.323协议的网络电话系统在全球的广泛应用，要实现这些网络电话系统的互联互通，必须解决管理域间的呼叫路由问题，而H.323的早期版本（版本1和2)并没有考虑域间通信问题。由千大部分运营商的H.323网络采用多级网守结构，因而普遍采用RAS信令查询路由信息。

比如，我国在制定网络电话总体技术要求时，考虑到国际网络电话的互通问题，提出了两种使用RAS消息进行地址解析的方法：印顶级网守作为对方虚拟网关；＠顶级网守作为对等网守。在第一种方案中，国内顶级网守使用ARQ(AdmissionRequest)消息以网关的身份请求国外网守进行地址解析。在第二种方案中，国内顶级网守使用LRQ(LocationRequest)消息请求国外网守进行地址解析。

为了解决H.323系统的域间通信问题，研究人员对RAS协议用于域间地址解析的方式进行了深入的研究，发现了以下问题。

(1)、RAS协议的ARQ被设计用于端点向网守发起接纳请求，不适合用作网守间和域间的接纳认证手段。域间通信需要更高级的认证和授权手段。

(2)、使用LRQ进行地址解析时，每个呼叫都需要主叫网守、中间网守和被叫网守的参与。当应用到域间时，这种路由方式带来的开销、时延都非常大。

(3)、管理域互通时，应尽狱将互通涉及的问题留在网络边界处，不要对域内的工作方式和域内实体的功能做过多的要求和改动。但使用RAS进行域间通信时（如LRQ),不可避免地要域内实体的支持。

因此，ITU-T认为RAS协议并不适合作为域间互通的手段，需要对域间互通单独进行研究。经过数年的努力，ITU-T于1999年5月发布了H.225.OAnnexGVl,专门为H. 323系统域间网守互通制定了标准。从此确立了H.323系统域间通信的框架。随着对H.323系统移动性支持研究的加深，ITU-T将支持移动性以及域内、域间通信的消息和参数纳入了统一的标准H.501,并对H.225.0AnnexG进行了修订，于2002年11月发布了H.225.0AnnexGV2,使其可以用于域内和域间通信。

(2、H.225.0AnnexG的域间模型

H. 225.0AnnexG使用的域间模型引入了边界单元(BE,BorderElement)的概念，如下图所示。BE逻辑组件控制着一个管理域的对外视图，是H.323管理域与其他管理域的互通实体，可保证各管理域不必暴露内部结构细节，它为域外的功能实体呼叫本管理域内的功能实体提供接入支持。BE逻辑组件可以单独设置，也可以跟网守、网关一起设置。图9.8中的后端服务是指那些提供认证、计费等功能的实体。所有使用H.225.0AnnexG协议进行交互的功能实体又被称为“对等单元”（包括边界单元）。H.225.OAn¬nexG规定了对等单元互相交换自己可以解析的地址信息的流程。边界单元则交换本管理域可解析的地址信息。

H.225.0AnnexG允许在H.323网络的不同管理域间进行地址解析，满足其间的呼叫需求。

AnnexG支持所有的呼叫模式，如网守路由或网关直接路由。BE之间按一般程序交换管理域能解析的地址信息，包括通用方式或可扩展的特定方式。地址模板和描述符是H.225.0AnnexG使用的两个非常重要的术语。地址模板和路由表项的作用类似，包括：（目的地）别名地址、（完成至该目的地呼叫的）费用、使用的协议过程等信息。别名地址可以使用通配符""来表示批量地址，如6228意味着所有以6228开头的电话号码。以下是地址模板的例子：

•对于861012345678,发送AccessRequest到边界单元A;

• 对于86106228*,发送AccessRequest到边界单元B;

•对于861062283130,发送Setup到网关X;

•对于* @bupt.edu.en,发送AccessRequest到边界单元A;

•对于userA@bupt.edu.en,发送Setup到网关Y。

描述符是指一组地址模板的集合，通过描述符ID来标识。引入描述符的目的是为了方便地址模板的管理。

(1)、地址模板信息来源

一个对等单元有3种获取地址模板信息的途径。

第一种是静态配置。一个对等单元应维护它管辖的所有管理区的模板信息，这可以通过使用局数据来静态配置。

第二种是通过接收描述符来获取。对等单元可以使用DescriptorRequest消息向其他对等单元请求地址模板。一个对等单元在自己的地址模板信息改变时，可以使用DescriptorUpdate消息来通知其他对等单元。

第三种是通过地址解析响应来获取。对等单元可能向其他对等单元发送AccessRe¬quest来请求解析某个特定的地址。收到解析响应后，对等单元可将收到的解析结果保存下来直到该地址模板信息过期。AnnexG规定消息在UDP或TCP上发送，对等单元之间的消息交换对消息验证、加密和完整性检查有需求时，IP安全性操作必须遵循RFC1825、RFC1827、RFC1827协议。

(2)、地址解析过程

边界单元通过相互交换地址模板来向其他边界单元通告呼叫路由信息，以对域间呼叫提供路由支持。当边界单元交互完各自的地址模板后，若其收到来自管理域内部的地址解析请求，它就可以根据自已获取的地址模板信息对被叫地址进行解析。这样不仅加快了地址解析的速度，还保护了管理域内部结构信息的私密性。

当对等单元收到来自本管理域内部的地址解析请求时，首先查找自己保存的地址模板。如果有多个地址模板满足条件，就根据一定的策略对这些地址模板进行排序（比如按最长匹配排序，或“发送Setup"操作要优先千”发送AccessRequest"操作）。排完序后，将所有满足条件的地址模板返回给请求者。如果满足条件的地址模板中没有一个包含“发送Setup"操作，说明对等单元没有能够“完全“解析该地址。对等单元就向适当的其他对等单元发送"AccessRequest"地址解析请求，在收到地址解析响应后，该对等单元将包含“发送Setup"操作的地址模板返回请求者，并将解析结果保存，以供下次解析使用。在发送地址解析请求时，发送者可以包含“特定呼叫“标记，这样，这个解析结果将仅对本次呼叫有用，解析结果将不会被保存。

3、H.225.0AnnexG在软交换网络中的应用

H.225.0AnnexG主要应用千H.323网络电话网络中网守与网守之间的通信。H.225.0AnnexG也可作为软交换网络的路由寻址协议，主要用于软交换设备与定位服务器之间以及多个定位服务器之间，使同一自治域内的实体可以同步信息，不同自治域实体根据特定策略交换呼叫路由信息。当应用于软交换网络时，图9.7所示的H.225.oAnnexG域间模型中进行协议交互的对等单元可以是软交换设备或者是定位服务器（基于定位服务器的分层路由结构）。

四、其他相关技术

目前，各厂商的定位服务器与软交换设备之间，以及定位服务器之间采用的协议还包括轻型目录访问协议(LDAP,LightDirectoryAccessProtocol)等，并开始采用策略路由概念。

1、LDAP

目录是储存客体信息的数据库，目录服务的概念很早以前就已经提出，它属千基于X. 500系列建议的、分布式网络信息处理的、有层次结构的目标管理体系。由于X.500较为复杂，不利于大规模访问操作，且不支持TCP/IP协议。为了克服这些缺陷，提出了轻型目录访问协议，广泛用千目录服务，基于LDAP协议的服务器可存储各种改变量不大、访问量巨大的信息。LDAP采用客户机／服务器(Client/Server)结构，服务器中存储了用户、目录信息和访问控制列表(ACL,AccessControlList),客户访问服务器信息，进行用户认证和授权。LDAP目录采用树状层次结构存储数据，如同DNS的主机名。

2、策略路由

策略路由是指在基础路由技术的基础上，通过附加特殊的约束条件，按照运营商的运营策略和与用户间的业务协议，基于每个呼叫实现多呼叫路由的选择。软交换网络的主要策略路由包括以下内容。

(1)、基于时间的路由策略(TDR)

规定呼叫路由表在一天或一周中的一个或多个特定时间点如何改变的规则，从而达到最大的业务带宽占用率和最小的网络开销。该路由策略一般是离线情况下在一定时间周期内预先静态制定的。

(2)、基于状态的路由策略(SDR)

呼叫路由表跟随网络状态的改变而改变，一般通过路由表策略在网络状态变化事件的驱动下进行路径选择。SDR的实现方案分为3类．

A、集中式周期性：周期性地（如10s)集中从各节点收集链路状态和话务信息，并基于LLR(最轻负载路由）等优化方案选择最优路由，周期性地将更新的路由表信息送往各节点。

B、分布式周期性：网络中每个节点周期性地从所有其他节点获取链路状态和话务信息，并周期性地计算最优路由表。

C、分布式基于呼叫连接：网络的呼叫发起节点从呼叫经由的目标网络或中继网络节点收集链路状态和话务信息，基于每呼叫计算最优路由。

(2)、基于事件的路由策略(EDR)

呼叫路由表基于特定路径上的呼叫连接是否成功或失败来进行动态更新。学习过程中，最近一次被成功选路的路径总被下一次选路时采用，直到该路径被闭塞，然后随机选择另一条路径用于下一次呼叫选路，EDR路径选择也可根据话务负载状况随时间做调整。

2、、其他业务相关的策略路由