NGN中的路由解決方案

2019-11-03 19:29:53

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供稿：網友

胡忠良毛期儉蔡偉強

　　摘要本文首先介紹NGN的基本概念和網絡構架，接著針對目前NGN建設的現狀，提出了NGN中的兩種路由解決方案：層次化的軟交換路由體系和服務器定位方案，并對這兩種方案的優劣進行了比較分析：層次化Softswitch根據呼叫信令進行逐跳路由，因此呼叫接續時延較大，但這一方案比較成熟；LS路由則是呼叫信令直接在起始和目的Softswitch之間傳遞并處理，但相對前者成熟度不高。

　　關鍵詞下一代網絡軟交換定位服務器 TRip 電話號碼映射工作組

1 前言

　　分組語音經過了數年的發展，隨著技術的成熟，開始進入了一個嶄新的發展時期?；谲浗粨Q的NGN日趨成熟，并逐漸在全球范圍內得到了廣泛的驗證和商用。近幾年，我國分組話音業務一直保持高速增長，各運營商按照各自規劃一步步開始NGN的試驗和建設。隨著NGN的日益壯大，用戶數量和軟交換數量也將迅速增長，面對一個全國甚至全球性的龐大網絡，如何經濟有效地路由，已成為業界普遍關注的一個重要課題。

2 NGN的網絡構架

　　NGN是一種業務驅動型網絡，它采用綜合、開放、融合的網絡架構，通過業務與呼叫控制完全分離，呼叫控制與承載完全分離，從而實現相對獨立的業務體系，使業務獨立于網絡。NGN 具有豐富的業務提供能力，可提供語音、數據、多媒體等多種業務或融合業務。NGN 主要由邊緣接入、核心交換、網絡控制、業務管理等四個平面組成。

　?。?）邊緣接入層

　　邊緣接入層通過各種接入手段將各類用戶或終端連接至網絡，并將其信息格式轉換成為能夠在網絡上傳遞的信息格式。

　　（2）核心交換層

　　核心交換層采用分組技術，主要由骨干網、城域網各設備（如路由器、三層交換機等）組成，用于向用戶提供一個高可靠性、具有QoS（Quality of Service）保證和大容量的統一的綜合傳送平臺。

　　（3）網絡控制層

　　網絡控制層實現呼叫控制，其核心技術采用軟交換技術，用于完成基本的實時呼叫控制和連接控制功能。

　　（4）業務管理層

　　業務管理層用于在呼叫建立的基礎上提供附加的增值業務以及運營支撐。

3 NGN的路由解決方案

　　NGN初期可采用經濟簡便的組網方案。由于 Softswitch （軟交換）數目有限，通過粗略的局碼或區域號碼可配置出對端Softswitch。由于目前NGN運營商的網絡規模都很小，均采用這種Softswitch 全互連的平面式網絡結構。但是隨著NGN規模的增大，Softswitch逐步增多，路由信息配置逐漸成為繁重的負擔。如果讓全國所有端局交換機都可直接路由到達，其路由信息配置量之巨大不可想象。Softswitch 除需要配置極其繁雜龐大的數據外，日常路由信息維護也會相當困難，當某個Softswitch 所屬部分用戶改號和升位時，其他所有Softswitch 均需要修改配置，這是運營商所不能接受的。為此目前業界已提出兩種路由解決方案：層次化的軟交換路由體系和服務器定位方案。

3.1 層次化的軟交換路由體系

　　對于NGN大網，Softswitch平面式全互連結構將導致路由數據信息的維護及其復雜，可借鑒PSTN的分層思想，將Softswitch劃分為不同層次，實現多級路由。和PSTN不同的是，此時NGN用戶面的承載仍是端到端的分組承載。

　　由于Softswitch在處理性能和容量方面比PSTN交換機有較大增強，而且用戶面不再需要分級轉發。所以NGN在路由層次上，與以前PSTN C1～C5五級結構相比可以大大減少。一般來說，可考慮將NGN分成區域服務與域間互聯兩部分，類似于PSTN的本地網和長途網的概念。

　　區域服務Softswitch，指在NGN某區域范圍內的服務Softswitch，如一個大本地網內的服務Softswitch，只需要了解本區域內的路由信息，對于非本區域的路由，該Softswitch只需要把請求轉發到與之相連的域間互連Softswitch即可。區域服務Softswitch重點在于對自己所帶用戶提供豐富的業務。

　　域間互連Softswitch則負責NGN多個域間的路由功能，如省間路由，或者不同NGN間路由。當域間互連Softswitch的路由數據過于龐大時，可考慮將域間互連Softswitch分成多級結構，如省級互連Softswitch，大區級互連Softswitch和國家級Softswitch，但所有域內服務Softswitch仍是平面結構。

　　為使NGN實現域間互連路由功能，需要對域間互連Softswitch配置相應的路由信息。一般情況下，路由配置是靜態配置的，其特點如下：

　?。?）域內和域間路由信息分別保存。域間靜態路由信息沒有必要向區域服務Softswitch廣播或同步。區域服務Softswitch只保留本身所帶用戶和區域內Softswitch的路由信息。

　?。?）路由只需配置到下一跳Softswitch。這樣可減少每個Softswitch中的路由信息，便于維護管理。同時，運行商之間的路由只需配置到對方的網間互聯Softswitch，沒有必要（可能不允許）了解到其內部的路由結構。

　　總之，這種分層Softswitch結構的靜態路由方式，沿襲了PSTN成熟的多級路由體系，使每個Softswitch的路由數據相對簡單，并使NGN組網的結構比較清晰。

3.2 定位服務器方案

　　由于IP網的特點，一種觀點認為NGN不同于傳統的分層PSTN，“局向”等基本路由概念將不再有任何意義，網絡中任意一個Softswitch設備都應能夠直接定位對端設備，避免IP網中呼叫信令的逐跳處理轉發。這可通過集中設置的共享的定位服務器LS（Location Server）來實現。

　　當某個地域的Softswitch擴展到一定數量時，可考慮設置LS為某組Softswitch提供路由服務，本域內Softswitch間可保持彼此的路由信息以確?？焖俚暮艚薪?。這時每個Softswitch僅與特定的LS聯系（根據主備用或者負荷分擔的某些策略進行），由該LS完成對落地Softswitch的定位并響應請求。

　　LS可根據網絡容量的大小靈活設置層次，若規劃合理，能較好地解決大型網絡的組網問題。這時Softswitch本身保存自己控制范圍內用戶的完整路由信息，以及同一域內Softswitch之間的路由數據，此外Softswitch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。

　　LS本身不是NGN框架中定義的標準實體，而是在解決NGN大網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界統一認可?？偟貋碚f，LS的主要特征包括：通過協議完成LS之間的信息互換；通過協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政府等方面的特別需求實現一些監控等特殊服務。目前，Softswitch和LS之間以及LS之間業界尚未有統一標準，不同廠家用不同協議實現，如TRIP、LDAP、DIAMETER+、RAS、 H.323 Annex G 等等（下面將介紹這些協議），這將導致互通問題。同時，不同實體之間的路由數據同步關聯也是一個很重要的問題。

　　從路由信息獲得方式來看，LS有兩種路由方式：靜態和動態路由。

　　靜態路由指LS之間、Softswitch和LS間路由信息靜態配置。由于Softswitch和LS一般都有靜態IP地址，所以在LS和Softswitch中保存用戶號碼和LS/Softswitch設備IP地址的對應關系。這類似于H.323網絡網關（GK）尋址方式，即在GK中保存用戶號碼和GW IP地址的對應關系。

　　針對靜態路由存在的一些問題，業界近幾年開始探索新的動態路由方式。近期剛出現的TRIP（Telephony Routing over IP），即可用于LS之間，Softswitch和LS之間，TRIP是保證IP網上路由數據的一致性，以及路由信息的自動更新的協議。

3.3 用DNS體系實現動態路由

　　在NGN系統中將同時使用E.164號碼、URI地址以及IP地址終端用戶，用戶可以有多種地址方式，如一個SIP終端，與POTS用戶通信時需要有一個E.164號碼，與另一個SIP終端通信時可直接使用URI地址。

　　URI 用戶地址，有如下兩種形式，（1）E.164地址+域名，如5780372@unicom.siptel.sz，其中5780372代表該用戶的E.164號碼，若采用目前PSTN的號碼分配方式，可在5780372號碼前加上區號0795 。unicom.siptel.sz 代表其服務Softswitch 域名。（2）非E.164 地址+ 域名，如hzl@szunicom.com，這和目前E-mail地址格式相同，hzl代表其用戶名，szunicom.com代表其服務Softswitch域名。當NGN中URI地址逐漸廣泛使用后，NGN的動態路由可用DNS體系實現。

　　NGN中使用DNS動態路由時，除目前IP網上廣泛使用的傳統域名翻譯DNS外，更重要的是將引入一種新型DNS，其主要功能是使用ENUM協議完成E.164號碼與URI地址之間的映射，我們稱之為ENUM DNS。理論上ENUM DNS和傳統域名翻譯DNS獨立完成各自的功能，是相對獨立的兩套DNS系統。

4 TRIP動態路由技術

　　為解決NGN運營商間（或區域間）路由的動態可增長、呼叫協議無關性、路由靈活擴展性及最優化等特殊需求，IETF提出了TRIP，其思想如下：TRIP屬于一種域間網關定位和路由協議，用于交換與路由策略相關的參數。TRIP是策略驅動的動態路由協議，目的是通告呼叫目的地的可達性，和路由到尋址目的地的屬性。TRIP可作為NGN任何信令協議（H.323、SIP、BICC）的路由尋址協議。

　　TRIP基于BGP-4協議，并增強鏈路狀態特性（相對OSPF、IS-IS等）。TRIP完全使用BGP的域間傳輸機制，BGP的對等通信、有限狀態機、無環路機制（路由信息中都記錄所經過的自治系統或ITAD）、類似的消息格式和屬性等。TRIP是交換電話號碼信息與下一跳Softswitch地址的對應關系。

　　TRIP主要用于Softswitch與路由服務器LS之間和LS之間。TRIP用來使同一自治域實體同步信息，不同自治域實體根據特定策略交換呼叫路由信息。LS對之間的聯系通常由管理干預手段來建立：當管理者同意交換呼叫路由信息時，兩個LS配置成允許互相通信。每個路由對象至少包括可達的電話號碼范圍，電話號碼對應的IP地址或主機名。路由對象可包含描述網關提供業務的附加信息，如支持的協議、特征和容量、服務質量、成本信息。

　　TRIP LS 處理下面三種路由：從外部對等位置服務器接收到的外部路由，從路由自治域內部位置服務器收到的內部路由，從本地加入的本地路由（如通過配置）。當TRIB改動時，新增的改動將被及時發送到周邊相鄰LS，而不采用定時周期的方式更新路由。當同步TRIP路由表時，所有內部對等體之間的內部路由是一致的。

　　由于一個運營商內部的Softswitch路由尋址規則可比較單一或較少動態路由需求，為簡化網絡運維管理，其內部LS之間可選擇較簡單的SIP與DNS機制配合，而不選擇TRIP。這時TRIP僅用于承擔運營商間的動態路由同步的功能，TRIP LS將與NGN內的輔助尋址設備如DNS服務器形成疊加關系。

　　總結以上，采用TRIP路由體系有如下優點：標準協議，便于互通；路由自動聚合；路由自動廣播和同步；實現策略路由。目前TRIP還在不斷完善中。

5 兩種方案的優劣分析

　　無論是層次化Softswitch，還是LS集中路由方式，都能較好地解決NGN大網平面式路由的路由數據過于龐大復雜，難以維護管理不易擴展的問題，并能保證NGN內部網絡結構的安全，而且層次劃分可與運營商現有行政管理結構很好匹配。

　　同時，層次化Softswitch和LS進行域間路由存在較大的不同。層次化Softswitch根據呼叫信令進行逐跳路由，中間每個Softswitch都需要對呼叫信令進行處理，延續PSTN的做法，成熟度高，但呼叫信令多級處理將帶來較大的呼叫接續時延，且無成本優勢。LS路由則是起始Softswitch通過查詢LS得到目的Softswitch地址，呼叫信令直接在起始和目的Softswitch之間傳遞并處理，相對前者成熟度不高，如LS的對外接口協議、設置方式、遍歷模式等都需要做進一步研究。

　　從靜態路由和動態路由來看，靜態路由簡單且成熟，但增刪一個節點需要手動修改所有或大量的數據，不能保證數據一致性，而且無法實現大部分的策略路由，相對不夠靈活。動態路由方式，如策略路由、TRIP，將帶來更大的靈活性和方便性，但設備實現較復雜。

參考文獻

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----《中國數據通信》