智能路由技術(shù)在VoIP系統(tǒng)中的應(yīng)用

潘勇 成佳 2006/06/26

　　呼叫路由是VoIP技術(shù)的核心內(nèi)容，在建立話音通道之前，呼叫路由首先要為主被叫選擇一條可用路徑，為后續(xù)的呼叫信令和語(yǔ)音分組搭建承載通道。與Ethernet的通信機(jī)制相似，呼叫路由應(yīng)該包括號(hào)碼解析和路徑選擇兩個(gè)部分，號(hào)碼解析負(fù)責(zé)將用戶撥打的電話號(hào)碼轉(zhuǎn)換為被叫的IP地址，路徑選擇則根據(jù)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(tǒng)的呼叫路由技術(shù)只對(duì)號(hào)碼解析過(guò)程進(jìn)行了定義，路徑選擇則依賴于“加撥前綴”等非自動(dòng)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，如撥“9”打IP、撥“0”打PSTN。

　　目前，以公安、銀行、保險(xiǎn)為代表的國(guó)內(nèi)行業(yè)用戶出于自身的特定需要，對(duì)VoIP系統(tǒng)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(duì)VoIP呼叫路由機(jī)制產(chǎn)生深刻影響，成為智能路由技術(shù)得以發(fā)展和應(yīng)用的關(guān)鍵契機(jī)。

　　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(dú)立的工作機(jī)制。為了同時(shí)滿足用戶對(duì)高可用性、高可靠性和高可控性的要求，智能路由是“撥號(hào)端分類與捆綁、撥號(hào)端優(yōu)先級(jí)設(shè)置與動(dòng)態(tài)調(diào)整、1+1綁定、號(hào)碼變換、號(hào)碼防火墻和帶寬管理”等多項(xiàng)技術(shù)協(xié)同工作的外在結(jié)果。

　　撥號(hào)端的定義

　　在VoIP技術(shù)中，撥號(hào)端（dial-peer）的概念主要用于區(qū)分不同的路由方向。有三種類型的撥號(hào)對(duì)端，它們分別代表四個(gè)不同的路由方向：傳統(tǒng)電話目的端，指向VoIP設(shè)備的普通電話機(jī)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(yuǎn)端的IP電話或VoIP設(shè)備；數(shù)字中繼目的端，指向提供E1中繼的用戶PBX或PSTN交換機(jī)。（如圖1)

圖1 IP-PSTN切換示意圖

　　撥號(hào)端的基本屬性是目標(biāo)號(hào)碼，以及目標(biāo)號(hào)碼對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址或者尋址方式。對(duì)不同的撥號(hào)端采用不同的目標(biāo)號(hào)碼配置就可以區(qū)分路由的方向。例如，可以配置某撥號(hào)端的目標(biāo)號(hào)碼為028xxx，該號(hào)碼對(duì)應(yīng)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(hào)碼，主叫設(shè)備就將訪問(wèn)IP地址為192.168.0.168的對(duì)端設(shè)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(diào)整撥號(hào)端屬性，并根據(jù)撥號(hào)端屬性進(jìn)行呼叫路由的策略性路由機(jī)制。增加的撥號(hào)端屬性包括：撥號(hào)延時(shí)、線路屬性、路由可靠度等等。

　　撥號(hào)端分類與捆綁

　　撥號(hào)端分類與捆綁的主要作用是將VoIP網(wǎng)絡(luò)的可用資源進(jìn)行分類和組合，在一張物理網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)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）可以按照用戶進(jìn)行分組，實(shí)現(xiàn)用戶組與模擬中繼組的一一綁定，使不同類別的用戶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(shù)字中繼（E1），但數(shù)字中繼撥號(hào)端支持兩種路由方式，即物理E1號(hào)和E1邏輯組號(hào)。如果撥號(hào)端使用物理E1號(hào)，當(dāng)用戶撥打的號(hào)碼與該撥號(hào)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(hào)端使用E1邏輯組時(shí)，當(dāng)被叫號(hào)碼與撥號(hào)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(hào)端優(yōu)先級(jí)設(shè)置與動(dòng)態(tài)調(diào)整

　　撥號(hào)端優(yōu)先級(jí)設(shè)置與動(dòng)態(tài)調(diào)整的主要作用是為主被叫間存在的多條可達(dá)路徑設(shè)置不同的優(yōu)先級(jí)，并通過(guò)對(duì)各條路徑的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整它們的優(yōu)先級(jí)，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(tǒng)的可靠性和通話質(zhì)量。

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

　　利用這一機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)管理員也可以為每個(gè)撥號(hào)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(dāng)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(xiàn)IP-PSTN切換。

　　“1＋1”綁定

　　所謂“1＋1”綁定組網(wǎng)是指一條普通電話線與一條模擬中繼線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(hào)端優(yōu)先級(jí)設(shè)置與動(dòng)態(tài)調(diào)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(xiàn)方式。它要求VoIP設(shè)備提供一種可控的硬件連接機(jī)制，以便在智能路由算法的控制下，實(shí)現(xiàn)設(shè)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(dá)。

　　“1＋1”綁定組網(wǎng)不僅提供了一種更加可靠的IP-PSTN切換機(jī)制，還能完全保留用戶原有電話號(hào)碼和撥打習(xí)慣。

　　號(hào)碼變換

　　號(hào)碼變換的主要作用是在路由過(guò)程中，對(duì)主被叫號(hào)碼進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換，使具體的路徑選擇算法與用戶撥打的號(hào)碼相互隔離，以便簡(jiǎn)化撥號(hào)過(guò)程，維持用戶原有的號(hào)碼編制，或者滿足用戶的特定撥打習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)VoIP系統(tǒng)的“透明化”。

　　對(duì)于任意一條路由，網(wǎng)絡(luò)管理員都可以為它設(shè)置豐富的號(hào)碼變換規(guī)則，對(duì)主被叫號(hào)碼的前綴、長(zhǎng)度和特定字冠進(jìn)行特定的變換，例如用戶撥打號(hào)碼010114，通過(guò)號(hào)碼變換技術(shù)，可以加一個(gè)長(zhǎng)途前綴“193”，使用戶實(shí)際撥打的號(hào)碼變?yōu)椤?93010114”。

　　號(hào)碼防火墻

　　號(hào)碼防火墻的主要作用是將電話號(hào)碼進(jìn)行分類，為不同類別設(shè)置不同的撥打權(quán)限，使路徑選擇算法在用戶的權(quán)限框架內(nèi)選擇可達(dá)路徑。與撥號(hào)端分類和捆綁機(jī)制配合，號(hào)碼防火墻確保VoIP系統(tǒng)具有強(qiáng)大的可靠性。

　　主/被叫黑白名單是號(hào)碼防火墻的一種簡(jiǎn)易實(shí)現(xiàn)方式。黑白名單能夠在有限分類的情況下，提供相對(duì)豐富的權(quán)限控制能力。具體說(shuō)，黑白名單就是把電話號(hào)碼分為三類，并定義這些分類之間的呼叫限制。(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的權(quán)限，其中白名單擁有的權(quán)限最高，可以撥打任何號(hào)碼，黑名單權(quán)限最低，是受限用戶，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(hào)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(yīng)用于VoIP系統(tǒng)

　　采用智能路由技術(shù)，VoIP系統(tǒng)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(yīng)用如下：

　　“四不改變”

　　撥號(hào)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(shè)只需在PSTN和用戶電話之間放置VoIP設(shè)備即可，完全可以保留用戶原有的電話號(hào)碼，實(shí)現(xiàn)“四不改變”，即“不改變?cè)须娫捥?hào)碼，不改變?cè)袚芴?hào)習(xí)慣，不改變?cè)芯W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不改變?cè)芯W(wǎng)絡(luò)設(shè)置”。

　　例如，用戶在實(shí)施VoIP時(shí)要求保留原有PSTN電話線，利用智能路由技術(shù)，我們可以讓VoIP撥號(hào)端的路由優(yōu)先級(jí)高于PSTN撥號(hào)端。此時(shí)，如果用戶正常撥號(hào)，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(jié)合號(hào)碼變換技術(shù)，智能路由可以在呼叫轉(zhuǎn)向PSTN時(shí)，自動(dòng)為被叫號(hào)碼添加運(yùn)營(yíng)商的IP電話前綴，走運(yùn)營(yíng)商的IP網(wǎng)絡(luò)完成呼叫，為用戶節(jié)省每一分話費(fèi)。

　　IP-PSTN自動(dòng)切換

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

圖3 IP-PSTN切換示意圖

　　IP-PSTN切換使IP電話與PSTN電話互為備份，使VoIP系統(tǒng)同時(shí)兼顧“省錢”與“可靠”，在確保電話可達(dá)的基礎(chǔ)上，最大限度地節(jié)省用戶話費(fèi)。

　　區(qū)分服務(wù)

　　一方面，采用號(hào)碼防火墻，網(wǎng)絡(luò)管理員可以為不同的用戶提供不同的服務(wù)等級(jí)，選擇性開(kāi)通國(guó)際長(zhǎng)途、國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途、本地市話或者系統(tǒng)內(nèi)部電話等業(yè)務(wù)，并嚴(yán)格控制用戶撥打各類聲訊臺(tái)。

　　另一方面，采用撥號(hào)端技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)管理員可以為不同的用戶分配不同的中繼資源，為高級(jí)用戶提供更低的呼叫阻塞率和更好的通話質(zhì)量，并限制低級(jí)用戶過(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(jié)

　　智能路由是對(duì)傳統(tǒng)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(hào)端分類與捆綁、撥號(hào)端優(yōu)先級(jí)設(shè)置與動(dòng)態(tài)調(diào)整、1+1綁定、號(hào)碼變換和“號(hào)碼防火墻”等多項(xiàng)技術(shù)的有機(jī)組合與協(xié)同工作，大幅提升VoIP系統(tǒng)的可用性、可靠性和可控性，為用戶構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單、透明、可靠的VoIP網(wǎng)絡(luò)。

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