基于软交换路由技术的探讨和分析

admin

　　中国电信体制的改革，形成了“５＋１”的市场竞争格局。电信竞争愈演愈烈，行业利润越来越薄，新增用户多为低端用户使得ＡＲＰＵ值每况愈下，增量不增收成为各大运营商面临的普遍问题。尤其是固网运营商，还面临着ＩＰ电话分流、移动电话替代固定电话的严峻挑战。如何改善这一局面，提高用户的ＡＲＰＵ值，如何开发新的业务，创造新的利润增长点，成为电信运营商要生存和发展就必须面对的核心课题。基于软交换的下一代网络技术为电信运营商提供了发展契机，由于软交换通过优化网络结构不但实现了网络融合，更重要的是还实现了业务融合，因此使得包交换网络既能够继承原有电路交换网中丰富的业务功能，又可以在全网范围内快速提供原有网络难以提供的新型业务。
　　
　 　国内各大运营商对软交换技术倾注了很大热情，从２００２年开始，中国电信率先在全国进行了软交换试验，随后中国联通也进行了全国范围内软交换网络的测试，酝酿着采用软交换技术使分组话音从长途走向本地，慢慢吹响了进军本地话音业务的号角。中国网通的南方各大通信公司也正在着手建设软交换商用试验网络。目前，各大设备商推出了软交换的解决方案，但由于下一代网络是一个庞大的系统工程，软交换大规模应用还受限于很多问题，例如没有大规模的组网和运营经验，标准和协议还在发展，寻址、路由问题等。
　　
　　随着下一代网络的日益壮大，用户数量和软交换机（ＳＳ：Ｓｏｆｔｓｗｉｔｃｈ）数量也将迅速增长。面对一个全国甚至全球性的庞大网络，经济有效的路由技术已成为业界普遍关注的一个重要课题。
　　
　　软交换路由技术存在的问题
　　
　　１．用户定位与网络寻址
　　
　　软交换网络初期规模较小，可以通过粗略的局码或区域号码配置出对端软交换机。但随着软交换网络规模的增大，软交换机逐步增多，路由信息配置逐渐成为繁重的负担。路由信息维护、个别地区改号和升位时，网内其他所有的软交换机都要做设置，这种情况下如果仍利用设备本身的数据库保存路由信息显然是不现实的，必须考虑用更合适的寻址方式来有效解决用户定位问题。
　　
　　２．不同软交换网络之间的路由互通
　　
　　一般来说，软交换网络内部的路由互通策略无法直接适用于多个运营商软交换网络之间的互通，原因如下：不同软交换运营商在其网络内部可能采用完全不同的路由策略，如运营商Ａ选择平面式组网，而运营商Ｂ可能选择分级式组网，若运营商Ａ与Ｂ要实现互通，则要求采用统一的选路方法，或者直接在网间采用与具体呼叫协议无关的路由机制。
　　
　　某些软交换运营商可能希望屏蔽其内部网络拓扑结构以确保网络的安全性，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，这时需要软交换网络内存在一台充当网关角色的软交换机，呼叫首先被路由到该网关软交换机，然后由它建立到被叫目的软交换机的路由。
　　
　　由于软交换运营商彼此间网络规划的独立性，处于互通关口的软交换机节点不可能了解对方网络内的所有路由信息，且对方网络内部的节点路由拓扑变化很可能不会自动通知到本网，因此采用直接寻址模式的情况下，需要建立机制以实现路由的自动广播。
　　
　　软交换网络的路由结构
　　
　　定义一个软交换机所辖的区域为一个控制域。在路由结构设计中，要进行控制域的划分，多个软交换机不论采取何种控制区域划分方式，都涉及到对网关设备的寻址，即路由问题。路由结构可以分为３种方式：全平面方式、分级方式、定位服务器方式。
　　
　　１．全平面结构
　　
　　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。因此任一软交换机的增加或减少，都需要对所有软交换机的路由数据做出更改。全平面方式如图１所示。
　　
　　全平面的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先期规模较小的软交换网络。由于目前世界上所有软交换运营商的网络规模都很小，所以他们均采用这种软交换机全互联的平面式路由结构。
　　
　　２．分级路由结构
　　
　　对于软交换大网，软交换机全互联的平面式结构将导致路由数据信息维护极其复杂，因此可借鉴ＰＳＴＮ网的分层思想，将软交换机划分为不同层次，实现分级路由。和ＰＳＴＮ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。
　　
　　可将软交换机划分为不同层次，例如划分为省、大区或者国家顶级软交换等层次，实现多级路由。软交换分级路由方式如图２所示。
　　
　　　
　　
　　　
　　
　　由于软交换机的处理性能和容量都比ＰＳＴＮ交换机有较大增强，而且用户面不再需要分级转发，所以路由层次与以前ＰＳＴＮ Ｃ１～Ｃ５的五级结构相比可以大大减少。一般来说，可考虑将软交换网络分成区域服务与域间互联两部分，类似于ＰＳＴＮ本地网和长途网的概念。
　　
　　区域服务软交换机是指在某区域范围内服务的软交换机。如一个大本地网内的服务软交换机，只需了解本区域内的路由信息，对于非本区域的路由，该软交换机只需要把请求转发到与之相连的域间互联软交换机即可。区域服务软交换机重点在于为其所带用户提供丰富的业务。
　　
　　域间互联软交换机则负责软交换多个域间的路由功能，如省间路由，或者不同软交换网络间路由。当域间互联软交换机的路由数据过于庞大时，可考虑将其分成多级结构，如省级互联软交换机、大区级互联软交换机和国家级软交换机，但所有域内服务软交换机仍是平面结构。
　　
　　为实现域间互联路由功能，需要为域间互联软交换机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：
　　
　　·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软交换机广播或同步。区域服务软交换机只保留本身所带用户和区域内软交换机的路由信息。
　　
　　·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。同时，运营商之间的路由只需配置到对方的网间互联软交换机，没有必要也可能不允许了解到对方内部的路由结构。
　　
　　总之，这种分层软交换机结构的静态路由方式沿袭了ＰＳＴＮ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。
　　
　　３．定位服务器的方式
　　
　　由于ＩＰ网的特点，一种观点认为软交换网络不同于传统的分层ＰＳＴＮ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，其路由结构如图３所示。
　　
　　
　　
　　当某个地域的软交换机扩展到一定数量，可考虑设置ＬＳ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完成对落地软交换机的定位并响应请求。
　　
　　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ＬＳ建立这样的本地映射库以便于维护。
　　
　　ＬＳ本身不是ＮＧＮ网络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。总的来说，ＬＳ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功能。目前，软交换机和ＬＳ之间以及ＬＳ与ＬＳ之间业界尚未统一标准，不同厂家用不同协议实现，如ＴＲＩＰ，ＬＤＡＰ，ＤＩＡＭＥＴＥＲ＋，ＲＡＳ，Ｈ．３２３ Ａｎｎｅｘ Ｇ协议等，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。
　　
　　从路由信息获得方式来看，ＬＳ有两种路由方式：采用静态目录服务实现的静态路由技术和动态路由协议实现的动态路由技术。
　　
　　静态路由指ＬＳ之间、软交换机和ＬＳ间路由信息静态配置。由于软交换机和ＬＳ一般都有静态ＩＰ地址，所以在它们中保存用户号码和ＬＳ／软交换机ＩＰ地址的对应关系。
　　
　　近期刚出现的ＴＲＩＰ协议，可用于ＬＳ之间，以及软交换机与ＬＳ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。ＴＲＩＰ基于ＢＧＰ－４协议，在ＬＳ中完成类似于ＩＰ网络中路由器负责的ＩＰ路由信息自动生成和更新的功能。另外，广义地说，策略路由也是一种动态路由，运营商可通过制定不同时间段、话务比例、安全级别等各种基于策略的路由数据使软交换网络的路由更高效灵活。
　　
　　路由技术的发展和选定
　　
　　对于国内主要运营商来说，软交换网络必须能够覆盖到全国，建设历程可以分阶段地从小容量向大容量过渡，这就要求网络必须具备灵活、平滑的扩容方案，以便最终形成覆盖全国数百个软交换端局和上亿终端设备的分层网络。
　　
　　网络的发展并非一蹴而就，运营商可以根据自己的网络情况逐步演进。在建设初期，可采用软交换机全互联的平面结构和分级结构相结合的方案。在建设中期，可采用一层定位服务器平面为软交换提供路由服务。在建设后期，可采用分层的定位服务器为全网提供路由服务。
　　
　　随着软交换的发展与成熟，当软交换网络形成一定规模之后必然需要引入定位服务器来解决其呼叫路由问题。定位服务器的技术选择将影响整个软交换的网络架构，关系到各运营商、各设备制造商的不同设备间的互通问题，所以业界最终一定会就这方面的技术选择达成一致的标准。最终的路由技术标准可能是ＴＲＩＰ或ＥＮＵＭ路由技术的改进版本，也可能是根据软交换路由需求重新定义的一套新的标准，无论如何，只有既能比较好地满足软交换路由的实际需求，又能得到大多数团体认可的技术才可能成为最终的技术标准。目前处于标准形成的初始阶段，多种路由技术并存发展，各厂商从自身的实际状况出发对这些技术可能有着不同的主张与选择。
　　
　　结 语
　　
　　软交换技术的发展是大势所趋，但采用其进行大规模组网尚存在很多问题，如用户定位与网络寻址、不同运营商软交换网络的互通等。本文针对软交换的路由技术进行了详细的论证分析，列出了目前业界的路由解决方案。在软交换网络的实际设计中，路由结构的选择要综合考虑多种要素，如协议和标准的成熟度、产品支持能力和网络的规模等。在初期建设中，本地网内可以采用全平面的路由结构，长途网可以采用分级的路由结构。基于定位服务器的方式还处在发展之中，但这种方式可能是未来软交换网络路由结构的一种终极方式。