傳統(tǒng)電話網(wǎng)的IP化改造

引言：眾所周知，有線電視網(wǎng)、程控電話網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)三網(wǎng)合一的好處有千千萬，但實(shí)際進(jìn)程卻步履蹣跚，其中最主要的不是技術(shù)問題而是部門利益分割問題。由于業(yè)務(wù)特殊性需要，筆者所在系統(tǒng)自上世紀(jì)90年代起建立了較為完善的程控交換內(nèi)部電話網(wǎng)絡(luò)，因業(yè)務(wù)和技術(shù)的發(fā)展需要升級(jí)改造，由于不存在利益分割問題，所以我們選擇了IP化（即軟交換技術(shù)）升級(jí)，向兩網(wǎng)合一的目標(biāo)走出了重要一步。本文作為一個(gè)典型案例與各位同仁共享。

電話網(wǎng)現(xiàn)狀

現(xiàn)有電話程控交換系統(tǒng)自1991年建成，已運(yùn)行24年，曾發(fā)揮了重要的作用。該交換網(wǎng)絡(luò)有47臺(tái)（套）程控交換設(shè)備，分省、市、縣三級(jí)交換網(wǎng)，以濟(jì)南的中心交換局為核心，呈三級(jí)樹形結(jié)構(gòu)。省局是C1級(jí)，8個(gè)市地局是C2級(jí)，31個(gè)縣局是C3級(jí)。覆蓋了省局機(jī)關(guān)、14直屬單位、8個(gè)市地級(jí)局及31個(gè)縣局的語音通信。2004年對(duì)省局、市地局和部分縣局進(jìn)行了更新維護(hù)，目前該網(wǎng)絡(luò)大部分設(shè)備尚能勉強(qiáng)維持運(yùn)行。交換設(shè)備是華為公司的早期產(chǎn)品，主要有 C&C08、EAST8000兩種機(jī)型，個(gè)別單位采用其它廠商的小交換機(jī)或PCM設(shè)備。

存在的主要問題

（1）設(shè)備老化嚴(yán)重，威脅防汛通信安全

通信設(shè)備的使用壽命周期一般為7到8年，目前全網(wǎng)有23臺(tái)設(shè)備的服役期已超過10年。設(shè)備老化嚴(yán)重，故障率不斷上升，系統(tǒng)穩(wěn)定性急劇下降。因設(shè)備故障導(dǎo)致的大面積電話業(yè)務(wù)中斷時(shí)有發(fā)生，已對(duì)全局各級(jí)管理部門的日常工作帶來了較嚴(yán)重的影響。另一方面，由于通信技術(shù)的快速發(fā)展，大部分設(shè)備生產(chǎn)廠家都已經(jīng)停止了程控交換設(shè)備的研發(fā)和升級(jí)，很多型號(hào)已經(jīng)停產(chǎn)。C&C08 B型程控交換機(jī)從2014年起已不再接受訂單，East8000已經(jīng)停產(chǎn)多年，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行維護(hù)造成很大的困難。

（2） 業(yè)務(wù)功能單一，無法滿足業(yè)務(wù)擴(kuò)展的需要

隨著近年信息化建設(shè)和應(yīng)用水平的快速提高，業(yè)務(wù)工作不僅對(duì)語音有需求，還需要對(duì)數(shù)據(jù)、文檔、圖像、視頻等多種信息的支持，各種信息可以在同一平臺(tái)上進(jìn)行交互，在緊急時(shí)刻還需要通信系統(tǒng)能夠提供群呼、一號(hào)通、統(tǒng)一通信等功能，為綜合會(huì)商和方案調(diào)度提供支撐，但是傳統(tǒng)的程控交換機(jī)，無法滿足這些需求。

（3）靈活性差，不具備應(yīng)急能力

防汛通信需要一定的應(yīng)急能力，尤其是沿岸分布的管理段、堤防養(yǎng)護(hù)班、倉(cāng)庫、搶險(xiǎn)隊(duì)、閘管所等單位位于防汛搶險(xiǎn)工作的一線，又是各種突發(fā)事件易發(fā)的地段，必須要具有利用各種網(wǎng)絡(luò)資源和終端資源，靈活、快速建立通信的能力，但是程控交換的傳輸系統(tǒng)采用線路交換方式、路由單一、互補(bǔ)性、容災(zāi)性差不能滿足應(yīng)急需求。

（4）電話程控交換網(wǎng)建設(shè)成本高，覆蓋范圍小

很多基層單位，對(duì)語音通信有著強(qiáng)烈的需求，但是由于這些單位和機(jī)構(gòu)地處偏遠(yuǎn)、位置分散，在現(xiàn)有的程控交換體系下，要解決語音通信問題，建設(shè)和運(yùn)行成本非常高，施工難度大，所以一直都沒有覆蓋到。

（5）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理，重要節(jié)點(diǎn)缺乏保護(hù)

網(wǎng)絡(luò)采用的是三級(jí)樹形結(jié)構(gòu)，且重要節(jié)點(diǎn)沒有備份路由，單點(diǎn)故障即可造成下級(jí)節(jié)點(diǎn)的全部中斷。同時(shí)過多的網(wǎng)絡(luò)層次導(dǎo)致維護(hù)管理難度大，業(yè)務(wù)周期變長(zhǎng)，一些業(yè)務(wù)甚至無法開展。

圖1 省局組網(wǎng)圖

建設(shè)目標(biāo)和范圍

建設(shè)目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、運(yùn)行穩(wěn)定、業(yè)務(wù)調(diào)整快速靈活、便于維護(hù)的軟交換通信系統(tǒng)，除可完全代替現(xiàn)有程控網(wǎng)的作用外，還支持移動(dòng)電話、可視電話、IP電話、個(gè)人電腦等終端接入，具有統(tǒng)一通信等智能語音業(yè)務(wù)、可統(tǒng)一管理全網(wǎng)設(shè)備及用戶。實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通達(dá)的地方，就能進(jìn)行語音通信，解決目前存在的防汛通信技術(shù)落后、設(shè)備老化、基層防汛單位語音通信困難等突出問題，滿足各級(jí)對(duì)語音通信的需求。

（1）省局

配備軟交換核心控制設(shè)備1臺(tái)（包括中繼容量32個(gè)2M、UC用戶許可600個(gè)、視頻許可50個(gè)）、IP話機(jī)40部、雙接口電話20部、邊緣接入控制器1臺(tái)、綜合接入設(shè)備6套、用戶配線架6架、綜合機(jī)柜6架、統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)1套、計(jì)費(fèi)終端和管理維護(hù)終端1臺(tái)、話務(wù)臺(tái)1臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)版計(jì)費(fèi)軟件1套。

（2）市地局、縣局及以下基層單位

建設(shè)8個(gè)地市級(jí)局的綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)關(guān)和承載網(wǎng)，并配置話務(wù)臺(tái)、計(jì)費(fèi)和管理終端等設(shè)備；縣局及以下基層單位配置綜合接入設(shè)備。以市局為單位，根據(jù)每個(gè)單位實(shí)際需要，綜合接入設(shè)備10～25套（用戶容量 共 1632～ 2792線）、配線架11～23架，綜合機(jī)柜11～23架，計(jì)費(fèi)終端和管理維護(hù)終端各1～5臺(tái)，匯聚交換機(jī)1～2臺(tái)，話務(wù)臺(tái)1臺(tái)，雙接口電話3～5部，IP電話9～15部。

組網(wǎng)方案

與程控交換方式不同，軟交換采用IP網(wǎng)的分組交換模式，不需要構(gòu)建專用網(wǎng)絡(luò)，依托于已建成的廣域計(jì)算機(jī)網(wǎng)即可。信息中心作為匯接局（一級(jí)），8市局作為各所屬縣局的匯接局（二級(jí)），縣局及以下基層單位、站點(diǎn)等通過綜合接入設(shè)備IAD接入，組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、層次清晰、便于管理和維護(hù)的兩級(jí)交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

（1）省局部分

省局信息中心的軟交換核心交換設(shè)備上連到流域信息中心，下連8個(gè)市地局；省局機(jī)關(guān)、信息中心等14個(gè)駐濟(jì)單位通過綜合接入設(shè)備接入信息中心核心交換設(shè)備；核心交換設(shè)備通過2M數(shù)字電路與地方電信部門的公用電話網(wǎng)（PSTN）連接。系統(tǒng)組網(wǎng)如圖1所示。

(2)市地局、縣局及以下基層單位

市局上連省局，下掛縣局及縣局以下基層單位，綜合接入網(wǎng)關(guān)通過2M數(shù)字中繼與公網(wǎng)（PSTN）連接，組網(wǎng)如圖2。

縣局及以下基層單位通過承載網(wǎng)下掛在所屬市地局。組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖3。

圖2 市局組網(wǎng)圖

設(shè)備部署方案

(1)省局部分

省局主要部署軟交換核心平臺(tái)和業(yè)務(wù)接入部分。

軟交換核心平臺(tái):在省局配備一套軟交換核心平臺(tái)，包括軟交換核心控制SS，綜合接入設(shè)備，運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)和統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)等，全網(wǎng)設(shè)備用戶將由省局的核心控制設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制，實(shí)現(xiàn)模擬電話、IP電話、可視電話、手機(jī)軟終端、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、平板電腦等終端的快速接入。

省局的核心控制設(shè)備將與上級(jí)流域中心局的核心控制設(shè)備互為容災(zāi)備份，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元的雙歸屬，當(dāng)省局SS出現(xiàn)故障時(shí)，全網(wǎng)用戶將自動(dòng)倒換至流域中心局SS，提高網(wǎng)絡(luò)的通信保障能力。

圖3 縣局組網(wǎng)圖

業(yè)務(wù)接入:負(fù)責(zé)完成用戶和中繼業(yè)務(wù)的接入，不僅實(shí)現(xiàn)省局用戶PSTN出局呼叫，而且能與省局網(wǎng)絡(luò)中不改造的的PABX用戶的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)這部分用戶與軟交換網(wǎng)絡(luò)的互通。

計(jì)費(fèi)和綜合網(wǎng)管:部署一套計(jì)費(fèi)系統(tǒng)和網(wǎng)管系統(tǒng)，提供全網(wǎng)的用戶計(jì)費(fèi)和網(wǎng)元管理等。系統(tǒng)還能根據(jù)需要進(jìn)行權(quán)限設(shè)置，使市、縣局用戶根據(jù)設(shè)定的權(quán)限，實(shí)現(xiàn)對(duì)所管站點(diǎn)計(jì)費(fèi)和網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立管理功能。

(2)市局部分

市局主要部署業(yè)務(wù)接入部分。在市局配置一套綜合接入網(wǎng)關(guān)設(shè)備，完成電話用戶和中繼業(yè)務(wù)的接入，實(shí)現(xiàn)市局和縣局用戶的公網(wǎng)（PSTN）出局呼叫。在市局與省局傳輸通路中斷的情況下，實(shí)現(xiàn)用戶從公網(wǎng)迂回路由的呼叫，還具備自交換功能，實(shí)現(xiàn)市局與所轄各縣局之間的通信暢通。與省局相同，實(shí)現(xiàn)IP電話、可視電話、手機(jī)軟終端、個(gè)人計(jì)算機(jī)、平板電腦等終端接入。

計(jì)費(fèi)和網(wǎng)管:在各市局配置計(jì)費(fèi)終端和網(wǎng)管終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)本市局及所轄縣局用戶的統(tǒng)一計(jì)費(fèi)管理和網(wǎng)元用戶管理。

(3)縣局及縣局以下基層單位

縣局建設(shè)的主要內(nèi)容包括業(yè)務(wù)接入部分。配置IAD設(shè)備完成縣局和縣局以下單位電話用戶的接入，縣局用戶的公網(wǎng)（PSTN）呼叫從所屬市局出局。在縣局與市局傳輸通路中斷的情況下，IAD具備自交換功能，實(shí)現(xiàn)縣局本局用戶間的通信暢通。實(shí)現(xiàn)IP電話、可視電話、手機(jī)軟終端、個(gè)人計(jì)算機(jī)、平板電腦等終端接入。

（4）編號(hào)方案

按照部頒通信網(wǎng)自動(dòng)電話編號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，制定本內(nèi)網(wǎng)電話編號(hào)規(guī)則為：“接入字冠+長(zhǎng)途區(qū)號(hào)+N+分機(jī)號(hào)”，其中系統(tǒng)內(nèi)部接入字冠為“9”；長(zhǎng)途區(qū)號(hào)為所在地的公網(wǎng)長(zhǎng)途區(qū)號(hào)；N的取值范圍為0～9，流域機(jī)構(gòu)取偶數(shù)，地方廳局取奇數(shù)進(jìn)行分配。

技術(shù)要求

(1)軟交換核心控制設(shè)備

核心交換設(shè)備由網(wǎng)關(guān)MTAE硬件平臺(tái)開發(fā)而成，MTAE機(jī)框支持業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的AMC板卡內(nèi)置，采用前后對(duì)插方式，提高系統(tǒng)集成度。

網(wǎng)關(guān)由MGC、MGW和MRP 3大部件組成，這3大功能部件部署靈活，可分離也可合并部署：

MGC呼叫控制：包括用戶注冊(cè)、呼叫控制、業(yè)務(wù)管理和觸發(fā)、路由選擇等多種功能。

MRP媒體資源能力：媒體服務(wù)器提供強(qiáng)大的媒體資源能力，專業(yè)的媒體資源板使得對(duì)媒體資源的處理更加得心應(yīng)手，支持多種語音、視頻、傳真的編解碼格式，屬于專業(yè)級(jí)的媒體資源平臺(tái)，提供高質(zhì)量、專業(yè)的通話質(zhì)量和會(huì)議質(zhì)量。

MGW提供寬窄帶一體化的接入能力：豐富的業(yè)務(wù)板卡可以方便的進(jìn)行插拔和擴(kuò)容，支持 ISUP、TUP、PRI等多種窄帶中繼，可以方便地與PSTN/PLMN/IMS等運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)對(duì)接。

這3部分功能均使用相同的軟硬件平臺(tái)，3種功能可以靈活的進(jìn)行組合，滿足開局組網(wǎng)與對(duì)接需求。系統(tǒng)的邏輯組成。

網(wǎng)關(guān)的MGC功能、MRP功能、MGW功能可分可合。

集中式組網(wǎng)：使用單獨(dú)一套設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能。

分布式組網(wǎng)：將MRP功能和MGW功能合一，使用一套設(shè)備提供，MGC功能使用一套設(shè)備提供，實(shí)現(xiàn)分布式應(yīng)用需求。

具有高密度、高擴(kuò)展、支持集中式和分布式組網(wǎng)，高節(jié)能、高可靠性、機(jī)框雙主控，網(wǎng)關(guān)、媒體資源板負(fù)載均衡，雙中心系統(tǒng)容災(zāi)等特點(diǎn)。

(2)綜合接入網(wǎng)關(guān)設(shè)備

設(shè)備功能:支持本地再生功能，高可靠性解決方案能力，高保真內(nèi)置式語音會(huì)議；支持統(tǒng)一網(wǎng)管，本地網(wǎng)管，自帶可視化工具，可實(shí)現(xiàn)1小時(shí)開局；一體化接入能力，同時(shí)支持模擬用戶和IP用戶接入，高集成度，單設(shè)備最大96/224/192路模擬用戶接入。內(nèi)置Voicemail語音郵箱，內(nèi)置Web管理界面，提供會(huì)議預(yù)定、前轉(zhuǎn)號(hào)碼修改、一號(hào)通號(hào)碼修改等配置功能。

交直流電源能力，且支持1+1備份；提供主處理板熱備,倒換后通話不中斷，提供多資源板負(fù)荷分擔(dān)，提供多中繼接口板負(fù)荷分擔(dān)，提供網(wǎng)口備份,能夠自動(dòng)切換；電源模塊2+1均流和備份。

(3)綜合接入設(shè)備

綜合接入設(shè)備是基于IP的語音/傳真（VoIP/FoIP）媒體接入網(wǎng)關(guān)，提供基于全球IP網(wǎng)絡(luò)的高效、高質(zhì)量的話音服務(wù)。通過標(biāo)準(zhǔn)的SIP協(xié)議與IP PBX或NGN設(shè)備配合組網(wǎng)，滿足不同用戶規(guī)模、不同應(yīng)用場(chǎng)景的接入需求。

功能:支持模擬話機(jī)用戶接入到IP網(wǎng)絡(luò)，支持?jǐn)?shù)據(jù)用戶接入到IP網(wǎng)絡(luò)，支持FXO口出局，支持傳統(tǒng)PSTN電話業(yè)務(wù)，如主叫號(hào)碼顯示、呼叫轉(zhuǎn)移和呼叫等待等，配合IP PBX實(shí)現(xiàn)智能業(yè)務(wù)和特色應(yīng)用業(yè)務(wù)，如一號(hào)通等。

(4)其他功能

統(tǒng)一業(yè)務(wù)平臺(tái)。對(duì)第三方提供開放的標(biāo)準(zhǔn)API接口，完成新業(yè)務(wù)的生成和提供功能。

統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)。在省局配置統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)，在網(wǎng)元層、網(wǎng)元管理層、網(wǎng)絡(luò)管理層、業(yè)務(wù)管理層4個(gè)層次，對(duì)軟交換體系中的各層網(wǎng)元進(jìn)行統(tǒng)一網(wǎng)管?？蓪?shí)現(xiàn)：設(shè)備管理、業(yè)務(wù)管理、單點(diǎn)登錄、告警管理、性能管理和拓?fù)涔芾?。軟件技術(shù)要求：支持Windows 7（32位）+MySQL 5.5。支持如下操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的組合：Windows Server 2008 R2標(biāo)準(zhǔn)版（64位）+MySQL 5.5；Windows Server 2008 R2標(biāo)準(zhǔn)版（64位）+Microsoft SQL Server 2008 R2標(biāo)準(zhǔn)版。標(biāo)準(zhǔn)版和專業(yè)版支持如下操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的組合：Windows Server 2008 R2標(biāo)準(zhǔn)版（64）+MySQL 5.5；Windows Server 2008 R2標(biāo) 準(zhǔn) 版（64位）+Microsoft SQL；Server 2008 R2標(biāo) 準(zhǔn)版SUSE Linux 11 SP3（64位）+ Oracle 11g R2標(biāo)準(zhǔn)版。

運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)。建設(shè)運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)，包括網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、話務(wù)臺(tái)等。

邊緣接入控制器。在省中心局配置邊緣接入控制器，解決不同網(wǎng)絡(luò)之間的互通問題，解決不同網(wǎng)絡(luò)軟終端與內(nèi)部專用通信系統(tǒng)的連接問題。

升級(jí)效果分析

(1)先進(jìn)性

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，程控交換技術(shù)已經(jīng)被淘汰，無法跟上未來通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的潮流，只能使用E1電路進(jìn)行傳輸，帶寬小只能滿足模擬電話的通信需求，只能提供NO.7號(hào)信令和NO.1號(hào)信令，業(yè)務(wù)接入能力差，無法滿足移動(dòng)電話、可視電話、IP電話、個(gè)人電腦等終端的接入。

(2)可靠性

程控交換機(jī)型目前面臨廠家陸續(xù)停產(chǎn)的問題，備品備件難以采購(gòu)，技術(shù)服務(wù)支持無法長(zhǎng)期保證，若設(shè)備發(fā)生故障或雷擊，無法保證設(shè)備的及時(shí)修復(fù)。

(3)施工及維護(hù)成本

程控交換機(jī)機(jī)房占用面積大，運(yùn)輸安裝成本高，在施工過程中受到的限制較大，設(shè)備一般采用48V直流電源，不能使用220V市電，需建設(shè)的配套設(shè)施較多，靈活性較差。日常運(yùn)行維護(hù)需本地人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行查看，無法遠(yuǎn)程進(jìn)行維護(hù)，對(duì)維護(hù)人員的專業(yè)技術(shù)要求較高。

(4)工程造價(jià)

在工程造價(jià)方面，采用傳統(tǒng)程控交換機(jī)更新改造方案低于軟交換方案，但是有些基層單位無法覆蓋。本工程程控交換機(jī)更新改造方案的估算價(jià)格約1900萬元，軟交換方案為2600萬元。

通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，軟交換通信系統(tǒng)改造方案技術(shù)先進(jìn)，業(yè)務(wù)接入范圍廣，擴(kuò)展能力強(qiáng)，建設(shè)周期短，是當(dāng)前通信技術(shù)發(fā)展的方向。因此，軟交換通信系統(tǒng)符合信息化發(fā)展的要求，滿足各項(xiàng)業(yè)務(wù)對(duì)通信的需求，是語音通信系統(tǒng)升級(jí)改造的首選方案。