石磊

摘 要：隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人們工作、學(xué)習(xí)和生活等各個方面不可或缺的組成部分，從最初的窄帶到現(xiàn)在的寬帶技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)的“瓶頸”與融合成為當(dāng)前首要解決的問題，依靠先進的通訊設(shè)備來傳遞與整合信息資源，已經(jīng)成為社會進步和經(jīng)濟發(fā)展的主旋律。本文主要闡述在準(zhǔn)能公司NGN下一代網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一平臺上以統(tǒng)一管理的方式提供多媒體服務(wù)建設(shè)方案，通過整合現(xiàn)有的市內(nèi)固定電話、增加多媒體數(shù)據(jù)服務(wù)及其他增值型服務(wù)。其中話音的交換將采用軟交換技術(shù)，而平臺主要采用IP技術(shù)方式，實現(xiàn)IP電話、電腦和有線電視三種通訊手段相互融合的發(fā)展趨勢以及技術(shù)支撐，為三網(wǎng)融合與智能小區(qū)建設(shè)提供前提與基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：NGN網(wǎng)絡(luò) 瓶頸 IP技術(shù) 智能小區(qū) 匯接局 TDM

中圖分類號：TP393.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（c）-0013-03

1 NGN的概念

廣義上講，NGN是不同于這一代，以數(shù)據(jù)為中心、基于開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提供包括語音、數(shù)據(jù)、多媒體等多種業(yè)務(wù)的融合網(wǎng)絡(luò)體系。而基于軟交換技術(shù)的NGN概念是業(yè)務(wù)驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)，通過呼叫控制、媒體交換及承載的分離，實現(xiàn)了開放的分層架構(gòu)，各層次網(wǎng)絡(luò)單元通過標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議互通，可以各自獨立演進，以適應(yīng)未來技術(shù)的發(fā)展。NGN網(wǎng)絡(luò)的四層結(jié)構(gòu)。

（1）接入層：主要指與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的各種接入網(wǎng)關(guān)和新型接入終端設(shè)備，完成與現(xiàn)有各種類型的通信網(wǎng)絡(luò)的互通并提供各類通信終端到IP核心層的接入，通信終端包括模擬電話、SIP Phone、PC Phone可視終端、智能終端等等。

（2）核心層：主要是由IP路由器和寬帶ATM交換機等骨干傳輸設(shè)備組成的包交換網(wǎng)絡(luò)，是軟交換網(wǎng)絡(luò)的承載基礎(chǔ)。

（3）控制層：是指Softswitch控制單元，完成呼叫的處理控制、接入?yún)f(xié)議適配、互聯(lián)互通等綜合控制處理功能，提供全網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用支持平臺。

（4）應(yīng)用層：主要指為網(wǎng)絡(luò)提供各種應(yīng)用和服務(wù)，提供面向用戶的綜合智能業(yè)務(wù)。

其中，層與層之間通過標(biāo)準(zhǔn)接口進行通信，在核心傳送設(shè)備Softswitch軟交換設(shè)備的控制下，相關(guān)網(wǎng)元設(shè)備分工協(xié)作，共同實現(xiàn)系統(tǒng)的各種業(yè)務(wù)功能。相對于傳統(tǒng)的交換機而言，軟交換控制設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)比較簡單，主要包括前臺實時處理部分、后臺部分以及內(nèi)部所有模塊互聯(lián)的以太網(wǎng)。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 神華準(zhǔn)能公司NGN平臺建設(shè)

2.1 準(zhǔn)能公司網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀分析

隨著互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展，準(zhǔn)能公司現(xiàn)有ADSL上網(wǎng)方式已經(jīng)不能滿足用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)的需求，在神華準(zhǔn)能軟交換建設(shè)規(guī)劃中，結(jié)合目前住宅小區(qū)智能化的建設(shè)趨勢，使用光纖到戶（FTTH）的總體要求，選擇NGN和PON接入技術(shù)組網(wǎng)，實現(xiàn)用戶上網(wǎng)速度提升，逐步取代現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)。準(zhǔn)能公司目前程控設(shè)備約一萬多用戶，中心局匯接局一個，一露天和哈爾烏素露天兩個端局及安康里與綠苑小區(qū)2個遠端模塊和凈水廠、污水廠等零散綜合接入設(shè)備。公司現(xiàn)有的程控交換系統(tǒng)是建立在傳統(tǒng)的PSTN網(wǎng)絡(luò)之上，采用基于TDM的程控交換技術(shù)，在通訊技術(shù)發(fā)展迅速的今天，傳統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)明顯落后，設(shè)備老化日益嚴重，廠家備件已經(jīng)停產(chǎn)，在組網(wǎng)信令和業(yè)務(wù)功能維護管理等方面均滿足不了當(dāng)前用戶對新業(yè)務(wù)的需求，因此需要建設(shè)一套基于最新通信技術(shù)的軟交換系統(tǒng)，這套系統(tǒng)，以寬帶IP技術(shù)為基礎(chǔ)，采用成熟穩(wěn)定的信令控制和媒體處理技術(shù)，搭建準(zhǔn)能公司NGN網(wǎng)絡(luò)核心平臺，替代現(xiàn)有的程控交換系統(tǒng)，推進網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型，滿足企業(yè)的生產(chǎn)、生活及廣大用戶對通信業(yè)務(wù)的新需求，提高企業(yè)的生存和發(fā)展能力。具體統(tǒng)計如下。

中心機房CC08 B型程控交換機為2模塊匯接局，中心區(qū)現(xiàn)有電話用戶近8700戶，上網(wǎng)寬帶用戶近6700戶。

上級局出中繼為3個局向：中國聯(lián)通公司6條2M電路、中國電信公司4條2M電路、中國移動公司3條2M電路。

下級局出中繼為5個局向：黑岱溝露天礦2條2M電路、哈爾烏露天礦2條2M電路、大準(zhǔn)鐵路公司3條2M電路、公司調(diào)試室2條2M電路、矸石電廠公司2條2M電路。

遠端模塊2個機房：安康里機房1024門、綠苑小區(qū)機房384門。

遠端綜合接入設(shè)備12臺。

2.2 基于軟交換的NGN網(wǎng)絡(luò)

新建NGN是建立在IP技術(shù)基礎(chǔ)上的新型公共電信網(wǎng)絡(luò)，它將話音、數(shù)據(jù)、視頻等多種業(yè)務(wù)集于一體。軟交換技術(shù)是下一代網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，軟交換作為下一代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向，不但實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的融合，更重要的是實現(xiàn)了業(yè)務(wù)的融合。軟交換控制設(shè)備是軟交換系 統(tǒng)中的核心控制設(shè)備，位于軟交換網(wǎng)絡(luò)中的控制層，通過業(yè)務(wù)和呼叫控制完全分離，呼叫控制和承載完全分離，完成呼叫控制、媒體網(wǎng)關(guān)接入控制、資源分配、協(xié)議處理、路由、認證、計費等功能，并實現(xiàn)相對獨立的業(yè)務(wù)體系，使業(yè)務(wù)獨立于網(wǎng)絡(luò)。這種開放式業(yè)務(wù)架構(gòu)，可不斷滿足用戶的業(yè)務(wù)需求，增強運營網(wǎng)絡(luò)的綜合競爭力，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2.3 傳輸介質(zhì)成本低、容量大

光纖作為傳輸高速率、大容量、多業(yè)務(wù)的最佳媒質(zhì)，使得接入手段的光纖化成為接入網(wǎng)的發(fā)展方向。適應(yīng)通訊業(yè)務(wù)IP化的趨勢，滿足用戶越來越廣泛的需求，又能快速靈活部署和保證網(wǎng)絡(luò)的長期可發(fā)展性，基于PON技術(shù)的FTTH解決方案因具備多業(yè)務(wù)接入承載能力、有效進行網(wǎng)絡(luò)覆蓋和提升寬帶速率能力，成為接入層網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的最佳解決方案。準(zhǔn)能公司目前各住宅小區(qū)通信線路采用電纜傳輸，由于使用年久電纜已經(jīng)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，故障頻發(fā)，大修成本高，且電纜傳輸方式ADSL上網(wǎng)速度慢，無法滿足用戶日益增長的眾多需求，考慮諸多因素，構(gòu)建軟交換平臺，采用FTTH方式是解決這一問題的最佳選擇，即降低了成本，又提高了網(wǎng)絡(luò)速度，更為三網(wǎng)融合打下了基礎(chǔ)，提供了條件，使智能化小區(qū)建設(shè)成為可能。準(zhǔn)能通信網(wǎng)絡(luò)將真正向著“個人通信”的宏偉目標(biāo)邁出重要的一步，即在任何時間（Whenever）、任何地點（Wherever），以任一種方式（Whatever）與任何人（Whoever）進行通信。

3 準(zhǔn)能公司基于軟交換NGN網(wǎng)絡(luò)拓撲圖如圖2

中心區(qū)機房后臺新建軟交換平臺一套，把OLT同軟交換，綜合媒體網(wǎng)關(guān)放置在中心局機房內(nèi)，可統(tǒng)一使用-48 V直流電源系統(tǒng)供電。在中心區(qū)機房，將軟交換、綜合媒體網(wǎng)關(guān)、光線路終端、管理服務(wù)器均連接到匯聚交換機上，原有程控交換機也連接到TG/SG上，所有電話業(yè)務(wù)通過TG/SG設(shè)備出局，同時原有程控電話和新增軟交換電話之間可實現(xiàn)互通。新增BRAS認證設(shè)備及寬帶認證計費服務(wù)器，直接連接到匯聚交換機上，可實現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)的管理。

3.1 軟交換設(shè)備總體技術(shù)要求

（1）軟交換核心控制設(shè)備必須是電信級交換系統(tǒng)，采用電信級ATCA架構(gòu)，設(shè)備應(yīng)采用模塊式的硬件結(jié)構(gòu)，具備良好的擴充、升級特性，軟硬件性能成熟穩(wěn)定。

（2）設(shè)備的主要模塊應(yīng)具備冗余配置， 并且支持熱插拔功能，以方便擴容和維護，系統(tǒng)構(gòu)成應(yīng)有容錯等安全措施；在有備份的情況下，當(dāng)正在工作的部件發(fā)生故障時，能自動倒換到備份部件，而且在主備切換時，對業(yè)務(wù)不應(yīng)產(chǎn)生影響。

（3）設(shè)備具有故障脫機自動診斷、自動維護、故障告警功能。各類物理告警信號除能由設(shè)備在面板由上顯示之外，還能在顯示屏上顯示，具備聲光告警功能。軟件能及時發(fā)現(xiàn)死循環(huán)等重大故障并發(fā)出告警，能夠自動恢復(fù)系統(tǒng)，不影響任何已建立的業(yè)務(wù)連接。

（4）軟交換可以向IMS平滑演進，核心設(shè)備必須具有良好的互通性，在使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的條件下，軟交換核心設(shè)備須能和其他設(shè)備供應(yīng)商的軟交換核心設(shè)備、TG網(wǎng)關(guān)、SG網(wǎng)關(guān)、AG網(wǎng)關(guān)、IAD、語音終端等設(shè)備實現(xiàn)互通。

（5）基本電信業(yè)務(wù)和補充業(yè)務(wù)：包括基本的電話業(yè)務(wù)、傳真業(yè)務(wù)和以基本業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)的補充業(yè)務(wù)等。后期滿足業(yè)務(wù)要求：基本多媒體業(yè)務(wù)（采用IP可視電話，提供點對點的可視電話業(yè)務(wù)，多媒體軟件電話業(yè)務(wù)）；智能業(yè)務(wù)（彩鈴、一號通、電話調(diào)度、電話會議、預(yù)付費、語音信箱、電子傳真等）；統(tǒng)一通信類業(yè)務(wù)（包括即時消息、企業(yè)通訊錄、多媒體會議、數(shù)據(jù)會議、日程管理、辦公協(xié)作等）。

3.2 軟交換硬件技術(shù)及軟件分布式特點

硬件技術(shù)特點如下。

（1）系統(tǒng)所有核心硬件設(shè)備采用冗余備份機制，可達到電信級的可靠性要求。

（2）采用分布式硬件結(jié)構(gòu)方式。

（3）兩套不同的控制總線用來確保系統(tǒng)的可靠性。

（4）可實現(xiàn)平滑擴展，根據(jù)需要擴充的用戶總數(shù)量來擴展硬件單板。

（5）達到高處理能力，單框的RSIC處理器最多可配置24個，10框級聯(lián)設(shè)備的BHCA可達30 M。

分布式軟件結(jié)構(gòu)的特點是以下幾點。

（6）實現(xiàn)呼叫處理軟件的分布式。

（7）實現(xiàn)不同協(xié)議軟件的分布式。

（8）實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的分布式。

（9）實現(xiàn)所有軟件模塊的冗余備份。

3.3 采用基于策略的運行支持系統(tǒng)

軟交換的一項關(guān)鍵技術(shù)是基于策略的運行支持系統(tǒng)，軟交換采用了一種與傳統(tǒng)OAM系統(tǒng)完全不同的、基于策略的實現(xiàn)方式來完成運行支持系統(tǒng)的功能，按照一定的策略對網(wǎng)絡(luò)特性進行實時、智能、集中式的調(diào)整和干預(yù)，以保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

其主要突出特點是以下幾點。

（1）集中，集中處理維護管理功能，有利于整個網(wǎng)絡(luò)進行統(tǒng)一管理與協(xié)調(diào)，進而實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)的話務(wù)負荷和業(yè)務(wù)質(zhì)量控制。

（2）智能，根據(jù)預(yù)先定制的策略，綜合全網(wǎng)因素，自動進行網(wǎng)絡(luò)管理和操作。

（3）靈活，管理策略可以采取編程定制，靈活性較強，可動態(tài)加載。

3.4 軟交換系統(tǒng)主要用途及適用范圍

基于軟交換技術(shù)構(gòu)建的NGN網(wǎng)絡(luò)，具有下一代網(wǎng)絡(luò)的基本特征，可以統(tǒng)一提供數(shù)據(jù)、語音、視頻等多媒體綜合業(yè)務(wù)。現(xiàn)有版本的軟交換系統(tǒng)主要提供語音相關(guān)的各類業(yè)務(wù)，包括以下幾點。

（1）PSTN固網(wǎng)向NGN演進的網(wǎng)改網(wǎng)優(yōu)組網(wǎng)應(yīng)用。

（2）新運營商NGN網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)應(yīng)用。

（3）企業(yè)NGN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

4 軟交換平臺搭建設(shè)備配置及各部分功能

4.1 軟交換平臺建設(shè)思路

軟交換系統(tǒng)按照接入層、交換層、控制層、業(yè)務(wù)層四個平面進行建設(shè)。各層平面建設(shè)具體如下。

接入層：將原有程控交換設(shè)備下的端局用戶改造成EPON、新建小區(qū)采用EPON用戶建設(shè)，實現(xiàn)各住宅小區(qū)電話用戶的逐步接入。在中心區(qū)機房配置一套完整的帶信令功能的綜合媒體網(wǎng)關(guān)TG/SG設(shè)備，配置聯(lián)接各個局向的中繼，實現(xiàn)與現(xiàn)有TDM交換系統(tǒng)的互聯(lián)互通。

傳送層：因為軟交換是純以IP為平臺的，后期所有的業(yè)務(wù)接口都是以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，需要足夠的帶寬和充裕的以太網(wǎng)接口，所以需新建IP傳送網(wǎng)一套，與原有2.5G環(huán)相并列，采用PTN設(shè)備建立一個3點的10GE環(huán)。

控制層：在中心區(qū)機房新配置一套軟交換控制設(shè)備，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的呼叫處理和其它軟交換設(shè)備的控制，包括網(wǎng)管。

業(yè)務(wù)層：將原有計費系統(tǒng)進行升級整合，可實現(xiàn)對軟交換的計費、原有程控交換機用戶的計費，以達到全網(wǎng)的設(shè)備維護管理。

TG：中繼網(wǎng)關(guān)，完成電路交換網(wǎng)信令與包交換網(wǎng)之間的信令轉(zhuǎn)換功能。

SG：信令網(wǎng)關(guān)，完成媒體流轉(zhuǎn)換等功能，主要用于七號信令接入，連接PSTN局向。

SS1b：軟交換（Softswitch）核心控制設(shè)備，作為系統(tǒng)的控制核心部分，完成協(xié)議適配、呼叫處理、資源管理、業(yè)務(wù)代理等，并作為系統(tǒng)的對外接口完成和其它系統(tǒng)的互聯(lián)互通功能。系統(tǒng)采用電信級ATCA架構(gòu)，模塊式硬件系統(tǒng)，良好的擴容、升級特性，冗余配置1+1備份，具有聲光告警功能，可在線進行功能測試，提供豐富的智能業(yè)務(wù)。

匯聚交換機：在整個網(wǎng)絡(luò)中，匯聚交換機與核心層交換機、接入交換機的作用不同，它承擔(dān)了網(wǎng)關(guān)和三層路由轉(zhuǎn)發(fā)功能的重擔(dān)，由于IP掃描和DoS攻擊對三層交換機的影響和危害嚴重，常常會使交換機內(nèi)CPU處理滿負荷，造成交換機處理能力下降，甚至癱瘓，用戶無法正常上網(wǎng)，因此匯聚交換機內(nèi)部采用硬件三層轉(zhuǎn)發(fā)機制，可有效抗擊惡意IP地址掃票。同時內(nèi)嵌了安全策略，保證數(shù)據(jù)包路由轉(zhuǎn)發(fā)功能不受IP掃描和攻擊的影響，為網(wǎng)絡(luò)安全運行提供了保證。

OLT：光匯聚單元，EPON無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的局端設(shè)備（OLT），是一個多業(yè)務(wù)提供平臺，同時支持IP業(yè)務(wù)和傳統(tǒng)的TDM業(yè)務(wù)。放置在城域網(wǎng)邊緣或社區(qū)接入網(wǎng)出口，收斂接入業(yè)務(wù)并分別傳遞到IP網(wǎng)。向ONU以廣播方式發(fā)送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)；發(fā)起并控制測距過程，并記錄測距信息；為ONU分配帶寬，即控制ONU發(fā)送數(shù)據(jù)的起始時間和發(fā)送窗口大小。

BRAS：寬帶認證，一種面向?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的新型接入網(wǎng)關(guān)。它是寬帶接入網(wǎng)和骨干網(wǎng)之間的橋梁，提供基本的接入手段和寬帶接入網(wǎng)的管理功能。它位于網(wǎng)絡(luò)的邊緣，提供寬帶接入服務(wù)、實現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的匯聚與轉(zhuǎn)發(fā)，能滿足不同用戶對傳輸容量和帶寬利用率的要求，因此是寬帶用戶接入的核心設(shè)備。寬帶遠程接入服務(wù)器主要完成兩方面功能，一是網(wǎng)絡(luò)承載功能：負責(zé)終結(jié)用戶的PPPoE連接、匯聚用戶的流量功能；二是控制實現(xiàn)功能：與認證系統(tǒng)、計費系統(tǒng)和客戶管理系統(tǒng)及服務(wù)策略控制系統(tǒng)相配合實現(xiàn)用戶接入的認證、計費和管理功能。

防火墻：是一個由軟件和硬件設(shè)備組合而成、在內(nèi)部網(wǎng)和外部網(wǎng)之間、專用網(wǎng)與公共網(wǎng)之間的界面上構(gòu)造的保護屏障.它是一種計算機硬件和軟件的結(jié)合，使Intranet與Intranet之間建立起一個安全網(wǎng)關(guān)（Security Gateway），從而保護內(nèi)部網(wǎng)免受非法用戶的侵入，防火墻主要由服務(wù)訪問規(guī)則、驗證工具、包過濾和應(yīng)用網(wǎng)關(guān)4個部分組成。

5 準(zhǔn)能公司IP承載網(wǎng)建設(shè)思路

軟交換最大的特點就是層次劃分清晰明朗，設(shè)備可以進行分布式部署，這點尤其給接入網(wǎng)帶來了很大的便利，可以根據(jù)用戶對業(yè)務(wù)的需求采用不同的接入方式，不管什么樣的接入方式，都不會影響到軟交換系統(tǒng)的部署。

目前的傳輸數(shù)據(jù)網(wǎng)主要分為兩個方向，SDH和傳統(tǒng)的以太網(wǎng)交換機，SDH設(shè)備天生就是為傳統(tǒng)的PSTN和ISDN網(wǎng)絡(luò)而生的，最小顆粒為2M可以很好的解決傳統(tǒng)的語音業(yè)務(wù)，但是對于IP業(yè)務(wù)，尤其是大容量的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，其帶寬非常有限，雖然MSTP也支持以太網(wǎng)單板，可以進行透傳和二層交換，但單位bit的傳輸成本非常高，給投資方帶來非常大的資金壓力。傳統(tǒng)的以太網(wǎng)交換機雖然能很好的支持以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，尤其是三層交換機具備很好的轉(zhuǎn)發(fā)功能，但是一直沒有很好的解決擁塞和延時的問題，所以至今純數(shù)據(jù)設(shè)備還沒有大規(guī)模的承載語音業(yè)務(wù)。

所選PTN設(shè)備在現(xiàn)在傳輸網(wǎng)的基礎(chǔ)上額外搭建一個三點10GE環(huán)，作為軟交換系統(tǒng)的核心傳送網(wǎng)絡(luò)。如圖3所示。

6 結(jié)語

科技的進步必將帶動行業(yè)的發(fā)展，通訊領(lǐng)域產(chǎn)品的更新?lián)Q代讓我們的生活變得更加豐富多彩，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，信息技術(shù)正以無窮的力量影響著當(dāng)今這個各方面技術(shù)飛速發(fā)達的社會。“光進銅退”成為通信發(fā)展的必然趨勢，光纖成本低、衰耗小、容量大、頻帶寬的優(yōu)點是代替電纜銅線的最佳選擇，準(zhǔn)能公司企業(yè)專網(wǎng)的建設(shè)緊跟通訊發(fā)展的腳步，NGN下一代網(wǎng)絡(luò)平臺的建設(shè)，將大大改善目前網(wǎng)速慢、故障多的局面。在解決用戶需求的同時，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，避免重復(fù)建設(shè)，合理利用資源，為準(zhǔn)能公司信息化發(fā)展做出貢獻。

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