基于IP軟交換的通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計及應(yīng)用

北京博維航空設(shè)施管理有限公司 臧焦萌

一、前言

在我國傳統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，通信方式主要有程控交換系統(tǒng)來完成控制。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，IP軟交換所具有的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)出來。通訊網(wǎng)絡(luò)通過改組網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，運用IP軟交換取代傳統(tǒng)的程控交換系統(tǒng)，使得通訊網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)關(guān)管理、貸款管理和詳細(xì)記錄等重要功能。在一些商用NGN網(wǎng)絡(luò)中，IP軟交換技術(shù)還能夠通過標(biāo)準(zhǔn)化的方式實現(xiàn)業(yè)務(wù)接口與業(yè)務(wù)層之間的連接，為商業(yè)發(fā)展提供通信便利。

二、通訊網(wǎng)絡(luò)的IP軟交換設(shè)計

（一）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計

與傳統(tǒng)的程控交換系統(tǒng)相比，IP軟交換技術(shù)作為一項新興的通信技術(shù)，在通訊網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，除了需要滿足程控交換系統(tǒng)所具備的互通性，同時還應(yīng)當(dāng)具備廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)以及局域網(wǎng)之間多媒體應(yīng)用之間的交互能力，從而提高不同類型的軟硬件終端之間的通信質(zhì)量，最終達(dá)到視頻、音頻通信過程中，圖像和語音質(zhì)量的提升。在進行IP軟交換系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時，基于這一要求，本文進行了專項的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)設(shè)計。

本文所進行的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計主要分為地區(qū)IP城域網(wǎng)、大樓局域網(wǎng)和小區(qū)Internet三個主體部分，在這三個部分之下進行拓?fù)?，其中地區(qū)IP城域網(wǎng)主要集中在省市一級的通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)層面，在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之中包含有省級通信部門、供電營業(yè)機構(gòu)、變電站以及供電局等部分，其中省級通信部門需要通過省ATM網(wǎng)絡(luò)與地區(qū)IP城域網(wǎng)相連，地區(qū)IP城域網(wǎng)通過指令對省級通信部門當(dāng)中的軟硬件終端、第三方網(wǎng)關(guān)進行管控。而在供電營業(yè)部門當(dāng)中，地區(qū)IP城域網(wǎng)則負(fù)責(zé)模擬電話，軟硬件終端的網(wǎng)絡(luò)通信供應(yīng)，二者通過IAD完成連接[1]。在供電局中，供電局所負(fù)責(zé)的供電業(yè)務(wù)則需要借助業(yè)務(wù)服務(wù)器、軟交換機、程控交換機等硬件設(shè)備來完成。變電站內(nèi)部則通過可視電話與地區(qū)IP城域網(wǎng)進行信息溝通。而供電局則通過程控交換網(wǎng)絡(luò)與大樓局域網(wǎng)進行連接，并對大樓局域網(wǎng)當(dāng)中的軟硬件終端、WLAN移動電話設(shè)備、移動電話設(shè)備進行網(wǎng)絡(luò)輻射。而大樓局域網(wǎng)則通過VPN ALG與家屬小區(qū)Internet相互連接，構(gòu)成整個的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

（二）通訊網(wǎng)絡(luò)功能性設(shè)定

對于以辦公大樓、住宅小區(qū)為主要通訊網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對象的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境來說，在進行IP軟交換設(shè)計時，通訊網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)具備安全可靠型以及高度可用性、人性化等功能要求。在可靠性方面，通訊網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的通信終端，主要涉及到有線終端、無線終端兩個方面，并通過視頻通話、語音通話來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，因此在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計上，應(yīng)當(dāng)采用成熟的網(wǎng)絡(luò)硬件產(chǎn)品，提高網(wǎng)絡(luò)通信各個環(huán)節(jié)的通信質(zhì)量，提升IP軟交換應(yīng)用的功能最大化；在可用性方面，應(yīng)當(dāng)對網(wǎng)絡(luò)通信核心系統(tǒng)進行有限設(shè)計，通過選用優(yōu)秀的服務(wù)模式，使核心系統(tǒng)得到精簡，并保證核心系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，網(wǎng)絡(luò)通信所支持的通話服務(wù)能夠持續(xù)進行。同時在通信系統(tǒng)內(nèi)部能夠形成快速排障機制，迅速恢復(fù)核心系統(tǒng)運作功能；在人性化功能方面，通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計應(yīng)當(dāng)針對無線、有線通信系統(tǒng)進行服務(wù)標(biāo)志的設(shè)計，通過終端設(shè)備服務(wù)標(biāo)志，使通信用戶能夠快速了解到通信服務(wù)的服務(wù)范圍和服務(wù)內(nèi)容。此外，網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)置還應(yīng)當(dāng)具備人性化界面，給予客戶自助服務(wù)能力。例如設(shè)置終端歡迎頁面，豐富用戶的通信體驗。

（三）IP軟交換要求下通訊網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)置

在硬件設(shè)置方面，通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計需要滿足IP軟交換系統(tǒng)的應(yīng)用需求，因此本文結(jié)合具體硬件市場情況進行了部分硬件的選擇。首先，對于通訊網(wǎng)絡(luò)來說，建立網(wǎng)關(guān)進行通信服務(wù)能力的提升，十分必要。本文選擇了兩組媒體網(wǎng)關(guān)設(shè)備，為我國某通信生產(chǎn)企業(yè)所生產(chǎn)的soft型號網(wǎng)關(guān)控制其以及umg型號網(wǎng)關(guān)設(shè)備，同時選用一臺網(wǎng)管系統(tǒng)，系統(tǒng)選型為N2000型號。綜合接入設(shè)備選用五組，以滿足網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)當(dāng)中各個拓?fù)洵h(huán)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)接入要求。桌面級可視硬件終端若干，其中包含有視訊電話、可視設(shè)備以及視訊通話軟件[2]。此外，本文還依據(jù)大樓局域網(wǎng)的要求，選用了WLAN終端設(shè)備以及E1接口網(wǎng)關(guān)設(shè)備等重要設(shè)備。并依托通信設(shè)備IAD進行了編號，使其能夠與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一一對應(yīng)。

三、IP軟交換通訊網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

（一）開展IP軟交換通訊網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)

在完成了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計和硬件設(shè)備選用后，本文依托IP軟交換的設(shè)計要求，進行了通訊網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)。IP軟交換網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)與傳統(tǒng)的web通信、email通信不同，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信方式均選用非對稱的業(yè)務(wù)模型，通過TCP/IP協(xié)議完成數(shù)據(jù)連接，這種連接往往不具有實時性。而IP軟交換下的通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計則要求恒定帶寬設(shè)計，保證通信業(yè)務(wù)的實時性。因此在IP城域網(wǎng)當(dāng)中，需要對現(xiàn)有的VPN技術(shù)進行改造，依據(jù)不同的業(yè)務(wù)進行VPN單元劃分，通過軟交換所必備的網(wǎng)元設(shè)備與核心節(jié)點路由器保持穩(wěn)態(tài)連接。

用戶的網(wǎng)絡(luò)接入需要符合IP軟交換網(wǎng)絡(luò)的接入層特點，在接入層當(dāng)中，需要具備大型用戶網(wǎng)關(guān)、IAD以及軟硬件數(shù)字終端等硬件單元，其中，大型用戶網(wǎng)關(guān)和IAD負(fù)責(zé)與模擬音頻進行連接，而軟硬件數(shù)字終端硬件則利用class5網(wǎng)線接入。

在IP地址的選用方面，傳統(tǒng)的IP地址主要有IPv4和IPv6共同組成。兩種標(biāo)準(zhǔn)主要解決的事IP地址資源緊張問題，但是在實際應(yīng)用中，兩種標(biāo)準(zhǔn)需要通過轉(zhuǎn)換包封的方式來完成通信，而不能夠在統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中并存。通過這種方法保證二者能夠分別對應(yīng)靜態(tài)地質(zhì)和動態(tài)地質(zhì)的傳輸要求。而在IP軟交換網(wǎng)絡(luò)之中，IP城域網(wǎng)所選用的VPN技術(shù)則要求進行獨立的IP地址規(guī)劃，在具體實施層面，可以依托IP軟交換網(wǎng)絡(luò)的具體要求進行業(yè)務(wù)互通。

（二）網(wǎng)絡(luò)測試內(nèi)容設(shè)置和分析

本文針對IP軟交換通訊網(wǎng)絡(luò)的測試主要依據(jù)國家郵電部們所制定的《IP電網(wǎng)網(wǎng)守設(shè)備技術(shù)要求及測試方法》YD/T1142-2001以及《媒體網(wǎng)關(guān)設(shè)備技術(shù)要求》YD/T1243.1-2002進行編制，其中測試內(nèi)容主要分為SS測試項目和UMG測試項目兩個部分。SS測試項目主要分為多個方面，其中包含有語音通信功能測試，語音呼叫測試（局內(nèi)/局間）、傳真功能測試、用戶狀態(tài)維護測試、監(jiān)控功能測試、視頻呼叫測試、通信質(zhì)量測試、WLAN接入呼叫測試、中繼電路選擇功能測試、路由功能測試、專線接入測試等通信能力測試，而UMG測試則集中在可用性測試、可靠性測試；網(wǎng)絡(luò)同步狀態(tài)測試等方面。

在完成測試之后，本文對測試過程中IP軟交換通訊網(wǎng)絡(luò)所表現(xiàn)出的常見問題進行了梳理，其中常見問題表現(xiàn)在軟交換不能及時反映、無法成功選擇中繼電路、多媒體終端的補充業(yè)務(wù)能力不足等方面。其中，軟交換無法及時反映出現(xiàn)在多媒體終端的網(wǎng)絡(luò)斷開之后，在SS檢測過程中，檢測人員發(fā)現(xiàn)某用戶在離線一段時間后，通過set sipcfg命令時，注冊時間出現(xiàn)了延長，而在恢復(fù)玩落后，用戶上線時間也出現(xiàn)了咽喉現(xiàn)象。在問題分析中，檢測人員指出，這種問題的出現(xiàn)可能會對后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控造成困擾和不可控影響；無法成功選中中繼電路問題主要表現(xiàn)在電路選擇信令流程之中。在SS檢測法術(shù)setup命令后，haris端口回復(fù)RELEASE消息，信令選擇失敗。這一問題的出現(xiàn)屬于中繼電路問題，主要表現(xiàn)為功能性障礙；而多媒體終端補充業(yè)務(wù)能力不足，則表現(xiàn)在注入會議電話、電話回呼等補充液無過程中，多媒體終端無法作為發(fā)起方成功發(fā)起。在通訊網(wǎng)絡(luò)中，補充業(yè)務(wù)使用范圍廣泛，一旦出現(xiàn)問題，會造成多媒體終端的應(yīng)用受到限制[3]。

（三）IP軟交換通訊網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的應(yīng)用方向

通過上文的測試分析可以發(fā)現(xiàn)，IP軟交換所存在的問題主要集中在SS測試階段，而這一測試階段的測試對象為硬件設(shè)備的測試，存在問題可以利用更新硬件的方式加以解決。而在通訊網(wǎng)絡(luò)的語音通訊、視頻通訊等業(yè)務(wù)功能性方面，測試結(jié)果表現(xiàn)十分理想，其中接入安全性、設(shè)備可靠性均通過測試，且滿足目前電力通訊系統(tǒng)的要求。在具體的應(yīng)用方面，本文所涉及到的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洵h(huán)境經(jīng)過數(shù)月試用，其反饋結(jié)果為運行穩(wěn)定、通訊效果優(yōu)秀、質(zhì)量較高，符合可靠性要求。而在具體運行環(huán)節(jié)方面，IP軟交換平臺主要依托于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的帶寬、QoS以及健壯性特點。本文通過對城區(qū)IP互聯(lián)進行節(jié)點增加，實現(xiàn)了不同路由的合理連接，從而保證了帶寬、QoS的優(yōu)先級，消除了傳統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的鏈路瓶頸，保障了網(wǎng)絡(luò)通訊的順利。此外，在完成了IP軟交換通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)后，在區(qū)域內(nèi)部可以對傳統(tǒng)的程控電話系統(tǒng)、音頻配線系統(tǒng)進行逐步淘汰，從而優(yōu)化區(qū)域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，降低維護工作量，實現(xiàn)高效率的網(wǎng)絡(luò)通訊服務(wù)。在經(jīng)濟效益方面，本文以完成IP軟交換網(wǎng)絡(luò)通訊建設(shè)的D市為研究對象，在該市轄區(qū)內(nèi)部，建設(shè)用戶總數(shù)1000線配置，E1中繼數(shù)量為20個，交換機總?cè)萘繛?800線，采用IP軟交換進行通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，投資總額約為原始程控系統(tǒng)的70%左右，經(jīng)濟成本控制效果理想。

四、結(jié)論

綜上所述，對于城域通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)來說，通過IP軟交換系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的程控交換系統(tǒng)，能夠極大程度提升通訊網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力和服務(wù)質(zhì)量，IP軟交換系統(tǒng)無論在語音通話的音頻質(zhì)量還是可視通話的視頻圖像質(zhì)量方面均有極大優(yōu)勢。此外，通過改造IP軟交換系統(tǒng)還能夠在一定程度上控制維護頻率，提升經(jīng)濟效率。

[1]梁克林.淺析軟交換IP電話“負(fù)荷分擔(dān)雙歸屬”技術(shù)[J].通訊世界,2016(11):66-67.

[2]梁歆.關(guān)于移動軟交換網(wǎng)絡(luò)IP接入技術(shù)的相關(guān)分析[J].電子制作,2016(22):74.

[3]戴宸光.移動軟交換A接口IP化演進技術(shù)的研究與實現(xiàn)[D].南京郵電大學(xué),2015.