TRIP在VoIP網(wǎng)絡(luò)中的架構(gòu)

2019-11-03 09:04:18

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供稿：網(wǎng)友

章晉浩黃本雄胡廣　華中科技大學(xué)

　　摘要 TRip是一個(gè)新興的IP電話(huà)路由協(xié)議，它獨(dú)立于任何信令協(xié)議，可以靈活地應(yīng)用于不同結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。本文介紹了TRIP應(yīng)用于VoIP網(wǎng)絡(luò)時(shí)的框架，并著重分析了它在H.323網(wǎng)絡(luò)、SIP網(wǎng)絡(luò)以及軟交換網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞 TRIP LS H.323 SIP 軟交換

1 背景

　　近幾年我國(guó)的分組語(yǔ)音業(yè)務(wù)一直保持高速增長(zhǎng)，各運(yùn)營(yíng)商按照規(guī)劃逐步開(kāi)始下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）的試驗(yàn)和建設(shè)。隨著語(yǔ)音IP網(wǎng)絡(luò)的不斷增長(zhǎng)，將逐漸形成本地、地域性和全球性IP語(yǔ)音管理區(qū)域，IP電話(huà)網(wǎng)關(guān)在利用率、數(shù)量方面呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，其工作機(jī)制和管理操作也變得越來(lái)越復(fù)雜，其中的一個(gè)難點(diǎn)就是網(wǎng)關(guān)定位，也就是網(wǎng)關(guān)選擇、路由選擇、網(wǎng)關(guān)發(fā)現(xiàn)和網(wǎng)關(guān)路由。面對(duì)一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)濟(jì)有效的路由技術(shù)已經(jīng)成為業(yè)界普遍關(guān)注的一個(gè)重要課題。

　　為了解決NGN運(yùn)營(yíng)商之間或區(qū)域間的路由動(dòng)態(tài)可增長(zhǎng)、呼叫協(xié)議無(wú)關(guān)性、路由靈活擴(kuò)展性和最優(yōu)化等需求，IETF提出了TRIP（Telephony Routing over IP）協(xié)議，它屬于一種域間網(wǎng)關(guān)定位的路由協(xié)議，它允許每個(gè)網(wǎng)關(guān)資源的管理者根據(jù)不同的策略建立自己的本地可用網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)，然后按照不同的策略進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)之間不同網(wǎng)關(guān)信息的聚合、廣播、交換和共享——首先使這些信息在本地對(duì)自己可用，然后再把這些信息按照一定策略傳播、同步給其他供應(yīng)商，這些數(shù)據(jù)庫(kù)中的網(wǎng)關(guān)信息供信令服務(wù)器、軟交換設(shè)備和其他用戶(hù)直接查詢(xún)使用，從而能夠很方便地進(jìn)行網(wǎng)關(guān)定位和網(wǎng)絡(luò)尋址，全局性地解決IP電話(huà)路由問(wèn)題。

2 TRIP協(xié)議

2.1 TRIP解決的問(wèn)題

　　TRIP是一個(gè)用來(lái)在管理域間交換網(wǎng)關(guān)路由信息的協(xié)議，獨(dú)立于任何信令協(xié)議（如SIP或H.323等）。TRIP所考慮的問(wèn)題，主要是一個(gè)地址到路由的轉(zhuǎn)換問(wèn)題：對(duì)于給出的一個(gè)指向電路交換網(wǎng)中某個(gè)終端的電話(huà)號(hào)碼，找出能完成此呼叫的最合適的網(wǎng)關(guān)的IP地址。這個(gè)映射依賴(lài)于一些本地的因素，如策略和服務(wù)提供者的聯(lián)系等。因此，可用網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)每個(gè)提供者來(lái)說(shuō)是完全不同的，需要一個(gè)協(xié)議來(lái)建立起服務(wù)提供者之間特定的聯(lián)系并在不同的域間交換網(wǎng)關(guān)路由信息，提供這些功能的協(xié)議就是TRIP。

　　定位服務(wù)器LS（Location Server）是TRIP的主要功能實(shí)體，當(dāng)TRIP應(yīng)用于VoIP網(wǎng)絡(luò)時(shí)，LS以ITAD域的形式組織。ITAD是Internet電話(huà)管理域，每個(gè)ITAD至少擁有一個(gè)LS、若干個(gè)網(wǎng)關(guān)和若干個(gè)終端用戶(hù)EU。

2.2 TRIP消息

　　TRIP定義了四個(gè)消息：OPEN、KEEPALIVE、 UPDATE和NOTIFICATION。

　　OPEN消息：在LS間的TCP連接建立后所發(fā)送的第一個(gè)TRIP消息，開(kāi)始建立TRIP連接。

　　KEEPALIVE消息：是OPEN消息成功接收后的一個(gè)響應(yīng)消息，告知所建立的會(huì)話(huà)處于激活狀態(tài)。

　　UPDATE：不僅用來(lái)廣播新增路由信息，也用來(lái)刪除、修改已經(jīng)廣播出去的一些路由信息，而且這兩種操作可以同時(shí)進(jìn)行。 NOTIFICATION消息：在TRIP檢測(cè)到錯(cuò)誤是產(chǎn)生和發(fā)送的消息之后，TRIP連接被關(guān)閉。

　　TRIP消息的傳遞要求底層有可靠的傳輸連接，可把TCP/IP作為T(mén)RIP的下層協(xié)議。只有在底層TCP連接建立的基礎(chǔ)上，才能進(jìn)行TRIP消息的收發(fā)。對(duì)此，LS定義一個(gè)有限狀態(tài)機(jī)，其包含六個(gè)狀態(tài)：Idle、Connect、Active、OpenSent、OpenCon-firm和Established。前三個(gè)狀態(tài)和LS之間的TCP連接建立過(guò)程相關(guān)；在連接成功后，LS向?qū)Χ薒S發(fā)送OPEN消息并轉(zhuǎn)入OpenSent狀態(tài)；當(dāng)所有的OPEN消息都正確發(fā)送時(shí)，進(jìn)入OpenConfirm狀態(tài)并等待響應(yīng)；收到KEEPALIVE響應(yīng)消息后，LS進(jìn)入Established狀態(tài)，會(huì)話(huà)成功建立，LS之間開(kāi)始進(jìn)行UPDAT、KEEPALIVE和NOTIFICATION消息的交互。

2.3 TRIB

　　TRIB（Telephony Routing Information Base）包含了TRIP的交換路由信息，它由四個(gè)不同的部分組成：Adj-TRIBs-In、Ext-TRIB、Loc-TRIB和Adj-TRIBs-Out。在由LS所組成的網(wǎng)絡(luò)中，LS（Location Server）是參與TRIP的主要實(shí)體；每個(gè)ITAD（IP電話(huà)管理域）管理其包含的一組資源，如LS（至少一個(gè)）、網(wǎng)關(guān)和終端用戶(hù)等。ITAD1的LS1處于一個(gè)典型的位置上，因此分析它的TRIB也是具有代表性的。

　　Adj-TRIBs-In稱(chēng)為臨近可選TRIB，結(jié)合ITAD1的LS1，就是從域內(nèi)LS （ITAD1的LS2、LS3）和域外LS （ITAD2的LS1、ITAD3的LS1）的UPDATE消息中所獲取的路由信息，這些路由信息是當(dāng)前進(jìn)行路由選擇的輸入路由信息。

　　Ext-TRIB稱(chēng)為外部TRIB，它是從Adj-TRIBsIn（域外LS）和Local Routes（通過(guò)配置或其他協(xié)議注入）中，按照一定的路由選擇算法選擇出來(lái)的最佳路由。

　　Loc-TRIB稱(chēng)為本地TRIB，是LS運(yùn)用其本地策略從Adj-TRIBs-In（域內(nèi)LS）和Ext-TRIB中選擇出來(lái)的TRIP路由信息。

　　Adj-TRIBs-Out稱(chēng)為臨近輸出TRIB，其內(nèi)容是LS準(zhǔn)備廣播給域外LS的路由信息，它的內(nèi)容將攜帶在UPDATE消息中對(duì)外廣播。

　　對(duì)于同一個(gè)ITAD域內(nèi)未直接連接的LS之間，如ITAD1中的LS2和LS3，通過(guò)ITAD1的LS1轉(zhuǎn)傳它們的UPDATE消息，從而LS2、LS3能相互獲取對(duì)方的路由信息，并作為域內(nèi)Adj-TRIBs-In參與本地策略處理；在不同ITAD域內(nèi)未直接相連的LS之間，如ITAD1的LS2對(duì)于ITAD2的LS1、ITAD3的LS1，則首先是ITAD1的LS1通過(guò)ITAD2的LS1和ITAD3的LS1的Adj-TR-IBs-Out獲取路由信息，聯(lián)同Local Routes進(jìn)行一次路由選擇，將選擇出來(lái)的最佳路由輸入Ext-TRIB，然后向域內(nèi)其他LS廣播UPDATE消息，從而ITAD1的LS2能獲取其域外LS的路由信息。

3 TRIP的體系結(jié)構(gòu)

　　TRIP是一個(gè)通用目的的交換路由信息的工具，它并沒(méi)有規(guī)定LS之間的聯(lián)接結(jié)構(gòu)和形態(tài)，在一個(gè)ITAD內(nèi)的LS可以被配置成網(wǎng)狀、星形、或任意其他連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。同樣的，對(duì)于TRIP ITADs的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也沒(méi)有限制，可以被組織成平面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（網(wǎng)狀或環(huán)形）、多層次結(jié)構(gòu)，或其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。下面對(duì)TRIP在H.323網(wǎng)絡(luò)、SIP網(wǎng)絡(luò)以及以軟交換為核心的下一代網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，分別作具體的討論。

3.1 在H.323網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用　　H.323最初的設(shè)計(jì)目的是應(yīng)用于局域網(wǎng)上的多媒體通信，對(duì)于廣域網(wǎng)上的尋址和用戶(hù)定位等問(wèn)題沒(méi)有考慮。IP電話(huà)最初是基于H.323架構(gòu)的，雖然在H.323V4定義了通過(guò)網(wǎng)守實(shí)現(xiàn)跨區(qū)定位和通過(guò)代理關(guān)口實(shí)現(xiàn)跨域定位的過(guò)程，然而，它不提供在復(fù)雜的多域搜索中執(zhí)行環(huán)路檢測(cè)的簡(jiǎn)便方法，當(dāng)域的數(shù)量增大，定位變得很復(fù)雜，這就限制了它能支持的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。

　　在H.323網(wǎng)絡(luò)中采用LS定位，各LS通過(guò)TRIP在域內(nèi)和域間傳遞路由信息；H.323網(wǎng)守向LS注冊(cè)，當(dāng)呼叫產(chǎn)生時(shí)，網(wǎng)守通過(guò)前端協(xié)議訪問(wèn)LS，通過(guò)查詢(xún)TRIB就能方便迅速地返回目的網(wǎng)關(guān)（網(wǎng)守）的地址。因此，在H.323中采用TRIP協(xié)助進(jìn)行定位，能妥善地解決原來(lái)定位復(fù)雜的問(wèn)題，也有助于擴(kuò)展H.323支持的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。

3.2 在SIP網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

　　SIP是一個(gè)開(kāi)放式的IP電話(huà)信令協(xié)議，它采用分布式的控制模式，由用戶(hù)代理客戶(hù)端（UAC）作為用戶(hù)的呼叫代理，初始化和發(fā)起一個(gè)SIP呼叫；用戶(hù)代理服務(wù)器（UAS）用來(lái)接收請(qǐng)求，并作為被叫用戶(hù)代理，對(duì)請(qǐng)求作出響應(yīng)。在SIP的代理呼叫模式中，SIP代理（SIP PRoxy）接收用戶(hù)或其他代理服務(wù)器發(fā)來(lái)的請(qǐng)求，在進(jìn)行一些處理（如通過(guò)地址解析決定目的服務(wù)器）后，將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給其他服務(wù)器，并把服務(wù)器發(fā)回的響應(yīng)回送給終端；在重定向呼叫模式中，重定向服務(wù)器（Redirect Server）在收到客戶(hù)請(qǐng)求后不進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，而是向客戶(hù)響應(yīng)下一個(gè)應(yīng)訪問(wèn)的服務(wù)器地址，然后由用戶(hù)向下一級(jí)服務(wù)器重新發(fā)送請(qǐng)求。

　　當(dāng)在SIP網(wǎng)絡(luò)中采用TRIP進(jìn)行尋址定位，代理服務(wù)器在向LS注冊(cè)后，即可借助TRIP實(shí)現(xiàn)對(duì)下一跳服務(wù)器地址的確定，如對(duì)于IP電話(huà)發(fā)起的對(duì)IP電話(huà)3的呼叫，代理4處理此請(qǐng)求時(shí)，通過(guò)前端訪問(wèn)LS，比較TRIB中保存的代理2與代理3的優(yōu)先選擇參數(shù)preference，就可以確定代理3是下一跳服務(wù)器，而不必再通過(guò)代理2轉(zhuǎn)發(fā)；對(duì)于重定向服務(wù)器，可通過(guò)前端協(xié)議訪問(wèn)LS，把TRIB作為查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)，從而獲取目的服務(wù)器的地址并返回給呼叫發(fā)起方。

3.3 在以軟交換為核心的混合網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

　　軟交換為下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）提供呼叫控制功能和連接控制功能，是NGN呼叫與控制的核心，在軟交換數(shù)目較少時(shí)可通過(guò)配置路由信息實(shí)現(xiàn)用戶(hù)定位和網(wǎng)絡(luò)尋址。然而，隨著NGN規(guī)模的增大，軟交換數(shù)目的增多，路由信息的配置和維護(hù)將會(huì)相當(dāng)困難；而且，由于不同網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和路由策略的不同，他們之間的路由互通也是一個(gè)重大的問(wèn)題。

　　TRIP在最初就被設(shè)計(jì)成一種與具體呼叫協(xié)議無(wú)關(guān)的路由機(jī)制，因此它天然可以解決由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同而帶來(lái)的路由互通問(wèn)題；TRIP通過(guò)收發(fā)TRIP消息可以實(shí)現(xiàn)域內(nèi)和域間路由信息的傳遞，并按一定策略將最佳路由信息保存在TRIB中，這樣，軟交換本身不需要再維護(hù)大量的路由信息，而是通過(guò)請(qǐng)求TRIP的承載實(shí)體——LS，直接定位遠(yuǎn)端設(shè)備，避免IP網(wǎng)中呼叫信令的逐跳處理轉(zhuǎn)發(fā)。

　　圖5是TRIP在以軟交換為核心的網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的一個(gè)簡(jiǎn)單示例。H.323和SIP是分組網(wǎng)內(nèi)的兩大競(jìng)爭(zhēng)協(xié)議，都有其各自的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍，作為支持多協(xié)議的軟交換，需要支持這兩種協(xié)議，并發(fā)揮SIP與H.323互通的橋梁作用。在這個(gè)示例中，SIP代理服務(wù)器、軟交換、H.323網(wǎng)守都與特定的LS聯(lián)系，因而每個(gè)LS各自只需支持單一注冊(cè)即可，如LS2只需要具備接受SoftSwitch注冊(cè)的功能，而不需要同時(shí)具備接受SIP代理和H.323 GK注冊(cè)的能力。位于不同網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的LS，盡管其前端協(xié)議和注冊(cè)機(jī)制有所不同，但TRIP是其唯一的路由協(xié)議，LS之間通過(guò)TRIP消息交互路由信息，不會(huì)因網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模大小和結(jié)構(gòu)不同而受到影響。在上面的網(wǎng)絡(luò)中，也可以通過(guò)設(shè)置LS，使其具備接受多協(xié)議注冊(cè)的能力，從而讓SoftSwitch、SIP 代理和H.323共享一個(gè)LS及其數(shù)據(jù)庫(kù)TRIB。

4 結(jié)束語(yǔ)

　　TRIP是一個(gè)新興的電話(huà)路由協(xié)議，它繼承了以往相關(guān)協(xié)議的功能，并對(duì)其進(jìn)行了有效的擴(kuò)充，只要對(duì)其進(jìn)行合理利用和規(guī)劃，就能很好地解決下一代網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大、軟交換數(shù)目的增多以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化所帶來(lái)的定位和網(wǎng)絡(luò)尋址等問(wèn)題。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，TRIP也在不斷發(fā)展和完善之中，這一先進(jìn)、靈活、功能強(qiáng)大的路由協(xié)議，必將在下一代網(wǎng)絡(luò)中大顯身手。

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章晉浩，男，華中科技大學(xué)電信系寬帶無(wú)線(xiàn)與多媒體系統(tǒng)研究中心，碩士。

本雄，男，華中科技大學(xué)電信系寬帶無(wú)線(xiàn)與多媒體系統(tǒng)研究中心，教授。

胡廣，男，華中科技大學(xué)電信系通信軟件與交換技術(shù)中心，博士。

----《中國(guó)數(shù)據(jù)通信》