軟交換系統(tǒng)在鐵路行業(yè)的應(yīng)用探討

郭永奇

摘 要：文章將對軟交換系統(tǒng)進(jìn)行簡單的介紹，對其的在鐵路行業(yè)應(yīng)用的優(yōu)勢進(jìn)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(yīng)用方案進(jìn)行探討。

關(guān)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(shù)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(yīng)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(shè)備和系統(tǒng)，是將呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關(guān)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(yīng)用層、控制層、傳輸層、接入層組成，主要包含軟交換控制設(shè)備、業(yè)務(wù)平臺、信令網(wǎng)關(guān)、媒體網(wǎng)關(guān)、其它支撐設(shè)備以及IAD、SIP終端等。其中軟交換控制設(shè)備是網(wǎng)絡(luò)中的核心控制設(shè)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(wù)接口提供功能、互連互通功能、應(yīng)用支持系統(tǒng)功能等；業(yè)務(wù)平臺主要完成新業(yè)務(wù)生成和提供功能，主要包括SCP和應(yīng)用服務(wù)器；信令網(wǎng)關(guān)主要指七號信令網(wǎng)關(guān)設(shè)備，傳統(tǒng)的七號信令系統(tǒng)是基于電路交換的，所有應(yīng)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(guān)主要完成媒體流的轉(zhuǎn)換處理功能；其它支撐設(shè)備主要包括AAA服務(wù)器、大容量分布式數(shù)據(jù)庫、策略服務(wù)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(jìn)行供電、配線等工程的建設(shè)。軟交換系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)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(luò)的建設(shè)占用最少的設(shè)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(luò)的核心控制設(shè)備、網(wǎng)關(guān)、IAD等設(shè)備都采用了標(biāo)準(zhǔn)的接口，可以很方便的實現(xiàn)各個廠家設(shè)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(nèi)同時需要語音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，傳統(tǒng)做法是就近從通信機房敷設(shè)1根光纜和1根市話電纜至目的房屋解決相關(guān)業(yè)務(wù)，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(luò)設(shè)備及電源設(shè)備，為鐵路建設(shè)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(wù)已很少使用，大部分NU設(shè)備目前只僅僅為應(yīng)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(shè)備，進(jìn)一步降低投資。

3.2 業(yè)務(wù)更豐富

（1）軟交換系統(tǒng)網(wǎng)采用業(yè)務(wù)和呼叫控制分離、呼叫控制和承載分離技術(shù)，實現(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使業(yè)務(wù)獨立于網(wǎng)絡(luò)。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(wù)。

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

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(luò)中，也可集中起來，適合不同需求。

（2）網(wǎng)絡(luò)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(shè)備分布在沿線車站，或者是用一些較大的軟交換設(shè)備在各條線建區(qū)域中心，或者是更少的、更大的軟交換設(shè)備置于路局。

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

（4）軟交換系統(tǒng)采用開放式標(biāo)準(zhǔn)接口，易于和不同網(wǎng)關(guān)、交換機、網(wǎng)絡(luò)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(luò)的業(yè)務(wù)，實現(xiàn)與既有PSTN等網(wǎng)絡(luò)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(jìn)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(luò)無法繼續(xù)擴容、廠商將不再提供技術(shù)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(yīng)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(nèi)，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(shè)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(jìn)行了擴容改造），日喀則新設(shè)1000線數(shù)字程控交換機，在拉薩、日喀則各新設(shè)LT設(shè)備1套，沿線共設(shè)NU設(shè)備約50套，敷設(shè)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(jié)合拉日鐵路情況對軟交換系統(tǒng)如何合理的在鐵路上應(yīng)用進(jìn)行探討。

4.1 軟交換中心的設(shè)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(shè)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(nèi)，平均海拔3800m，沿線自然環(huán)境惡劣，不利于設(shè)備的正常運行維護(hù)，且對維護(hù)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(shè)備、業(yè)務(wù)平臺、網(wǎng)關(guān)及其它支撐設(shè)備等組成，主要包含軟交換控制設(shè)備、AAA服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、策略服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)管設(shè)備、SG、TG等設(shè)備。軟交換區(qū)域中心設(shè)備將通過傳輸設(shè)備提供的數(shù)字通道與西寧及拉薩既有SPC設(shè)備、GSM-R設(shè)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(shè)備與拉日線沿線的終端設(shè)備相連，實現(xiàn)對拉日線沿線終端設(shè)備的控制管理。

軟交換區(qū)域中心構(gòu)成見圖4。

圖4

4.2 軟交換系統(tǒng)沿線終端設(shè)備的設(shè)置

拉日線全線設(shè)無人值守站（所）8座，無人值守站僅需在車站值班員處新設(shè)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(shè)計中的NU設(shè)備，僅設(shè)IP電話終端1部，通過數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備接入西寧鐵路電話網(wǎng)區(qū)域中心。全線設(shè)有5T機房16處，5T機房的業(yè)務(wù)需求為10/100M通道（THDS、TPDS、TADS）及自動電話1臺，考慮到設(shè)備的穩(wěn)定性及業(yè)務(wù)種類，拉日線原設(shè)計情況為在每處5T機房新設(shè)了STM-1 ONU設(shè)備1套，與車站內(nèi)其他傳輸設(shè)備組成環(huán)網(wǎng)，實現(xiàn)對通道的保護(hù)。建議將原設(shè)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(shè)備中的NU部分，IP電話通過SDH設(shè)備提供的10/100M通道接入本站的數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備。全線設(shè)站房5座、派出所4座、綜合工區(qū)5座、機務(wù)折返所運轉(zhuǎn)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(wù)種類多，均設(shè)置了ONU設(shè)備為其業(yè)務(wù)提供通道；（2）房間多，需要設(shè)置大量的自動電話。根據(jù)以上特點，并結(jié)合軟交換網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)靈活的特性，可取消原設(shè)計中的NU設(shè)備，而結(jié)合房屋的特點設(shè)置單個或多個IAD設(shè)備，進(jìn)行綜合布線，解決房屋內(nèi)自動電話業(yè)務(wù)。全線設(shè)貨運辦公樓4座、宿舍樓12座、乘務(wù)員公寓3座、裝卸檢修所及警務(wù)區(qū)各1座，此類房屋即需要鐵路辦公網(wǎng)絡(luò)通道，也需要自動電話業(yè)務(wù)，原設(shè)計為此類房屋敷設(shè)了光纜及市話電纜各1根，采用軟交換方案則可取消原設(shè)計中的市話電纜，并利用鐵路辦公系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及電源設(shè)備，僅需增加IAD設(shè)備，進(jìn)行綜合布線，解決房屋內(nèi)自動電話業(yè)務(wù)。全線設(shè)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(wù)需求，原設(shè)計方案為敷設(shè)市話電纜解決其自動電話業(yè)務(wù)，建議維持既有方案不變。

軟交換系統(tǒng)沿線設(shè)置情況見圖5。

圖5

5 結(jié)束語

軟交換系統(tǒng)在我國部分行業(yè)已得到廣泛的應(yīng)用，在鐵路行業(yè)的GSM-R系統(tǒng)中也已開始應(yīng)用，但由于缺少相應(yīng)的鐵路設(shè)計和施工規(guī)范，在鐵路電話網(wǎng)中尚未得到應(yīng)用。如果能夠利用軟交換系統(tǒng)業(yè)務(wù)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(jìn)一步降低鐵路建設(shè)投資。

參考文獻(xiàn)

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