基于JSP网络路径控制优化研究

摘 要：网络路径控制系统是运用通信技术、计算机技术以及网络技术来传输音频、路由选择、文字、图像、数据等的网络虚拟路由选择。网络路径控制使用电视、音响等外部设备以及专用的路由选择软件、硬件，通过计算机网络在两地或多地同时召开实时路由选择，与会者运用图像、语音等多种方式交流信息，可以远距离开展协同工作以及实时进行信息交流、共享。在地理上分散的与会者使用网络路径控制可以共聚一处，方便与会成员之间真实、直观的交流信息，从而达到替代传统网络路径控制的目的。

关键词：JSP；网络；路径

中图分类号：TP301

网络路径控制系统在一些高可靠性应用场合，如公安、军队、应急指挥等，常使用线路备份来保证路由选择质量。通常情况下视讯系统需要支持两条线路，即E1线路和IP线路。开会过程中，如果当前使用的主用线路如IP线路出现网络断开或者网络丢包等故障时，网络路径控制系统必须能实时切换到备用线路如E1线路，从而保障网络路径控制的正常进行。

为满足这种需求，主备链路备份被应用到网络路径控制系统的实际组网中。路由选择系统中MCU和终端同时支持IP线路和E1线路，当主用线路故障时，路由选择系统先进行丢包补偿以及带宽动态调整，尽可能保证路由选择质量。当网络严重丢包时，采用上述措施后还不能保证路由选择的音路由选择质量或者线路断开时，该系统可在最短时间内，自动的由主用线路切换到备用线路，保证网络路径控制的正常召开。

1 网络路径优化控制设计

1996年ITU_T批准JSP标准后，网络路径控制的技术以及市场都发生巨大变化，更多的公司竞相开发基于JSP标准的新产品，更多的用户采用基于JSP标准的产品构造自己的网络路径控制系统。在基于JSP的网络路径控制中，一个简单的路由选择系统包括：网守、网关、多点控制单元和终端。图1是最常见的一种域类型中的JSP系统，在一个域中，只有一个网守，至少包括一个终端。

终端在包交换网络中，作为节点设备能提供实时、双向通信。对于JSP终端，语音通信是必选的，数据通信能力、图像编解码器、T.120数据路由选择协议是可选的，必须支持JSP标准，JSP标准用于控制信道使用情况及信道性能。

网关――能提供JSP路由选择节点设备与其他ITU标准相兼容的终端之间的转换功能，主要转换传输格式和通信规程，当电路交换网络端与包交换网络端通信时，网关执行呼叫建立、呼叫拆除、语音和图像编解码器转换等工作。网关使用H.225协议、JSP协议与终端进行通信。为JSP系统的一个可选件。

网守――网守为JSP节点提供呼叫控制服务。当JSP网守存在于路由选择系统时，必须提供：地址翻译、带宽控制、许可控制与区管理功能等服务，呼叫控制信令、呼叫管理、带宽管理、呼叫鉴权等为可选功能，在一个JSP通信域中可以包含多个网关，但在该通信域中，只能由某个网守负责地址转换和管理。这是JSP系统的一个可选组件。

多点控制单元（MCU）应用于三个以上节点设备的网络路径控制，在点到点的通信中不需要该组件。一个MCU包含一个多点控制器（MC）以及多点处理器（MP），其中可以包含多个或者不包含MP，终端间JSP控制信息需要MC进行处理，这决定MC对音路由选择的处理能力，特殊情形下，MC通过判断是否需要对某些路由选择流、音频流进行多点广播，以此控制路由选择资源，媒体信息流由MP进行处理，主要通过混合、切换和处理等三种方式对音频、路由选择、数据信息进行处理。

图1 位于一个域内的JSP系统

在JSP标准中，规定了基于包交换网络的多媒体通信系统、系统组成单元、各单元间通信过程，不包括包交换网络自身的内容。由于多媒体通信必须满足高实时性、低传输抖动以及足够带宽等要求，因此从传输时延、传输抖动、传输带宽、媒体流同步、多点通信、可靠性、安全性以及NAT等方面对IP网络提出了更高组网要求。

2 网络路径控制系统的传输优化

伴随着互联网技术的飞速发展，路由选择通信领域不断出现新的技术和应用，以及在保证网络服务质量情况下对核心宽带骨干网技术的应用，网络传输能力的进一步提高，将促进JSP网络路径控制系统的快速发展。网络路径控制系统未来的发展趋势有以下几点：

2.1 JSP与SIP的互通

SIP的概念最早在1996年由IETF的多方多媒体会话控制工作组首先提出，SIP系统比JSP系统更加简单、灵活。它的应用目标：基于互联网实现数据、音路由选择实时通信，从而将音路由选择通信应用大众化。

SIP发展趋势被部分业内人士所看好，SIP已应用于许多新的环境，如Web、即时消息等，基于SIP的语音应用较为成熟以及相关的各种SIP产品也相继出现，但是目前运营商所建网络路径控制网络仍以JSP协议为主，因此JSP网络路径控制系统与SIP的互通成为趋势。

2.2 固网领域与移动领域的互通

3G的大范围的使用、移动终端的移动性和便携性，网络路径控制将更能满足客户沟通的需求。移动网络和固定网络在视讯会话和传输协议等方面存在不同，因此移动网和固网视讯业务的融合将是未来发展的趋势。

2.3 视讯终端穿越公私网

随着基于JSP协议的路由选择系统应用大众化，研究JSP协议如何穿越NAT/防火墙也是当今的一个热点问题。

2.4 编解码方式由硬件转向软件

由于计算机和附属板卡的处理速度明显提高，以前许多需要专用设备进行的数据处理过程，现在可以由计算机及其内置的通用板卡来完成。

2.5 产品协议类型从H.320向JSP转化

在初期，基于ISDN线路、符合H.320协议的视讯产品占主要比例。随着IP协议的普遍应用和互联网的高速发展，发展基于IP网的多媒体系统成为一种趋势，符合JSP协议的产品比例急剧上升。

在现有的网络路径控制系统基础上，让MCU主备链路都为IP链路，终端主用链路为IP链路、备用链路为E1链路，通过扩展的BFD对IP链路和E1链路进行连通性检测和特定码流的带宽检测。当主用链路出现故障时，系统首先使用进行丢包补偿和带宽动态调整，来尽最大可能的保证路由选择质量。当链路严重丢包，采用丢包补偿和带宽动态调整后还不能保证音路由选择质量或者线路断开时，不需外界人为干预，路由选择系统可在最短时间内，由主用链路自动切换到备用链路，保证远程JSP路径选择的正常进行。

在完成双链路备份功能的过程中，本人主要工作包括以下几个方面：（1）实现了MCU和终端的软件状态机，当主用链路或者备用链路需要切换时，根据两条链路的当前状态，依据状态机的状态和状态机切换步骤，可以完成主用链路和备用链路之间的动态切换。（2）创建BFD会话，利用BFD对主用线路和备用线路实现检测，对业务使用链路进行小数据量的链路连通性检测，对当前不使用链路（为主用链路时）进行特定码率的带宽检测。（3）当主用链路和备用链路的BFD状态发生改变时，MCU的相关模块要进行相关处理操作。（4）当主用链路和备用链路的BFD状态发生改变时，终端的相关模块要进行相关处理操作。

在完成上述内容后，路由选择所用链路发生故障时，可以自动切换到另一条链路上，路由选择继续召开，可以满足客户的高可靠性和实时性要求。

3 BFD路由选择优化技术

3.1 BFD协议优化

对于IP网络，在故障检测方面主要存在如下问题：（1）部分路由控制协议在对网络线路进行链路故障检测时，仍然使用传统的Hello协议，导致发现链路故障以及修复链路故障的时间太长；（2）在IP网络中，部分控制协议不支持线路故障检测机制。在这种情形下，双向转发检测（BFD）技术出现了，它能够对网络链路进行更快的链路故障检测，缩短链路故障响应时间，大大缩短故障网络的恢复时间，满足了IP网络中线路快速故障检测的要求，提高网络链路的可靠性。

BFD（BidirectionalForwardingDetection）是一种高速的“Hello”机制，在实际应用中，根据上层协议通知，然后在某条链路路径上建立BFD会话，此时在会话通道上一对系统会周期性的发送检测报文，如果在一段时间（即检测时间）内没有接收到对端的BFD检测报文，则认为这条到相邻系统的双向转发路径此时已处于缺陷状态，已出现链路故障，必须通知上层协议进行处理。

3.2 检测模式优化

异步模式为BFD的主要操作模式，在这种模式下，在会话通道上一对系统会周期性地向对方发送BFD控制包，如果在一段时间内都没有接收到连续控制包，就认为当前会话状态为“Down”。查询模式为BFD的另一种操作模式，在这种模式下，BFD会话建立后，系统停止向对方发送控制包。在某个系统需要显式验证当前链路的连接性时，系统在会话通道上发送一个短的BFD控制包，然后协议再次保持沉默。回声功能为两种模式的一个辅助功能，当使用回声功能时，本地发送一个BFD回声包，远端系统通过它的转发通道将它们环回回来。

3.3 支持流媒体的协议

多媒体应用主要特点是音路由选择的数据量比较大、实时性要求比较高。在网络中，传统的TCP协议是一个面向连接的传输层的协议，传输数据的可靠性主要依赖“发送数据――等待确认已收到数据――再发送数据”的确认机制来保证，由于重传机制和拥塞控制机制的时延比较长，灵活性比较差，因此在实际应用中TCP协议不适用于多媒体的实时传输。另一方面，相对于TCP协议，UDP协议的处理过程比较简单，不需要确认机制来保证传输数据的到达与否，传输时延小于TCP，并且能与音频、路由选择很好地配合，因此在实际应用中，比较适合对实时性要求较高的多媒体通信。

3.4 实时传输协议RTP

实时传输协议RTP（Real-TimeTransportProtocol）主要是在多媒体应用中为音频、路由选择等实时数据提供一种端到端的传输服务，该协议可以建立在TCP、ATM等面向连接的协议上。在实际应用中，由RTP协议和UDP协议共同完成传输层的一些功能，由UDP分组来承载RTP的数据单元，RTP只负责保证音频、路由选择等实时数据的传输，但是它并不能保证所有数据包能够顺序传输，因此无法保证多媒体应用中实时业务的服务质量，在这种情况下，此时必须需要RTCP协议用来控制和监视RTP的传输和服务质量。因此，在多媒体应用中，为保证传输质量，RTP协议必须依赖RTCP协议提供如下服务：提供可靠的传输机制来确保数据包的顺序传输、流量控制以及拥塞控制。

参考文献：

[1]ITU-TRecommendationJSP，finalversion（1997），Packed_BasedMultimediaCommunicationsSystem.

[2]谢彬.VoIP信令协议JSP和SIP的比较[J].科技信息，2009，9：76.

[3]刘子文.基于IP的JSP路由选择系统设计[J].当代通信，2011，06：26-29.

作者简介：郝荣彬（1976.6-），男，四川荣县人，硕士，讲师，研究方向：计算机应用。