李金隆 中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司

1 前言

現(xiàn)存鐵路通信網(wǎng)的主要作用是方便鐵路工作交流，為指揮運(yùn)輸和鐵路必要的生產(chǎn)服務(wù)提供交流的公共通信平臺(tái)，在鐵道通信的日常工作和生活中扮演著重要的角色。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家對(duì)鐵道部管理和對(duì)電信企業(yè)的管理都有了新的模式，鐵路通信經(jīng)營(yíng)權(quán)也變成了中鐵信息有限公司獨(dú)家經(jīng)營(yíng)。在軟交換技術(shù)日益先進(jìn)的今天，通信設(shè)備已不再是單一的利用程控交換技術(shù)進(jìn)行控制，越來(lái)越多大型通信運(yùn)營(yíng)商開始對(duì)交換網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行IP改造，集語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務(wù)于一體，滿足用戶更多方位、多功能的業(yè)務(wù)需求，所以對(duì)鐵路通信交換網(wǎng)的更新迫在眉睫，同時(shí)也使得鐵路運(yùn)輸更具有可靠性和實(shí)效性的保障。

2 鐵路交換網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求

隨著經(jīng)濟(jì)水平的逐漸提高，多媒體在鐵道通信中扮演著越來(lái)越重要的角色，由于鐵路通信的特殊性，它要求具有絕對(duì)的安全性和穩(wěn)定性，需要滿足 YDN 065—1997《郵電部電話交換設(shè)備總體規(guī)范書》及其補(bǔ)充規(guī)范中所規(guī)定的PSTN基本語(yǔ)音業(yè)務(wù)及其補(bǔ)充業(yè)務(wù)，同時(shí)方便商務(wù)場(chǎng)合的實(shí)際運(yùn)用，例如一號(hào)通轉(zhuǎn)播分機(jī)號(hào)、可視頻電話、可回憶電話、支持傳真、設(shè)有集團(tuán)V網(wǎng)、支持集團(tuán)相關(guān)信息查詢、業(yè)務(wù)可呈現(xiàn)等，通過通信系統(tǒng)，切實(shí)的為鐵路用戶提供信息溝通平臺(tái)。此外，鐵路交換網(wǎng)除去基本的通信交流需求外，還可提供一些必要的大數(shù)據(jù)、云數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如OA辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的引進(jìn)、數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的搭建、綜合視頻控制系統(tǒng)和GSM-R、FAS和自動(dòng)電話等語(yǔ)音網(wǎng)的融合，進(jìn)一步加大鐵路安全的建設(shè)，進(jìn)一步方便鐵路工作的調(diào)度安排，滿足各層級(jí)、各部門的工作需求，使鐵路建設(shè)緊跟時(shí)代的潮流，使通信層建設(shè)和業(yè)務(wù)層建設(shè)真正融合起來(lái)。

3 現(xiàn)代交換技術(shù)的發(fā)展

從上世紀(jì)80年代至今，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代交換技術(shù)主要經(jīng)歷了程控交換技術(shù)、軟交換技術(shù)及IMS技術(shù)3次大型變革。20世紀(jì)80年代，程控交換技術(shù)在世界各國(guó)得到成功推廣，它實(shí)現(xiàn)了交換機(jī)的全電子化，代替機(jī)電式交換機(jī)和準(zhǔn)電子電話交換機(jī)成為電話交換網(wǎng)的核心技術(shù)體制。20世紀(jì)90年代及21世紀(jì)初期，我國(guó)建成了覆蓋全國(guó)鐵路的專用程控電話交換網(wǎng)。

20世紀(jì)90年代中后期，為滿足用戶對(duì)多種新技術(shù)的迫切需求，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)及視頻業(yè)務(wù)的融合，國(guó)內(nèi)外電信運(yùn)營(yíng)商將VoIP技術(shù)與多媒體通信技術(shù)應(yīng)用到電話交換網(wǎng)絡(luò)中，構(gòu)建新型網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，軟交換技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。軟交換技術(shù)打破了傳統(tǒng)的以電路交換為基礎(chǔ)的程控交換網(wǎng)絡(luò)的格局，以分組交換為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了呼叫控制和承載的分離，具有對(duì)新業(yè)務(wù)的支持能力提高、降低成本、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以為用戶提供全方位、多功能、多媒體業(yè)務(wù)服務(wù)。

21世紀(jì)初，國(guó)內(nèi)外電信運(yùn)營(yíng)商開始應(yīng)用軟交換技術(shù)來(lái)構(gòu)建新型電話與多媒體通信網(wǎng)絡(luò)。自2005年以來(lái)，在我國(guó)固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的推動(dòng)下，軟交換技術(shù)在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用，成功地通過了大話務(wù)量的考驗(yàn)，技術(shù)已發(fā)展成熟。21世紀(jì)初，蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)的融合需求驅(qū)動(dòng)了電信網(wǎng)交換技術(shù)的進(jìn)一步變革，誕生了IMS技術(shù)。IMS技術(shù)起源于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，并逐步擴(kuò)大到固定領(lǐng)域，與軟交換技術(shù)相比，可以支持各類接入方式，真正實(shí)現(xiàn)了固定網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的融合。但目前全球IMS網(wǎng)絡(luò)多數(shù)處于初級(jí)階段，應(yīng)用方式也處于業(yè)界探討當(dāng)中，技術(shù)成熟度有待進(jìn)一步檢驗(yàn)。

4 我國(guó)鐵路電話交換網(wǎng)的實(shí)際情況及存在問題

當(dāng)前，我國(guó)鐵路電話交換網(wǎng)主要用于公務(wù)電話通信，以程控交換技術(shù)為核心。在鐵路沿線設(shè)置接入網(wǎng)遠(yuǎn)端設(shè)備，通過傳輸系統(tǒng)和局端接入設(shè)備接入既有程控交換機(jī)，以滿足鐵路自動(dòng)電話用戶的需求。伴隨交換技術(shù)的發(fā)展，基于電路交換的程控交換技術(shù)已經(jīng)日趨不能適應(yīng)鐵路通信技術(shù)的高速發(fā)展，在現(xiàn)實(shí)使用及運(yùn)維中產(chǎn)生的問題日益凸顯。

首先，傳統(tǒng)程控交換設(shè)備已到達(dá)生命周期年限，各設(shè)備廠商同類產(chǎn)品加速退網(wǎng)中，部分設(shè)備配件已無(wú)法購(gòu)買，軟件版本無(wú)法升級(jí)。隨著既有設(shè)備使用時(shí)間逐年增長(zhǎng)諸如設(shè)備故障增多、端口不足、號(hào)源緊張等問題不可避免。

其次，傳統(tǒng)PSTN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)復(fù)雜，不易擴(kuò)展，新業(yè)務(wù)引入困難。隨著光進(jìn)銅退、網(wǎng)絡(luò)IP化、網(wǎng)絡(luò)扁平化，多媒體需求已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的潮流。

再次，傳統(tǒng)PSTN網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本高，加大了企業(yè)成本。傳統(tǒng)程控交換占用本就不富余的傳輸網(wǎng)資源，用戶端大量市話電纜的敷設(shè)給后期維護(hù)帶來(lái)諸多不便，且設(shè)備功耗較大。

5 軟交換技術(shù)概述

5.1 軟交換技術(shù)的原理

軟交換技術(shù)又稱為呼叫代理、呼叫服務(wù)器或媒體網(wǎng)關(guān)控制。其基本含義就是把呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關(guān)中分離出來(lái)，通過服務(wù)器上的軟件實(shí)現(xiàn)基本呼叫控制功能，包含呼叫選路、管理控制、連接控制、信令互通等。其結(jié)果就是把呼叫傳輸與呼叫控制分離開，為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平面，使業(yè)務(wù)提供者可以自由地將傳輸業(yè)務(wù)與控制協(xié)議結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移，使軟交換能無(wú)縫地軟統(tǒng)一數(shù)據(jù)通信、傳真、視頻等多媒體業(yè)務(wù)。

5.2 軟交換技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

軟交換網(wǎng)絡(luò)是可以同時(shí)向用戶提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等綜合業(yè)務(wù)的開放網(wǎng)絡(luò)，它采用分層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：業(yè)務(wù)/應(yīng)用層、控制層、承載層、接入層，如圖1所示。

（1）業(yè)務(wù)/應(yīng)用層：承擔(dān)業(yè)務(wù)提供、業(yè)務(wù)生成、維護(hù)、管理、鑒權(quán)、計(jì)費(fèi)等功能，主要設(shè)備為應(yīng)用服務(wù)器、計(jì)費(fèi)服務(wù)器、網(wǎng)管服務(wù)器等。

（2）控制層：實(shí)現(xiàn)呼叫處理、業(yè)務(wù)交換等功能，并控制較低層的網(wǎng)絡(luò)單元處理業(yè)務(wù)流。主要設(shè)備為軟交換機(jī)。

（3）承載層：提供各種媒體（語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、視頻等）的跨帶傳輸，并負(fù)責(zé)路由。主要設(shè)備為以太網(wǎng)路由器或交換機(jī)。

（4）接入層：將各種用戶終端和外部網(wǎng)絡(luò)連接至核心網(wǎng)絡(luò)，主要設(shè)備為中繼網(wǎng)關(guān)（TG）、用戶接入網(wǎng)關(guān)（AG）、信令網(wǎng)關(guān)（SG）等。

圖1 軟交換技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)圖

6 軟交換技術(shù)在朔黃鐵路通信系統(tǒng)的中應(yīng)用

6.1 朔黃鐵路交換系統(tǒng)現(xiàn)狀

朔黃鐵路局接入網(wǎng)及程控交換網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。自動(dòng)電話用戶通過接入網(wǎng)接入程控交換機(jī)，完成用戶的語(yǔ)音通話功能。接入網(wǎng)在整個(gè)電話交換網(wǎng)中可視為透明，僅提供自動(dòng)電話的接入。語(yǔ)音電路的交換功能由程控交換機(jī)完成。

圖2 接入網(wǎng)及程控交換結(jié)構(gòu)圖

朔黃鐵路公司已建成了成熟的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，可作為軟交換系統(tǒng)的數(shù)據(jù)承載網(wǎng)絡(luò)，這為軟交換技術(shù)在公司電話交換系統(tǒng)的應(yīng)用提供了便利條件。本文以朔黃鐵路公司既有通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，對(duì)軟交換技術(shù)從四個(gè)功能平面各層的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析研究。

6.2 應(yīng)用方案

利用既有接入網(wǎng)組建軟交換網(wǎng)絡(luò)。朔黃鐵路公司數(shù)據(jù)通信網(wǎng)匯聚節(jié)點(diǎn)及OLT設(shè)置在通信站。因此可以僅在通信站內(nèi)進(jìn)行軟交換改造，而不對(duì)遠(yuǎn)程各自動(dòng)電話用戶的接入進(jìn)行改造，具有節(jié)省投資、縮短建設(shè)工期、對(duì)各自動(dòng)電話用戶影響小的優(yōu)點(diǎn)。利用既有接入網(wǎng)組建軟交換網(wǎng)絡(luò)方案如圖3所示。

圖3 利用既有接入網(wǎng)組建軟交換網(wǎng)絡(luò)方案圖

7 結(jié)論

本文通過對(duì)軟交換系統(tǒng)的論證，結(jié)合朔黃鐵路公司既有通信系統(tǒng)的實(shí)際情況，提出了構(gòu)建語(yǔ)音軟交換網(wǎng)絡(luò)的方案，為朔黃鐵路公司的更新改造工程實(shí)施提供技術(shù)服務(wù)。軟交換網(wǎng)絡(luò)替代既有程控交換網(wǎng)絡(luò)是技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，是朔黃鐵路公司維護(hù)和運(yùn)營(yíng)的迫切需要，在以后的工作中要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)軟交換網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音話務(wù)量、多媒體技術(shù)應(yīng)用及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與管理等方面進(jìn)行研究，完善軟交換網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的可靠及經(jīng)濟(jì)性性。