基于軟交換路由技術的探討
王建波
2004/02/20
摘 要：時至今日，以軟交換為主的下一代網(wǎng)絡技術受到業(yè)界前所未有的關注，國內(nèi)各大運營商已經(jīng)開始建設軟交換網(wǎng)絡，但軟交換技術還在發(fā)展之中，隨著網(wǎng)絡規(guī)模的擴大，如何解決軟交換機ＳＳ：Ｓｏｆｔｓｗｉｔｃｈ的路由問題成為很關鍵的課題。研究了軟交換的路由技術，給出了實現(xiàn)軟交換路由的三種解決方案，并進行了分析比較。
主題詞：ＴＲＩＰ 軟交換 定位服務器 下一代網(wǎng)絡
中國電信體制的改革，形成了“５＋１”的市場競爭格局。電信競爭愈演愈烈，行業(yè)利潤越來越薄，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營商面臨的普遍問題。尤其是固網(wǎng)運營商，還面臨著ＩＰ電話分流、移動電話替代固定電話的嚴峻挑戰(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，創(chuàng)造新的利潤增長點，成為電信運營商要生存和發(fā)展就必須面對的核心課題�；谲浗粨Q的下一代網(wǎng)絡技術為電信運營商提供了發(fā)展契機，由于軟交換通過優(yōu)化網(wǎng)絡結構不但實現(xiàn)了網(wǎng)絡融合，更重要的是還實現(xiàn)了業(yè)務融合，因此使得包交換網(wǎng)絡既能夠繼承原有電路交換網(wǎng)中豐富的業(yè)務功能，又可以在全網(wǎng)范圍內(nèi)快速提供原有網(wǎng)絡難以提供的新型業(yè)務。
國內(nèi)各大運營商對軟交換技術傾注了很大熱情，從２００２年開始，中國電信率先在全國進行了軟交換試驗，隨后中國聯(lián)通也進行了全國范圍內(nèi)軟交換網(wǎng)絡的測試，醞釀著采用軟交換技術使分組話音從長途走向本地，慢慢吹響了進軍本地話音業(yè)務的號角。中國網(wǎng)通的南方各大通信公司也正在著手建設軟交換商用試驗網(wǎng)絡。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)絡是一個龐大的系統(tǒng)工程，軟交換大規(guī)模應用還受限于很多問題，例如沒有大規(guī)模的組網(wǎng)和運營經(jīng)驗，標準和協(xié)議還在發(fā)展，尋址、路由問題等。
隨著下一代網(wǎng)絡的日益壯大，用戶數(shù)量和軟交換機（ＳＳ：Ｓｏｆｔｓｗｉｔｃｈ）數(shù)量也將迅速增長。面對一個全國甚至全球性的龐大網(wǎng)絡，經(jīng)濟有效的路由技術已成為業(yè)界普遍關注的一個重要課題。
軟交換路由技術存在的問題
１．用戶定位與網(wǎng)絡尋址
軟交換網(wǎng)絡初期規(guī)模較小，可以通過粗略的局碼或區(qū)域號碼配置出對端軟交換機。但隨著軟交換網(wǎng)絡規(guī)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、個別地區(qū)改號和升位時，網(wǎng)內(nèi)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(shù)據(jù)庫保存路由信息顯然是不現(xiàn)實的，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)絡之間的路由互通
一般來說，軟交換網(wǎng)絡內(nèi)部的路由互通策略無法直接適用于多個運營商軟交換網(wǎng)絡之間的互通，原因如下：不同軟交換運營商在其網(wǎng)絡內(nèi)部可能采用完全不同的路由策略，如運營商Ａ選擇平面式組網(wǎng)，而運營商Ｂ可能選擇分級式組網(wǎng)，若運營商Ａ與Ｂ要實現(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)議無關的路由機制。
某些軟交換運營商可能希望屏蔽其內(nèi)部網(wǎng)絡拓撲結構以確保網(wǎng)絡的安全性，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，這時需要軟交換網(wǎng)絡內(nèi)存在一臺充當網(wǎng)關角色的軟交換機，呼叫首先被路由到該網(wǎng)關軟交換機，然后由它建立到被叫目的軟交換機的路由。
由于軟交換運營商彼此間網(wǎng)絡規(guī)劃的獨立性，處于互通關口的軟交換機節(jié)點不可能了解對方網(wǎng)絡內(nèi)的所有路由信息，且對方網(wǎng)絡內(nèi)部的節(jié)點路由拓撲變化很可能不會自動通知到本網(wǎng)，因此采用直接尋址模式的情況下，需要建立機制以實現(xiàn)路由的自動廣播。
軟交換網(wǎng)絡的路由結構
定義一個軟交換機所轄的區(qū)域為一個控制域。在路由結構設計中，要進行控制域的劃分，多個軟交換機不論采取何種控制區(qū)域劃分方式，都涉及到對網(wǎng)關設備的尋址，即路由問題。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(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)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局號或區(qū)號配置出對端的軟交換機，因此該結構適合應用于先期規(guī)模較小的軟交換網(wǎng)絡。由于目前世界上所有軟交換運營商的網(wǎng)絡規(guī)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(shù)據(jù)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，實現(xiàn)分級路由。和ＰＳＴＮ不同的是，此時軟交換用戶面的承載仍是端到端的分組承載。
可將軟交換機劃分為不同層次，例如劃分為省、大區(qū)或者國家頂級軟交換等層次，實現(xiàn)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。一般來說，可考慮將軟交換網(wǎng)絡分成區(qū)域服務與域間互聯(lián)兩部分，類似于ＰＳＴＮ本地網(wǎng)和長途網(wǎng)的概念。
區(qū)域服務軟交換機是指在某區(qū)域范圍內(nèi)服務的軟交換機。如一個大本地網(wǎng)內(nèi)的服務軟交換機，只需了解本區(qū)域內(nèi)的路由信息，對于非本區(qū)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(qū)域服務軟交換機重點在于為其所帶用戶提供豐富的業(yè)務。
域間互聯(lián)軟交換機則負責軟交換多個域間的路由功能，如省間路由，或者不同軟交換網(wǎng)絡間路由。當域間互聯(lián)軟交換機的路由數(shù)據(jù)過于龐大時，可考慮將其分成多級結構，如省級互聯(lián)軟交換機、大區(qū)級互聯(lián)軟交換機和國家級軟交換機，但所有域內(nèi)服務軟交換機仍是平面結構。
為實現(xiàn)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)域服務軟交換機廣播或同步。區(qū)域服務軟交換機只保留本身所帶用戶和區(qū)域內(nèi)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，運營商之間的路由只需配置到對方的網(wǎng)間互聯(lián)軟交換機，沒有必要也可能不允許了解到對方內(nèi)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(shù)據(jù)相對簡單，并使軟交換組網(wǎng)的結構比較清晰。
３．定位服務器的方式
由于ＩＰ網(wǎng)的特點，一種觀點認為軟交換網(wǎng)絡不同于傳統(tǒng)的分層ＰＳＴＮ網(wǎng)絡，“局向”等基本路由概念將不再有任何意義，網(wǎng)絡中任意一個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)。這可通過集中設置的共享的定位服務器（ＬＳ：Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｅｒ）來實現(xiàn)，其路由結構如圖３所示。
當某個地域的軟交換機擴展到一定數(shù)量，可考慮設置ＬＳ為本域內(nèi)某組軟交換機提供路由服務，以便本域內(nèi)軟交換機間可保持彼此的路由信息以確�？焖俚暮艚薪ⅰ＿@時每臺軟交換機僅與特定的ＬＳ聯(lián)系（根據(jù)主備用或者負荷分擔的某些策略進行），由該ＬＳ完成對落地軟交換機的定位并響應請求。
�。蹋涌筛鶕�(jù)網(wǎng)絡容量的大小靈活設置層次，若規(guī)劃合理，能較好解決大型網(wǎng)絡的組網(wǎng)問題。這時軟交換機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)軟交換機之間的路由數(shù)據(jù)。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加快常見呼叫的接通時間，也可由ＬＳ建立這樣的本地映射庫以便于維護。
�。蹋颖旧聿皇牵危牵尉W(wǎng)絡框架中定義的標準實體，而是在解決ＮＧＮ大網(wǎng)路由問題時提出的一個功能實體，其功能特性并沒有得到業(yè)界統(tǒng)一認可�？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；支持Ｅ．１６４、ＩＰ地址、ＵＲＩ等多種路由信息；支持類似ＰＳＴＮ多層結構，可劃分不同的域和不同的層次，各級ＬＳ均可具備匯接查詢功能；提供安全性服務以及根據(jù)政府等方面的特別需求實現(xiàn)一些監(jiān)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(tǒng)一標準，不同廠家用不同協(xié)議實現(xiàn)，如ＴＲＩＰ，ＬＤＡＰ，ＤＩＡＭＥＴＥＲ＋，ＲＡＳ，Ｈ．３２３ Ａｎｎｅｘ Ｇ協(xié)議等，這將導致互通問題。而且，不同實體之間的路由數(shù)據(jù)同步關聯(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)目錄服務實現(xiàn)的靜態(tài)路由技術和動態(tài)路由協(xié)議實現(xiàn)的動態(tài)路由技術。
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號碼和ＬＳ／軟交換機ＩＰ地址的對應關系。
近期剛出現(xiàn)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)上電話路由數(shù)據(jù)的一致性以及路由信息的自動更新。ＴＲＩＰ基于ＢＧＰ－４協(xié)議，在ＬＳ中完成類似于ＩＰ網(wǎng)絡中路由器負責的ＩＰ路由信息自動生成和更新的功能。另外，廣義地說，策略路由也是一種動態(tài)路由，運營商可通過制定不同時間段、話務比例、安全級別等各種基于策略的路由數(shù)據(jù)使軟交換網(wǎng)絡的路由更高效靈活。
路由技術的發(fā)展和選定
對于國內(nèi)主要運營商來說，軟交換網(wǎng)絡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渡，這就要求網(wǎng)絡必須具備靈活、平滑的擴容方案，以便最終形成覆蓋全國數(shù)百個軟交換端局和上億終端設備的分層網(wǎng)絡。
網(wǎng)絡的發(fā)展并非一蹴而就，運營商可以根據(jù)自己的網(wǎng)絡情況逐步演進。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器平面為軟交換提供路由服務。在建設后期，可采用分層的定位服務器為全網(wǎng)提供路由服務。
隨著軟交換的發(fā)展與成熟，當軟交換網(wǎng)絡形成一定規(guī)模之后必然需要引入定位服務器來解決其呼叫路由問題。定位服務器的技術選擇將影響整個軟交換的網(wǎng)絡架構，關系到各運營商、各設備制造商的不同設備間的互通問題，所以業(yè)界最終一定會就這方面的技術選擇達成一致的標準。最終的路由技術標準可能是ＴＲＩＰ或ＥＮＵＭ路由技術的改進版本，也可能是根據(jù)軟交換路由需求重新定義的一套新的標準，無論如何，只有既能比較好地滿足軟交換路由的實際需求，又能得到大多數(shù)團體認可的技術才可能成為最終的技術標準。目前處于標準形成的初始階段，多種路由技術并存發(fā)展，各廠商從自身的實際狀況出發(fā)對這些技術可能有著不同的主張與選擇。
結 語
軟交換技術的發(fā)展是大勢所趨，但采用其進行大規(guī)模組網(wǎng)尚存在很多問題，如用戶定位與網(wǎng)絡尋址、不同運營商軟交換網(wǎng)絡的互通等。本文針對軟交換的路由技術進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)絡的實際設計中，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)絡的規(guī)模等。在初期建設中，本地網(wǎng)內(nèi)可以采用全平面的路由結構，長途網(wǎng)可以采用分級的路由結構�；诙ㄎ环⻊掌鞯姆绞竭�處在發(fā)展之中，但這種方式可能是未來軟交換網(wǎng)絡路由結構的一種終極方式。
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