TRIP在VoIP网络中的架构

2019-11-03 09:04:18

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供稿：网友

章晋浩黄本雄胡广　华中科技大学

　　摘要 TRip是一个新兴的IP电话路由协议，它独立于任何信令协议，可以灵活地应用于不同结构的网络。本文介绍了TRIP应用于VoIP网络时的框架，并着重分析了它在H.323网络、SIP网络以及软交换网络中的应用。

　　关键词 TRIP LS H.323 SIP 软交换

1 背景

　　近几年我国的分组语音业务一直保持高速增长，各运营商按照规划逐步开始下一代网络（NGN）的试验和建设。随着语音IP网络的不断增长，将逐渐形成本地、地域性和全球性IP语音管理区域，IP电话网关在利用率、数量方面呈增长趋势，其工作机制和管理操作也变得越来越复杂，其中的一个难点就是网关定位，也就是网关选择、路由选择、网关发现和网关路由。面对一个庞大的网络，经济有效的路由技术已经成为业界普遍关注的一个重要课题。

　　为了解决NGN运营商之间或区域间的路由动态可增长、呼叫协议无关性、路由灵活扩展性和最优化等需求，IETF提出了TRIP（Telephony Routing over IP）协议，它属于一种域间网关定位的路由协议，它允许每个网关资源的管理者根据不同的策略建立自己的本地可用网关数据库，然后按照不同的策略进行数据库之间不同网关信息的聚合、广播、交换和共享——首先使这些信息在本地对自己可用，然后再把这些信息按照一定策略传播、同步给其他供应商，这些数据库中的网关信息供信令服务器、软交换设备和其他用户直接查询使用，从而能够很方便地进行网关定位和网络寻址，全局性地解决IP电话路由问题。

2 TRIP协议

2.1 TRIP解决的问题

　　TRIP是一个用来在管理域间交换网关路由信息的协议，独立于任何信令协议（如SIP或H.323等）。TRIP所考虑的问题，主要是一个地址到路由的转换问题：对于给出的一个指向电路交换网中某个终端的电话号码，找出能完成此呼叫的最合适的网关的IP地址。这个映射依赖于一些本地的因素，如策略和服务提供者的联系等。因此，可用网关的数据库对每个提供者来说是完全不同的，需要一个协议来建立起服务提供者之间特定的联系并在不同的域间交换网关路由信息，提供这些功能的协议就是TRIP。

　　定位服务器LS（Location Server）是TRIP的主要功能实体，当TRIP应用于VoIP网络时，LS以ITAD域的形式组织。ITAD是Internet电话管理域，每个ITAD至少拥有一个LS、若干个网关和若干个终端用户EU。

2.2 TRIP消息

　　TRIP定义了四个消息：OPEN、KEEPALIVE、 UPDATE和NOTIFICATION。

　　OPEN消息：在LS间的TCP连接建立后所发送的第一个TRIP消息，开始建立TRIP连接。

　　KEEPALIVE消息：是OPEN消息成功接收后的一个响应消息，告知所建立的会话处于激活状态。

　　UPDATE：不仅用来广播新增路由信息，也用来删除、修改已经广播出去的一些路由信息，而且这两种操作可以同时进行。 NOTIFICATION消息：在TRIP检测到错误是产生和发送的消息之后，TRIP连接被关闭。

　　TRIP消息的传递要求底层有可靠的传输连接，可把TCP/IP作为TRIP的下层协议。只有在底层TCP连接建立的基础上，才能进行TRIP消息的收发。对此，LS定义一个有限状态机，其包含六个状态：Idle、Connect、Active、OpenSent、OpenCon-firm和Established。前三个状态和LS之间的TCP连接建立过程相关；在连接成功后，LS向对端LS发送OPEN消息并转入OpenSent状态；当所有的OPEN消息都正确发送时，进入OpenConfirm状态并等待响应；收到KEEPALIVE响应消息后，LS进入Established状态，会话成功建立，LS之间开始进行UPDAT、KEEPALIVE和NOTIFICATION消息的交互。

2.3 TRIB

　　TRIB（Telephony Routing Information Base）包含了TRIP的交换路由信息，它由四个不同的部分组成：Adj-TRIBs-In、Ext-TRIB、Loc-TRIB和Adj-TRIBs-Out。在由LS所组成的网络中，LS（Location Server）是参与TRIP的主要实体；每个ITAD（IP电话管理域）管理其包含的一组资源，如LS（至少一个）、网关和终端用户等。ITAD1的LS1处于一个典型的位置上，因此分析它的TRIB也是具有代表性的。

　　Adj-TRIBs-In称为临近可选TRIB，结合ITAD1的LS1，就是从域内LS （ITAD1的LS2、LS3）和域外LS （ITAD2的LS1、ITAD3的LS1）的UPDATE消息中所获取的路由信息，这些路由信息是当前进行路由选择的输入路由信息。

　　Ext-TRIB称为外部TRIB，它是从Adj-TRIBsIn（域外LS）和Local Routes（通过配置或其他协议注入）中，按照一定的路由选择算法选择出来的最佳路由。

　　Loc-TRIB称为本地TRIB，是LS运用其本地策略从Adj-TRIBs-In（域内LS）和Ext-TRIB中选择出来的TRIP路由信息。

　　Adj-TRIBs-Out称为临近输出TRIB，其内容是LS准备广播给域外LS的路由信息，它的内容将携带在UPDATE消息中对外广播。

　　对于同一个ITAD域内未直接连接的LS之间，如ITAD1中的LS2和LS3，通过ITAD1的LS1转传它们的UPDATE消息，从而LS2、LS3能相互获取对方的路由信息，并作为域内Adj-TRIBs-In参与本地策略处理；在不同ITAD域内未直接相连的LS之间，如ITAD1的LS2对于ITAD2的LS1、ITAD3的LS1，则首先是ITAD1的LS1通过ITAD2的LS1和ITAD3的LS1的Adj-TR-IBs-Out获取路由信息，联同Local Routes进行一次路由选择，将选择出来的最佳路由输入Ext-TRIB，然后向域内其他LS广播UPDATE消息，从而ITAD1的LS2能获取其域外LS的路由信息。

3 TRIP的体系结构

　　TRIP是一个通用目的的交换路由信息的工具，它并没有规定LS之间的联接结构和形态，在一个ITAD内的LS可以被配置成网状、星形、或任意其他连接拓扑结构。同样的，对于TRIP ITADs的拓扑结构也没有限制，可以被组织成平面拓扑结构（网状或环形）、多层次结构，或其他拓扑结构。下面对TRIP在H.323网络、SIP网络以及以软交换为核心的下一代网络中的应用，分别作具体的讨论。

3.1 在H.323网络中的应用　　H.323最初的设计目的是应用于局域网上的多媒体通信，对于广域网上的寻址和用户定位等问题没有考虑。IP电话最初是基于H.323架构的，虽然在H.323V4定义了通过网守实现跨区定位和通过代理关口实现跨域定位的过程，然而，它不提供在复杂的多域搜索中执行环路检测的简便方法，当域的数量增大，定位变得很复杂，这就限制了它能支持的网络规模。

　　在H.323网络中采用LS定位，各LS通过TRIP在域内和域间传递路由信息；H.323网守向LS注册，当呼叫产生时，网守通过前端协议访问LS，通过查询TRIB就能方便迅速地返回目的网关（网守）的地址。因此，在H.323中采用TRIP协助进行定位，能妥善地解决原来定位复杂的问题，也有助于扩展H.323支持的网络规模。

3.2 在SIP网络中的应用

　　SIP是一个开放式的IP电话信令协议，它采用分布式的控制模式，由用户代理客户端（UAC）作为用户的呼叫代理，初始化和发起一个SIP呼叫；用户代理服务器（UAS）用来接收请求，并作为被叫用户代理，对请求作出响应。在SIP的代理呼叫模式中，SIP代理（SIP PRoxy）接收用户或其他代理服务器发来的请求，在进行一些处理（如通过地址解析决定目的服务器）后，将请求转发给其他服务器，并把服务器发回的响应回送给终端；在重定向呼叫模式中，重定向服务器（Redirect Server）在收到客户请求后不进行转发，而是向客户响应下一个应访问的服务器地址，然后由用户向下一级服务器重新发送请求。

　　当在SIP网络中采用TRIP进行寻址定位，代理服务器在向LS注册后，即可借助TRIP实现对下一跳服务器地址的确定，如对于IP电话发起的对IP电话3的呼叫，代理4处理此请求时，通过前端访问LS，比较TRIB中保存的代理2与代理3的优先选择参数preference，就可以确定代理3是下一跳服务器，而不必再通过代理2转发；对于重定向服务器，可通过前端协议访问LS，把TRIB作为查询数据库，从而获取目的服务器的地址并返回给呼叫发起方。

3.3 在以软交换为核心的混合网络中的应用

　　软交换为下一代网络（NGN）提供呼叫控制功能和连接控制功能，是NGN呼叫与控制的核心，在软交换数目较少时可通过配置路由信息实现用户定位和网络寻址。然而，随着NGN规模的增大，软交换数目的增多，路由信息的配置和维护将会相当困难；而且，由于不同网络之间的网络结构和路由策略的不同，他们之间的路由互通也是一个重大的问题。

　　TRIP在最初就被设计成一种与具体呼叫协议无关的路由机制，因此它天然可以解决由于网络结构不同而带来的路由互通问题；TRIP通过收发TRIP消息可以实现域内和域间路由信息的传递，并按一定策略将最佳路由信息保存在TRIB中，这样，软交换本身不需要再维护大量的路由信息，而是通过请求TRIP的承载实体——LS，直接定位远端设备，避免IP网中呼叫信令的逐跳处理转发。

　　图5是TRIP在以软交换为核心的网络中应用的一个简单示例。H.323和SIP是分组网内的两大竞争协议，都有其各自的特点及应用范围，作为支持多协议的软交换，需要支持这两种协议，并发挥SIP与H.323互通的桥梁作用。在这个示例中，SIP代理服务器、软交换、H.323网守都与特定的LS联系，因而每个LS各自只需支持单一注册即可，如LS2只需要具备接受SoftSwitch注册的功能，而不需要同时具备接受SIP代理和H.323 GK注册的能力。位于不同网络内的LS，尽管其前端协议和注册机制有所不同，但TRIP是其唯一的路由协议，LS之间通过TRIP消息交互路由信息，不会因网络的规模大小和结构不同而受到影响。在上面的网络中，也可以通过设置LS，使其具备接受多协议注册的能力，从而让SoftSwitch、SIP 代理和H.323共享一个LS及其数据库TRIB。

4 结束语

　　TRIP是一个新兴的电话路由协议，它继承了以往相关协议的功能，并对其进行了有效的扩充，只要对其进行合理利用和规划，就能很好地解决下一代网络规模的扩大、软交换数目的增多以及网络拓扑结构的变化所带来的定位和网络寻址等问题。随着网络技术的发展，TRIP也在不断发展和完善之中，这一先进、灵活、功能强大的路由协议，必将在下一代网络中大显身手。

参考文献

[1] Rosenberg J, Salma H, Squire M . Telephone Routing over IP, RFC 3219, January 2002

[2] Rosenberg J，Schulzrinne H . A Framework for Telephony Routing over IP, RFC 2871, June 2000

[3] Ott J, Prelle S . Some findings and recommendations for an IP telephony infrastructure . March 6, 2002

[4] Schlesener M C . Performance evaluation of telehony routing over IP . November 25, 2002

章晋浩，男，华中科技大学电信系宽带无线与多媒体系统研究中心，硕士。

本雄，男，华中科技大学电信系宽带无线与多媒体系统研究中心，教授。

胡广，男，华中科技大学电信系通信软件与交换技术中心，博士。

----《中国数据通信》