TRIP路由协议及其应用

中坚分子

马军锋




一、引言



　　建立在Internet上的各种通讯已经成为当今社会信息化发展的主要通讯方式，特别是IP电话渐渐将成为语音通讯的主流产品。随着IP电话用户的不断增加和IP网络的膨胀式的扩大，带动着越来越多的不同厂商、不同功能IP电话通讯网关的共存和使用，随着其数量和使用率的提增，它们的工作机制和人们对其的管理也越来越复杂，其中最困难的问题就是IP电话的网关定位问题，也就是网关选择、路由选择、网关发现和网关路由。



　　为了实现在不同地域、不同运营商、不同网络上的路由信息能够相互广播、自动同步、基于策略共享，并且满足与呼叫协议无关的要求，IETF提出了TRIP(TelephonyRoutingoverIP)协议。TRIP协议允许每个网关资源的管理者根据不同的策略建立自己的本地可用网关数据库，并按照不同的策略进行数据库之间不同网关信息的聚合、广播、交换和共享，首先使这些信息在本地对自己可用，再把这些信息按照一定的策略传播同步给其它服务提供商，这些数据库中的网关信息供信令服务器、软交换设备和其它用户直接查询使用。在下一代网络技术(NGN)已经到来的今天，TRIP协议已经是被国内外通讯厂商普遍认同的一种必不可少的路由协议。



二、TRIP路由协议



　　1.Trip路由协议要解决的问题



　　TRIP路由协议所考虑的问题主要是一个地址到路由的转换问题：即对于给出的一个指向电路交换网中某个终端的电话号码，找出能完成此呼叫的最合适的网关的IP地址：这个映射依赖于一些本地的因素，如策略和服务提供者之间的相互关系等。因此，可用网关数据库对每个服务提供者来说是完全不同的，需要一个协议来建立起服务提供者之间特定的联系并在不同的域间交换网关路由信息。



　　TRIP路由协议是在不同管理域之间进行IP电话网关路由信息交换的一个专用协议，它是独立于任何信令协议(如SIP和H.323)的一种协议，其主要的功能是：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：以及时的和可扩展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。



　　2.Trip路由协议的体系结构



　　图1给出了TRIP路由协议的体系结构，其中域内LS(Location Server)通过域内协议的带外方式了解自己域内网关的信息，通过TRIP协议来交互域间的路由信息。各个ITAD(Internet Telephony Administrative Domain)管理者首先签订适用于交互网关信息的TRIP协议，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同其它域中的LS都成为联合体的一员，这些LS通过这种方式就可以交换网关信息了。在图1中，ITADl域内的的LSl与ITAD2的LS2相联，ITAD2的LS2又依次与ITAD3的LSl相联通。ITADl域内的GWl，GW2通过前端协议向ITADl中LSl注册信息，通过TRIP协议，ITAD2域的LS2就可以了解ITADl域上的两个网关信息，lTAD3域的LSl通过ITAD2域上LS2已经聚合后的广播消息来了解ITADl域上的网关信息。当产生从IP网用户到PSTN的呼叫时，终端用户通过前端协议访问本地的LS数据库TRIB(Telephony Routing Information Base)，通过TRIB就能快速查询出能完成此次呼叫的最合适的网关地址。








图1　TRIB路由协议结构图





　　3.TRIP路由协议消息和TRIB数据库



　　为了实现域间LS路由信息的交互，TRIP协议定义了四个消息：OPEN，KEEPALIVE，UPDATE和NOTIFICATION。其中，OPEN消息是在LS之间的TCP连接建立后所发送的第一个TRIP消息，开始建立TRIP连接；KEEPALIVE消息是OPEN消息成功接收后的一个响应消息，告知所建立的会话处于激活状态；UPDATE消息不仅用来广播新增路由信息，也用来删除、修改已经广播出去的一些路由信息；NOTIFICATION消息是TRIP检测到错误时产生和发送的消息，并立即关闭建立的TCP连接。



　　为确保路由信息的可靠交互，TRIP消息的传递要求建立在底层TCP可靠传输层之上。只有在底层TCP连接建立的基础上，才能进行TRIP消息的收发。对此，每个LS维护一个有限状态机(见图2)，其包含六个状态：Idle，Connect，Active．Open Sent，Open Con-firm和Established。首先，有限状态机处于初始IDLE状态：收到初始化事件时，状态机被触发进入CONNECT状态；本地LS主动发起一个端到端的TCP连接请求。一旦TCP连接建立成功，则进入OPENSENT状态。若连接失败，本地LS进入ACTIVE状态，继续侦听来自远端LS的连接请求，直至ConnectRetry超时，返回CONNECT状态。进入OPENSENT状态后，本地LS可以向对端发送OPEN消息，为后续路由消息交互建立TRIP通道。本地LS若收到TCP连接断开指示，便再次进入AC-TIVE状态。如果对端LS收到了OPEN消息，并返回正确的OPEN确认，本地状态机就进入OPENCONFIRM状态，在此状态下设置KEEPALIVE和Hold Time定时器，并发送KEEPALIVE消息。若本地LS陆续收到对端的KEEPALIVE消息，状态机进入ESTABLISHED状态，并启动UPDATE交互过程。








图2　TRIP有限状态机





　　由于路由信息交互频繁，要求其能快速建立连接，因而在状态机中设置三个定时器：ConnectRetry，KEEPALIVE和Hold。其中，ConnectRetry用于初始TCP连接KEEPALIVE与TCP连接激活状态相关，Hold则为一次TRIP连接的时限。TRIP协议交换的路由信息由外部路由(Extemal routes)、内部路由(Internal routes)和本地路自(Local routes)三种类型组成，保存在TRIB数据库中。为了直观的描述TRIB的构成关系，TRIP协议从路由选择的角度把LS中的TRIB分成四个构成部分(见图3)：







图3　TRIB数据库各部分关系





　　(1)Adj-TRIBs-In：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入路由信息：



　　(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-In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-TRlB：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。



三、TRIP路由协议在软交换中的应用



　　软交换为下一代网络(NGN)提供呼叫控制功能和连接控制功能，是NGN呼叫与控制的核心，在软交换数目较少时可通过配置路由信息实现用户定位和网络寻址。然而，随着NGN规模的增大，软交换数目的增多，路由信息的配置和维护将会相当困难：而且，由于不同网络之间的网络结构和路由策略的不同，它们之间的路由互通也是一个重大的问题。



　　TRIP在最初就被设计成一种与具体呼叫协议无关的路由机制，因此它可以解决由于网络结构不同而带来的路由互通问题；TRIP通过收发TRIP消息可以实现域内和域间路由信息的传递，并按照一定策略将最佳路由信息保存在TRIB中，这样，软交换本身不需要再维护大量的路由信息，而是通过请求TRIP的承载实体——LS，直接定位远端设备，避免IP网中呼叫信令的逐跳处理转发。



　　TRIP是一个通用的交换路由信息的工具，其路由更新包含两层含义：一是在位于不同ITAD的LS之间进行路由交互；二是在位于同一ITAD的LS之间进行路由同步。前者完成实质的路由功能，后者仅仅是对路由进行一致性的维护。TRIP并没有规定LS之间的联接结构和形态，在一个ITAD内的LS可以被配置成网状、星形、或任意其他连接拓扑结构。同样的，对于TRIPITADs的拓扑结构也没有限制，可以被组织成平面拓扑结构(网状或环形)、多层次结构，或其他拓扑结构。



　　TRIP存H.323和SIP网络中，LS为了完成网关路由及相关的网关定位功能，必须具备注册服务器的功能(在H.323中相当于网守的功能)，以便本地LS感知本地ITAD中所有网关设备。TRIP应用到软交换中，其路由机制并不改变，只是把基于软交换设备的ITAD域当作一个二级混和网络来处理，H.323网守、SIP网关首先与软交换设备相连，并向其注册；然后域中所有的网关网守(包括软交换核心设备)再向LS(具备多种应用协议的路由功能，包括H.323和SIP等)注册。这样，当从IP域向PSTN域发起呼叫时，LS就可以通过软交换设备发现对外信令网关出口，或者利用软交换的H.323，SIP互通功能寻址到相应协议网关(网守)，然后再通过LS转发到其他域中的LS。当然，这并不排斥从基于软交换设备域的具有相同应用协议的LS接入呼叫。综上所述，通过TRIP路由协议，基于软交换设备的网络可以与现有的SIP网络、H.323网络进行无缝融合，而且能充分发挥软交换多协议交换的特点。



　　此外通过TRIP路由的及时更新，使得IP域发起的呼叫能快速找到最佳网关(包括软交换设备)路由，还可以进行相应的路由统计，为将来网关位置的优化作准备。



四、结束语



　　TRIP路由协议是IETF为了解决VoIP域之间或者IP域向PSTN域进行电话路由的问题而提出的。TRIP能支持多种应用协议(主要是H.323和SIP)，因此TRIP协议是一种应用前景广阔的通用电话路由协议。尤其在软交换应用当中，TRIP协议甚至能用于Internet范围内的全域电话路由，其路由能力相当强，将是今后软交换应用中不可或缺的重要部分。