（通信与信息系统专业论文）软交换路由及信令网的规划与设计.pdf

南京邮电火学硕士研究生学位论文 摘鞭 摘要 广义的下一代网络是个宽泛的概念，从不同的角度看n g n 有不同的内容，软交换网 络是下一代的交换网络。软交换网络采用分层的体系结构，将网络分为业务层、控制层、 承载层和接入层等几个相对独立的层面，实现了业务与呼叫控制分离、呼叫控制与承载 分离。在下一代交换网中，原来的7 号信令网演变为i p 信令网。软交换信令网是指利用 i p 作为承载技术来传送信令消息的网络，又称i p 信令网。在7 号信令网和i p 信令网之 间的互连过程中，引入了s i g t r a n 技术，它是介子7 号信令网和i p 信令网之间的信令网 关的关键技术。s i g t r a n 协议是i e t f 的信令传送工作组s i g t r a n 所建立的一套在i p 网络 上传送p s t n 信令的传输控制协议。 作者在该文巾介绍了软交换网络的路出结构和i p 信令网的基本概念，讨论了i p 信令 网的规划和演进方法，并基于i p 信令网的规划理论，设计开发了软交换信令网的规划软 件。该文主要阐述了三个方面的内容，一是提出了路由网中按业务优先级选路的选路策略。 二是提出了i p 信令网的规划原则和方案，包括网络结构的规划、信令网元的规划、信令 流带宽的规划以及信令闯的互通，褥到了羔p 信令网的结构模型，并以两省不同运营离的现 存信令网为例，讨论了两种不同的i p 信令网引入策略。三是用v i s u a lc + + 6 0 设计开发 了软交换信令瞒的规划软件，为王p 信令网的规划提供一个规划工具。可以进行信令隧元 的规划和信令带宽的测算，并可以将规划的数据保存到数据库中。 关键词：软交换，路由，i p 信令， s i g t r a n ， 信令网关，i p 信令规划， 规划软件 a b s t r a c t g e n e r a l i z e dn e x tg e n e r a t i o nn e t w o r ki sab r o a dc o n c e p t ，t h ec o n t e n to fn g ni sd i f f e r e n t f r o md i f f e r e n ta n g l e s 。s o f t s w i t c hn e t w o r ki st h es w i t c hn e t w o r ko fn e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k s o f ts w i t c hn e t w o r ki sl a y e r e da r c h i t e c t u r e ，a n dt h en e t w o r kw i l lb ed i v i d e di n t os e v e r a l r e l a t i v e l yi n d e p e m e n to ft h el e v e li n c l u d i n gs e r v i c el a y e r , c o n t r o ll a y e r , b e a r i n gl a y e ra n dt h e a c c e s sl a y e rs oi ta c h i e v e si n d e p e n d e n to fo p e r a t i o n a ls e p a r a t i o na n dc a l lc o n t r o l ，c a l lc o n t r o l a n dl o a ds e p a r a t i o n 。i nt h en e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ，s s 7w i l le v o l u t et oi ps i g n a l i n g n e t w o r k s o f t s w i t c hs i g n a l i n gn e t w o r kr e f e r st ot h en e t w o e kw h i t c hu s ei pa sab e a r e r t e c h n o l o g yt os e n ds i g n a l i n gi n f o r m a t i o n ，a l s ok n o w na s i ps i g n a l i n gn e t w o r k f o rt h e i n t e r c o n n e c t i o np r o c e s sb e t w e e ns s 7s i g n a l i n gn e t w o r ka n dt h ei ps i g n a l i n gn e t w o r k ， s i g t r a nt e c h n o l o g yi si n t r o d u c e d s i g t r a np r o t o c o li sat r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c o l w h i c hc a l lt r a n s m i tp s t ns i g n a l i n gi ni pn e t w o e k t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h er o u t i n gs t r u c t u r eo fs o f t s w i t c hn e t w o r ka n dt h eb a s i cc o n c e p t s o fi ps i g n a l i n gn e t w o r k ，d i s c u s s e st h ep l a n n i n ga n de v o l u t i o nw a y so fi ps i g n a l i n gn e t w o r k ， a n dt h e nd e s i g na n dd e v e l o pas o f t s w i t c hs i g n a l i n gn e t w o r kp l a n n i n gs o r w a r eb a s e do ni p s i g n a l i n gn e t w o r kp l a n n i n gt h e o r y i nt h i sp a p e r ，t h e r ea r et h e r em a i np o i n t s ：1 d i s c u s st w o r o u t i n gs t r a t e g i e s ：m u t i n gs t r a t e g yb a s e do np r i o r i t ya n db a s eo np e r c e n t a g e 2 d i s c u s st h e p l a n n i n gm e t h o do fi ps i g n a l i n gn e t w o r k ，i n c l u d i n gt h ep l a n n i n go fn e t w o r ka r c h i t e c t u r e ， n e t w o r ke l e m e n t ，s i g n a l i n gb a n d w i d t h ，a sw e l la st h ei n t e r - e x c h a n g eo fd i f f e r e n ts i g n a l i n g s a n dt h e ng i v et h ei ps i g n a l i n gn e t w o r kt a r g e ts t r u c t u r e 3 。d e s i g na n dd e v e l o pas o f t s w i t c h s i g n a l i n gn e t w o r kp l a n n i n gs o r w a r eu s i n gv i s u a lc + 十6 0 ，p r o v i d i n gt h ei ps i g n a l i n gn e t w o r k w i t hap l a n n i n gt 0 0 1 t h es o f t w a r ec a nb eu s e dt op l a nt h es i g n a l i n gn e t w o r ke l e m e n t sa n d e s t i m a t es i g n a l i n gb a n d w i d t h ，a n dt h ep l a n n i n gd a t ac a nb es a v e dt ot h ed a t a b a s e k 呵w o r d s ： s o rs w i t c h ，r o u t i n g ，i ps i g n a l i n g ，s i g t r a n ， s i g n a l i n gg a t e w a y ，p l a n n i n g s o f t w a r e 南京邮电大学学位论文原刨性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 翦研究成栗。尽我所知，除了文孛特爨翔以标注稻致谢翡蟪方矫，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它 教畜枫构翡学经或证书箍使用避的材辩。与我一溺工捧翡溺恣对本研究掰徽鹩 任何嚣献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名； 獬隔删 南京邮电大学学位论文使用授权声明 辫京辩邀大学、孛髫科学技术信息研究所、爨家霉书镛有权傺窝本入新送 交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论 文。本文毫予文档鳇蠹容粒缓震论文蕊内容福一致。除在保密薪蠹的保密论文 外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。 论文静公布( 包括程登) 授投鬻京部毫大学研究生部办理。 研究生签名：导师签名 黼期： 盟缉 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论 1 1 课题研究的背景和意义 第一章绪论 日前，国内运营商全面推进软交换网络商用试验。中国通信标准化协会各技术工作委 员会已开始研究软交换网络框架体系，积极试验和发展软交换网络已成为国内电信界考虑 的重大战略性趋势。 软交换网络在国外使用情况主要是面向系统架构革新方面，由于p s t n 网络经过近百 年的发展，优缺点一览无余：多种网络并存的局面使得电信业务增长和运营维护成本大幅 攀升。在这种情况下，国外电信运营商便采用软交换网络作为网络升级更新换代的利器。 软交换网络是目前电信界关注的焦点问题之一。建设软交换网络，构建高起点、开放 的网络平台，实现技术创新、业务创新和管理创新成为运营商赢取市场先机的必由之路。 网络建设，规划先行，而路由和信令的规划又是整个网络规划的核心。软交换网络作 为一个新的网络形式，原有的网络规划方法不再适用，急需更新。在此大规模建设软交换 网络之际，建立i p 信令网络规划方法具备重大意义，为未来大规模布放软交换的商用网 奠定理论基础。 i 2 本论文的组织结构 论文一共有六章，除去绪论与总结部分，各章的主要内容如下： 第二章：讨论并比较软交换网络中三种路由结构方案，这三种结构方案分别为全平 面路由结构、分级路由结构和定位服务器方案，并阐述了软交换路由的选择策略和实现 方法，分别为基于优先级的选择策略和基于百分比的选择策略。 第三章：介绍软交换信令网的相关技术，包括对s i g t r a n 协议栈和信令网关的介绍。 第四章：在前面对软交换网络及软交换信令网络的基本概念和相关技术有了一定了 解后，本章要对i p 信令网进行规划，规划的内容包括：i p 信令网结构的规划、i p 信令 流带宽的规划、i p 信令网网元规划、适配协议的规划和信令互通的规划，并给出了i p 信令网的等级模型。本章最后讨论了两种现阶段引入i p 信令网的方法。 第五章：用v i s u a lc 抖6 0 设计开发了软交换信令网的规划软件，为i p 信令网的规 划提供一个规划工具。可以进行信令网元的规划和信令带宽的测算，并可以将规划的数据 l 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 保存到数据库中，并以江苏省信令网为例进行了网络规划。 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章软交换路由结构方案及路由选择策略 第二章软交换路由结构方案及路由选择策略 2 1 软交换概述 软交换也称为呼叫代理、呼叫服务器或媒体网关控制器，是一种基于软件实现传统程 控交换机的“呼叫控制”功能实体。具体的说，就是把呼叫控制功能从媒体网关中分离出 来，通过服务器或网络上的软件来实现呼叫选路、连接控制( 建立、拆除会话) 、管理控 制和信令互通( 从7 号信令到i p ) 。 现阶段的软交换至少应具备以下三个基本特点： 集成分组网世界和电路交换网世界。 具备汇接局和端局的能力。 呼叫控制层与媒体层和业务层分离。 软交换位于控制层，提供多种业务的连接控制、路由、网络资源管理、计费、认证等 功能。软交换设备与各种媒体网关、终端、服务器、其它软件设备间采用标准协议相互通 信。简单的说，软交换是实现传统程控交换机的“呼叫控制”功能的实体，但传统的呼叫 控制功能是与业务结合在一起的，不同的业务所需要的呼叫控制功能不同，这要求软交换 提供的呼叫控制功能是各种业务的基本呼叫控制。 2 1 1 软交换系统的体系结构 传统的程控交换机，根据所执行功能的不同，一般可划分为4 个功能层：呼叫控制层、 媒体交换层、业务提供层、接入网关层。这4 个功能层物理上合为一体，软、硬件互相牵 制，不可分割。各个功能层处在一个封闭体内，它们之间没有开放的互连标准和接口，因 此，增加新功能费用高、周期长，并且受到设备制造商的限制。 如图2 - 1 所示，软交换同样有4 个功能层，所不同的是控制、交换、业务和接入这4 个功能层完全的分离，并利用一些具有开放接口的网络部件去构造各个功能层。因此，软 交换系统是具有开放接口协议的网络部件的集合。 木边缘层提供各种用户终端，用户驻地网和传统通信网接入到核心网的网关； 木核心层为各种媒体提供宽带传输通道，并将信息选路至目的地： 牢控制层主要提供呼叫控制与处理功能和协议功能，业务提供功能和互通功能； 1 南京邮电大学硬士研究生学位论文 第= 章软交换路由结构方寨路由# * 略 业务层利用底层的各种资源为用户提供丰富多彩的网络业务和资源管理。 业务层 圄园圃圃圃 、 f7 龇层跫二虿二! r ! 望：r 一 围2 - i 软交换系统的结构模型 以软交换为控制核心是n o n 的重要特征。和传统的电路交换网相比，软交换网有诸多 优势。图2 - 2 为电路交换到软交换的演化示意。 巨! 臣二 图2 - 2 从电路交换到软交换的演化示意 4 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章软交换路由结构方案及路由选择策略 在传统s c n 网络中，向用户提供的每一项业务都与交换机直接有关，业务应用和呼叫 控制都由交换机来完成。因此，每提供一项新的业务都需要先制定规范，再对网络中所有 交换机进行改造，新业务提供周期长。为满足用户对新业务的需求，人们在p s t n 和i s d n 的基础上提出了智能网的概念。智能网的核心就是将呼叫控制和接续功能与业务提供分 离，交换机只完成基本的呼叫控制和接续功能，而业务提供则由叠加在p s t n 和i s d n 上的 智能网来提供。这种呼叫控制与业务提供的分离大大增强了网络提供业务的能力和速度， 但是还较为初步。 随着i p 网络技术的发展，各种业务都希望利用i p 网络来承载。因此，从简化网络结 构、便于网络发展的观点出发，有必要将呼叫控制和承载连接进一步分离，并对所有的媒 体流提供统一的承载平台。 软交换体系结构是开放的、可编程的。一方面，软交换与下层的协议接口是标准a p i 接口，其中协议有s i p ，h 3 2 3 ，m e g a c o 和i s u p i p ；另一方面，软交换与上面应用层的接 口也是标准a p i 接口。软交换真正实现了业务与呼叫控制分离，呼叫与承载分离。 2 1 2 软交换网络的协议 软交换网络是一个开放的体系结构，各个功能模块之间采用标准的协议进行互通，因 此，软交换网络中涉及的协议繁多，下表汇总了软交换网络中用到的主要协议 表2 1 软交换网络协议汇总 适用范围协议接口标准 协议类型 i p 电话协议软交换和终端之间h 3 2 3 和s i p 媒体网关控制协议 软交换与媒体网之间 m g c p 和h 2 4 8 m e g a c o s i g t r a n 协议软交换与信令网之间s c t p ，m 3 u a ，m 2 p a ，m 2 u a ，i u a 互通协议 软交换之间s i p - t s i p 。i b i c c 业务层协议 软交换与应用服务网之间p a r l a ya p i ，s i p ，j a i n 和 i n a p 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章软交换路由结构方案及路由选择策略 1 h 3 2 3 协议 h 3 2 3 协议标准是i t u - t 的s t u d yg r o u p1 6 在1 9 9 6 年提出的，并于1 9 9 8 年2 月修 订第2 版。该标准是用于包交换网的多媒体通信的标准，用于不支持q o s 的网络环境，这 些网络构成当前企业的主要计算机环境，包括高速e t h e r n e t 、f d d i 、令牌环网、a t m 上的 t c p i p 和i p x 。h 3 2 3 是一个广范的标准，包括独立的设备、个人计算机嵌入技术以及 点对点和多点会议系统。h 3 2 3 还涉及呼叫控制( c a l l c o n t r 0 1 ) 、多媒体管理、带宽管理 以及和各种网络之间的接口。 ， h 3 2 3 的实体包括终端、g a t e k e e p e r 、g a t e w a y 、m c 、m p 和m c u 。各种基于h 3 2 3 标准的系统包括i p 会议电视、i pp h o n e 、i pf a x 、协同计算、远程教学、远程交互式购 物、技术支持等，遵循h 3 2 3 标准的各种多媒体应用产品可以保证其互操作的兼容性。 目前，h 3 2 3 在我国应用广泛。 h 3 2 3 基于集中式对等结构，其优点是协议成熟，定义完全，设备的稳定性强，互 通性较好，缺点是协议复杂，成本高，不能与n o 7 集成，不适用于组建大规模网络，且 没有拥塞控制机制，服务质量不能得到保证，效率和扩展性较差。 2 s i p 协议 s i p ( s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c 0 1 ) 是i e t f 提出的在i p 网络上进行多媒体通信的应 用层控制协议，采用基于文本格式的c s 的工作方式，由客户机发起请求，服务器进行 响应。s i p 独立于低层协议，采用自己的应用层可靠性机制来保证消息的可靠传送。s i p 非常类似于其他的i n t e r n e t 协议，采用分布式的呼叫控制与管理模型。s i p 协议最大的特 点是仅需利用已定义的消息头宇段，对其进行简单必要的扩充就能很方便地支持各项新业 务和智能业务，具有很强的灵活性和扩充性。此外，s i p 还支持多种地址格式，包括e 1 6 4 和u r l 等。 在软交换系统中，s i p 协议用于软交换与s i p 终端、软交换与应用服务器或软交换与 s i p 网络的互通。 s i p 协议简单、灵活，很容易增加新业务，扩展性强，具备终端能力检测、在线检测、 支持移动性、组播等能力，而且采用文本格式，开发人员容易理解，并被指定为3 g 的控 制协议，具有很大的发展前景。其缺点是不够成熟，需与其他协议配合使用，单独应用的 范围窄。 3 h 3 2 3 和s i p 的比较 h 3 2 3 和s i p 设计之初都是作为多媒体通信的应用层协议，目前一般用于i p 电话， 它们能实现的信令功能基本相同，但两者的设计风格截然不同。 6 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章软交换路由结构方案及路由选择策略 h 3 2 3 的优点在于对网络结构、操作系统和硬件平台没有依赖性，可以提供多点功能、 组播和带宽管理，而且支持不同功能节点间和网络间的会议。h 3 2 3 推出较早，协议发展 的比较成熟；由于其采用的是传统的实现电话信令的模式，便于与现有的电话网互通。不 过h 3 2 3 最大的弱点在于控制协议过于复杂、不支持呼叫转移、建立呼叫的时间较长等； 另外，h 3 2 3 也不支持多点发送协议，多点会议功能的实现只能采用多点控制单元，所以 支持的多点用户数量有限。 与h 3 2 3 相比，s i p 需要相对智能的终端，实现的功能有限，只提供会话或呼叫的建 立与控制功能，同时其广泛应用也有赖于互联网用户和上网设备的进一不增长。不过s i p 的优势也是非常明显的，首先，s i p 是基于文本的协议，而h 3 2 3 采用基于a s n 1 和压缩 编码规则的二进制方法表示其消息，因此，s i p 对以文本形式表示的消息的词法和语法分 析就比较简单。其次，s i p 会话请求过程和媒体协商过程是一致进行的，因此呼叫建立时 间短，而在h 3 2 3 中呼叫建立过程和进行媒体参数协商的信令控制过程是分开进行的。再 次，h 3 2 3 为实现补充业务定义了专门的协议，而s i p 只是充分利用自己已定义的头域， 必要时对头域进行简单的扩展就能很方便的支持补充业务和智能业务。最后，h 3 2 3 进行 集中、层次式控制。尽管集中控制便于管理，但是当用于控制大型会议电话时，h 3 2 3 中 执行会议控制功能的多点控制单元很可能成为瓶颈。而s i p 类似于其他的i n t e r n e t 协议， 设计上就为分布式的呼叫模型服务的，具有分布式的组播功能。 4 m g c p 协议 m g c p ( m e d i ag a t e w a yc o n t r o lp r o t o c 0 1 ) 是1 9 9 8 年年底s g c p 与新的v o i p 协议i p d c ( i p d e v i c e c o n t r 0 1 ) 合并而成，由i e t f ( i n t e r n e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ) 所提出的。m g c p 一被提出来就受到业界极大的关注，m g c p 针对h 3 2 3 在v o i p 应用上的缺点进行了改良， 在m g c p 中扩充了原本s g c p 中c a l la g e n t 的功能成为m g c ( m e d i ag a t e w a yc o n t r o l l e r ) 。 m g c p 具体内容可参见i e t f r f c 2 7 0 5 。在软交换系统中，m g c p 协议主要用于软交换和媒体网 关或软交换与m g c p 终端之间，软交换通过此协议控制媒体网关m g c p 终端上的媒体控 制流的连接、建立和释放。m g c p 协议基于主从结构，因此其解决方案有利于网关的互连， 适合构建大规模网络，且可以和n o 7 信令网关配合工作，能与n o 7 信令网良好集成， 协议具有很好的扩展性。此外，由于呼叫控制与媒体处理分离，使得运营商可用多个厂家 的设备来构建网络。m g c p 协议的缺点是m g c p 与h 2 4 8 m e g a c o 存在竞争关系，而后者已 于2 0 0 0 年年初由i e t f 和i t u 签署认可。 5 h 2 4 8 m e g a c o 协议 在m g c p 提出之后，i e t f 在1 9 9 9 年初便以现有的m g c p 为基础制定了m e g a c o 协议，后 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章软交换路由结构方案及路由选择策略 来被提交给i t u - t s g l 6 并被采纳，形成了i t u t h 2 4 8 协议，因而h 2 4 8 和m e g a c o 实质上 是一样的，是i e t f 和i t u - t 共同认可的标准协议。在软交换系统中，h 2 4 8 协议主要用 于软交换和媒体网关或软交换与h 2 4 8 终端之间，软交换通过此协议控制媒体网关h 2 4 8 终端上的媒体控制流的连接、建立和释放。 h 2 4 8 和m g c p 均是网关分解的产物，也是基于主从工作模式，所以具备m g c p 的所有 优点，且h 2 4 8 独立于承载，支持二进制和文本两种编码格式。其缺点是目前需要完善， 尚不成熟。 2 2 软交换网络路由结构方案 传统的电信网经过长期的运营积累，在网络组织方面已经具有相当成熟的经验；而 软交换的网络组织目前国内外尚无成熟的经验，软交换网络的组网方式在技术和实践方 面都有待进一步探索。 n g n 初期可采用经济简单的组网方案。由于软交换机数目有限，通过粗略的局码或 区码号码可配置出对端软交换机。由于目前n g n 运营商的网络规模都很小，均采用这种 软交换机全互连的平面式网络结构，但是随着n g n 规模的增大。软交换机逐步增多，路 由信息配置逐渐成为繁重的负担。如果让全国所有端局交换机都可直接路由到达，其路 由信息配置量之巨大不可想象。软交换机除需要配置极其繁杂庞大的数据外，日常路由 信息维护也会相当困难，当某个软交换机所属部分用户改号和升位时，其它所有均软交 换机需要修改配置，在这种情况下，如果仍利用设备本身的数据库保存路由信息是不现 实的，必须考虑用更合适的寻址方式来有效解决用户定位问题。 当有多个时软交换机，必然涉及到组网路由问题。软交换与软交换之间的组网有以下 三种结构：软交换平面路由结构，软交换分级路由结构和定位服务器分级路由结构。平面 路由结构相对于分级路由结构而言，路由结构简单，建设成本低，因此在网络运营的初期， 可以采用该方式；当网络规模扩大到一定程度，就需要采用分级的路由结构。 2 2 1 全平面路由结构方案 所有的软交换机处于同一逻辑平面，每一台软交换机均掌握全网的路由设置数据。因 此，在网络增加或减少任软交换机，都需要对所有软交换机的路由数据作出更改。软交 换之间为逻辑网状结构，通过一次地址解析就可以定位到被叫软交换。软交换平面路由方 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章软交换路由结构方案及路由选择策略 式如同2 3 所示。 软交换平面路由结构可以通过局号或区号配置出对端的软交换机，因此，该结构适合 应用于初期规模较小的软交换网络。由于目前国内所有软交换运营商的网络规模都很小， 所以，他们几乎都采用了这种软交换机全互连的平面式路由结构，即每个软交换设备均静 态配置全网所有软交换用户的路由信息。 当软交换采用平面组网时软交换既要负责用户业务的出理，同时还要处理呼叫的选 路，即负责把被叫e 1 6 4 解析为i p 地址，用于分组包的传送。如果网络发展到一定规模 后，网络路由越来越多，而软交换的处理能力是一定的，这样就会限制软交换的覆盖范围 或用路由户数，因此需要考虑把软交换的选路功能从软交换中分离。有两种方式可以实现 这种分离，即软交换分级路由和路由服务器分级路由。 图2 - 3 软交换平面路由结构 2 。2 2 软交换分级路由结构方案 对于软交换组大网，可借鉴p s t n 网的分层思想，将软交换机划分为不同层次，实现 9 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章软交换路e h 结构方案及路由选择策略 分级路由，和p s t n 不同的是，此时，软交换用户面的承载仍是端到端的分组承载。 如图2 - 4 所示，可以将软交换网络分成两级，端局软交换和转接软交换，它们各自完 成不同的功能，端局软交换需要提供完整的业务提供功能，而转接软交换只需要提供地址 解析和呼叫转接功能。 当转接软交换机的路由数据过于庞大时，可以考虑将其分成多级结构，如省级互连软 交换机、大区级互连软交换机和国家级软交换机。 为实现转接软交换路由功能，需要为其配置相应的路由信息。一般情况下，路由是静 态配置的，其特点如下： ( 1 ) 端局软交换和转接软交换路由信息分别保存，端局软交换只保留本身所带用户 和本区域内软交换机的路由信息：转接软交换路由信息没有必要向端局软交换机广播或同 步。 ( 2 ) 路由只需配置到下一跳软交换机，这样可减少每台软交换机中的路由信息，便 于维护管理；运营商之间的路由只需配置到对方的关口软交换机。 由于软交换机的处理性能和容量都比p s t n 交换机有较大增强，而且，用户面不再需 要分级转发，所以，路由层次与以前p s t nc l c 5 的五级结构相比可以大大较少。这种分 层软交换机结构的静态路由方式沿袭了p s t n 成熟的多级路由体系，使每台软交换机的路 由数据相对简单，并使软交换组网的结构比较清晰。 这种软交换分级的方式基本上是沿袭传统p s t n 分级组网模式，但软交换网络本身是 i p 网，i p 网是平面网络结构，所以，软交换分级方式是否符合网络的长远发展趋势有待 于验证。 l o 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章软交换路由结构方案及路由选择策略 图2 - 4 软交换分级路由结构 2 2 3 定位服务器方案 1 定位服务器的概念 定位服务器是一个具有i p 连接性的逻辑设备，它可以知道哪些网关可用于结束对g s t n 的呼叫，它是参与t r i p 功能的主要功能实体，也是终端用户完成与电话网络呼叫的连接 点，它也负责向其他l s 传播网关信息。 2 定位服务器的分级路由体系 由于i p 网的特点，一种观点认为软交换网络不同于传统的分层p s t n 网络，“局向” 等基本路由概念将不再有任何意义，网络中任意一个软交换机设备都应能够直接定位对端 设备，避免i p 网中呼叫信令的逐跳处理转发。这可通过集中设置的共享的定位服务器 ( l o c a t i o ns e r v e r ，l s ) 来实现，其路由结构如图2 5 所示。 南京邮电大学硬研究生学位论文 第= 章软交换路由结构方案及路由选择簧略 图2 5 定位服务器分级路由结构 当某个地域的软交换机扩展到一定数量，可以考虑设置l s 为本域内某组软交换机提 供路由服务，以便本域内软交换机间可保持彼此的路由信息以确保快速的呼叫建立。这时， 每台软交换机仅与特定的l s 联系( 根据主备用或者负荷分担的某些策略进行) ，由该l s 完成对落地软交换机的定位并响应请求。 l s 可根据网络容量的大小灵活设置层次，若规划合理，能较好解决大型网络的组网问 题。这时，软交换机本身保存自己控制范围内用户的完整路由信息以及同一域内软交换机 之间的路由数据。此外，软交换机还可考虑对一些常用地址建立本地映射库来加快常见呼 叫的接通时间，也可由l s 建立这样的本地映射库以便于维护。考虑到这些基本原则，建 议采用两级( 省级和国家级) 的l s 来实现全国网络的互连互通，如图2 - 5 所示。省级l s 负 责省内的软交换问的路由选择。国家级的l s 负责各省之间呼叫的路由选择和国际呼叫的 路由选择。在两级l s 的架构下，呼叫路由的消息跳数较少，呼叫延迟相对较小，网络架 构相对比较明晰。在支持多级经营和运营维护方面，l s 支持多级别的维护，如某一区域的 经营者只能维护位于l s 中属于自己的路由数据，而省级l s 则可以维护该l s 中所有路由 数据。前面提到，国家级l s 负责省际呼叫的路由选择或国际呼叫的路由选择。很显然， 这样一个集中式l s 的性能要求是很高的。事实上，对于跨省呼叫路由或国际话务路由， 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章软交换路由结构方案及路由选择策略 并非所有这些呼叫都要到国家级l s 来进行路由。省级l s 有路由记忆功能，当软交换发出 一个路由选择请求时，省级l s 先查询自己的路由表，如果直接查询到，则直接回送路由 信息给软交换；如果没有查寻到，则向国家级l s 发出请求。这样就大大减少了国家级l s 的负担。总之，定位服务器将在可运营、可管理的n g n 中发挥十分重要的作用，对其应用 将意味着n g n 的发展已初具规模。 2 2 4i rlp 技术介绍 l s 本身不是n g n 网络框架中定义的标准实体，而是在解决n g n 大网路由问题时提出的 一个功能实体。总体来说，l s 主要特征包括： ( 1 ) 通过协议完成l s 之间的路由信息互换； ( 2 ) 通过协议接收路由查询申请； ( 3 ) 支持e 1 6 4 ，i p 地址和u r i 等多种路由信息； ( 4 ) 支持类似p s t n 多层结构，可划分不同的域和不同的层次，各级l s 均可具备汇 接查询功能； ( 5 ) 提供安全性服务以及根据政府等方面的特别需求实现一些监控等特殊功能。 目前，软交换机和l s 之间，以及l s 和l s 之间的接口协议业界尚未统一标准，不同 厂家用不同协议实现，如t r i p ，l d a p ，d i a m e t e r + ，r a s ，h 3 2 3 和a n n e xg 等协议，这将 导致互通问题；而且，不同实体之间的路由数据同步关联也是很重要的问题。 从路由信息获取方式看，l s 有采用静态目录服务实现的静态路由技术和采用动态路由 协议实现的动态路由技术两种路由方式。 静态路由指l s 之间、软交换机和l s 问路由信息静态配置。由于软交换和l s 一般都 有静态i p 地址，所以，可在它们中保存用户号码和l s 软交换机i p 地址的对应关系。 t r i p 协议用于l s 之间，以及软交换机和l s 之间，它能保证软交换网上电话路由数据 的一致性以及路由信息的自动更新。t r i p 基于b g p - 4 协议，在l s 中完成类似于i p 网络中 路由器负责的i p 路由信息自动生成和更新的功能。 1 t r i p 协议产生的背景 随着i p 语音网络的不断增长，将逐渐形成本地、地域性和全球i p 语音管理区域 ( i t a d ) 。为解决n g n 运营商之间或区域间的路由动态可增长、呼叫协议无关性、路由灵活 扩展性和最优化等需求，i e t f 提出了t r i p ( t e l e p h o n yr o u t i n go v e ri p ) 协议，它属于一 种域间网关定位和路由协议，用于交换与路由策略相关的参数。t r i p 为策略驱动的动态路 1 3 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章软交换路由结构方案及路由选择策略 由协议，目的是通告呼叫目的地的可达性和路由到寻址目的地的属性。t r i p 可作为n g n 任 何信令协议的路由寻址协议。 2 t r i p 协议解决的问题 t r i p 协议解决的是一个映射问题，即对输入的一个电话号码，根据一些标准确定电话 网关的i p 地址。网关定位问题通常称为“电话号码到i p 地址转换问题 。这是一个简化 的说法，其中至少包括三个问题，即“给定一个电路交换网络的终端电话号码，判断能够 完成呼叫的网关的i p 地址”、“给定i n t e r n e t 上一个特定主机的电话号码，判断其i p 地址和“给定电话交换网络的终端用户的电话号码，判断该用户拥有的i p 终端的i p 地 址”。但只有第一个问题才是t r i p 协议要解决的问题。 t r i p 协议要解决的是“一个电话号码与电话网关的i p 地址映射问题 ，这个映射取 决于本地的一些因素，如策略和管理者间的关系。所以，可利用的网关的数据库对每个管 理者是很不同的，需要通过特定的管理者间的关系建立起来。也正是这个原因，目录协议 并不适合t r i p ，但却适合其他的映射。 3 t r i p 的体系结构 t r i p 的体系结构参见图2 - 6 。网络上有许多i t a d ，每个i t a d 至少有一个l s ，这些l s 通过称为域内协议的带外方式了解自己域内网关的信息。图中i t a d i 的域内协议用g w 和 l s 元素之间的连线( 虚线) 表示。图8 中的实线是t r i p 协议控制下的各个域中网关路由信 息在l s 之间被聚合、被交换、被广播、被同步的路径。各个i t a d 管理者首先签订适用于 交互网关信息的t r i p 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l s 同其他域中的l s 都成为联合体的一员，于是这些l s 通过这种方式就可以交换网关 信息了。在图2 - 6 中，i t a d i 的l s i 与i t a d 2 的l s 2 相连，i t a d 2 的l s 2 又与i t a d 3 的l s 3 相连通，通过t r i p 协议，i t a d 2 的l s 2 就可以了解i t a d i 上的两个网关，这两个网关的网 关路由信息就可以由i t a d 2 的终端用户通过其前端( f r o n t - e n d ) 进行访问。在i t a d 3 中， 既有终端用户，又有网关，i t a d 3 的l s i 通过i t a d 2 上l s 2 已经聚合后的广播消息来了解 i t a d i 上的网关。 1 4 南京坤电大学硕研究生学位论文第= 章软交按踌由结构方睾及路由避择燕略 图26t r i p 的体系结构 用户 t r i p 协议的功能主要体现在； ( 1 ) 建立和维护运营商之间的对等关系； ( 封在运营商之间交换和同步网问路由信息； ( 3 ) 防止分组语音信令协议产生路由循环： “) 以可扩展方式向其他运营商传播呼叫路由信息： ( 5 ) 定义抽象描述呼叫路由数据的语法和语义。 4 t r i p 动态路由技术 为解决n g n 运营商间( 或区域间) 路由的动态可增长、呼叫协议无关性、路由灵活扩 展性及最优化等特殊要求，i e t f 提出了t r i p ，其思想如下：t r i p 属于一种域间网关定位 和路由协议，用于交换与路由策略相关的参数。t r i p 是策略驱动的动态路由，目的是通告 呼叫目的地的可达性，和路由到寻址目的地的属性。t r i p 可作为n g n 任何信令协议( h3 2 3 、 s i p 、b i c c ) 的路由寻址协议。 t r i p 是基于b g p - 4 的协议，继承了b g p 的简明、可靠、有效和灵活等特性，并相对于 o s p f 、i s i s 等协议增强了链路状态特性。t r i p 采用b g p 域阃传输机制，具有b g p 对等 通信、有限状态机、无环路机制( 路由信息中都记录所经过自治系统或i t a d ) 、类似的消息 南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章软交换路由结构方案及路由选择策略 格式和属性等特性，它记录了交换电话号码信息与下一跳s s 地址的对应关系，其路由实 现比b g p 更复杂，需要更多的参数来描述。 t r i p 协议主要用于s s 与l s 之间，以及l s 与l s 之间，使同一自治域内的实体信息同 步，不同自治域实体根据特定策略交换呼叫路由信息。l s 之间的联系通常由管理干预手段 来建立。当管理者同意交换呼叫路由信息时，两个l s 配置为允许互相通信，每个路由对 象至少包括可达的电话号码范围，以及电话号码对应的i p 地址或主机名。路由对象包含 描述网关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。 使用t r i p 的l s 主要处理三种路由： ( 1 ) 从外部对等位置服务器接收到的外部路由； ( 2 ) 从路由自治域内部位置服务器收到的内部路由； ( 3 ) 从本地加入的本地路由，例如通过配置方法加入的路由。 当路由信息发生更新时，改动内容将及时发送到周边相邻的l s ，而不是采用定时周期 方式更新路由。当同步t r i p 路由表时，所有内部对等体之间的内部路由保持一致。 由于运营商内部的s s 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l s 之间可选择简单的s i p 协议与d n s 机制配合，而不需要选择t r i p 。这时， t r i p 协议仅用于承担运营商之间的动态路由的同步功能，l s 与n g v n 网络内的辅助寻址设 备，例如d n s 服务器形成叠加关系。 总之，t r i p 路由体系具有以下优点：标准协议便于互通；路由自动聚合；路由自动广 播和同步实现策略路由。目前，t r i p 协议还处于完善中。 5 t r i p 与目前域问路由协议的区别 t r i p 可归类为域间i p 路由协议( 如b g p - 4 ) 的一个近亲，如它具有与b g p - 4 类似的 格式与属性，使用了b g p 域间传输机制和b g p 对等实体通信机制，以及采用了b g p 的有限 状态机等。但是，t r i p 与b g p 一4 间存在着很大的区别。 木t r i p 运行在应用层，而不像b g p - 4 运行在网络层；t r i p 的对等体之间交换的信息 描述了到i p 电话网关设备的路右信息，而b g p - 4 描述的却是i p 的路由信息；t r i p 运行在 定位服务器( l s ) 之间，而b g p - 4 则运行在邻近的路由器之间。 宰由于t r i p 位于应用层，而不是网络层，因此，t r i p 描述的网关路由信息要比b g p 一4 所描述的i p 路由信息要复杂得多，而且，这些信息的描述参数也多得多。 木t r i p 的目的不是建立跨i t a d 的全球性连接，它尤其适合于很多通过t r i p 互通的相 对独立区域( 如平行关系的省、市、县级电信网络) ，每个区域在管理关系上都是相对封 1 6 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章软交换路由结构方案及路由选择策略 闭的一个集合，而且每个区域都可以与全球的g s t n 有完全的互通。这同b g p - 4 形成了鲜 明的对比，b g p 一4 的目标是通过i n t e r n e t 对全球进行互连互通，如果由于b g p 一4 断连，一 个a s