智能路由技術(shù)在VoIP系統中的應用

潘勇 成佳 2006/06/26

　　呼叫路由是VoIP技術(shù)的核心內容，在建立話(huà)音通道之前，呼叫路由首先要為主被叫選擇一條可用路徑，為后續的呼叫信令和語(yǔ)音分組搭建承載通道。與Ethernet的通信機制相似，呼叫路由應該包括號碼解析和路徑選擇兩個(gè)部分，號碼解析負責將用戶(hù)撥打的電話(huà)號碼轉換為被叫的IP地址，路徑選擇則根據既定策略為主被叫選擇一條最佳路徑，以確保整個(gè)通信過(guò)程的順利進(jìn)行。傳統的呼叫路由技術(shù)只對號碼解析過(guò)程進(jìn)行了定義，路徑選擇則依賴(lài)于“加撥前綴”等非自動(dòng)方式來(lái)實(shí)現，如撥“9”打IP、撥“0”打PSTN。

　　目前，以公安、銀行、保險為代表的國內行業(yè)用戶(hù)出于自身的特定需要，對VoIP系統的可用性、可靠性和可控性提出了更高的要求。這些要求將對VoIP呼叫路由機制產(chǎn)生深刻影響，成為智能路由技術(shù)得以發(fā)展和應用的關(guān)鍵契機。

　　智能路由技術(shù)介紹

　　VoIP智能路由技術(shù)不是一個(gè)完全獨立的工作機制。為了同時(shí)滿(mǎn)足用戶(hù)對高可用性、高可靠性和高可控性的要求，智能路由是“撥號端分類(lèi)與捆綁、撥號端優(yōu)先級設置與動(dòng)態(tài)調整、1+1綁定、號碼變換、號碼防火墻和帶寬管理”等多項技術(shù)協(xié)同工作的外在結果。

　　撥號端的定義

　　在VoIP技術(shù)中，撥號端（dial-peer）的概念主要用于區分不同的路由方向。有三種類(lèi)型的撥號對端，它們分別代表四個(gè)不同的路由方向：傳統電話(huà)目的端，指向VoIP設備的普通電話(huà)機接口（FXS）或與PSTN相連的模擬中繼接口（FXO）；VoIP網(wǎng)絡(luò )目的端，指向遠端的IP電話(huà)或VoIP設備；數字中繼目的端，指向提供E1中繼的用戶(hù)PBX或PSTN交換機。（如圖1)

圖1 IP-PSTN切換示意圖

　　撥號端的基本屬性是目標號碼，以及目標號碼對應的網(wǎng)絡(luò )地址或者尋址方式。對不同的撥號端采用不同的目標號碼配置就可以區分路由的方向。例如，可以配置某撥號端的目標號碼為028xxx，該號碼對應192.168.0.168的IP地址。這樣只需要呼叫028開(kāi)始的任意3位號碼，主叫設備就將訪(fǎng)問(wèn)IP地址為192.168.0.168的對端設備。所以，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，智能路由技術(shù)就是一種通過(guò)增加和動(dòng)態(tài)調整撥號端屬性，并根據撥號端屬性進(jìn)行呼叫路由的策略性路由機制。增加的撥號端屬性包括：撥號延時(shí)、線(xiàn)路屬性、路由可靠度等等。

　　撥號端分類(lèi)與捆綁

　　撥號端分類(lèi)與捆綁的主要作用是將VoIP網(wǎng)絡(luò )的可用資源進(jìn)行分類(lèi)和組合，在一張物理網(wǎng)絡(luò )上構建多個(gè)具有不同屬性的虛擬網(wǎng)絡(luò )，以便支持策略路由和冗余呼叫。

　　模擬中繼（FXO）可以按照用戶(hù)進(jìn)行分組，實(shí)現用戶(hù)組與模擬中繼組的一一綁定，使不同類(lèi)別的用戶(hù)使用不同的模擬中繼，獲取不同的VoIP服務(wù)。

　　模擬中繼分組的概念同樣適合數字中繼（E1），但數字中繼撥號端支持兩種路由方式，即物理E1號和E1邏輯組號。如果撥號端使用物理E1號，當用戶(hù)撥打的號碼與該撥號端匹配時(shí)，智能路由將選擇該E1所有時(shí)隙中的空閑時(shí)隙進(jìn)行呼叫路由。E1邏輯組是指某個(gè)特定物理E1中多個(gè)時(shí)隙或者多個(gè)物理E1中若干時(shí)隙的組合，撥號端使用E1邏輯組時(shí)，當被叫號碼與撥號端匹配時(shí)，智能路由將選擇E1邏輯組中的某一條空閑時(shí)隙進(jìn)行呼叫。

　　撥號端優(yōu)先級設置與動(dòng)態(tài)調整

　　撥號端優(yōu)先級設置與動(dòng)態(tài)調整的主要作用是為主被叫間存在的多條可達路徑設置不同的優(yōu)先級，并通過(guò)對各條路徑的實(shí)時(shí)監測，來(lái)動(dòng)態(tài)調整它們的優(yōu)先級，確保下次呼叫總是由最佳路徑來(lái)承載，從而大幅提高VoIP系統的可靠性和通話(huà)質(zhì)量。

　　根據IP網(wǎng)絡(luò )和PSTN網(wǎng)絡(luò )的可達情況，網(wǎng)絡(luò )管理員可以為不同的撥號端配置路由優(yōu)先級。此時(shí)，如果在主被叫間存在多條可達路徑，路徑選擇算法就將獲得一個(gè)撥號端優(yōu)先級順序表，并選擇高優(yōu)先級的路由方向進(jìn)行呼叫路由。只有當高優(yōu)先級的路由不通時(shí)，路徑選擇算法才選擇次高優(yōu)先級的路由。

　　利用這一機制，網(wǎng)絡(luò )管理員也可以為每個(gè)撥號端配置一條備份路由，這個(gè)備份路由可以通往IP網(wǎng)方向也可以通向PSTN方向，當主路由不通時(shí)路徑選擇算法就將自動(dòng)把下一次呼叫切換到備份路由，實(shí)現IP-PSTN切換。

　　“1＋1”綁定

　　所謂“1＋1”綁定組網(wǎng)是指一條普通電話(huà)線(xiàn)與一條模擬中繼線(xiàn)1:1綁定，或者一條E1出中繼與一條E1入中繼1:1綁定的組網(wǎng)方案。如果撥號端優(yōu)先級設置與動(dòng)態(tài)調整是IP-PSTN切換的軟件部分，那么“1＋1”綁定組網(wǎng)就是IP-PSTN切換的一種具體實(shí)現方式。它要求VoIP設備提供一種可控的硬件連接機制，以便在智能路由算法的控制下，實(shí)現設備斷電、網(wǎng)絡(luò )故障、帶寬不夠時(shí)的路徑切換，確保呼叫可達。

　　“1＋1”綁定組網(wǎng)不僅提供了一種更加可靠的IP-PSTN切換機制，還能完全保留用戶(hù)原有電話(huà)號碼和撥打習慣。

　　號碼變換

　　號碼變換的主要作用是在路由過(guò)程中，對主被叫號碼進(jìn)行必要的轉換，使具體的路徑選擇算法與用戶(hù)撥打的號碼相互隔離，以便簡(jiǎn)化撥號過(guò)程，維持用戶(hù)原有的號碼編制，或者滿(mǎn)足用戶(hù)的特定撥打習慣，實(shí)現VoIP系統的“透明化”。

　　對于任意一條路由，網(wǎng)絡(luò )管理員都可以為它設置豐富的號碼變換規則，對主被叫號碼的前綴、長(cháng)度和特定字冠進(jìn)行特定的變換，例如用戶(hù)撥打號碼010114，通過(guò)號碼變換技術(shù)，可以加一個(gè)長(cháng)途前綴“193”，使用戶(hù)實(shí)際撥打的號碼變?yōu)椤?93010114”。

　　號碼防火墻

　　號碼防火墻的主要作用是將電話(huà)號碼進(jìn)行分類(lèi)，為不同類(lèi)別設置不同的撥打權限，使路徑選擇算法在用戶(hù)的權限框架內選擇可達路徑。與撥號端分類(lèi)和捆綁機制配合，號碼防火墻確保VoIP系統具有強大的可靠性。

　　主/被叫黑白名單是號碼防火墻的一種簡(jiǎn)易實(shí)現方式。黑白名單能夠在有限分類(lèi)的情況下，提供相對豐富的權限控制能力。具體說(shuō)，黑白名單就是把電話(huà)號碼分為三類(lèi)，并定義這些分類(lèi)之間的呼叫限制。(如圖2)

圖2 黑白名單模型

　　可以這樣來(lái)理解黑白名單：主叫黑白名單表示主叫用戶(hù)的權限，其中白名單擁有的權限最高，可以撥打任何號碼，黑名單權限最低，是受限用戶(hù)，只能撥打白名單，未定義名單分別介于中間，可以撥打白名單及其未定義名單。被叫黑白名單表示一種資源，白名單是不受限制資源，可以被任何號碼呼叫；黑名單是受限資源，只能被白名單撥打，未定義名單則介于其中間，可以被未定義名單和白名單撥打。

　　智能路由技術(shù)應用于VoIP系統

　　采用智能路由技術(shù)，VoIP系統將在可用性、可靠性和可控性等方面獲得有效改善。一些關(guān)鍵應用如下：

　　“四不改變”

　　撥號端技術(shù)與“1＋1”綁定技術(shù)協(xié)同工作，使VoIP網(wǎng)絡(luò )建設只需在PSTN和用戶(hù)電話(huà)之間放置VoIP設備即可，完全可以保留用戶(hù)原有的電話(huà)號碼，實(shí)現“四不改變”，即“不改變原有電話(huà)號碼，不改變原有撥號習慣，不改變原有網(wǎng)絡(luò )結構，不改變原有網(wǎng)絡(luò )設置”。

　　例如，用戶(hù)在實(shí)施VoIP時(shí)要求保留原有PSTN電話(huà)線(xiàn)，利用智能路由技術(shù)，我們可以讓VoIP撥號端的路由優(yōu)先級高于PSTN撥號端。此時(shí)，如果用戶(hù)正常撥號，智能路由算法將優(yōu)選IP網(wǎng)絡(luò )完成呼叫，一旦IP網(wǎng)絡(luò )發(fā)生故障，智能路由才選擇PSTN網(wǎng)絡(luò )完成呼叫。

　　結合號碼變換技術(shù)，智能路由可以在呼叫轉向PSTN時(shí)，自動(dòng)為被叫號碼添加運營(yíng)商的IP電話(huà)前綴，走運營(yíng)商的IP網(wǎng)絡(luò )完成呼叫，為用戶(hù)節省每一分話(huà)費。

　　IP-PSTN自動(dòng)切換

　　采用撥號端技術(shù)，可以設置VoIP撥號端的備份路徑為PSTN網(wǎng)絡(luò )，則當IP網(wǎng)絡(luò )正常時(shí)，呼叫從IP網(wǎng)路到達目的地，實(shí)現PSTN旁路。當IP網(wǎng)絡(luò )不通，或需要將此號碼路由到PSTN時(shí)，智能路由算法將自動(dòng)將本次呼叫轉向PSTN。(如圖3)

圖3 IP-PSTN切換示意圖

　　IP-PSTN切換使IP電話(huà)與PSTN電話(huà)互為備份，使VoIP系統同時(shí)兼顧“省錢(qián)”與“可靠”，在確保電話(huà)可達的基礎上，最大限度地節省用戶(hù)話(huà)費。

　　區分服務(wù)

　　一方面，采用號碼防火墻，網(wǎng)絡(luò )管理員可以為不同的用戶(hù)提供不同的服務(wù)等級，選擇性開(kāi)通國際長(cháng)途、國內長(cháng)途、本地市話(huà)或者系統內部電話(huà)等業(yè)務(wù)，并嚴格控制用戶(hù)撥打各類(lèi)聲訊臺。

　　另一方面，采用撥號端技術(shù)，網(wǎng)絡(luò )管理員可以為不同的用戶(hù)分配不同的中繼資源，為高級用戶(hù)提供更低的呼叫阻塞率和更好的通話(huà)質(zhì)量，并限制低級用戶(hù)過(guò)度占用中繼資源，從而在提供差異化服務(wù)的同時(shí)，提高網(wǎng)絡(luò )資源的利用率。

　　總結

　　智能路由是對傳統VoIP呼叫路由技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與完善，它通過(guò)“撥號端分類(lèi)與捆綁、撥號端優(yōu)先級設置與動(dòng)態(tài)調整、1+1綁定、號碼變換和“號碼防火墻”等多項技術(shù)的有機組合與協(xié)同工作，大幅提升VoIP系統的可用性、可靠性和可控性，為用戶(hù)構建一個(gè)簡(jiǎn)單、透明、可靠的VoIP網(wǎng)絡(luò )。

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