軟交換概念--北京通潤鴻博

1、Xtel統(tǒng)一通信平臺1.平臺目標現(xiàn)代企業(yè)由于分工的細化和信息的膨脹，企業(yè)人員的交流與合作成了企業(yè)生產(chǎn)效率的決定因素；企業(yè)的經(jīng)營管理也正從以產(chǎn)品為中心的模式向以客戶為中心的模式轉(zhuǎn)變，客戶服務(wù)越來越直接地體現(xiàn)出企業(yè)的核心價值。為此，企業(yè)需要不斷地引進新的通信手段和通信方式。但是，多樣化的通信方式也帶來了通信的復(fù)雜性問題。具體來講，有如下一些問題：1）通信環(huán)境復(fù)雜。商務(wù)人員經(jīng)常要用到商務(wù)電話、移動電話、傳真、EMAIL、VoiceMail、短信、文件和便條等多種通信工具及通信方式。不同的工具或方式有不同的標識“號碼”。由于它們之間缺乏互通性，因此，要與一個人聯(lián)絡(luò)，可能需要嘗試多種方式，進行多次撥號，

2、而且還未必聯(lián)系得上。多種通信方式在帶來靈活性的同時，也造成了通信的混亂。2）人員移動性強，通信保障困難。越來越多的企業(yè)員工需要移動工作或遠程辦公，他們需要隨時隨地與企業(yè)之間進行各種形式聯(lián)絡(luò)，即需要無障礙通信和無縫的信息訪問。3）難以改善客戶服務(wù)質(zhì)量、提高客戶滿意度?？蛻粝Ｍ苡煤唵?、方便的方式得到及時的服務(wù)響應(yīng)。由于人員的流動、以及因市場變化而常常需要進行的業(yè)務(wù)流程的整合，承擔(dān)服務(wù)任務(wù)的企業(yè)業(yè)務(wù)角色和與之相關(guān)聯(lián)的人員經(jīng)常變動，再加上日益增強的商務(wù)人員的移動性，客戶要得到及時、準確、恰當(dāng)?shù)姆?wù)是十分困難的，電話往往被轉(zhuǎn)接多次，卻沒有找到合適的負責(zé)人。4）通信代價高，迫切需要優(yōu)化開支。企業(yè)現(xiàn)有的通

3、信方式大多需要支付高昂的通信費用，優(yōu)化通信開支是現(xiàn)代企業(yè)的迫切要求。為此，現(xiàn)代企業(yè)需要有一種功能全面、使用便捷的商務(wù)通信解決方案，以便能夠在適當(dāng)?shù)臅r間、通過適當(dāng)?shù)姆绞?，與適當(dāng)?shù)娜诉M行通信，從而獲得適當(dāng)?shù)男畔?。“Xtel統(tǒng)一通信平臺”就是為解決這一問題而研究開發(fā)的。“Xtel統(tǒng)一通信平臺”是立足于企業(yè)現(xiàn)有的通信系統(tǒng)、經(jīng)過整合現(xiàn)代新技術(shù)研究開發(fā)的現(xiàn)代企業(yè)商務(wù)通信系統(tǒng)。如圖21所示，它以IETF制定的軟交換協(xié)議會話初始化協(xié)議（SIP）為核心，通過實時通信、統(tǒng)一消息、應(yīng)用共享和策略服務(wù)四個功能模塊統(tǒng)一地提供多種通信服務(wù)。(圖:21Xtel統(tǒng)一通信平臺功能示意圖)作為核心的基于SIP的軟交換為各種通信方

4、式提供統(tǒng)一的標識符URI。它只負責(zé)參與會話的用戶定位、會話建立、媒體參數(shù)的協(xié)商和修改、會話拆除等會話的信令控制，而不參與媒體的具體傳輸。在它的支持下，各種通信方式可以實現(xiàn)無障礙的互通，通信設(shè)備也可以透明的使用。實時通信模塊實現(xiàn)多種實時媒體（語音、視頻、DTMF、流媒體等）的通信。它在SIP協(xié)議棧的支持下，由媒體管理器（在技術(shù)創(chuàng)新部分詳細解釋）統(tǒng)一調(diào)度，各種媒體形式可以同時使用，并支持媒體的動態(tài)加入和移除。統(tǒng)一消息模塊實現(xiàn)非實時的、異步的多媒體消息通信，包括多媒體即時消息（如文字聊天、短信等）和對多媒體信箱（稱為Inbox）訪問（如Email、VoiceMail等）。這里的統(tǒng)一消息和下面將要講到

5、的前一代統(tǒng)一消息系統(tǒng)不同，以前以Microsoft Exchange和Lotous Notes為代表的統(tǒng)一消息系統(tǒng)要求一個唯一Inbox，各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的消息要集中存放、處理，以次達到對各種消息的統(tǒng)一存取訪問；Xtel的統(tǒng)一消息在軟交換的支持下，可以有多個分布式的Inboxes，用戶可以用多種方式透明地訪問這些Inboxes，而不必關(guān)系使用哪個Inbox。應(yīng)用共享是一種特殊的媒體形式。它把多種平臺的應(yīng)用程序作為可以通信的媒體，基于這種特殊的媒體，可以實現(xiàn)多種格式的文檔的同步共享，以支持企業(yè)員工的協(xié)同工作、企業(yè)與客戶基于文檔的交流。作為一種媒體形式，應(yīng)用共享同樣受媒體管理器的調(diào)度。策略服務(wù)是系統(tǒng)提

6、供的一種面向用戶的個性化定制服務(wù)。它滿足了不同用戶或用戶群對通信服務(wù)的不同需求。企業(yè)是具有多層結(jié)構(gòu)的組織，不同的部門和用戶都有自己的通信策略，而且通信策略要受組織結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)流程的約束。所以，商務(wù)系統(tǒng)的通信策略可以根據(jù)服務(wù)對象的不同分為“用戶策略”和“域/組策略”兩種不同的類型，并且我們提供一種機制來協(xié)調(diào)這兩類策略之間的關(guān)系。2.軟交換及SIP原理軟交換的概念最先是由貝爾實驗室提出的。軟交換是一種支持開放標準的軟件，能夠基于開放的計算機平臺完成分布式的通信控制功能，并且具有傳統(tǒng)的TDM電路交換機的業(yè)務(wù)功能。在上述軟交換的概念提出以后，不同的組織和單位根據(jù)各自領(lǐng)域的特點給出了軟交換的許多不同定義。

7、但其基本含義是一致的，就是把呼叫控制功能與媒體傳輸相分離，通過軟件實現(xiàn)基本呼叫控制功能，采用開放的標準，允許引入新應(yīng)用和服務(wù)。由于傳統(tǒng)電路交換機的呼叫控制和媒體傳輸緊密耦合，造成新業(yè)務(wù)的引入比較困難。而基于SIP的軟交換系統(tǒng)是一個可擴展的、分布式的軟件系統(tǒng)，它獨立于底層硬件系統(tǒng)/操作系統(tǒng)，并且能夠應(yīng)用于各種傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。正是由于這一根本特性，軟交換成了解決現(xiàn)代通信中不同網(wǎng)絡(luò)、不同設(shè)備、不同技術(shù)之間互通問題的重要技術(shù)手段，是融合傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)和計算機網(wǎng)絡(luò)，向下一代網(wǎng)絡(luò)演變的核心技術(shù)。具體而言，SIP是IETF制定的會話初始化協(xié)議，是在IP（Ipv4和Ipv6）網(wǎng)上進行多媒體通信的應(yīng)用層控制協(xié)

8、議。1999年IETF根據(jù)哥倫比亞大學(xué)的Henning Schulzrinne提交的SIP標準發(fā)布了RFC2543，2002年又發(fā)布了RFC3261，它標志著SIP協(xié)議的成熟。SIP的主要功能是用來建立、修改和終止多媒體會話。它可以邀請人員加入已經(jīng)存在的會話，也可以向已存在的會話中加入媒體或刪除媒體。SIP定義了在通信設(shè)備（計算機，電話，手機，PDA等）之間建立連接的方法。它可以通過設(shè)置并管理任何類型的端到端（peer-to-peer）通信會話，而不關(guān)心媒體類型 (電話，短信，游戲，視頻等)；它可以與實時傳輸協(xié)議（RTP）一起提供實時數(shù)據(jù)的傳輸服務(wù)；與實時流協(xié)議（RTSP）結(jié)合進行流媒體通信；

9、用會話描述協(xié)議（SDP）描述多媒體會話等。其基本功能和操作獨立于其它任何協(xié)議。SIP對多媒體通信提供以下五個方面的支持：1）用戶定位：確定參與通信的端系統(tǒng)的位置及類型。2）用戶有效性：確定被叫方是否愿意參與通信。3）用戶能力：確定會話將要用到的媒體類型及媒體參數(shù)。4）會話建立：在參與會話的雙方建立會話參數(shù)。5）會話管理：包括會話的轉(zhuǎn)移和終止，修改會話參數(shù)和調(diào)用服務(wù)等。SIP還支持名字映射和重定向服務(wù)。用戶通過統(tǒng)一資源定位器（URL）標識自己，并向注冊服務(wù)器注冊，從而實現(xiàn)用戶的可移動性。SIP的實體主要由用戶智能終端(User Agent)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(Network Server)兩類組成。用

10、戶智能終端通常簡稱為UA，是一個直接和用戶交互的SIP實體，用以發(fā)起和應(yīng)答通信連接的呼叫，并對通信進行控制和管理。UA之間可以直接建立通信連接，也可以通過若干服務(wù)器建立通信連接。SIP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器主要提供注冊、認證、路由等服務(wù)，分為代理服務(wù)器（Proxy），重定向服務(wù)器（Redirect Server）和注冊服務(wù)器（Register）等。1）代理服務(wù)器(Proxy Server)：代理其他客戶機發(fā)起請求，在轉(zhuǎn)發(fā)請求之前可能改寫原請求消息中的內(nèi)容。2）重定向服務(wù)器(Redirect Server)：接收請求，但不是將這些請求傳遞給下一服務(wù)器，而是向呼叫者發(fā)送響應(yīng)，以指示被呼叫用戶的地址，使得呼叫者

11、可以直接聯(lián)系在下一服務(wù)器上被呼叫方的地址。3）注冊服務(wù)器(Registrar Server)：接收客戶機的注冊請求，完成用戶注冊。SIP的優(yōu)點如下：1）協(xié)議簡單。SIP繼承了Http協(xié)議的基本特征，采用字符編碼格式，以及URI標識對象，易于讀取和調(diào)試，對設(shè)計人員更加直觀，使新服務(wù)的編程變得相對簡單。2）很強的靈活性及適應(yīng)性。在七層模型中SIP是會話層協(xié)議，對應(yīng)到TCP/IP中屬應(yīng)用層協(xié)議。它不依賴于具體的傳輸協(xié)議、傳輸介質(zhì)和媒體類型，可以在任何傳送包數(shù)據(jù)的協(xié)議(例如IPv4、ATM、IPv6等)之上操作。可以配置在更廣范圍的網(wǎng)絡(luò)中，不僅適用于IP網(wǎng)，還可以適用于其他協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。另外，SIP消息

12、可以攜帶各種消息體的有效載荷(例如純文本、媒體會話描述、XML文本等)，使應(yīng)用程序開發(fā)者可以將SIP做為任何一種類型應(yīng)用數(shù)據(jù)的通用傳輸機制使用。3）易擴展性。可以輕易地加入新的功能，而不會影響原有功能的實現(xiàn)。4）具有能力協(xié)商機制。SIP支持在會話建立及會話實施過程中進行能力協(xié)商，并根據(jù)協(xié)商結(jié)果確定媒體傳輸?shù)臋C制。SIP自出現(xiàn)以來倍受關(guān)注，已經(jīng)成為通信及互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的熱門研究方向。經(jīng)過幾年的研究，現(xiàn)在已經(jīng)完成了一系列的SIP擴展協(xié)議，這些擴展協(xié)議與SIP在建立通信時所可能用到的相關(guān)協(xié)議一起構(gòu)成一個相對完整的協(xié)議體系。SIP的協(xié)議體系中比較重要有如下幾類：1）規(guī)范SIP各項功能的SIP及其擴展協(xié)議；

13、2）用于媒體傳輸?shù)腞TP，RTCP，RTSP等；3）用于媒體及能力描述的SDP協(xié)議；4）用于解決NAT問題的STUN，TURN，ICE等；5）用于描述媒體編碼格式的Payload；6）DNS的相關(guān)擴展 SRV，NAPTR等。3.統(tǒng)一通信雖然統(tǒng)一通信的概念是近一兩年提出來的，但是一直是網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中追求的目標。概括來說，統(tǒng)一通信經(jīng)歷了三個階段。第一階段是對通信方式的有限整合。由于移動通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，新的通信方式不斷出現(xiàn)。通信方式的多樣化一方面帶來了通信的靈活性，但另一方面也造成了互通“壁壘”，為打破這種壁壘人們對各種通信方式進行了有限的整合，例如計算機網(wǎng)絡(luò)的即時消息與手機短信的互通，以N

14、et2Phone為代表的VoIP與傳統(tǒng)電話的互通等等。第二階段是統(tǒng)一消息(Unified Message)階段。有限的整合并不能真正的解決互通性的問題，隨著技術(shù)的進步，人們提出了統(tǒng)一消息的解決方案。統(tǒng)一消息不是一個單一的軟件產(chǎn)品，而是一個解決方案，它將現(xiàn)有的消息處理系統(tǒng)(如電話、傳真和電子郵件等)結(jié)合在一起，通過單一的多媒體信箱（Inbox）提供利用多種設(shè)備進行信息的傳遞、提取等功能，以實現(xiàn)在任何時間、任何地點、通過多種設(shè)備(包括有線和無線的設(shè)備)進行消息通信的目的。如圖22所示，統(tǒng)一消息以消息的集中存儲和訪問為核心。統(tǒng)一消息系統(tǒng)的關(guān)鍵在于統(tǒng)一郵箱的實現(xiàn)，其中的關(guān)鍵技術(shù)是消息的轉(zhuǎn)換和消息的存儲

15、。由于它是靠消息的統(tǒng)一存取來實現(xiàn)的，因此只能實現(xiàn)異步、非實時消息的統(tǒng)一。 (圖:22統(tǒng)一消息系統(tǒng)原理圖)第三階段是以軟交換為核心的真正意義上的統(tǒng)一通信階段。以“三網(wǎng)合一”為目標的NGN(下一代網(wǎng)絡(luò))為實現(xiàn)全面徹底的統(tǒng)一通信帶來了契機。做為NGN核心技術(shù)之一的軟交換技術(shù)和包通信技術(shù)（Packet Communications）為統(tǒng)一通信提供了技術(shù)和協(xié)議的保障。軟交換實現(xiàn)了對各種通信方式的統(tǒng)一控制，而且協(xié)議體系完備；包通信將所有的通信媒體封裝于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包中，與具體的傳輸媒介無關(guān)，這使得跨網(wǎng)絡(luò)、跨平臺、跨系、跨設(shè)備的統(tǒng)一通信成為可能。在軟交換支撐下的統(tǒng)一通信基于統(tǒng)一的標識符，通過統(tǒng)一的控制和管理，將

16、能夠?qū)崿F(xiàn)在任何時間，任何地點，使用任何設(shè)備進行通信的理想。統(tǒng)一通信能夠改變現(xiàn)有通信存在的混亂局面，為用戶提供一種使用簡單、操作一致的通信環(huán)境，在多個領(lǐng)域都有廣泛的需求。由于商務(wù)環(huán)境所使用的媒體類型更為復(fù)雜、多樣，企業(yè)需要加強內(nèi)部的交流合作，需要提高客戶的滿意度，因而對統(tǒng)一通信的需求就更為迫切。Xtel平臺正是這一理想的具體實施。4.Xtel統(tǒng)一通信平臺的結(jié)構(gòu)功能特征“Xtel統(tǒng)一通信平臺”支持多個SIP域，每個SIP域的域內(nèi)結(jié)構(gòu)如圖23所示，整個系統(tǒng)的核心是位于中心位置的Proxy，它控制著整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運作。系統(tǒng)可以支持各種SIP終端的直接接入（SIP電話，PDA，PC等）；可以通過各種網(wǎng)關(guān)

17、與傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)相連接；可以支持各種傳統(tǒng)的通信設(shè)備及通信方式在系統(tǒng)中的使用；可以利用Web Services，通過事件服務(wù)器實現(xiàn)與企業(yè)內(nèi)部其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)（如ERP，CRM、SCM等）的集成；能夠通過策略服務(wù)器、注冊服務(wù)器等組成的服務(wù)器群，提供對各種通信系統(tǒng)及設(shè)備的透明訪問功能。(圖:23Xtel統(tǒng)一通信平臺域內(nèi)結(jié)構(gòu)圖)“Xtel統(tǒng)一通信平臺”是一個跨越多個SIP域的分布式的通信系統(tǒng)，它不受系統(tǒng)規(guī)模和地域的限止，對于大型企業(yè)和跨地區(qū)的企業(yè)，可以建立多個SIP域,系統(tǒng)支持各個SIP域之間的透明通信。如圖24所示。(圖:24Xtel統(tǒng)一通信平臺跨域通信示意圖)“Xtel統(tǒng)一通信平臺”主要由兩個子系統(tǒng)，

18、即軟交換服務(wù)器系統(tǒng)和軟交換端系統(tǒng)，以及兩個模塊，即：NAT及防火墻穿越模塊和SIP協(xié)議棧模塊四個部分組成。其中服務(wù)器系統(tǒng)是軟交換的核心網(wǎng)絡(luò)部分，主要是進行路由選擇、信令轉(zhuǎn)發(fā)和策略控制等，它包括代理服務(wù)器、注冊服務(wù)器、策略服務(wù)器、位置服務(wù)器，重定向服務(wù)器各種多媒體信箱等多種服務(wù)器。軟交換端系統(tǒng)是軟交換的邊界系統(tǒng)，它包括智能終端（UA）、各種網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)和B2BUA（back toback UA）等幾類。軟交換端系統(tǒng)的主要功能是發(fā)起和接收請求，生成信令消息和編解碼信令消息，制定并管理策略，對通信過程進行控制，進行通信協(xié)議轉(zhuǎn)換等。AT及防火墻穿越模塊主要是解決在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的跨越NAT和防火墻的通信問

19、題。SIP協(xié)議棧模塊負責(zé)SIP信令的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行編解碼處理。5.Xtel系統(tǒng)的通信模式原理根據(jù)軟交換的特點，系統(tǒng)的通信模式必將是信令控制與媒體傳輸相分離的。在端系統(tǒng)中我們根據(jù)SIP通信的特點設(shè)計了如圖25所示的通信模式。信令和媒體傳輸建立不同的通道，每種媒體傳輸所使用的通道也各不相同。信令通道用于建立通信連接，它可能要經(jīng)過零到多個服務(wù)器，在建立信令通道的過程中根據(jù)用戶設(shè)置的媒體參數(shù)，兩SIP終端經(jīng)過能力（指媒體類型及其屬性）協(xié)商建立一到多個媒體傳輸通道，然后用戶就可直接使用相應(yīng)的媒體通道進行媒體通信，在進行媒體通信時除非要修改媒體參數(shù)或停止媒體傳輸，一般不會用到信令通道。這種模

20、式還允許建立媒體通道和使用媒體通道的終端是不同終端的情況。(圖:25Xtel系統(tǒng)通信模式)SIP終端在建立會話的過程中有三種具體的實現(xiàn)方式：1）SIP終端直接與SIP終端建立會話連接。2）SIP終端通過代理服務(wù)器建立會話連接。3）SIP終端通過重定向服務(wù)器建立會話連接。Xtel端系統(tǒng)同時支持以上三種通信方式，在配置文件中設(shè)置通信方式參數(shù)，系統(tǒng)在進行通信時根據(jù)配置參數(shù)選擇相應(yīng)的通信方式。6.端系統(tǒng)的技術(shù)原理“Xtel統(tǒng)一通信平臺”的最終目標是要實現(xiàn)在任何地方，利用任何設(shè)備，與任何通信實體進行跨平臺，跨地域，跨設(shè)備的無障礙透明通信，并且對媒體的類型及格式不加任何限止，也就是要能夠支持所有可能的媒體

21、類型及格式。這些所有的目標都需要通過端系統(tǒng)來體現(xiàn)，這使得端系統(tǒng)面臨如下一些主要問題。1）終端系統(tǒng)類型多，種類復(fù)雜。Xtel的端系統(tǒng)是軟交換的邊界，它不僅包括用戶智能終端（UA），還包括各種網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)和B2BUA等。而且這些邊界系統(tǒng)完成的功能各不相同。做為統(tǒng)一通信的端系統(tǒng)需要有一種統(tǒng)一的實現(xiàn)機制。2）運行環(huán)境復(fù)雜。統(tǒng)一通信要實現(xiàn)在任何地方，利用任何設(shè)備進行通信的功能，這就要求端系統(tǒng)能夠在多種環(huán)境，多種設(shè)備中運行，如UA可以在計算機、PDA等多種設(shè)備上運行。3）功能復(fù)雜。SIP為了減輕核心網(wǎng)絡(luò)的壓力，增大網(wǎng)絡(luò)的通信能力，將復(fù)雜的處理功能都推向了網(wǎng)絡(luò)邊緣，也就是端系統(tǒng)。因此，做為用戶工作平臺的端系統(tǒng)必

22、須滿足對以上各種功能的綜合使用要求。4）伸縮性要求高。終端系統(tǒng)不僅要運行在多種設(shè)備上，而且在同一種設(shè)備上也要能夠根據(jù)用戶的不同需求定制系統(tǒng)功能，這對系統(tǒng)的伸縮性提出了很高的要求。5）擴展性要求高。統(tǒng)一通信的目標是可以使用任何媒體進行通信，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，媒體的種類將會不斷增加，系統(tǒng)要能夠方便地支持新出現(xiàn)的媒體，必須要有很好的擴展性。為了解決端系統(tǒng)面臨的以上問題，滿足普適性、伸縮性和可擴展性的要求，端系統(tǒng)采用了以“多狀態(tài)機軟總線媒體管理器”為架構(gòu)的軟件體系結(jié)構(gòu)。如圖26所示，整個系統(tǒng)以軟總線為支撐，以狀態(tài)機為功能單元，以媒體管理器為多種媒體的統(tǒng)一管理部件，以事件為驅(qū)動因子。(圖:26端系統(tǒng)結(jié)

23、構(gòu)圖)端系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)由協(xié)議棧，狀態(tài)機，狀態(tài)機私有處理器，軟總線，事件生成器等幾部分組成。其中狀態(tài)機負責(zé)信令的處理，完成通信建立與控制任務(wù)。狀態(tài)機私有處理器是配合狀態(tài)機完成通信功能的單元，在私有處理器中最重要的是媒體管理器，它對系統(tǒng)中所用到的媒體進行統(tǒng)一管理，提供對各種媒體訪問的統(tǒng)一接口，屏蔽多種媒體的復(fù)雜性，為用戶提供透明使用各種媒體的機制。事件生成器接收各種信息，生成相應(yīng)事件并加入到事件隊列中。端系統(tǒng)將狀態(tài)機、事件生成器、媒體管理器分別做為獨立的功能單元。這樣就將事件源、信令處理和媒體管理分隔開，一個部分的改變不會影響其它部分的功能，對于不同的環(huán)境和應(yīng)用需求只需要修改相應(yīng)的部分，其它部分可以

24、直接復(fù)用，從而實現(xiàn)了普適性功能，使此體系結(jié)構(gòu)可以在端系統(tǒng)的不同終端類型和網(wǎng)關(guān)類型中使用。7.服務(wù)器系統(tǒng)的技術(shù)原理服務(wù)器系統(tǒng)是軟交換的核心網(wǎng)絡(luò)部分，主要是進行路由選擇、信令轉(zhuǎn)發(fā)和策略控制等，它包括代理服務(wù)器、注冊服務(wù)器、策略服務(wù)器、位置服務(wù)器、重定向服務(wù)器、PA服務(wù)器和各種多媒體信箱等。Xtel系統(tǒng)的各項功能只有在服務(wù)器的支持下才能實現(xiàn)。Xtel服務(wù)器采用與端系統(tǒng)相類似的“軟總線狀態(tài)機”軟件體系結(jié)構(gòu)，將每種服務(wù)功能實現(xiàn)為一個狀態(tài)機，并將狀態(tài)機實現(xiàn)為動態(tài)鏈接庫。服務(wù)器根據(jù)配置文件加載實現(xiàn)相應(yīng)服務(wù)的動態(tài)鏈接庫，用戶可以將多種服務(wù)配置在一臺服務(wù)器上，也可根據(jù)需要將服務(wù)配置在不同的服務(wù)器上。各種服務(wù)器的

25、采用相同的服務(wù)配置方法。Xtel服務(wù)器系統(tǒng)中各主要服務(wù)器可以由兩到多臺主機承擔(dān)相同的服務(wù)任務(wù)，這樣做的好處一是提供服務(wù)器冗余備份的功能，保證系統(tǒng)的健壯性；二是提高系統(tǒng)的并發(fā)處理能力，減少用戶等待響應(yīng)的時間。多臺服務(wù)器在提供上述功能的同時也帶來了負載均衡的問題。負載均衡需要處理兩個關(guān)鍵因素：一是負載均衡算法，二是對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)狀況進行檢測，保證不將數(shù)據(jù)流量分配到已經(jīng)失效的服務(wù)器。常用的負載均衡算法主要有輪循均衡、權(quán)重輪循均衡、隨機均衡、響應(yīng)速度均衡、最少連接數(shù)均衡、處理能力均衡、DNS響應(yīng)均衡等幾種。服務(wù)器有效性偵測方法有Ping偵測、TCP Open偵測、HTTP URL偵測、服務(wù)器心跳偵測等幾種

26、。每臺Xtel服務(wù)器都有一個心跳（heartbeat）發(fā)生器，通過組播發(fā)出一定頻率的心跳。同組的服務(wù)器通過偵聽相鄰服務(wù)器的“心律”，并依據(jù)心跳所承載的信息判定該服務(wù)器是否有效，如果有效，其負載情況如何。這種心跳均衡算法能較好地將負載均衡到各服務(wù)器。同時，通過心跳機制，我們還可以監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)。Xtel是一個多服務(wù)器系統(tǒng)，每種服務(wù)器分別提供不同的服務(wù)。系統(tǒng)提供服務(wù)發(fā)現(xiàn)的機制，服務(wù)的定位對客戶端是透明的。當(dāng)代理服務(wù)器接到客戶的服務(wù)請求后，首先根據(jù)URI做DNS的NAPTR記錄（Naming Authority Pointer，由RFC2915定義）查詢，查詢的結(jié)果可能有多個NAPTR記錄。然后

27、系統(tǒng)對這些NAPTR記錄進行DNS的SRV記錄查詢，查詢的結(jié)果又是一個由多個IP地址組成的鏈表，最后系統(tǒng)對這些地址進行負載均衡處理，選擇出真正要提供服務(wù)的服務(wù)器地址，并將服務(wù)請求轉(zhuǎn)發(fā)給它。Xtel作為企業(yè)使用的統(tǒng)一通信系統(tǒng)，它不僅需要與企業(yè)現(xiàn)有的通信系統(tǒng)相集成，而且還要能夠集成企業(yè)的其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)。Xtel的PA事件服務(wù)器實現(xiàn)了UUDI注冊功能和SOAP服務(wù)，并能夠發(fā)現(xiàn)企業(yè)信息環(huán)境中的其他遵循Web Services規(guī)范的相關(guān)應(yīng)用服務(wù)并與之即時裝配。也就是說，通過SOAP可與企業(yè)中的CRM、ERP、CSS、IVR、WWW等應(yīng)用系統(tǒng)松散耦合并自動集成。用戶可以通過PA服務(wù)器提供的Subscribe

28、/Notify功能監(jiān)控所集成系統(tǒng)的事件及狀態(tài)，當(dāng)所關(guān)心的事件及狀態(tài)發(fā)生時，系統(tǒng)會及時地通知用戶。8.Xtel策略服務(wù)技術(shù)原理策略服務(wù)是統(tǒng)一通信的重要內(nèi)容之一，也是統(tǒng)一通信的優(yōu)勢所在。Xtel是商務(wù)環(huán)境下的統(tǒng)一通信系統(tǒng)，所以這種通信系統(tǒng)必須能夠很好的體現(xiàn)出企業(yè)的特征。企業(yè)是具有不同層次結(jié)構(gòu)的組織，不同的部門都可能有其自身的通信策略，而且各部門的下級（包括單位和員工）的通信策略都要受這個部門的通信策略的約束。Xtel統(tǒng)一通信系統(tǒng)根據(jù)企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)流程的特點提供策略服務(wù)體系。這個體系針對不同的對象提出了不同的策略形式，“用戶策略”主要針對個人用戶或角色用戶，而“域/組策略”主要針對用戶集合，并

29、且提供一種機制使得“域/組策略”總是優(yōu)先于“用戶策略”，“用戶策略”受“域/組策略”的約束。如圖2-7所示，當(dāng)系統(tǒng)收到一個SIP消息，系統(tǒng)內(nèi)核首先觸發(fā)“域/組策略”，“域/組策略”通過特定的系統(tǒng)調(diào)用調(diào)度“用戶策略”，而“用戶策略”的 某些“動作”又能引起系統(tǒng)內(nèi)核觸發(fā)“域/組策略”。(圖:27SIP消息的策略服務(wù)調(diào)度示意圖)1）用戶策略針對用戶策略的特點，Xtel借助IETF的CPL（RFC3880）定義用戶策略。CPL是一種語言，具有直觀、易懂的特點。我們借助其可擴展性的優(yōu)點，針對企業(yè)環(huán)境更為復(fù)雜的需求，對CPL進行了擴展，并開發(fā)了CPL的可視化編輯工具。為了提高用戶策略的效率，Xtel將CP

30、L轉(zhuǎn)換成二進制的二叉樹形式，實現(xiàn)了一個解釋執(zhí)行的高效算法。2）域/組策略“域/組策略”的優(yōu)先級高于“用戶策略”，并且直接約束相應(yīng)的“用戶策略”，調(diào)用比普通的“用戶策略”更為頻繁，需要考慮策略運行的效率；而且“域/組策略” 的定制都是管理員完成的，不針對個人用戶，不必追求“簡單易學(xué)”的特性；所以對于“域/組策略”的設(shè)計，我們舍棄了策略的常用描述形式CPL，選用具有強大功能和控制能力的CGI的形式，用類似C語言的語法定義了一套專用于“域/組策略”的腳本語言Xtel-CGI。在Xtel-CGI中，任何SIP消息都可以觸發(fā)“域/組策略”。3）策略沖突的發(fā)現(xiàn)個人用戶的通信策略是用CPL定制的，每個用戶分

31、別獨立地定制自己的通信策略，這樣多個策略文件的內(nèi)容就有可能產(chǎn)生沖突，特別是Xtel為了反映企業(yè)的特征采取了多級策略機制，這些多級策略更容易產(chǎn)生沖突。為此，系統(tǒng)必須要有一種沖突發(fā)現(xiàn)機制來處理策略沖突。對每一個作為觸發(fā)事件的消息，我們依次記錄它引發(fā)執(zhí)行的策略的標號，一旦發(fā)現(xiàn)相同的策略，即可以判斷沖突發(fā)生并給出預(yù)先設(shè)定的解決方案。9.NAT和防火墻穿越的技術(shù)原理NAT是將IP地址從一個編址域（realm）映射到另外一個編址域的方法（RFC1631），最典型的應(yīng)用是把私有IP地址映射到互聯(lián)網(wǎng)的公有IP地址。NAT在節(jié)省IP地址空間的同時，也破壞了Internet最基本的“端到端”的透明性，增加了網(wǎng)絡(luò)的

32、復(fù)雜性，阻斷了現(xiàn)存的很多IP應(yīng)用。特別是像SIP這樣的端到端軟交換協(xié)議，由于需要協(xié)商多個端口并維護多個UDP或TCP數(shù)據(jù)流，無法自己穿越NAT。另外，出于安全的考慮，絕大多數(shù)的企業(yè)部門都配置了專用的防火墻。和NAT一樣，防火墻在增加安全性的同時，也帶來了類似的問題。針對上述問題，在Xtel中我們提出了以“STUN和TURN相結(jié)合”的NAT和防火墻傳輸層穿越解決方案。STUN（RFC3248SimpleTraversalofUDP Through Network Address Translators）的基本思想是：STUN客戶端向NAT外的STUN服務(wù)器通過UDP發(fā)送請求STUN 消息，STU

33、N服務(wù)器收到請求消息，產(chǎn)生響應(yīng)消息，響應(yīng)消息中攜帶STUN 客戶端在NAT上對應(yīng)的外部端口。然后響應(yīng)消息通過NAT發(fā)送給STUN客戶端，STUN客戶端通過響應(yīng)消息體中的內(nèi)容得知其在NAT上對應(yīng)的外部地址，并且將其填入以后呼叫協(xié)議的UDP負載中，告知被叫端（Peer），自己的UDP接收地址和端口號為NAT上映射的IP地址和端口號。這樣，應(yīng)用程序就可以收到被叫端發(fā)來的報文。如圖28所示，STUN的優(yōu)點是處理簡單，缺點是不支持TCP，也不支持對稱類型（同時限止IP和端口）的NAT。(圖:28STUN穿透NAT和防火墻的示意圖)TURN（IETF的一個draft，TraversalUsingRelay

34、NAT）的基本思想如圖29所示，NAT或防火墻內(nèi)的TURN客戶端通過向TURN服務(wù)器申請綁定，獲得外部的IP地址和端口（是由TURN服務(wù)器分配）。這樣該用戶就可以使用這個外部的IP地址和端口接收NAT和防火墻處的用戶發(fā)送的報文。TURN的優(yōu)點是可以穿越所有類型的NAT及防火墻，缺點是容易造成網(wǎng)絡(luò)瓶頸。(圖:29TURN穿透NAT和防火墻示意圖)Xtel的NAT和防火墻傳輸層穿越方案的主要思想是：如果傳輸協(xié)議是TCP協(xié)議，直接用TURN的方法穿越NAT及防火墻；如果傳輸協(xié)議是UDP協(xié)議，則首先檢測NAT和防火墻的類型，若為對稱型NAT則采用TURN的方法穿越，否則采用STUN方法穿越。Xtel的

35、NAT穿越結(jié)構(gòu)是C/S結(jié)構(gòu)，分為服務(wù)器端和客戶端兩部分，如圖210和圖211所示。(圖:210Xtel的NAT穿越服務(wù)器結(jié)構(gòu)圖)(圖:211Xtel的NAT穿越客戶端結(jié)構(gòu)圖)Xtel的NAT穿越的關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)于以下幾個方面：1）統(tǒng)一協(xié)議棧Xtel的NAT穿越方案雖然是STUN和TURN兩種方法的結(jié)合，但它是一個整體解決方法。為此，需要提供兩種穿越消息的一致處理，Xtel根據(jù)STUN和TURN的消息格式及屬性相同的特點，設(shè)計了統(tǒng)一的協(xié)議棧。統(tǒng)一協(xié)議棧按照同一方式和流程處理STUN和TURN的消息，為系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的消息處理機制，并且也減少了冗余，降低了使用難度，為上層提供統(tǒng)一的邏輯處理奠定了

36、堅實的基礎(chǔ)，也為虛擬傳輸層提拱了基礎(chǔ)。2）虛擬傳輸層為了屏蔽NAT及防火墻穿越的復(fù)雜性，提供與傳統(tǒng)傳輸層編程相一致的編程接口，XtelNAT穿越對傳統(tǒng)傳輸層和NAT的穿越處理進行了封裝，我們稱為“虛擬傳輸層”?！疤摂M傳輸層”屏蔽NAT及防火墻問題，提供與傳統(tǒng)傳輸層一致的編程方法。對一般編程用戶來說不需要了解和處理NAT問題，可以按照傳統(tǒng)傳輸層的編程習(xí)慣，不用考慮NAT和防火墻的存在。虛擬傳輸層對外提供的是遵循BSD Socket1.1規(guī)范的API。例如對于函數(shù)socket(int domin, int type, intprotocol)，我們把它封裝成Xsocket(int domin, i

37、nt type, int protocol)。如圖212所示，最上層為“穿透NAT/FW策略”，“網(wǎng)絡(luò)資源分配管理”，“資源映射”和“配置管理”等。穿透NAT/FW策略是對采用穿透NAT和防火墻的策略進行設(shè)置和管理。這里的策略是包括四種，一是不使用TURN服務(wù)器，只使用STUN方式；二是只使用TURN方式；三是由系統(tǒng)決定；四是不需要穿透NAT和防火墻。當(dāng)為第三時，系統(tǒng)先測試NAT和防火墻的類型，如果是對稱型NAT，使用TURN方式，否則使用STUN方式進行穿透。(圖:212XtelNAT穿越虛擬傳輸層框架圖)3）網(wǎng)絡(luò)資源分配管理Xtel NAT穿越在實現(xiàn)遵循BSD Socket1.1規(guī)范的API時，返回給用戶的可能是虛擬資源，因此，必須要對這些API所使用的網(wǎng)絡(luò)資源進行管理。例如，用戶調(diào)用gethostbyname()函數(shù)返回本地IP地址時，根據(jù)“穿透NAT/FW策略”可能得到一個NAT地址或一個TURN綁定地址。4）資源映射資源映射是管理真實資源和虛擬資源的映射。由于上面提到的情況，虛擬網(wǎng)絡(luò)資源最終要體現(xiàn)在對真實網(wǎng)絡(luò)資源的操作上。這就需要維持真實資源和虛擬資源的映射。中間是“遵循BSDSocket1.1規(guī)范的API”的實現(xiàn)。這個模塊是“虛擬傳輸層”的核心，XtelNAT穿越對大多數(shù)常用的BSD Socket1.1 API進行了封裝，這使用戶