郭永奇

摘 要：文章將對軟交換系統(tǒng)進行簡單的介紹，對其的在鐵路行業(yè)應用的優(yōu)勢進行分析，并以拉薩至日喀則鐵路為例來對軟交換系統(tǒng)在國鐵的應用方案進行探討。

關鍵詞：軟交換系統(tǒng)；數(shù)字程控交換機；自動電話

1 概述

目前我國鐵路電話網(wǎng)（R-PSTN）基本上由第三代交換技術數(shù)字程控交換機（SPC）組成，而軟交換（soft-switch）系統(tǒng)已經(jīng)在電信運營商得到了大量的應用和實踐，在城市軌道交通及其他行業(yè)也已開始普及，其在鐵路行業(yè)取代數(shù)字程控交換機已成為必然趨勢。

2 軟交換系統(tǒng)的介紹

軟交換系統(tǒng)是基于分組網(wǎng)利用程控軟件提供呼叫控制功能和媒體處理相分離的設備和系統(tǒng)，是將呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關中分離出來，通過軟件實現(xiàn)基本呼叫控制功能，從而實現(xiàn)呼叫傳輸與呼叫控制的分離，為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平面。

軟交換系統(tǒng)由應用層、控制層、傳輸層、接入層組成，主要包含軟交換控制設備、業(yè)務平臺、信令網(wǎng)關、媒體網(wǎng)關、其它支撐設備以及IAD、SIP終端等。其中軟交換控制設備是網(wǎng)絡中的核心控制設備，它主要完成呼叫處理控制功能、接入?yún)f(xié)議適配功能、業(yè)務接口提供功能、互連互通功能、應用支持系統(tǒng)功能等；業(yè)務平臺主要完成新業(yè)務生成和提供功能，主要包括SCP和應用服務器；信令網(wǎng)關主要指七號信令網(wǎng)關設備，傳統(tǒng)的七號信令系統(tǒng)是基于電路交換的，所有應用部分都是由MTP承載的，在軟交換體系中則需要由IP來承載；媒體網(wǎng)關主要完成媒體流的轉換處理功能；其它支撐設備主要包括AAA服務器、大容量分布式數(shù)據(jù)庫、策略服務器等，它們?yōu)檐浗粨Q系統(tǒng)的運行提供必要的支持。

3 軟交換系統(tǒng)的優(yōu)勢

3.1 成本更低廉

（1）既有鐵路電話網(wǎng)需占用大量機房，并配套進行供電、配線等工程的建設。軟交換系統(tǒng)網(wǎng)絡的集中控制、分布式體系、以數(shù)據(jù)網(wǎng)為承載網(wǎng)的特征使得網(wǎng)絡的建設占用最少的設備空間，節(jié)省大量的配套機房、供電、配線等投資。

（2）軟交換系統(tǒng)網(wǎng)絡的核心控制設備、網(wǎng)關、IAD等設備都采用了標準的接口，可以很方便的實現(xiàn)各個廠家設備之間的對接，因此能夠充分的引入競爭，避免壟斷，降低采購成本。

（3）隨著銅的漲價，電纜的價格一直居高不下。而鐵路行業(yè)一大特點就是沿線小房屋多且分散，很多房屋內同時需要語音業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務，傳統(tǒng)做法是就近從通信機房敷設1根光纜和1根市話電纜至目的房屋解決相關業(yè)務，如果采用軟交換系統(tǒng)則可通過1根光纜解決，減少了市話電纜的使用，并可考慮與鐵路辦公系統(tǒng)合網(wǎng)，利用沿線分布較廣的鐵路辦公網(wǎng)絡設備及電源設備，為鐵路建設節(jié)省投資。

（4）隨著鐵路的數(shù)字化改造，VF2/4線、64K、2B+D等業(yè)務已很少使用，大部分NU設備目前只僅僅為應用到了POTS接口。如果鐵路行業(yè)采用軟交換系統(tǒng)，則可取消沿線的大部分NU設備，進一步降低投資。

3.2 業(yè)務更豐富

（1）軟交換系統(tǒng)網(wǎng)采用業(yè)務和呼叫控制分離、呼叫控制和承載分離技術，實現(xiàn)分布式網(wǎng)絡結構，使業(yè)務獨立于網(wǎng)絡。通過開放式的協(xié)議和接口，可以靈活、快速地提供個性化的服務。

（2）開放式的體系架構，業(yè)務的提供不受區(qū)域、設備等的限制，方便的提供傳統(tǒng)PSTN網(wǎng)絡所不能支持的如WAC（廣域虛擬網(wǎng)）、視頻、軟終端等業(yè)務。

3.3 組網(wǎng)更靈活

（1）軟交換系統(tǒng)配置靈活，功能塊可以分布在整個網(wǎng)絡中，也可集中起來，適合不同需求。

（2）網(wǎng)絡可以選擇不同的軟交換配置模式：可以采用多個小型軟交換設備分布在沿線車站，或者是用一些較大的軟交換設備在各條線建區(qū)域中心，或者是更少的、更大的軟交換設備置于路局。

（3）軟交換系統(tǒng)容量更大，適合于建設大型網(wǎng)絡，所需設備更少。

（4）軟交換系統(tǒng)采用開放式標準接口，易于和不同網(wǎng)關、交換機、網(wǎng)絡節(jié)點通信，兼容性、互操作性、互通性好，能有效地繼承原網(wǎng)絡的業(yè)務，實現(xiàn)與既有PSTN等網(wǎng)絡的無縫融合，避免造成浪費。

隨著軟交換系統(tǒng)的發(fā)展和推廣，PSTN網(wǎng)的發(fā)展趨勢現(xiàn)已進入了下行通道（詳見圖1、圖2），SPC將隨之漸漸的退網(wǎng)，既有的SPC將面臨著無備品備件、網(wǎng)絡無法繼續(xù)擴容、廠商將不再提供技術支持等尬尷局面，軟交換系統(tǒng)替代SPC已成為必然趨勢。

圖1 World wide PSTN Trend

圖2 World wide VoIP Trend

注：上圖表源自Gartner。

4 軟交換系統(tǒng)在鐵路行業(yè)的應用方案探討

拉薩至日喀則鐵路（簡稱：拉日鐵路）線路全部位于西藏自治區(qū)境內，行經(jīng)西藏自治區(qū)的拉薩市和日喀則地區(qū)，正線全長253.063km，沿線新設車站及線路所共計14座，全線已于2014年8月建成通車。拉日線鐵路電話網(wǎng)利用拉薩既有4000線數(shù)字程控交換機（對其進行了擴容改造），日喀則新設1000線數(shù)字程控交換機，在拉薩、日喀則各新設LT設備1套，沿線共設NU設備約50套，敷設市話電纜約7公里。拉日線鐵路電話網(wǎng)如圖3所示。

圖3

下面我們結合拉日鐵路情況對軟交換系統(tǒng)如何合理的在鐵路上應用進行探討。

4.1 軟交換中心的設置

利用軟交換系統(tǒng)組網(wǎng)的靈活性，拉日鐵路電話網(wǎng)可設置多個分區(qū)域中心，也可集中在西寧成立區(qū)域中心。由于拉日鐵路全線位于西藏境內，平均海拔3800m，沿線自然環(huán)境惡劣，不利于設備的正常運行維護，且對維護人員的身體健康也有不利的影響，所以建議在西寧成立青藏鐵路公司電話網(wǎng)的區(qū)域中心，即可滿足拉日線需求，也可兼顧其他新建線路或改造線路。軟交換區(qū)域中心將由軟交換控制設備、業(yè)務平臺、網(wǎng)關及其它支撐設備等組成，主要包含軟交換控制設備、AAA服務器、應用服務器、策略服務器、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)管設備、SG、TG等設備。軟交換區(qū)域中心設備將通過傳輸設備提供的數(shù)字通道與西寧及拉薩既有SPC設備、GSM-R設備相連，完成與既有鐵路電話網(wǎng)的互通，并通過數(shù)據(jù)網(wǎng)設備與拉日線沿線的終端設備相連，實現(xiàn)對拉日線沿線終端設備的控制管理。

軟交換區(qū)域中心構成見圖4。

圖4

4.2 軟交換系統(tǒng)沿線終端設備的設置

拉日線全線設無人值守站（所）8座，無人值守站僅需在車站值班員處新設自動電話1部，再無其他電話需求，建議在無人值守站取消原設計中的NU設備，僅設IP電話終端1部，通過數(shù)據(jù)網(wǎng)設備接入西寧鐵路電話網(wǎng)區(qū)域中心。全線設有5T機房16處，5T機房的業(yè)務需求為10/100M通道（THDS、TPDS、TADS）及自動電話1臺，考慮到設備的穩(wěn)定性及業(yè)務種類，拉日線原設計情況為在每處5T機房新設了STM-1 ONU設備1套，與車站內其他傳輸設備組成環(huán)網(wǎng)，實現(xiàn)對通道的保護。建議將原設計中的自動電話改為IP電話終端，這樣便可取消原STM-1 ONU設備中的NU部分，IP電話通過SDH設備提供的10/100M通道接入本站的數(shù)據(jù)網(wǎng)設備。全線設站房5座、派出所4座、綜合工區(qū)5座、機務折返所運轉整備綜合樓1座、配電所5座，以上房屋均有以下特點：（1）業(yè)務種類多，均設置了ONU設備為其業(yè)務提供通道；（2）房間多，需要設置大量的自動電話。根據(jù)以上特點，并結合軟交換網(wǎng)絡組網(wǎng)靈活的特性，可取消原設計中的NU設備，而結合房屋的特點設置單個或多個IAD設備，進行綜合布線，解決房屋內自動電話業(yè)務。全線設貨運辦公樓4座、宿舍樓12座、乘務員公寓3座、裝卸檢修所及警務區(qū)各1座，此類房屋即需要鐵路辦公網(wǎng)絡通道，也需要自動電話業(yè)務，原設計為此類房屋敷設了光纜及市話電纜各1根，采用軟交換方案則可取消原設計中的市話電纜，并利用鐵路辦公系統(tǒng)的網(wǎng)絡設備及電源設備，僅需增加IAD設備，進行綜合布線，解決房屋內自動電話業(yè)務。全線設其他小型房屋（如門衛(wèi)、給水所、污水處理站等）約30座，此類房屋僅需極少量的自動電話，無其他業(yè)務需求，原設計方案為敷設市話電纜解決其自動電話業(yè)務，建議維持既有方案不變。

軟交換系統(tǒng)沿線設置情況見圖5。

圖5

5 結束語

軟交換系統(tǒng)在我國部分行業(yè)已得到廣泛的應用，在鐵路行業(yè)的GSM-R系統(tǒng)中也已開始應用，但由于缺少相應的鐵路設計和施工規(guī)范，在鐵路電話網(wǎng)中尚未得到應用。如果能夠利用軟交換系統(tǒng)業(yè)務更豐富、組網(wǎng)更靈活等特點，將鐵路鐵路辦公系統(tǒng)、視頻電話會議系統(tǒng)、叫班系統(tǒng)等與鐵路電話網(wǎng)合網(wǎng)，統(tǒng)籌考慮，將會更加有效的利用鐵路電話網(wǎng)，實現(xiàn)更加豐富的功能，進一步降低鐵路建設投資。

參考文獻

[1]范興娟，張震強，韓靜，等.程控交換與軟交換技術[M].北京郵電大學出版社.