軟交換網絡的組網模式首先應該考慮網絡的可擴展性和可管理性。近年來,國內各運營商按照規劃逐步啟動了VoIP軟交換網絡的商業運營。隨著VoIP軟交換網絡的日益擴大化,用戶數量和VoIP軟交換網元設備數量迅速增長,VoIP軟交換網絡的組網結構也正由平面網狀結構向分級的層次化結構發展,面對一個龐大的網絡,經濟有效的路由技術是業界普遍關注的一個重要課題。
一、 VoIP軟交換網絡總體框架
我國《VoIP軟交換設備總體技術要求》中對VoIP軟交換網絡的總體框架描述如下:"各運營商在組建以VoIP軟交換設備為核心的VoIP軟交換網絡時,其網絡體系架構可能有所不同.但至少應在邏輯上分為兩個層面:運營商內部VoIP軟交換網絡層面和與其他運營商互通的VoIP軟交換互通層面。”如圖所示。
上圖中的VoIP軟交換網代表運營商內部的VoIP軟交換網絡。關于VoIP軟交換與VoIP軟交換之間的組網,有兩種結構:平面路由結構和分層路由結構。平面路由結構相對于分層路由結構而言,路由簡單,建設成本低,在網絡運營的初期可以采用;到建網規模逐步提升時,建議采用分層的路由結構。
二、平面式路由結構
在這種方式下,所有呼叫控制的路由功能均在VoIP軟交換設備內實現,每個VoIP軟交換設備都維護著全網所有用戶的路由信息,VoIP軟交換設備之間為邏輯網狀網結構,通過一次地址解析就可以定位到被叫VoIP軟交換設備,如圖所示。
三、 層次化路由結構
對于平面網絡結構而言,在用戶發起呼叫時,VoIP軟交換設備根據預先靜態配置好的路由表,通過一次地址解析就可以定位到被叫用戶歸屬的VoIP軟交換設備,然后直接把呼叫接續到被叫VoIP軟交換設備,再由被叫VoIP軟交換設備把呼叫接續到被叫用戶。層次化的VoIP軟交換路由結構目前有兩種體系:一種是借鑒PSTN的電路交換機分層組織模式,將VoIP軟交換設備劃分為不同層次,實現多級路由;另一種是借鑒Internet的路由解析技術,引入定位服務器設備,實現多級路由。
1.基于VoIP軟交換設備的分層路由結構
大規模的VoIP軟交換組網,如果采用平面式全互聯路由結構將導致路由信息的維護異常繁雜,此時可借鑒PSTN網分層思想,將VoIP軟交換設備劃分為不同層次,實現分層的路由組織結構。與PSTN不同的是,用戶層面的媒體流連接方式仍為端到端的直連方式。
由于VoIP軟交換設備在處理性能和容量方面均超出了PSTN交換機,且媒體流不需分級轉發,因此在路由層次上,基于VoIP軟交換設備的分層路由結構比傳統PSTN的Cl~C5級分層結構簡單得多。可考慮將VoIP軟交換網絡分成區域服務和域間互聯兩大部分,類似于PSTN的本地網和長途網概念。
下圖是基于VoIP軟交換設備的分層路由結構示意圖,從概念上看,基于VoIP軟交換設備的分層路由組網結構與目前我國固定電話網的組網結構非常相似。
要支持這種分層VoIP軟交換路由結構,首先應從路由功能上對VoIP軟交換設備進行劃分,一般分為兩類習慣上把直接連接用戶接入/終端設備并向用戶提供業務的VoIP軟交換設備稱為端局VoIP軟交換設備(或csVoIP軟交換);另一類稱為轉接VoIP軟交換設備(或C4VoIP軟交換),這類VoIP軟交換設備不需要控制任何用戶設備,其主要作用是完成對呼叫控制信息的選路與傳送功能,功能與4類電路交換機類似。
C5VoIP軟交換主要在某個區域范圍內提供服務,其重點在于為本區域用戶提供豐富的業務。一個大本地網內的csVoIP軟交換,只需要了解和解析本區域內的路由信息,而對于非本區域的路由,只需將請求轉發到與之相連的C4VoIP軟交換即可。
C4VoIP軟交換負責VoIP軟交換網絡多個域間互通的路由功能,如省間路由或不同VoIP軟交換網絡之間的路由。當域間互聯VoIP軟交換的路由數據過于龐大時,可考慮將域間互聯VoIP軟交換分成多級結構,如省級互聯、大區級互聯或國家級互聯,但所有提供域內服務的VoIP軟交換設備仍采用平面結構。為了實現VoIP軟交換域間互聯路由功能,需要對C4VoIP軟交換配置相應的路由信息。
一般情況下基于VoIP軟交換設備的分層路由結構采用靜態方式配置各VoIP軟交換設備的路由信息,其特點如下。
(1)、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內C5VoIP軟交換廣播或同步,C5VoIP軟交換只保留自身用戶和區域內其他C5VoIP軟交換的路由信息。
(2)、路由只需要配置到下一跳VoIP軟交換:通過這種做法可以減少VoIP軟交換設備需要配置的路由信息,便于維護管理,同時運營網絡之間的路由只需配置到對方的網間互聯VoIP軟交換,而沒有必要了解其內部結構。
在基于VoIP軟交換設備的分層路由結構下,用戶呼叫的路由過程如下
(1)、用戶在發起呼叫時,為其提供服務的C5VoIP軟交換將用預先靜態配置好的路由表,根據被叫用戶的E.164號碼解析出下一跳VoIP軟交換設備的IP地址,并利用分組承載網的傳送能力把呼叫接續到下一跳VoIP軟交換設備。
(2)、下一跳VoIP軟交換設備可能是被叫用戶所屬的C5VoIP軟交換,也可能是C4VoIP軟交換(轉接VoIP軟交換設備)。如果是C5VoIP軟交換,則直接把呼叫接續到被叫用戶;如果是C4VoIP軟交換,將繼續使用靜態配置的路由信息,在自身的路由表內進行選路,直至找到被叫用戶所在的C5VoIP軟交換。由于這種網絡結構只要求VoIP軟交換設備配置和維護一定范圍內的路由,即每個VoIP軟交換設備只需要配置和維護其同層相鄰(有邏輯連接關系)的VoIP軟交換設備及其匯接的低層軟交換設備和高層轉接VoIP軟交換設備的路由數據(例如csVoIP軟交換只需配置和維護與其同區域的csVoIP軟交換和高層轉接VoIP軟交換的路由數據),從而大大減少每個VoIP軟交換設備上的路由數據。總之,這種分層VoIP軟交換結構的靜態路由方式,沿襲了PSTN的多級路由體系,每個VoIP軟交換設備的路由數據相對簡單,VoIP軟交換網絡的組網結構清晰。
2.基于定位服務器的分層路由結構
根據IP網的特點,VoIP軟交換網絡不同于傳統的分層PSTN,局向等基本路由概念不再有任何意義,網絡中任意一個VoIP軟交換設備都應能夠直接定位對端VoIP軟交換設備,避免呼叫信令的逐跳處理轉發,這可以通過設置集中的共享定位服務器(LS,LoeationServer,也稱為位置服務器或者路由服務器)來實現。每個定位服務器負責為若干個VoIP軟交換設備提供路由尋址等信息,每個VoIP軟交換設備僅與特定的幾個定位服務器聯系。
地址解析由定位服務器完成,VoIP軟交換設備通過定位服務器實現路由信息的獲取。從單次呼叫看,每個VoIP軟交換設備僅與一個定位服務器聯系,由該定位服務器完成對落地VoIP軟交換設備的定位并響應請求。定位服務器可根據不同的地域或管理等級進行劃分,形成不同層面的分層結構。這樣的規劃可較好地解決大型網絡的組網問題。圖9.4給出了利用定位服務器形成的分層路由結構。
在基于定位服務器的分層路由結構中,定位服務器的組織采用的是分層結構,而VoIP軟交換設備仍然采用平面結構。每個VoIP軟交換設備在通過一個或多個定位服務器的地址解析后,均可直接定位到被叫VoIP軟交換設備。定位服務器之間動態地維護它們的選路數據,并實現路由信息的共享和互通。在分層結構模式下,定位服務器的層次數量決定于實際網絡的容量和建設規模,運營商可根據實際情況靈活設置。從概念上看,這種分層的網絡結構與基于H.323協議的VoIP電話網非常相似。
利用定位服務器群完成大型VoIP軟交換網絡的組網是剛剛出現的全新概念,定位服務器尚不是VoIP軟交換網絡框架定義的標準實體,而是在解決VoIP軟交換大網路由問題時提出的一個功能實體,其功能和特性還沒有得到業界的統一認可。總的來說,定位服務器的主要特征包括
? 通過接口協議完成定位服務器之間的信息互換;
? 通過接口協議接受路由查詢申請;
? 支持E.164、IP地址、URI等路由信息;
? 支持類似于PSTN的多層結構,可劃分不同的域和層次,各級定位服務器可具備匯接和查詢功能;
? 提供安全性服務,可根據政府管制等特別需求實現監控等特殊服務。
關于VoIP軟交換設備與定位服務器之間以及多個定位服務器之間的接口方式,目前業界尚未有統一的標準,不同廠家采用不同的協議,如TRIP、LDAP、DIAMETER+、SIP、RAS、H.225.0AnnexG等,從而導致了諸多互通問題。同時,不同定位服務器之間的路由數據的同步也是一個很重要的問題。
從路由信息的組織及獲得方式來看,定位服務器采用的技術包括靜態路由和動態路由兩種模式。靜態路由模式是指定位服務器之間以及定位服務器和VoIP軟交換設備之間的路由信息采用靜態配置。由于VoIP軟交換設備和定位服務器一般都有靜態IP地址,因此可在定位服務器和VoIP軟交換設備中保存用戶號碼與定 位服務器/VoIP軟交換設備IP地址之間的對應關系。這種方式類似于H.323網絡的網守尋址方式,即在網守中保存用戶號碼與網關IP地址的對應關系。靜態路由的優點是簡單、成熟,但增刪一個節點的數據會牽涉到大量的數據修改,并且這些數據往往需要手動修改,不利于數據的一致性,且無法實現大部分策略路由,不夠靈活。
針對靜態路由存在的問題,業界近年來開始探索定位服務器的動態路由方式。目前提到的比較多的動態路由技術是TRIP協議和策略路由。TRIP協議既可用于定位服務器之間,也可以用于VoIP軟交換設備和定位服務器之間,它可以保證IP網上的路由數據一致,并實現路由信息自動更新。廣義地說,策略路由也是一種動態路由,運營商可通過制定不同的時間段、話務比例、安全級別等基于策略的路由數據,使VoIP軟交換網絡的路由更高效靈活。定位服務器采用動態路由方式的優點是路由數據修改靈活、方便,但設備實現復雜。