IP電話技術在鄭州軌道交通警用通信中的應用

侯炳坤 巴黎 王廣偉

摘 要：本文主要論述IP電話在鄭州軌道交通警用通信中的應用。首先分析IP電話可行性，其次概述鄭州市公安局語音通信系統(tǒng)及主要技術標準，再次分析鄭州軌道交通1號線警用通信系統(tǒng)技術要求及鄭州軌道交通1號線IP語音網(wǎng)關的技術路線與設計，最后探討鄭州軌道交通1號線語音通信系統(tǒng)構成及應用。

關鍵詞：IP電話；軌道交通；警用通信

中圖分類號：TN916.2；U285 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）23-0010-04

Application of IP Telephone in Zhengzhou Rail Transit

Police-used Communication

HOU Bingkun BA Li WANG Guangwei

（Zhengzhou Municipal Public Security Bureau，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： This paper mainly discussed the application of IP telephone in Zhengzhou rail traffic police communication. Firstly， the feasibility of IP telephone was analyzed， secondly， the voice communication system and main technical standards of Zhengzhou Municipal Public Security Bureau were summarized， and then the technical requirements of Zhengzhou rail transit Line 1 police communication system and the technical route and design of IP voice gateway of Zhengzhou rail transit Line 1 were analyzed. Finally， the structure and application of voice communication system on Zhengzhou rail transit line 1 were discussed.

Keywords： voice over internet protocol；rail transit；police-used communication

1 IP電話技術在鄭州軌道交通警用通信中應用的可行性和必要性

1.1 IP電話技術成熟

IP電話，或稱IP語音傳輸VoIP（Voice over IP），是指將語音信號進行編碼、壓縮和分包等處理，通過IP（Internet Protocol）網(wǎng)絡傳輸，在接收端還原出話音的一種語音傳輸技術[1]。目前，VoIP技術已從最初的Internet聯(lián)機應用發(fā)展成為可以利用普通電話機實現(xiàn)的一項業(yè)務，正在從稚嫩走向成熟，已經(jīng)廣泛應用于電信、公安、銀行等行業(yè)，許多單位都已建立了自己的VoIP專用網(wǎng)絡，而且實現(xiàn)三網(wǎng)合一（數(shù)據(jù)、語音、視頻）是網(wǎng)絡技術的發(fā)展趨勢。公安語音專網(wǎng)也正逐步由原來的程控交換機向軟交換（IPPBX）平滑過渡。

1.2 網(wǎng)絡基礎好

鄭州市公安綜合信息網(wǎng)覆蓋面廣，有1個核心機房，3個節(jié)點機房，包含2個核心路由器、2臺匯聚交換機、3個節(jié)點匯聚交換機，骨干網(wǎng)萬兆帶寬，雙路由，三、四級網(wǎng)千兆帶寬，地鐵分局到市局千兆帶寬，具有非常好的網(wǎng)絡基礎。

1.3 需求必要性

地鐵警務的特殊性決定分局到警務區(qū)和站點不可能像地面一樣可以自主性架設電纜和采用PCM等傳輸設備，而要利用既有資源，較為快捷便利地實現(xiàn)市局指揮中心電話、地鐵分局辦公電話、指揮中心電話、警務區(qū)（派出所）電話、地鐵站點電話有機融合在一起，統(tǒng)一調度、統(tǒng)一指揮。地鐵警用通信電話子系統(tǒng)為地鐵公安分局、警務區(qū)、各警務站配置警用電話，地鐵公安分局設置程控電話交換機，并與市公安電話網(wǎng)互聯(lián)；警務區(qū)、各警務站警用電話采用VoIP方式接入地鐵公安分局，實現(xiàn)地鐵警務專用電話功能。

2 鄭州警用通信系統(tǒng)概述

鄭州市公安局語音通信系統(tǒng)是1999年12月在公安通信專網(wǎng)基礎上建成開通的通信三級網(wǎng)，全網(wǎng)是以鄭州市公安局SOPHO-iS3090數(shù)字程控電話交換機為中心，以市內各分局、縣（市）公安局用戶交換機為節(jié)點，以兩級下屬單位為用戶的輻射狀星型數(shù)字通信網(wǎng)。目前采用2臺飛利浦SOPHO-IS3090數(shù)字程控交換機。一臺與省廳SOPHO-IS3090數(shù)字程控交換機采用DPNSS信令組網(wǎng)（省廳與18個地級市SOPHO-IS3000系列數(shù)字程控交換機均采用飛利浦內部DPNSS信令組網(wǎng)），市局大樓1200門電話及直屬支隊、縣局（全部是SOPHO-IS3050程控交換機DPNSS信令組網(wǎng)）均由該交換機完成，電話號碼字冠為696*****，內部撥打后5位。另一臺為匯接交換機，承擔28個改制后的派出所（分局）匯接，分局程控交換機均為SOPHO-IS系列程控交換機，電話號碼字冠為8626****，內部撥打后5位。

鄭州市公安局地鐵分局因為成立時間比較短，地點還沒有固定，軌道交通1號線警用通信建設前，系統(tǒng)電話采用市局SOPHO-IS3090程控交換機所放VoIP電話，8個專網(wǎng)電話。

網(wǎng)絡拓撲圖如圖1所示。

鄭州市軌道交通1號線一期工程警用電話系統(tǒng)要求采用程控模塊電話局+VoIP（Voice over Internet Protocol）電話實現(xiàn)地鐵警用電話系統(tǒng)。該系統(tǒng)是地鐵公安管理部門的內線電話，其是整個鄭州市公安電話系統(tǒng)的一部分，是地鐵工作人員與公安部門的其他人員進行一般公務聯(lián)絡的一種輔助工具。

鄭州軌道交通警用通信采用的警用電話SOPHO-IS3050數(shù)字程控交換機系統(tǒng)，與市局SOPHO-IS3090數(shù)字程控交換機為同一品牌，同為IS3000系列，采用內部DPNSS信令組網(wǎng)與市公安局電話網(wǎng)程控交換機聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)整個公安網(wǎng)功能透明，能強插強拆、呼叫轉移等功能，具備公安系統(tǒng)電話網(wǎng)的專用性與保密性，內置ISG內置網(wǎng)關，警務區(qū)采用語音網(wǎng)關，實現(xiàn)VoIP電話功能。

3 鄭州軌道交通1號線警用通信系統(tǒng)技術要求

地鐵分局警用電話系統(tǒng)是地鐵公安管理部門的專網(wǎng)電話，其是整個鄭州市乃至全省公安專線電話的一部分，公安系統(tǒng)的專用性和保密性決定了警用電話系統(tǒng)必須與其上級單位電話系統(tǒng)緊密聯(lián)系、完全透明、融為一體，實現(xiàn)省廳、市局對分局值班電話的強插強拆等調度功能，分局值班電話對警務區(qū)、站點電話的強插強拆等調度功能。

地鐵分局與市公安局電話網(wǎng)程控交換機聯(lián)網(wǎng)，要采用DPNSS信令組網(wǎng)，實現(xiàn)整個公安網(wǎng)功能透明，能強插強拆等功能，支持IP PBX功能；與市話公網(wǎng)采用PRI信令組網(wǎng)或中國1號信令組網(wǎng)。實現(xiàn)市公安局電話對地鐵公安分局電話的強插強拆功能。

地鐵公安分局程控交換機一期本局出108門電話，可以接入6條線的軌道交通警務電話，每個警務站接4部警用電話，警務區(qū)接48部警用電話；具有集中維護管理系統(tǒng)，通過系統(tǒng)直接或調制解調器群對本地和遠距離的交換機實現(xiàn)集中維護管理、話務統(tǒng)計、告警處理、內外線測量等。具有完善的計費功能。國際/國內長途、市話及單位內部、全費/半費/任意優(yōu)惠比例、人機對話管理、漢字顯示打印。

為實現(xiàn)上述系統(tǒng)要求及適用性，該系統(tǒng)在設計上采用了國家統(tǒng)一標準，主要考慮到程控數(shù)字用戶自動電話交換機通用技術的基本要件，特別是在業(yè)務性能和呼叫處理功能上及信令對接上，滿足國家統(tǒng)一標準。在自動交換網(wǎng)管理中，多頻記發(fā)器信號方式采用了多頻編碼、連續(xù)互控、端到端的傳送方式。為了提高多頻記發(fā)器傳遞的可靠性，必要時也可以由轉接所轉發(fā)多頻記發(fā)器信號。網(wǎng)關設備技術上，結合現(xiàn)有基礎條件，按照IP電話網(wǎng)關設備技術要求增強了實時通信保障功能。

4 鄭州軌道交通1號線IP語音網(wǎng)關的技術路線與設計

警務區(qū)是通信保障的重點，在技術路徑上，各警務區(qū)配置均按照48個普通模擬電話接口和1個10/100Mb/s的要求設置以太網(wǎng)接口的語音網(wǎng)關。在警務站配置具有4個普通模擬電話接口和1個10/100Mb/s的以太網(wǎng)接口的語音網(wǎng)關。為了滿足高峰時應急處理要求，在技術性能上，擴展了功能要求。

語音網(wǎng)關接口為以太網(wǎng)接口，符合IEEE802.3定義的100Base T 以太網(wǎng)標準，連接方式為RJ45接口，工作速率10/100Mb/s自適應；網(wǎng)關設備在協(xié)議上支持SIP、H.323、H.255.0、H.245、LAN通信協(xié)議、TCP/IP、Telnet和SNMP等協(xié)議；語音編解碼支持G.729、G.723編碼算法；認證方式可以根據(jù)用戶的電話號碼進行認證，也可根據(jù)用戶的卡號和密碼進行認證；網(wǎng)關設備具備交互式應答（IVR）功能，具有DTMF檢測和生成功能，具有自動識別語音和傳真功能，支持TCP/UDP/IP協(xié)議簇，支持RTP/RTCP協(xié)議，支持H.235安全性協(xié)議；支持T.30和T.38協(xié)議，并支持IP傳真通信；具備IP電話的QoS管理功能，通過SNMP協(xié)議，實現(xiàn)設備功能模塊的配置，向主管站報告啟動、接口狀態(tài)變化、網(wǎng)關錯誤等緊急事件；采用冗余和容錯技術提高可靠性并保證用戶數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)及信息流的安全。

為保障上述要求，技術指標的核心如下。

網(wǎng)關的用戶呼叫建立時間<5s，接通率>90%；語音編碼動態(tài)切換時間<60ms；根據(jù)ITU-T P.861語音客觀評定標準，網(wǎng)絡條件好時，PSQM（感知話音質量測量法）<1.5；網(wǎng)絡條件好時，語音主觀評定MOS（平均評定的分法）>4.0；網(wǎng)關設備的時延：TG.729<150ms， TG.723.1<200ms；傳真呼叫時間<20s，在良好的情況下，主觀評定MOS>4.0；網(wǎng)關的QoS管理定時發(fā)送RTCP檢測包，網(wǎng)關設備的抖動時間<10ms，網(wǎng)關處理時延抖動的緩沖時間<80ms。

5 鄭州軌道1號線語音通信系統(tǒng)構成及應用

5.1 通信系統(tǒng)構成

鄭州軌道1號線語音通信系統(tǒng)（鄭州地鐵分局警用電話系統(tǒng)）采用與鄭州市公安局警用電話系統(tǒng)程控交換機同一品牌SOPHO-IS3050數(shù)字程控交換機1套，2個外圍層架，局機關樓采用傳統(tǒng)電話108門。配置OMT中文維護軟件1套，BCT話務臺系統(tǒng)1套，WINDOWS計費系統(tǒng)1套。

系統(tǒng)LICENSE配置分機許可1 216門，IP許可240門，總共可裝1 216門電話，交換設備具備接入6條軌道交通警務電話的能力。

地鐵分局配置500回線機架式配線柜，配線柜內內線側與外線側左右分明，跳線方便，采用科龍卡接模塊。配置總容量50%保安端子（250個），通過大樓綜合布線配線至各個辦公室各個語音點。

外駐單位警務區(qū)和警務站點通過警用電話系統(tǒng)內部網(wǎng)絡利用警用傳輸系統(tǒng)設置的RPR網(wǎng)絡傳輸電話信息。各警務區(qū)、警務站通過專用以太網(wǎng)網(wǎng)絡，接入語音網(wǎng)關實現(xiàn)IP電話功能。

3個警務區(qū)采用48口MG3000-R96語音網(wǎng)關，本次實裝24個電話，通過各警務區(qū)綜合布線配線，滿足該單位內各辦公室專網(wǎng)電話需要[2]。

20個警務站臺采用MG3000-A4語音網(wǎng)關，實裝電話2個。

配置1個E1與市公安局SOPHO-IS3090匯接機組DPNSS信令網(wǎng)，配置1個E1與聯(lián)通公司組PRI信令網(wǎng)，配置1個E1與移動公司組PRI信令網(wǎng)，實現(xiàn)警務通手機組網(wǎng)。

電話號碼字冠為8626****，具體后5位由市局通信處和分局協(xié)商。

網(wǎng)絡拓撲如圖2所示。

5.2 應用接口描述

電話系統(tǒng)IP語音網(wǎng)關通過傳輸系統(tǒng)提供的30M共享以太網(wǎng)通道組網(wǎng)，接口類型為RJ45。指揮大廳坐席電話語音信息在計算機系統(tǒng)錄音服務器中實現(xiàn)記錄，接口在地鐵公安分局綜合配線柜外線側。

與電源系統(tǒng)的接口上，警用電源系統(tǒng)為警用電話系統(tǒng)提供220V交流電源，接口位置在警用電源系統(tǒng)配電柜輸出端。與市公安局接口，警用通信電話系統(tǒng)與市公安局設備接口，接口位置在地鐵公安分局的警用通信綜合配線柜，具體接口類型為2M、接口協(xié)議DPNSS和接口數(shù)量4個E1。與電信運營商接口上，警用通信電話系統(tǒng)與電信運營商設備接口，接口位置在地鐵公安分局的警用通信綜合配線柜，具體接口類型2M、接口協(xié)議PRI信令，接口數(shù)量4個E1，聯(lián)通移動各2個。

5.3 系統(tǒng)實現(xiàn)功能

系統(tǒng)建成后，整個地鐵分局的辦公電話、警務區(qū)、地鐵站的IP電話，與鄭州市公安局警用通信電話系統(tǒng)完全融合，鄭州市公安局110指揮中心可以指揮調度、強插強拆地鐵分局值班電話和地鐵站警務區(qū)的值班電話，地鐵分局總值班電話也可以指揮調度、強插強拆警務區(qū)、地鐵站的值班電話。地鐵分局所有電話與網(wǎng)內電話可以呼叫轉移、跟蹤，電話之間可以在忙時或無人應答時實現(xiàn)自動回叫、三方通話等功能，實現(xiàn)真正的無縫對接。

地鐵IP電話與鄭州市公安局原有語音電話網(wǎng)完全融合，除了具有傳統(tǒng)電話功能外，還有以下優(yōu)勢。

①結構簡單，節(jié)省費用。與傳統(tǒng)電路通信組網(wǎng)方式相比，安裝在公安網(wǎng)（或局域網(wǎng)）內，節(jié)省諸如光端機、PCM之類的傳輸設備，而且IP電話網(wǎng)絡設備的投資相對于同樣規(guī)模的傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)絡低得多，并且建設安裝方便、快捷，借助網(wǎng)絡即可實現(xiàn)通信。

②維護方便。網(wǎng)內任何一臺終端登錄都可以維護語音網(wǎng)關，維護簡單直觀。

③兼容當前電路交換網(wǎng)絡，保護原有投資，充分利用已往語音建設的設備如PBX、模擬話機等，同時能支持新型IP話機的使用。

④可改變電話通信時空理念。終端號碼具有可攜帶性，與傳統(tǒng)電話機的固定地點、固定號碼不同，具有固定號碼的IP電話用戶不受地點的限制，只要可以接入公安網(wǎng)的地方就可以使用自己的號碼實現(xiàn)語音通信。

6 結語

實踐證明，IP電話在鄭州軌道交通1號線投入運行的幾年中一直運行穩(wěn)定，從未出現(xiàn)大的通信故障。此外，在隨后鄭州軌道交通5號線、城郊線等幾條線中都采用這種IP電話模式，效果良好。

參考文獻：

[1]甄榮芳.城市軌道交通專用電話系統(tǒng)的應用及發(fā)展[J].鐵路通信信號工程技術，2007（5）：49-51.

[2]崔建樂.淺析地鐵公務電話系統(tǒng)[J].都市快軌交通，2005（2）：77-79.