用軟交換技術(shù)建設(shè)城市軌道交通公務(wù)電話系統(tǒng)

齊大明

齊大明:中鐵通信信號勘測設(shè)計(jì) (北京)有限公司 高級工程師 100036 北京

自從軟交換技術(shù)出現(xiàn)以來，其協(xié)議的不斷完善，以及節(jié)省傳輸資源、系統(tǒng)集成度高、擴(kuò)容方便、應(yīng)用新業(yè)務(wù)靈活等優(yōu)勢，使基于TDM的程控電路交換技術(shù)遇到了前所未有的挑戰(zhàn)。毫無疑問，軟交換代表了媒體交換技術(shù)的發(fā)展方向，但由于程控交換技術(shù)占主導(dǎo)地位的時間較長，程控交換設(shè)備大量部署于運(yùn)營商公用電話交換網(wǎng)和各類行業(yè)專網(wǎng)，2種交換技術(shù)將長期并存。因此，對于城市軌道交通通信系統(tǒng)，如何從路網(wǎng)層面來選擇交換技術(shù)方案，既能保證系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，又能適應(yīng)技術(shù)發(fā)展方向，是一個值得探討的問題。下面，以公務(wù)電話系統(tǒng)為例進(jìn)行分析。

1 公務(wù)電話系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

公務(wù)電話系統(tǒng)，用于城市軌道交通路網(wǎng)內(nèi)部運(yùn)營管理的公務(wù)聯(lián)絡(luò)，并與運(yùn)營商PSTN互聯(lián)互通實(shí)現(xiàn)與外界的通信聯(lián)系，為城市軌道交通運(yùn)營、管理、維護(hù)等工作人員提供語音、數(shù)據(jù)、傳真等業(yè)務(wù)。

公務(wù)電話系統(tǒng)的建設(shè)模式有獨(dú)立建設(shè)、公專合一 (公務(wù)電話和專用電話合設(shè))、納入運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)3種。公務(wù)電話系統(tǒng)多數(shù)采用獨(dú)立建設(shè)，少數(shù)采用公專合一。由于與運(yùn)營商在管理和運(yùn)用方式上的不同，以及受服務(wù)質(zhì)量、收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)及資費(fèi)結(jié)算等辦法的制約，公務(wù)電話系統(tǒng)基本不采用納入運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)模式。目前城市軌道交通已建、在建和處于設(shè)計(jì)階段的公務(wù)電話系統(tǒng)，技術(shù)方案還是以基于電路的數(shù)字程控交換技術(shù)為主，在控制中心和車輛基地設(shè)置匯接交換局，各車站設(shè)置遠(yuǎn)端用戶模塊或車站小交換機(jī)，并通過E1中繼通道，分別與控制中心和車輛基地匯接交換局以點(diǎn)對點(diǎn)連接組網(wǎng);市話出局采用分散方式，以提高與市話聯(lián)網(wǎng)的可靠性和安全性。公務(wù)電話系統(tǒng)的用戶分布于控制中心、車輛段、停車場和沿線各車站，采用控制中心交換匯接局和沿線各小型端局接入的方式構(gòu)成電話交換網(wǎng)絡(luò)。公務(wù)電話系統(tǒng)組網(wǎng)方式如圖1所示。

數(shù)字程控交換技術(shù)可以提供很好的話音業(yè)務(wù)，但對于日益增長的多媒體業(yè)務(wù)承載能力差，中繼電路利用率低，設(shè)備集成度低、占用機(jī)房面積大，數(shù)據(jù)配置、管理和開發(fā)、加載業(yè)務(wù)復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)調(diào)整和擴(kuò)容困難，維護(hù)成本高，不適應(yīng)技術(shù)發(fā)展方向。

2 軟交換技術(shù)的優(yōu)勢

軟交換是實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)程控交換機(jī)“呼叫控制”功能部分，與具體的業(yè)務(wù)應(yīng)用無關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)了呼叫控制與業(yè)務(wù)處理的分離。其核心思想是基于開放的業(yè)務(wù)生成接口、綜合的設(shè)備接入能力和基于策略的運(yùn)行支持系統(tǒng)3個基本要素。在實(shí)際應(yīng)用中，具有下列優(yōu)勢。

1．節(jié)省傳輸資源。與電路交換技術(shù)的公務(wù)電話系統(tǒng)相比，軟交換技術(shù)采用的是共享傳輸帶寬IP的組網(wǎng)方式，充分利用IP統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能，傳輸帶寬資源為全部用戶共同分享，每路語音采用G.723.1音頻編碼，傳輸帶寬資源可節(jié)省70%以上。

圖1 公務(wù)電話系統(tǒng)組成示意圖

2．大容量、高集成度、低功耗。20萬用戶只需2個標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，功耗小于3 kW。

3．?dāng)U容方便。網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容只需增加媒體網(wǎng)關(guān)(MGW)，無需增設(shè)交換局，減少局間配合，保持網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

4．開發(fā)、部署新業(yè)務(wù)方便、靈活。電路模式開展應(yīng)用新業(yè)務(wù)需要每個端局網(wǎng)元上加載一遍，而軟交換組網(wǎng)方式業(yè)務(wù)升級與加載只與應(yīng)用服務(wù)器有關(guān)，不涉及其他網(wǎng)元設(shè)備。

5．維護(hù)簡便，易于集中。軟交換核心網(wǎng)維護(hù)可以設(shè)置在控制中心，有利于集中管理和維護(hù)，降低維護(hù)成本。

從2001開始的3年試驗(yàn)和規(guī)模商用證明，軟交換快速提供業(yè)務(wù)的能力得到了驗(yàn)證;從2004年開始，軟交換有步驟地在運(yùn)營商PSTN和GSM網(wǎng)中進(jìn)入商用階段，經(jīng)過十多年的發(fā)展和完善，軟交換已經(jīng)在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)大量部署，在城市軌道交通中，鄭州1號線、昆明6號線一期和無錫1、2號線也已經(jīng)采用，并完成了系統(tǒng)招標(biāo) (尚未開通)。

3 軟交換的承載環(huán)境

根據(jù)目前城市軌道交通通信傳輸網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模和采用的主流技術(shù)，已經(jīng)具備了軟交換技術(shù)所需的承載條件，具體為:

1．寬帶化。城市軌道交通通信傳輸網(wǎng)一般均采用SDH或OTN技術(shù)，有效帶寬在2.5 Gb/s以上，支持高速多媒體數(shù)據(jù)流的承載。

2．支持多業(yè)務(wù)接入。采用的OTN或基于SDH的多業(yè)務(wù)接入平臺技術(shù)，均支持基于電路的E1寬帶廣播、各類中繼電路，以及基于以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議的視頻監(jiān)控、綜合監(jiān)控 (ISCS)、自動售檢票(AFC)、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(SCADA)、辦公自動化(OA)、VoIP等寬帶業(yè)務(wù)的接入。

3．QoS保證。SDH內(nèi)嵌RPR多業(yè)務(wù)接入技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)空間復(fù)用、統(tǒng)計(jì)復(fù)用、公平訪問、自動拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)、智能保護(hù)倒換 (＜50 ms)等功能;將IP選路/尋址與高速數(shù)據(jù)交換相結(jié)合，使承載層面端到端的業(yè)務(wù)QoS得到保證。

4．可靠性。通信傳輸網(wǎng)一般采用基于SDH的MSTP 10Gb/s二纖復(fù)用段保護(hù)環(huán)，或2.5 Gb/s四纖復(fù)用段保護(hù)環(huán)，倒換時間均小于50 ms，并提供控制處理、電源、交叉矩陣等的1+1保護(hù)。

4 采用軟交換技術(shù)的適應(yīng)性分析

目前，很多二線城市軌道交通路網(wǎng)都規(guī)劃了多條線路。建設(shè)第1條線時為確保順利開通，在可研立項(xiàng)、總體設(shè)計(jì)階段一般采用數(shù)字程控交換技術(shù)。而隨著人們對軟交換技術(shù)的認(rèn)識不斷深入，建設(shè)第2條線時公務(wù)電話系統(tǒng)有可能采用軟交換技術(shù)，這樣2條線技術(shù)方案就不一致了，大大增加了業(yè)主的協(xié)調(diào)工作。如果2條線的開通運(yùn)營時間又相隔很近，在公務(wù)電話系統(tǒng)的技術(shù)方案上難以確定。如何確定公務(wù)電話交換系統(tǒng)的技術(shù)路線，涉及到一系列的變更和投資決策，以及其他系統(tǒng)的統(tǒng)籌考慮，比如電視監(jiān)控系統(tǒng)標(biāo)清和高清的問題等，使地鐵建設(shè)管理層比較難處理。

軟交換具有處理能力強(qiáng)，業(yè)務(wù)開發(fā)、生成、應(yīng)用靈活，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成簡潔清晰，符合兼容、逐步演進(jìn)的要求。按照“大容量、少節(jié)點(diǎn)、廣覆蓋、全功能、扁平化”的部署原則來看，軟交換特別適用于運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的整合與調(diào)整、新業(yè)務(wù)的開展，對降低運(yùn)營成本，在激烈的市場競爭中取勝提供保證。

而應(yīng)用于城市軌道交通通信公務(wù)電話系統(tǒng)，似乎不是很適用，有點(diǎn)大材小用。

上述問題應(yīng)結(jié)合各地城市軌道交通建設(shè)理念，和對采用新技術(shù)、新產(chǎn)品的認(rèn)識，具體情況具體分析。從技術(shù)發(fā)展角度，和各地軌道交通建設(shè)規(guī)模及近遠(yuǎn)期規(guī)劃來看，只要投資允許，采用軟交換技術(shù)建設(shè)公務(wù)電話系統(tǒng)是可行的，軟交換技術(shù)滿足網(wǎng)絡(luò)融合、演進(jìn)的要求，符合交換技術(shù)的發(fā)展方向，在軌道交通專網(wǎng)中，應(yīng)用前景廣闊，關(guān)鍵是如何建設(shè)軟交換系統(tǒng)。而數(shù)字程控交換技術(shù)，在電信公網(wǎng)和各類專網(wǎng)都有大量的應(yīng)用，在今后相當(dāng)長的時期內(nèi)仍將繼續(xù)存在，從經(jīng)濟(jì)實(shí)用、滿足功能角度出發(fā)，采用數(shù)字程控交換技術(shù)也是可行的。

5 公務(wù)電話系統(tǒng)建設(shè)思路

城市軌道交通公務(wù)電話系統(tǒng)的建設(shè)，在考慮采用軟交換新技術(shù)、新產(chǎn)品的同時，應(yīng)遵循從路網(wǎng)層面“統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實(shí)施;立足需求、保護(hù)投資;整合優(yōu)化、逐步演進(jìn)”的建設(shè)原則。首先在控制中心搭建軟交換網(wǎng)絡(luò)核心平臺，實(shí)現(xiàn)地址解析/路由功能、業(yè)務(wù)提供功能、網(wǎng)絡(luò)管理及計(jì)費(fèi)功能、信令功能、呼叫控制功能、互通功能等，并通過各類網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)的互聯(lián)互通和應(yīng)用層功能擴(kuò)展。

5.1 與既有公務(wù)電話系統(tǒng)融合的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

目前，一線城市的軌道交通建設(shè)已經(jīng)形成規(guī)模，路網(wǎng)規(guī)劃已經(jīng)相對穩(wěn)定，運(yùn)營維護(hù)管理和附屬機(jī)構(gòu)基本建全。部分二線城市也有開通運(yùn)營的線路，規(guī)模較小，路網(wǎng)規(guī)劃尚不穩(wěn)定，組織管理機(jī)構(gòu)還會進(jìn)一步擴(kuò)充。城市軌道交通軟交換核心平臺處理能力的確定，應(yīng)綜合考慮路網(wǎng)近、遠(yuǎn)期規(guī)劃和既有電話交換網(wǎng)的用戶，采用數(shù)字程控交換技術(shù)或軟交換技術(shù)的公務(wù)電話系統(tǒng)，將既有公務(wù)電話網(wǎng)融合進(jìn)來，逐步接入當(dāng)前在建線路和后續(xù)線路。這樣既可以利用已建成的傳統(tǒng)公務(wù)電話系統(tǒng)，資源共享，又能實(shí)現(xiàn)與軟交換系統(tǒng)的互聯(lián)互通。等到大修期，可以安排更新改造資金進(jìn)行軟交換改造。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架如圖2所示。

5.2 無開通運(yùn)營線路的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

圖2 與既有公務(wù)電話系統(tǒng)融合的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

尚未開通軌道交通運(yùn)營線路的二線城市，先期的幾條線基本都處于初步設(shè)計(jì)階段，離計(jì)劃開通運(yùn)營尚有3至4年的時間，公務(wù)電話系統(tǒng)的技術(shù)方案也不盡相同。已經(jīng)設(shè)計(jì)采用軟交換技術(shù)的城市，基本就確定走軟交換技術(shù)路線，工期臨近的先期幾條線，在工期和資金允許的情況下，盡量向軟交換靠攏，否則各線應(yīng)維持各自的設(shè)計(jì)方案，不必強(qiáng)行統(tǒng)一到軟交換上來。

對于城市軌道交通軟交換平臺的處理能力，統(tǒng)籌考慮近、遠(yuǎn)期路網(wǎng)規(guī)劃和地鐵運(yùn)營維護(hù)管理及附屬機(jī)構(gòu)的用戶容量，適當(dāng)預(yù)留，以適應(yīng)路網(wǎng)規(guī)劃的調(diào)整。

6 結(jié)束語

引入軟交換技術(shù)后的公務(wù)電話系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能很多，但某些功能和業(yè)務(wù)性能是城市軌道交通行業(yè)不需要的。從降低工程投資、減少運(yùn)營成本和減輕系統(tǒng)運(yùn)行管理的負(fù)荷等方面考慮，軌道交通軟交換系統(tǒng)應(yīng)簡化接入網(wǎng)關(guān)的接口配置，除實(shí)現(xiàn)公務(wù)電話系統(tǒng)的基本業(yè)務(wù)功能外，建議有選擇地開通以下新業(yè)務(wù)功能:會議視頻、可視電話、視頻信息(包括視頻郵件、視頻賀卡等)、來話按時間段前轉(zhuǎn)、秘書臺業(yè)務(wù)。

在當(dāng)前各地新線建設(shè)中，軌道交通公務(wù)電話系統(tǒng)技術(shù)方案的選擇，已經(jīng)越來越為業(yè)界所關(guān)注。經(jīng)過十多年的發(fā)展和完善，軟交換是否適合軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用的爭論已日漸減少，是否采用軟交換技術(shù)只是投資和決策理念的問題。軟交換技術(shù)必將逐步確立其在軌道交通領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。

［1］ 殷茜，李彬.軟交換技術(shù)在移動核心網(wǎng)中的應(yīng)用［J］ .移動通信，2005(8).

［2］ 糜正琨，楊國民.交換技術(shù)［M］ .北京:清華大學(xué)出版社，2006，7.

［3］ 葉萌，張建中，齊幸輝.對專網(wǎng)軟交換系統(tǒng)建設(shè)的思考［J］ .電力系統(tǒng)通信，2010(8).