NGN中的路由解决方案

恋々风

1 前言

    分组语音经过了数年的发展，随着技术的成熟，开始进入了一个崭新的发展时期。基于软交换的NGN日趋成熟，并逐渐在全球范围内得到了广泛的验证和商用。近几年，我国分组话音业务一直保持高速增长，各运营商按照各自规划一步步开始NGN的试验和建设。随着NGN的日益壮大，用户数量和软交换数量也将迅速增长，面对一个全国甚至全球性的庞大网络，如何经济有效地路由，已成为业界普遍关注的一个重要课题。


    2 NGN的网络构架

　　NGN是一种业务驱动型网络，它采用综合、开放、融合的网络架构，通过业务与呼叫控制完全分离，呼叫控制与承载完全分离，从而实现相对独立的业务体系，使业务独立于网络。NGN 具有丰富的业务提供能力，可提供语音、数据、多媒体等多种业务或融合业务。NGN 主要由边缘接入、核心交换、网络控制、业务管理等四个平面组成。

　　（1）边缘接入层

　　边缘接入层通过各种接入手段将各类用户或终端连接至网络，并将其信息格式转换成为能够在网络上传递的信息格式。

　　 （2）核心交换层

　　核心交换层采用分组技术，主要由骨干网、城域网各设备（如路由器、三层交换机等）组成，用于向用户提供一个高可靠性、具有QoS（Quality of Service）保证和大容量的统一的综合传送平台。

　　（3）网络控制层

　　网络控制层实现呼叫控制，其核心技术采用软交换技术，用于完成基本的实时呼叫控制和连接控制功能。

　　 （4）业务管理层

　　业务管理层用于在呼叫建立的基础上提供附加的增值业务以及运营支撑。

3 NGN的路由解决方案

　　NGN初期可采用经济简便的组网方案。由于 Softswitch （软交换）数目有限，通过粗略的局码或区域号码可配置出对端Softswitch。由于目前NGN运营商的网络规模都很小，均采用这种Softswitch 全互连的平面式网络结构。但是随着NGN规模的增大，Softswitch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。Softswitch 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Softswitch 所属部分用户改号和升位时，其他所有Softswitch 均需要修改配置，这是运营商所不能接受的。为此目前业界已提出两种路由解决方案：层次化的软交换路由体系和服务器定位方案。

3.1 层次化的软交换路由体系

　　对于NGN大网，Softswitch平面式全互连结构将导致路由数据信息的维护及其复杂，可借鉴PSTN的分层思想，将Softswitch划分为不同层次，实现多级路由。和PSTN不同的是，此时NGN用户面的承载仍是端到端的分组承载。

　　由于Softswitch在处理性能和容量方面比PSTN交换机有较大增强，而且用户面不再需要分级转发。所以NGN在路由层次上，与以前PSTN C1～C5五级结构相比可以减少。一般来说，可考虑将NGN分成区域服务与域间互联两部分，类似于PSTN的本地网和长途网的概念。

　　区域服务Softswitch，指在NGN某区域范围内的服务Softswitch，如一个大本地网内的服务Softswitch，只需要了解本区域内的路由信息，对于非本区域的路由，该Softswitch只需要把请求转发到与之相连的域间互连Softswitch即可。区域服务Softswitch重点在于对自己所带用户提供丰富的业务。

　　域间互连Softswitch则负责NGN多个域间的路由功能，如省间路由，或者不同NGN间路由。当域间互连Softswitch的路由数据过于庞大时，可考虑将域间互连Softswitch分成多级结构，如省级互连Softswitch，大区级互连Softswitch和国家级Softswitch，但所有域内服务Softswitch仍是平面结构。

　　为使NGN实现域间互连路由功能，需要对域间互连Softswitch配置相应的路由信息。一般情况下，路由配置是静态配置的，其特点如下：

　　（1）域内和域间路由信息分别保存。域间静态路由信息没有必要向区域服务Softswitch广播或同步。区域服务Softswitch只保留本身所带用户和区域内Softswitch的路由信息。

　　（2）路由只需配置到下一跳Softswitch。这样可减少每个Softswitch中的路由信息，便于维护管理。同时，运行商之间的路由只需配置到对方的网间互联Softswitch，没有必要（可能不允许）了解到其内部的路由结构。

　　总之，这种分层Softswitch结构的静态路由方式，沿袭了PSTN成熟的多级路由体系，使每个Softswitch的路由数据相对简单，并使NGN组网的结构比较清晰。

3.2 定位服务器方案

　　由于IP网的特点，一种观点认为NGN不同于传统的分层PSTN，“局向”等基本路由概念将不再有任何意义，网络中任意一个Softswitch设备都应能够直接定位对端设备，避免IP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LS（Location Server）来实现。

　　当某个地域的Softswitch扩展到一定数量时，可考虑设置LS为某组Softswitch提供路由服务，本域内Softswitch间可保持彼此的路由信息以确保快速的呼叫建立。这时每个Softswitch仅与特定的LS联系（根据主备用或者负荷分担的某些策略进行），由该LS完成对落地Softswitch的定位并响应请求。

　　LS可根据网络容量的大小灵活设置层次，若规划合理，能较好地解决大型网络的组网问题。这时Softswitch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Softswitch之间的路由数据，此外Softswitch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LS建立这样的本地映射库以便于维护。

　　LS本身不是NGN框架中定义的标准实体，而是在解决NGN大网路由问题时提出的一个功能实体，其功能特性并没有得到业界统一认可。总地来说，LS的主要特征包括：通过协议完成LS之间的信息互换；通过协议接受路由查询申请；支持E.164、IP地址、URI等多种路由信息；支持类似PSTN多层结构，可划分不同的域和不同的层次，各级LS均可具备汇接查询功能；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服务。目前，Softswitch和LS之间以及LS之间业界尚未有统一标准，不同厂家用不同协议实现，如TRIP、LDAP、DIAMETER+、RAS、 H.323 Annex G 等等（下面将介绍这些协议），这将导致互通问题。同时，不同实体之间的路由数据同步关联也是一个很重要的问题。

　　从路由信息获得方式来看，LS有两种路由方式：静态和动态路由。

　　静态路由指LS之间、Softswitch和LS间路由信息静态配置。由于Softswitch和LS一般都有静态IP地址，所以在LS和Softswitch中保存用户号码和LS/Softswitch设备IP地址的对应关系。这类似于H.323网络网关（GK）寻址方式，即在GK中保存用户号码和GW IP地址的对应关系。

　　针对静态路由存在的一些问题，业界近几年开始探索新的动态路由方式。近期刚出现的TRIP（Telephony Routing over IP），即可用于LS之间，Softswitch和LS之间，TRIP是保证IP网上路由数据的一致性，以及路由信息的自动更新的协议。

3.3 用DNS体系实现动态路由

　　在NGN系统中将同时使用E.164号码、URI地址以及IP地址终端用户，用户可以有多种地址方式，如一个SIP终端，与POTS用户通信时需要有一个E.164号码，与另一个SIP终端通信时可直接使用URI地址。

　　URI 用户地址，有如下两种形式，（1）E.164地址+域名，如5780372@unicom.siptel.sz，其中5780372代表该用户的E.164号码，若采用目前PSTN的号码分配方式，可在5780372号码前加上区号0795 。unicom.siptel.sz 代表其服务Softswitch 域名。（2） 非E.164 地址+ 域名，如hzl@szunicom.com，这和目前E-mail地址格式相同，hzl代表其用户名，szunicom.com代表其服务Softswitch域名。当NGN中URI地址逐渐广泛使用后，NGN的动态路由可用DNS体系实现。

　　NGN中使用DNS动态路由时，除目前IP网上广泛使用的传统域名翻译DNS外，更重要的是将引入一种新型DNS，其主要功能是使用ENUM协议完成E.164号码与URI地址之间的映射，我们称之为ENUM DNS。理论上ENUM DNS和传统域名翻译DNS独立完成各自的功能，是相对独立的两套DNS系统。

4 TRIP动态路由技术

　　为解决NGN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需求，IETF提出了TRIP，其思想如下：TRIP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。TRIP是策略驱动的动态路由协议，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。TRIP可作为NGN任何信令协议（H.323、SIP、BICC）的路由寻址协议。

　　TRIP基于BGP-4协议，并增强链路状态特性（相对OSPF、IS-IS等）。TRIP完全使用BGP的域间传输机制，BGP的对等通信、有限状态机、无环路机制（路由信息中都记录所经过的自治系统或ITAD）、类似的消息格式和属性等。TRIP是交换电话号码信息与下一跳Softswitch地址的对应关系。

　　TRIP主要用于Softswitch与路由服务器LS之间和LS之间。TRIP用来使同一自治域实体同步信息，不同自治域实体根据特定策略交换呼叫路由信息。LS对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LS配置成允许互相通信。每个路由对象至少包括可达的电话号码范围，电话号码对应的IP地址或主机名。路由对象可包含描述网关提供业务的附加信息，如支持的协议、特征和容量、服务质量、成本信息。

　　TRIP LS 处理下面三种路由：从外部对等位置服务器接收到的外部路由，从路由自治域内部位置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）。当TRIB改动时，新增的改动将被及时发送到周边相邻LS，而不采用定时周期的方式更新路由。当同步TRIP路由表时，所有内部对等体之间的内部路由是一致的。

　　由于一个运营商内部的Softswitch路由寻址规则可比较单一或较少动态路由需求，为简化网络运维管理，其内部LS之间可选择较简单的SIP与DNS机制配合，而不选择TRIP。这时TRIP仅用于承担运营商间的动态路由同步的功能，TRIP LS将与NGN内的辅助寻址设备如DNS服务器形成叠加关系。

　　总结以上，采用TRIP路由体系有如下优点：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TRIP还在不断完善中。

5 两种方案的优劣分析

　　无论是层次化Softswitch，还是LS集中路由方式，都能较好地解决NGN大网平面式路由的路由数据过于庞大复杂，难以维护管理不易扩展的问题，并能保证NGN内部网络结构的安全，而且层次划分可与运营商现有行政管理结构很好匹配。

　　同时，层次化Softswitch和LS进行域间路由存在较大的不同。层次化Softswitch根据呼叫信令进行逐跳路由，中间每个Softswitch都需要对呼叫信令进行处理，延续PSTN的做法，成熟度高，但呼叫信令多级处理将带来较大的呼叫接续时延，且无成本优势。LS路由则是起始Softswitch通过查询LS得到目的Softswitch地址，呼叫信令直接在起始和目的Softswitch之间传递并处理，相对前者成熟度不高，如LS的对外接口协议、设置方式、遍历模式等都需要做进一步研究。

　　从静态路由和动态路由来看，静态路由简单且成熟，但增删一个节点需要手动修改所有或大量的数据，不能保证数据一致性，而且无法实现大部分的策略路由，相对不够灵活。动态路由方式，如策略路由、TRIP，将带来更大的灵活性和方便性，但设备实现较复杂。