軟交換技術(shù)應(yīng)用到地鐵通信領(lǐng)域中的優(yōu)勢(shì)及具體措施

李建

中交機(jī)電工程局有限公司南方分公司，中國(guó)·湖北 武漢 430000

1 引言

“軟交換”其實(shí)就是以分組網(wǎng)為基礎(chǔ)的一種系統(tǒng)和設(shè)備解決方案，借助程控軟件來(lái)進(jìn)行呼叫控制和媒體處理分離。換句話說(shuō)，“軟交換”就是將呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關(guān)（傳輸層）中分剝離出來(lái)，再利用軟件技術(shù)進(jìn)行呼叫控制，并使呼叫傳輸和呼叫控制之間保持相互獨(dú)立。這樣一來(lái)，系統(tǒng)就有了控制、交換、軟件可編程等功能的分離創(chuàng)造了有利條件?！败浗粨Q”有著很多實(shí)用性功能，如連接控制、網(wǎng)關(guān)管理、呼叫記錄、呼叫控制、翻譯和選路等，通過(guò)軟交換網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)能力的結(jié)合，來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)新業(yè)務(wù)的拓展。

2 軟交換技術(shù)的相關(guān)概述

2.1 軟交換技術(shù)的概念

所謂軟交換技術(shù)，其實(shí)就是一種以IP 電話為基礎(chǔ)，通過(guò)不斷創(chuàng)新和演進(jìn)而形成的新型技術(shù)形式。在軟交換技術(shù)的應(yīng)用中，網(wǎng)關(guān)功能的優(yōu)勢(shì)非常明顯，高效、靈活、可拓展等。對(duì)網(wǎng)關(guān)功能概念進(jìn)行分解，其實(shí)就是對(duì)IP 電話網(wǎng)關(guān)進(jìn)行分解，使其形成以下三部分：第一媒體網(wǎng)關(guān)控制器；第二信令網(wǎng)關(guān)；第三媒體網(wǎng)關(guān)。不同的功能實(shí)體在運(yùn)行中，既可以具備某一項(xiàng)功能，也可以同時(shí)具備多項(xiàng)功能。其中，媒體網(wǎng)關(guān)控制器具備呼叫控制功能，可以實(shí)現(xiàn)媒體流對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換與傳送。在分組交換越來(lái)越頻繁的今天，軟交換技術(shù)無(wú)論是在傳統(tǒng)固定網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，還是在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)深層融合中的應(yīng)用，都發(fā)揮著舉足輕重的作用[1]。

2.2 軟交換技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

軟交換技術(shù)的應(yīng)用，表現(xiàn)出了以下幾大優(yōu)勢(shì)。首先，以開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用為主，既可以實(shí)現(xiàn)分布式管理與通信，又可以保證結(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展性。此外，在媒體控制層和應(yīng)用層上，已經(jīng)與媒體層硬件進(jìn)行了分離。在這一架構(gòu)中，可以與標(biāo)準(zhǔn)化的、開(kāi)放式的計(jì)算環(huán)境進(jìn)行充分的融合，并對(duì)商用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算平臺(tái)、開(kāi)發(fā)環(huán)境以及操作系統(tǒng)進(jìn)行合理地利用。其次，完成軟交換后，還可以利用一種相對(duì)合理的方式，將多個(gè)業(yè)務(wù)網(wǎng)融合在一起，進(jìn)而達(dá)到簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)層次的目的。與此同時(shí)，移動(dòng)網(wǎng)、分組網(wǎng)以及電路交往網(wǎng)的業(yè)務(wù)配置也會(huì)得到相應(yīng)的簡(jiǎn)化。這樣一來(lái)，就可以明顯減少分離業(yè)務(wù)網(wǎng)建設(shè)維護(hù)的成本，優(yōu)化維護(hù)工作。最后，分組交換技術(shù)的應(yīng)用，可以大幅度提升整個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源的綜合利用率，降低交換機(jī)互聯(lián)的復(fù)雜性，減少業(yè)務(wù)網(wǎng)的承載成本[2]。

2.3 基于軟交換技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)

軟交換網(wǎng)絡(luò)其實(shí)就是一種有著較強(qiáng)開(kāi)放性和分層特點(diǎn)的體系結(jié)構(gòu)。站在基礎(chǔ)層面分析，可以將其分為以下四個(gè)相互獨(dú)立的層面。

2.3.1 邊緣接入層

邊緣接入層的運(yùn)行，可以選擇多種不同的接入手段。與此同時(shí)，還可以利用各種接入設(shè)備實(shí)現(xiàn)用戶與網(wǎng)絡(luò)的有效連接，向用戶提供網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)服務(wù)[3]。

2.3.2 傳輸層

從根本上分析，傳輸層就是承載著視頻、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)等多媒體信息的IP 網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)傳輸層，不需要進(jìn)行再次組網(wǎng)，且成本非常低，使用到的協(xié)議也相對(duì)簡(jiǎn)單。

2.3.3 控制層

控制層的核心功能，就是對(duì)接入層中的媒體網(wǎng)關(guān)業(yè)務(wù)進(jìn)行有效地控制，對(duì)不同媒體網(wǎng)關(guān)之間的通信進(jìn)行有效地控制。

2.3.4 業(yè)務(wù)/應(yīng)用層

這一層主要包含基礎(chǔ)性功能和傳統(tǒng)智能網(wǎng)的標(biāo)配功能。其中，基礎(chǔ)性功能實(shí)體，又包含以下幾種：第一AAA 服務(wù)器；第二特征服務(wù)器；第三應(yīng)用服務(wù)器；第四媒體服務(wù)器等。

3 地鐵通信系統(tǒng)的相關(guān)概述

3.1 地鐵通信系統(tǒng)

所謂地鐵通信系統(tǒng)，其實(shí)就是一種有著綜合性特點(diǎn)的通信網(wǎng)絡(luò)，可以為車(chē)輛的調(diào)度與信息的互動(dòng)提供方便，安全、可靠、一般情況下，地鐵通信系統(tǒng)還可以為各子系統(tǒng)之間信息的正常交流與管理提供保證，從而在車(chē)輛順利運(yùn)行的過(guò)程中，讓乘客獲得一個(gè)相對(duì)優(yōu)越的乘車(chē)環(huán)境。即便是遭遇特殊情況，也可以保證通信網(wǎng)絡(luò)的暢通性。地鐵通信系統(tǒng)的子系統(tǒng)較多，主要分為以下三類(lèi)：第一民用子系統(tǒng)；第二公安子系統(tǒng)；第三專(zhuān)用子系統(tǒng)[4]，具體如圖1所示。

圖1 地鐵通信系統(tǒng)架構(gòu)圖

3.2 地鐵電話系統(tǒng)

所謂地鐵電話系統(tǒng)，具有通信、數(shù)據(jù)等功能，是一種四級(jí)共同搭建的電話專(zhuān)用網(wǎng)，專(zhuān)門(mén)用于地鐵運(yùn)營(yíng)人員和維修人員之間的聯(lián)系，如圖2所示。

圖2 地鐵電話系統(tǒng)網(wǎng)分析示意圖

網(wǎng)絡(luò)核心是最關(guān)鍵的控制中心，其功能技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度和指揮。控制中心與應(yīng)急指揮中心相互連接，可以進(jìn)行電話交換和其他控制匯接。地鐵電話主要有三級(jí)系統(tǒng)：第一級(jí)是指揮中心；第二級(jí)是區(qū)域匯接部分，主要就是實(shí)現(xiàn)區(qū)域線路的控制，并與公務(wù)電話進(jìn)行連接；第三級(jí)是分線匯接局和用戶接入局，專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)本地電話的匯接和轉(zhuǎn)接。

這種地鐵電話系統(tǒng)之所以可以實(shí)現(xiàn)地鐵電話功能，主要依賴(lài)于自建模式與公網(wǎng)形式的應(yīng)用。其中，自建模式的實(shí)現(xiàn)需要利用電話系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與建立。而公網(wǎng)形式的實(shí)現(xiàn)，則需要利用運(yùn)營(yíng)商的供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)運(yùn)營(yíng)相應(yīng)的交換機(jī)設(shè)備。在地鐵通信系統(tǒng)中，無(wú)論是公務(wù)系統(tǒng)，還是專(zhuān)用電話系統(tǒng)，都采用有線通信模式。其維護(hù)工作也需要交由專(zhuān)門(mén)的檢修部門(mén)。無(wú)線通信系統(tǒng)的應(yīng)用可以對(duì)票務(wù)進(jìn)行無(wú)線調(diào)度，保障鐵路通信的通暢[5]。

4 軟交換技術(shù)應(yīng)用到地鐵通信領(lǐng)域中的具體措施

軟交換技術(shù)是一種全新的技術(shù)形式，在地鐵通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，有著傳統(tǒng)交換技術(shù)所沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)。但是，要想將這種新型技術(shù)形式深入的應(yīng)用到地鐵通信系統(tǒng)當(dāng)中，還需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐和探索，并制定出針對(duì)性的應(yīng)用措施和應(yīng)用方案。

4.1 兩種軟交換技術(shù)方案

一般情況下，將軟交換技術(shù)應(yīng)用到地鐵通信系統(tǒng)中，主要有兩種不同的方案。這兩種方案各有各的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，所以工作人員需要對(duì)地鐵通信系統(tǒng)的實(shí)際情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，并以此為基礎(chǔ)選擇出最適合的方案。

第一種方案是以傳統(tǒng)交換技術(shù)衍生出來(lái)的軟交換技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)傳統(tǒng)交換技術(shù)的應(yīng)用模式進(jìn)行了充分的借鑒，如圖3所示。應(yīng)用這一種技術(shù)方案，可以保證功能的交互性，且應(yīng)用成本較低，地鐵通信質(zhì)量的提升也非常明顯。

圖3 方案一示意圖

第二種方案是以軟交換技術(shù)為基礎(chǔ)的延伸方案，通過(guò)軟交換技術(shù)與模擬電話模塊的有效對(duì)接，來(lái)實(shí)現(xiàn)軟交換技術(shù)功能的豐富性與多樣性，如圖4所示。將這兩種方案進(jìn)行對(duì)比，可以明確第二種方案的應(yīng)用能力更強(qiáng)、適用范圍更廣、覆蓋面更全，可以看作軟交換技術(shù)在地鐵通信系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)化方案[6]。

圖4 方案二示意圖

4.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)與協(xié)議

上文已經(jīng)提到，第二種方案是軟交換技術(shù)的延伸與拓展，可以視為地鐵通信系統(tǒng)中的一種優(yōu)化方案。我們將其稱(chēng)為NGN 方案，其總體結(jié)構(gòu)如圖5所示。軟交換技術(shù)本身就具有一定的復(fù)雜性，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的各個(gè)部分的功能實(shí)現(xiàn)主要依賴(lài)于組網(wǎng)和傳輸?shù)挠行浴＼浗粨Q技術(shù)的構(gòu)成十分復(fù)雜。首先，核心結(jié)構(gòu)部分是接入層，涵蓋了元素較多的結(jié)構(gòu)層；關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部分是傳輸結(jié)構(gòu)，主要作用是保障軟交換信息的順利傳輸。其次，與傳統(tǒng)的交換技術(shù)相比，這一結(jié)構(gòu)層中的軟交換信息有著很大的不同，我們可以將其視為傳統(tǒng)軟交換技術(shù)中信息的升級(jí)換代。因?yàn)樵谶@一結(jié)構(gòu)層中，信號(hào)傳輸與控制層之間處于相互獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)。這其實(shí)就是一種形式的資源釋放，在傳輸信號(hào)的時(shí)候，不僅不會(huì)對(duì)這些數(shù)據(jù)資源進(jìn)行擠占，還會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸質(zhì)量與效果進(jìn)行保障。在NGN 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)當(dāng)中還有控制層，控制層是NGN 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，可以發(fā)揮控制與管理的作用。最后，NGN 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)當(dāng)中還有業(yè)務(wù)層。業(yè)務(wù)層是保障軟交換技術(shù)與用戶建立聯(lián)系的平臺(tái)，也是將軟交換技術(shù)應(yīng)用于地鐵通信系統(tǒng)中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，其智能化功能的發(fā)揮，正是軟交換技術(shù)各項(xiàng)功能得以順利實(shí)現(xiàn)的保障[7]。

圖5 NGN 總體結(jié)構(gòu)圖

4.3 軟交換技術(shù)的核心構(gòu)成及保護(hù)

作為一種關(guān)鍵性技術(shù)，軟交換技術(shù)的運(yùn)用核心構(gòu)成部分也是其功能得以正常發(fā)揮的決定性因素，是軟交換技術(shù)的主要載體。軟交換技術(shù)的主要構(gòu)成部分就是中心設(shè)備。工作人員在安置中心設(shè)備的時(shí)候，會(huì)優(yōu)先將其安置到核心機(jī)房?jī)?nèi)部。這樣的安置方式，不僅可以對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)層進(jìn)行有效地控制與管理，還可以為信號(hào)的正常傳輸提供保障。在一系列元件當(dāng)中，電源是非常關(guān)鍵設(shè)備。只有保障電源容量的充足性，才能對(duì)軟交換技術(shù)的使用進(jìn)行合理的優(yōu)化。通常情況下，工作人員會(huì)將電源的上限設(shè)置到4 萬(wàn)人。與此同時(shí)，要想為電話的互通性與暢達(dá)性提供保障，還可以將有效的網(wǎng)關(guān)設(shè)置到控制中心的連接處。另外，在應(yīng)用軟交換技術(shù)的過(guò)程中，要想進(jìn)一步優(yōu)化其使用功能，將使用功能得到最大限度地發(fā)揮，還需要對(duì)軟交換技術(shù)采取以下兩種保護(hù)措施。

第一，在應(yīng)用軟交換技術(shù)的過(guò)程中，利用備份系統(tǒng)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行備份，并以此為基礎(chǔ)提升軟交換技術(shù)的運(yùn)行質(zhì)量。如果備份系統(tǒng)不完善，那么軟交換技術(shù)的使用功能發(fā)揮將會(huì)出現(xiàn)各種阻礙。

第二，在應(yīng)用軟交換技術(shù)的過(guò)程中，還需要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)的自動(dòng)交換，避免技術(shù)平臺(tái)出現(xiàn)失效或者系統(tǒng)故障等問(wèn)題[8]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在地鐵通信領(lǐng)域中，軟交換技術(shù)的應(yīng)用不僅可以提升地忒通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率，加快網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的優(yōu)化速度，降低人力、物力以及財(cái)力資源的浪費(fèi)現(xiàn)象，還可以滿足現(xiàn)代化用戶在享受地鐵運(yùn)輸服務(wù)中的通信需求。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展過(guò)程中，我們還需要加強(qiáng)軟交換技術(shù)與地鐵通信系統(tǒng)的研究與分析，從而采取更加先進(jìn)的措施將軟交換技術(shù)應(yīng)用到地鐵通信系統(tǒng)當(dāng)中。