【正文】 由方法的基本特點(diǎn)……………………………………7…………………………………………………………………16 實(shí)驗(yàn)環(huán)境配置表………………………………………………………………38 執(zhí)行效率對(duì)比分析表…………………………………………………………38 工程碩士學(xué)位論文第1章　緒 論近年來(lái)，Internet以驚人的速度在全球范圍內(nèi)取得了超乎尋常的發(fā)展，以傳統(tǒng)服務(wù)為核心的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展速度令人為之側(cè)目。與此同時(shí)，以IP電話技術(shù)為核心的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也同樣獲得了蓬勃的發(fā)展[1]。與傳統(tǒng)的以電路交換為特征的PSTN電話網(wǎng)絡(luò)相比，IP電話網(wǎng)絡(luò)具有價(jià)格低廉，便于運(yùn)營(yíng)商拓展業(yè)務(wù)以及異構(gòu)電話網(wǎng)絡(luò)間互操作性強(qiáng)等巨大優(yōu)勢(shì)，預(yù)計(jì)在不遠(yuǎn)的將來(lái)，全球?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量將超過(guò)傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)量?，F(xiàn)階段Internet傳送內(nèi)容己經(jīng)從單純的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)入包括聲音和圖象在內(nèi)的多媒體領(lǐng)域，在這樣一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)全球的多媒體信息實(shí)時(shí)通信己經(jīng)被證明是現(xiàn)實(shí)的，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和電信網(wǎng)絡(luò)壁壘分明的界限已經(jīng)被打破。以IP電話為核心的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展不僅是對(duì)現(xiàn)階段數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的有益補(bǔ)充，更為重要的是，在下一代網(wǎng)絡(luò)NGN技術(shù)中，它將是促成數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、電信網(wǎng)絡(luò)以及廣播電視網(wǎng)絡(luò)最終走向融合的原推動(dòng)力之一。從現(xiàn)階段的IP電話應(yīng)用來(lái)看，IP電話網(wǎng)絡(luò)必須遵循統(tǒng)一的通信協(xié)議簇，它們是IP電話實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)互通、走向商用的關(guān)鍵[2][3][4]。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)基本的IP電話通信協(xié)議簇包括了三部分:話音通信控制協(xié)議、話音信息傳輸協(xié)議和實(shí)時(shí)傳輸和控制協(xié)議。除了以上三個(gè)IP電話技術(shù)必不可少的基本通訊協(xié)議簇以外，在未來(lái)，尤其是在NGN環(huán)境下的IP電話技術(shù)的一個(gè)全新的協(xié)議簇組成部分:IP電話路由協(xié)議簇。雖然現(xiàn)有的IP電話通信協(xié)議簇對(duì)于IP電話應(yīng)用來(lái)說(shuō)己經(jīng)顯得相當(dāng)完善，但是即使如此IP電話網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行全球覆蓋時(shí)，仍然不可避免地面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)[5]。眾所周知，無(wú)論采用何種IP電話技術(shù)體系，都存在一個(gè)與現(xiàn)有的大規(guī)模PSTN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互通的問(wèn)題。，在SIP標(biāo)準(zhǔn)中互通設(shè)備是SIP網(wǎng)關(guān)，在下一代網(wǎng)絡(luò)中這種互通設(shè)備將演進(jìn)為軟交換設(shè)備Soft switch。為了配合IP電話進(jìn)行全球覆蓋并與現(xiàn)有的PSTN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互通，必須在PSTN與IP電話網(wǎng)絡(luò)邊緣部署盡可能多的IP電話網(wǎng)關(guān)或Soft switch。但是，雖然這樣做可以使以語(yǔ)音為基礎(chǔ)的電信服務(wù)得到無(wú)縫覆蓋和透明傳輸，但是網(wǎng)關(guān)數(shù)量的膨脹同樣帶來(lái)了網(wǎng)關(guān)管理上的巨大困難與挑戰(zhàn)[6][7]。在這其中，網(wǎng)關(guān)的定位，也稱作網(wǎng)關(guān)選擇，IP電話路由選擇，網(wǎng)關(guān)發(fā)現(xiàn)或網(wǎng)關(guān)路由是最難以解決的問(wèn)題。 課題背景IP電話(IP Phone)泛指在以IP (Internet Protocol)為網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行話音通信的系統(tǒng)，它采用的技術(shù)統(tǒng)稱為VOIP (Voice over IP )，即IP上傳送話音。由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用的都是分組交換技術(shù)，其傳送的數(shù)據(jù)單元都是由控制部分和數(shù)據(jù)部分封閉而成的獨(dú)立的數(shù)據(jù)包，通常稱之為“分組”，因此從更一般的意義上來(lái)說(shuō)，VOIP屬于分組話音通信的范疇。從技術(shù)上說(shuō)，IP電話則是以IP為標(biāo)志的網(wǎng)絡(luò)分組化和以多媒體為目標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)綜合兩大主流技術(shù)融合的結(jié)果。經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，隨著全球?qū)拵I(yè)務(wù)的發(fā)展，IP接入網(wǎng)絡(luò)規(guī)模在快速膨脹，而技術(shù)的發(fā)展也使IP話音服務(wù)質(zhì)量得到持續(xù)改進(jìn)，這些都為VoIP 最終能夠大規(guī)模進(jìn)入商用市場(chǎng)奠定了基礎(chǔ)。IP電話成為信息技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的一項(xiàng)新型電話業(yè)務(wù)在全世界開展，并對(duì)傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)形成越來(lái)越大的威脅。不過(guò)，IP網(wǎng)絡(luò)本身并非為實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)而設(shè)計(jì)，而構(gòu)建或是將現(xiàn)有資源融合使其具有此類特性的IP承載網(wǎng)絡(luò)需要巨額的資金，這可不是新型的“虛擬運(yùn)營(yíng)商”們所能承受和想象的。其次又加之缺乏統(tǒng)一的信令控制標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)商家都按照自己的理解進(jìn)行研發(fā)，信令控制方面迄今存在著多種很難互操作的制式。所以IP網(wǎng)絡(luò)承載和業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一給IP電話業(yè)務(wù)帶來(lái)的最主要也是最特殊的問(wèn)題就是服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題。 VOIP發(fā)展歷史1995年2月以色列VocalTec公司首先研制出可以通過(guò)Internet網(wǎng)打長(zhǎng)途電話的軟件：Internet Phone。用戶只要在多媒體PC機(jī)上安裝該軟件，就可以通過(guò)Internet網(wǎng)和任何地方安裝同樣軟件的聯(lián)機(jī)用戶進(jìn)行通話[7]。話音利用基于路由器／分組交換的IP（Internet／Intranet）數(shù)據(jù)網(wǎng)進(jìn)行傳輸。由于Internet中采用“存儲(chǔ)一轉(zhuǎn)發(fā)”的方式傳遞數(shù)據(jù)包,并不獨(dú)占電路,并且對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行了很大的壓縮處理,因此IP電話占用帶寬僅為8kbit／S－ 10kbit／S,再加上分組交換的計(jì)費(fèi)方式與距離的遠(yuǎn)近無(wú)關(guān),自然大大節(jié)省了長(zhǎng)途通信費(fèi)用。這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)引起全世界的矚目，其背后的無(wú)限商機(jī)也使許多公司比如微軟、IDT、NetSpeak、英特爾等都進(jìn)行了此項(xiàng)技術(shù)的研究，從而使IP電話技術(shù)得到迅速發(fā)展，由于當(dāng)時(shí)這種應(yīng)用只限于在Internet上使用，人們把這種在Internet上實(shí)現(xiàn)電話業(yè)務(wù)稱為Internet電話，使用者大多數(shù)是Internet上的網(wǎng)迷，語(yǔ)音質(zhì)量基本沒(méi)有保證，技術(shù)還不完全成熟，人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)也比較稚嫩。，1995年國(guó)際電聯(lián)（ITU）。：終端、網(wǎng)關(guān)、關(guān)守和多點(diǎn)控制器（MCU）。它的特別之處是吸取了許多電信網(wǎng)的組網(wǎng)、互聯(lián)和運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，能夠與PSTN（傳統(tǒng)電話網(wǎng)），以及其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和應(yīng)用網(wǎng)互聯(lián)互通。 IETF出版RFC1633(Integrated Services in the Internet Architecture: an Overview)，標(biāo)志IntServ出現(xiàn)。IETF出版RFC2475(An Architecture for Differentiated Services)，標(biāo)志DiffServ出現(xiàn)。1997年，以Cisco公司為首的幾家公司提出了MPLS(Multiprotocol Lable Switch)技術(shù)。MPLS技術(shù)產(chǎn)生的初衷就是為了綜合利用網(wǎng)絡(luò)核心的交換技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)邊緣的IP路由技術(shù)各自的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在，MPLS已成為實(shí)現(xiàn)TE(Traffic Engeering)的重要手段，并且與DiffServ結(jié)合成為提供QoS的重要手段。這三種Qos主要技術(shù)的確立正式宣布了Voip與已有PSTN之間的交互取得了突破，此時(shí)的IP電話可以稱為真正的寬帶電話了，即Voice Over IP。由Voice over IP的字面意義，可以直譯為透過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)恼Z(yǔ)音訊號(hào)或影像訊號(hào)，所以VoIP就是一種可以在IP網(wǎng)絡(luò)上互傳模擬音訊或視訊的一種技術(shù)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，它是藉由一連串的轉(zhuǎn)碼、編碼、壓縮、打包等程序，好讓該語(yǔ)音數(shù)據(jù)可以在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)侥康亩?，然后再?jīng)由相反的程序，還原成原來(lái)的語(yǔ)音訊號(hào)以供接聽者接收。 進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，VoIP大致透過(guò)5道程序來(lái)互傳語(yǔ)音訊號(hào)，首先是將發(fā)話端的模擬語(yǔ)音訊號(hào)進(jìn)行編碼的動(dòng)作，目前主要是采用ITUT 。第二道程序則是將語(yǔ)音封包加以壓縮，同時(shí)并添加址及控制信息，如此便可以在第三階段中，也就是傳輸IP封包階段，在浩瀚的IP網(wǎng)絡(luò)中尋找到傳送的目的端。到了目的端，IP封包會(huì)進(jìn)行譯碼還原的作業(yè)，最后并轉(zhuǎn)換成喇叭、聽筒或耳機(jī)能播放的模擬音訊。 在一個(gè)基本的VoIP架構(gòu)之中，大致包含4個(gè)基本元素： (1)媒體網(wǎng)關(guān)器（Media Gateway）：主要扮演將語(yǔ)音訊號(hào)轉(zhuǎn)換成為IP封包的角色。 (2)媒體網(wǎng)關(guān)控制器（Media Gateway Controller）：又稱為Gate Keeper或Call Server。主要負(fù)責(zé)管理訊號(hào)傳輸與轉(zhuǎn)換的工作。 (3)語(yǔ)音服務(wù)器：主要提供電話不通、占線或忙線時(shí)的語(yǔ)音響應(yīng)服務(wù)。 (4)信號(hào)網(wǎng)關(guān)器（Signaling Gateway）：主要工作是在交換過(guò)程中進(jìn)行相關(guān)控制，以決定通話建立與否，以及提供相關(guān)應(yīng)用的增值服務(wù)。 IP電話路由的相關(guān)問(wèn)題 當(dāng)一個(gè)位于IP網(wǎng)絡(luò)中IP電話呼叫設(shè)備(如一個(gè)IP電話網(wǎng)關(guān)或一個(gè)預(yù)裝有IP電話軟件的PC)試圖完成一次對(duì)PSTN網(wǎng)內(nèi)話機(jī)終端的呼叫時(shí)，網(wǎng)關(guān)定位的問(wèn)題就會(huì)凸現(xiàn)出來(lái)[8]。由于被呼叫終端位于PSTN網(wǎng)內(nèi)，而發(fā)起呼叫的終端位于IP電話網(wǎng)內(nèi)，那么IP電話網(wǎng)關(guān)設(shè)備就必須擔(dān)負(fù)起媒體與信令的轉(zhuǎn)換工作，從而使IP電話網(wǎng)絡(luò)與PSTN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)透明無(wú)縫的連接。同樣，在NGN環(huán)境中，IP電話網(wǎng)關(guān)路由仍然是一個(gè)不可回避的問(wèn)題:Softswitch將承擔(dān)起信令中繼的關(guān)鍵角色，可以說(shuō)在NGN環(huán)境中網(wǎng)關(guān)定位問(wèn)題實(shí)際上是Softswitch的定位問(wèn)題。在上述兩種應(yīng)用環(huán)境中，當(dāng)每一次網(wǎng)間信令呼叫選擇信令路由時(shí)，也就是尋找信令出口時(shí)，幾個(gè)甚至多個(gè)候選IP電話網(wǎng)關(guān)或者Softswitch將面臨被選擇的可能，究竟選擇哪一個(gè)作為信令的中繼點(diǎn)將不是一個(gè)輕而易舉可以得到解決的問(wèn)題[9][10][11]，因?yàn)?(包括Softswitch )由于IP電話網(wǎng)絡(luò)的部署不斷擴(kuò)大，連接IP電話網(wǎng)絡(luò)與PSTN網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)數(shù)量也隨之呈大規(guī)模增長(zhǎng)之勢(shì)。位于PSTN網(wǎng)絡(luò)邊緣意味著IP電話網(wǎng)關(guān)與PSTN網(wǎng)內(nèi)近十億的可達(dá)終端存在潛在的電路連接，如此就會(huì)使每個(gè)網(wǎng)關(guān)在理論上都有完成對(duì)PSTN網(wǎng)內(nèi)終端呼叫的可能性。于是，對(duì)于每個(gè)潛在的呼叫都有一定數(shù)量的網(wǎng)關(guān)可供選擇[12][13]事實(shí)上，網(wǎng)關(guān)的運(yùn)營(yíng)商并不希望為所有試圖接入網(wǎng)關(guān)的用戶提供服務(wù)。由于網(wǎng)關(guān)為接入用戶提供了很有價(jià)值的電信服務(wù)，隨之帶來(lái)的就是需要對(duì)每次往PSTN網(wǎng)絡(luò)終端的呼叫收取一定的費(fèi)用。于是，只有與網(wǎng)關(guān)運(yùn)營(yíng)商有某種商業(yè)聯(lián)系的用戶才能獲得相應(yīng)的信令中繼服務(wù)。3. IP電話服務(wù)策略由于接入了IP電話網(wǎng)關(guān)的IP電話終端用戶不能及時(shí)、直接地向該網(wǎng)關(guān)所屬的網(wǎng)關(guān)運(yùn)營(yíng)商支付相關(guān)費(fèi)用，因此終端用戶與IP電話網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商之間存在著中介服務(wù)的過(guò)程。IP電話服務(wù)提供者總是有各自的網(wǎng)關(guān)設(shè)備與服務(wù)機(jī)制，它們必須各自制定接入其它服務(wù)提供者運(yùn)營(yíng)的IP電話網(wǎng)關(guān)的策略。這些策略是預(yù)先配置的，并在最終的網(wǎng)關(guān)路由過(guò)程中發(fā)生作用。4. 終端用戶策略在有些情況下，IP電話終端用戶對(duì)出口網(wǎng)關(guān)選擇有特殊的要求，如特殊的服務(wù)屬性，對(duì)某網(wǎng)關(guān)服務(wù)商的偏好等。這些因素在最終的網(wǎng)關(guān)路由過(guò)程中都必須考慮在內(nèi)。5. 網(wǎng)關(guān)服務(wù)能力網(wǎng)關(guān)的服務(wù)能力不盡相同，大容量的IP電話網(wǎng)關(guān)，如Softswitch可以同時(shí)支持?jǐn)?shù)百次甚至數(shù)千次的呼叫，但也有一些小容量網(wǎng)關(guān)，如小型駐地用戶網(wǎng)關(guān)，有時(shí)只能同時(shí)支持兩三次呼叫。這種容量上的差別一定程度上決定了信令網(wǎng)關(guān)選擇的必要性，尤其是當(dāng)需要支持某種形式的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡時(shí)，這種由于容量差別而造成的網(wǎng)關(guān)選擇就顯得尤為重要。6. 協(xié)議匹配能力處于IP電話網(wǎng)內(nèi)的呼叫方所采用的信令必須得到出口網(wǎng)關(guān)的匹配，才能達(dá)到信令中繼的目的。如一般Soft , SIP等多信令協(xié)議的接入。因此從協(xié)議匹配的角度講對(duì)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行選擇是很有必要的。 VOIP研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，ITUT、IETF、ISC等國(guó)際組織正在合作制定和完善相關(guān)的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。ISC組織的成立，使VOIP技術(shù)得到了迅速發(fā)展， 相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議、規(guī)范都得到了ITUT、IETF 等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的重視。、MGCP等一些老協(xié)議不斷完善成熟；BICC、SIP/SIPT等一些新協(xié)議不斷推出；一些基于VOIP技術(shù)的產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化階段。在路由技術(shù)方面出現(xiàn)了三種情況：一是運(yùn)營(yíng)商各自建立依賴于本地策略的定位服務(wù)器(含有本地網(wǎng)關(guān)路由數(shù)據(jù)庫(kù))[]。至于這個(gè)定位服務(wù)器的設(shè)置地點(diǎn)，應(yīng)避免過(guò)于分散，也不宜太過(guò)集中，以防止網(wǎng)關(guān)路由信息交互過(guò)于頻繁或數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)載過(guò)重。比較合適的方法是建立一個(gè)ITAD(因特網(wǎng)電話管理域)的概念，與IP網(wǎng)絡(luò)路由中使用的BGP4協(xié)議建立的自治域AS相對(duì)應(yīng)，來(lái)建立和運(yùn)行網(wǎng)關(guān)路由數(shù)據(jù)庫(kù)[10][11] [13][14]?；诖怂枷?，業(yè)界還尚未有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，比較突出的是IETF提出的TRIP (Telephony Routing over IP)協(xié)議，一些知名廠商Cisco,Jupiter都在計(jì)劃把TRIP協(xié)議加入到它們的VOIP產(chǎn)品中。在己經(jīng)出現(xiàn)的產(chǎn)品中，美國(guó)SS8公司己經(jīng)推出了它們的一套基于TRIP的SIP網(wǎng)絡(luò)路由解決方案[15][16][17]，中興公司也己經(jīng)把TRIP協(xié)議成功融入到它們的Softswitch產(chǎn)品中。除了TRIP，其它的方案還包括LDAP, DIAMETER+, RAS, Annex G等，在這些可選擇的ITAD定位服務(wù)器方案中，只有TRIP為典型的動(dòng)態(tài)IP電話路由協(xié)議(在后面的論述中，主要是以TRIP為藍(lán)本進(jìn)行的，因?yàn)樗哂衅渌麵TAD定位服務(wù)器方案所不具有的動(dòng)態(tài)特點(diǎn))。二是充分利用現(xiàn)有的域名DNS系統(tǒng)來(lái)構(gòu)建樹形網(wǎng)關(guān)域名查詢系統(tǒng)[17]，在這個(gè)系統(tǒng)中每個(gè)網(wǎng)關(guān)、信令服務(wù)器、Softswitch都將被賦予各不相同的域名以供定位使用，SIP標(biāo)準(zhǔn)的ENUM 系統(tǒng)是這種域名查詢系統(tǒng)最好的體現(xiàn)[18][19][20] 。ENUM 最初是為了方便PSTN終端以電話號(hào)碼形式呼叫SIP網(wǎng)絡(luò)的電話終端而產(chǎn)生，這很類似于IP電話路由相關(guān)的第二個(gè)子問(wèn)題，但是隨著IP電話網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，因此即使在與PSTN網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)的IF,電話系統(tǒng)中，使用ENUM技術(shù)的可能性還是很大的。由于SIP網(wǎng)絡(luò)廣闊的應(yīng)用前景，SIP論壇以及一些知名廠商如TRILLIUM，休斯公司己經(jīng)在它們的SIP產(chǎn)品解決方案中集成了ENUM系統(tǒng)，但是各廠商的ENUM方案還存在很大的互通問(wèn)題需要解決。三是采用靜態(tài)層次網(wǎng)關(guān)路由體系[21]，它類似于PSTN的C1C5分級(jí)結(jié)構(gòu)， ，這種體系結(jié)構(gòu)還可以運(yùn)用于以Softswitch為核心的NGN，由于Softswitch一般處理能力和容量方面都優(yōu)于現(xiàn)有的任何系統(tǒng)，因此在層次上只需要分為區(qū)域服務(wù)和域間服務(wù)兩部份，類似于PSTN網(wǎng)絡(luò)的本地網(wǎng)絡(luò)和長(zhǎng)途網(wǎng)絡(luò)的概念[21][22][23]。作為一種成熟的體系，中國(guó)電信、網(wǎng)通、聯(lián)通以及國(guó)外的一些運(yùn)營(yíng)商在NGN運(yùn)營(yíng)早期都計(jì)劃引入這種可靠的靜態(tài)系統(tǒng)來(lái)運(yùn)營(yíng)Soft switch設(shè)備。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析對(duì)于上述三種IP電話路由方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。從技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度的角度來(lái)講，靜態(tài)層次網(wǎng)關(guān)路由體系實(shí)現(xiàn)難度最小，因?yàn)槠渎酚上V播范圍小，路由只配置下一跳網(wǎng)關(guān)(網(wǎng)守或Soft switch )，其次是樹形網(wǎng)關(guān)域名查詢系統(tǒng)，它繼承了原有的lntemet DNS系統(tǒng)中DNS域名與IP地址映射的方法，最復(fù)雜的是