軟交換技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用

摘要 福建省高速公路通信傳輸在全省范圍內(nèi)形成地市之間多個(gè)環(huán)網(wǎng)保護(hù)模式，可承載軟交換系統(tǒng)。該文就目前福建省高速公路已經(jīng)搭建使用的軟交換系統(tǒng)與早期的程控交換系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)功能上的分析比較，研究發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)的應(yīng)用在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了更新?lián)Q代，也推動(dòng)了高速公路信息系統(tǒng)信息化的步伐，不僅降低了建造成本，同時(shí)降低了后續(xù)新增路段語(yǔ)音業(yè)務(wù)的建設(shè)難度和維護(hù)難度，具有較好的經(jīng)濟(jì)性和維護(hù)性。

關(guān)鍵詞 高速公路；軟交換技術(shù)；程控交換系統(tǒng)；通信系統(tǒng)

中圖分類號(hào) U495 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）23-0007-03

0 引言

福建省高速公路有限責(zé)任公司與許多跨域企業(yè)一樣，基層單位遍布全省各個(gè)地市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)，點(diǎn)多面廣，通信以省數(shù)據(jù)中心為集點(diǎn)，通過(guò)主干光纜與設(shè)在各地市的數(shù)據(jù)中心相連。目前，傳統(tǒng)的程控交換系統(tǒng)逐漸難以與激增的業(yè)務(wù)需求相適應(yīng)，而程控交換系統(tǒng)全面改造成本較高，因此，福建省高速公路在新建路段及個(gè)別匯聚中心增加了軟交換系統(tǒng)，共同承載語(yǔ)音業(yè)務(wù)。

該文以成功應(yīng)用于福建高速公路的軟交換技術(shù)為應(yīng)用案例，對(duì)于如何在高速公路通信系統(tǒng)中充分利用軟交換技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了探討。

1 程控交換系統(tǒng)現(xiàn)狀

福建省高速公路在軟交換技術(shù)投入使用前，使用的是基于PSTN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字程控交換（SPC）網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙缦拢赫w縱向上SPC網(wǎng)絡(luò)可由上下兩級(jí)交換層構(gòu)成，上級(jí)交換層設(shè)置在福州路網(wǎng)中心和泉州西路網(wǎng)中心，各配置一臺(tái)中興ZXJ10程控交換機(jī)，其中福州路網(wǎng)中心作為匯接局，泉州西路網(wǎng)中心作為輔助匯接局，一主一輔，可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定可持續(xù)運(yùn)行提供保障。下級(jí)交換層設(shè)在全省各市級(jí)路段路網(wǎng)中心（通信分中心）。

基干路由設(shè)置情況如下：在上級(jí)交換層和下級(jí)交換層之間的互通采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)中繼電路，其中上級(jí)交換層的匯接局（福州路網(wǎng)中心）與輔助匯接局（泉州西路網(wǎng)中心）之間使用2條E1中繼電路組成核心基干電路。下級(jí)交換層的各通信分中心至匯接局（福州路網(wǎng)中心）使用2條E1中繼電路連接，下級(jí)交換層的各通信分中心至輔助匯接局（泉州西路網(wǎng)中心）使用1條E1中繼電路連接。下級(jí)交換層的各通信分中心之間的互通信號(hào)皆通過(guò)匯接局或輔助匯接局轉(zhuǎn)接，即各通信分中心之間無(wú)需實(shí)體電路連接，數(shù)字程控交換（SPC）網(wǎng)示意圖詳見(jiàn)圖1。

分布在全省各市高速公路基層單位的終端用戶話務(wù)和局間話務(wù)交換，以及市話業(yè)務(wù)都掛載在上級(jí)交換層和下級(jí)交換層上。與公網(wǎng)的連接均采用中國(guó)No.7號(hào)信令E1數(shù)據(jù)中繼電路，實(shí)現(xiàn)高速專網(wǎng)用戶與公用網(wǎng)間話務(wù)交換。

2 軟交換技術(shù)

2.1 技術(shù)簡(jiǎn)介

軟交換的概念最早起源于美國(guó)，最初只是在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下應(yīng)用。軟交換技術(shù)是將傳統(tǒng)的交換設(shè)備部件化，從媒體網(wǎng)關(guān)（傳輸層）中分離出了主要的兩種功能：呼叫控制與媒體處理。這樣既能滿足呼叫控制與傳輸分離，也能為呼叫控制、數(shù)據(jù)交換、第三方軟件編程功能創(chuàng)建專業(yè)技術(shù)角度上的分離界面，分離出來(lái)的呼叫控制與媒體處理二者之間采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，再通過(guò)純軟件進(jìn)行處理。軟交換技術(shù)獨(dú)立于傳輸網(wǎng)絡(luò)，軟交換設(shè)備只需要布置在NGN的控制層，應(yīng)用功能較為全面，其功能實(shí)體主要包括呼叫連接控制、網(wǎng)守、翻譯、選路、媒體網(wǎng)關(guān)控制器、信令網(wǎng)關(guān)、安全性、記錄、計(jì)費(fèi)等。例如在使用軟交換技術(shù)的電話網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)能夠集合多個(gè)硬件功能的交換矩陣，將接入模塊、中繼模塊、控制模塊與總線實(shí)現(xiàn)內(nèi)部緊密連接。

基于傳統(tǒng)電路交換技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開(kāi)放性較差，其局限性在于其構(gòu)建原理是將整個(gè)系統(tǒng)中的軟硬件全部打包在一個(gè)單元部件內(nèi)。而新的軟交換技術(shù)則是將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中重要的各個(gè)功能模塊部件化了，這樣的功能部件分離技術(shù)使得每一個(gè)功能模塊都能夠在所構(gòu)建出的相對(duì)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)單元中運(yùn)行，該技術(shù)組建的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較之傳統(tǒng)電纜交換技術(shù)功能更加強(qiáng)大，效率更加高效，而且其獨(dú)特的部件化構(gòu)建使得其更具有獨(dú)立性和開(kāi)放性，其豐富的功能實(shí)體還能為系統(tǒng)本身提供更加豐富的通信信息資源[1-4]。

2.2 基本協(xié)議

軟交換技術(shù)支持多種協(xié)議，例如媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（H.248/MGCP），軟交換之間互通協(xié)議（H.323、SIP、BICC），流控制傳送協(xié)議（SCTP），MTP協(xié)議（M2AP、M3UA）等。在高速公路通信系統(tǒng)軟交換技術(shù)中最為基本的協(xié)議運(yùn)用就是H.323協(xié)議與SIP協(xié)議。H.323協(xié)議是早期主要的視頻會(huì)議系統(tǒng)通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，例如一體化高清視頻會(huì)議終端就運(yùn)用到該協(xié)議。而SIP協(xié)議是一種IP電話信令協(xié)議，能夠創(chuàng)建、修改、終止IP會(huì)話，傳輸性能高，可用于呼叫用戶、響應(yīng)呼叫、查詢用戶位置等，且其獨(dú)特的管理模式，使其包含了傳統(tǒng)電路交換機(jī)所有功能，靈活性高，易于實(shí)現(xiàn)，還支持不同場(chǎng)合下新增的業(yè)務(wù)和外擴(kuò)產(chǎn)品。

2.3 基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

該技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可歸結(jié)出具有部件化、分層化的特點(diǎn)。部件化在上文中已經(jīng)闡述。從整體網(wǎng)絡(luò)上縱向分析，該網(wǎng)絡(luò)基本有接入層、傳輸層、控制層以及業(yè)務(wù)層這四個(gè)獨(dú)立的層次構(gòu)成，這也就是其分層化的特點(diǎn)。每一層次在通信工程系統(tǒng)中都能發(fā)揮不同作用，其中控制層是在四個(gè)分層中是最為關(guān)鍵的，例如它所起到的作用是將另外三個(gè)層次的信令、服務(wù)器、接入的設(shè)備進(jìn)行聯(lián)系，為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)件化提供可行性的條件。

3 軟交換技術(shù)在高速公路上的應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)構(gòu)成

福建省高速公路通信傳輸在全省范圍內(nèi)形成地市之間多個(gè)環(huán)網(wǎng)保護(hù)模式，已滿足建立形式多樣的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音業(yè)務(wù)應(yīng)用的條件。新建的高速公路或?qū)ｍ?xiàng)改造項(xiàng)目統(tǒng)一采用技術(shù)新、價(jià)格低的應(yīng)用軟交換技術(shù)的業(yè)務(wù)電話。

目前福建省高速公路已使用建成一套完整的軟交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，分別在兩個(gè)省級(jí)通信匯聚中心各配置了一套SS軟交換機(jī)（含綜合媒體網(wǎng)關(guān)），即福州數(shù)據(jù)中心和泉州西數(shù)據(jù)中心。福建高速公路全省通信改造工程項(xiàng)目將原有PSTN網(wǎng)絡(luò)接入到軟交換體系中，軟交換電話網(wǎng)構(gòu)成圖詳見(jiàn)圖2。

3.2 部署情況

福建省除去省會(huì)城市福州，其余的八個(gè)地級(jí)市廈門、漳州、泉州、寧德、莆田、龍巖、南平和三明的數(shù)據(jù)匯集中心，也分別部署一套或多套軟交換綜合媒體網(wǎng)關(guān)，同時(shí)部署網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行本地化管理。各市中心的軟交換設(shè)備都能與當(dāng)?shù)仉娦胚\(yùn)營(yíng)商相連，在整個(gè)高速公路傳輸網(wǎng)內(nèi)搭建一套內(nèi)部語(yǔ)音交換系統(tǒng)，使得全省高速公路各級(jí)管理部門實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)途、市話以及內(nèi)部通話。各地市已經(jīng)建成并穩(wěn)定運(yùn)行的監(jiān)控網(wǎng)即可作為軟交換系統(tǒng)的承載網(wǎng)絡(luò)，即軟交換系統(tǒng)的接入層由監(jiān)控網(wǎng)承載，監(jiān)控網(wǎng)在數(shù)據(jù)中心并入綜合網(wǎng)。綜合網(wǎng)在新建省市級(jí)的MSTP骨干傳輸帶寬配置為50～100 Mbit/s，確保承載多種業(yè)務(wù)時(shí)有足夠的帶寬傳輸軟交換技術(shù)的語(yǔ)音IP包；數(shù)據(jù)中心級(jí)綜合網(wǎng)分離出監(jiān)控網(wǎng)，即綜合網(wǎng)包含監(jiān)控網(wǎng)，監(jiān)控網(wǎng)在接入層有單獨(dú)MSTP傳輸帶寬4 Mbit/s（新建工程傳輸接入網(wǎng)采用2.5 Gbit/s速率，帶寬擴(kuò)為16 Mbit/s），數(shù)據(jù)中心級(jí)軟交換系統(tǒng)IP數(shù)據(jù)承載網(wǎng)由監(jiān)控網(wǎng)提供，因?yàn)楫?dāng)前高速公路所使用的監(jiān)控網(wǎng)只負(fù)責(zé)傳輸監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量少，有充足的冗余，在監(jiān)控網(wǎng)商掛載軟交換IP數(shù)據(jù)能夠確保有足夠的帶寬傳輸，服務(wù)質(zhì)量得到了有力的保證。

軟交換系統(tǒng)與程控交換機(jī)新舊系統(tǒng)的正?；ネㄊ峭ㄟ^(guò)依靠是中興公司的ZXMSG 9000綜合媒體網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。ZXMSG 9000綜合媒體網(wǎng)關(guān)是NGN接入層設(shè)備，可以同時(shí)作為接入網(wǎng)關(guān)、中繼網(wǎng)關(guān)、信令網(wǎng)關(guān)使用。軟交換系統(tǒng)與程控交換機(jī)之間的媒體互通采用的是ZXMSG 9000綜合媒體網(wǎng)關(guān)接入、中繼網(wǎng)關(guān)的功能，它能實(shí)現(xiàn)媒體數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換，將語(yǔ)音媒體轉(zhuǎn)為IP數(shù)據(jù)包。ZXMSG 9000綜合媒體網(wǎng)關(guān)支持模擬用戶線接入，即與固網(wǎng)的匯接局可使用標(biāo)準(zhǔn)E1電路連接。作為中繼網(wǎng)關(guān)使用，其提供了多個(gè)百兆、千兆的以太網(wǎng)接口，可與電信運(yùn)營(yíng)商的IP/ATM網(wǎng)絡(luò)連接。對(duì)于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，軟交換控制設(shè)備系統(tǒng)具有良好的繼承性，支持PSTN網(wǎng)、No.7信令網(wǎng)的全面互通。PSTN/PLMN網(wǎng)絡(luò)的七號(hào)信令與軟交換的互通采用的是ZXMSG 9000綜合媒體網(wǎng)關(guān)的SG信令網(wǎng)關(guān)，由E1電路進(jìn)行連接。福建省高速公路采用小容量的媒體網(wǎng)關(guān)ZXMSG 9000 MT64，實(shí)現(xiàn)企業(yè)與PSTN/PLMN網(wǎng)絡(luò)的互通。

福建省高速公路軟交換系統(tǒng)在福州數(shù)據(jù)中心、泉州西數(shù)據(jù)中心分別設(shè)置了軟交換系統(tǒng)網(wǎng)管服務(wù)器，在各市級(jí)數(shù)據(jù)匯集中心本地設(shè)置相應(yīng)的本地管理服務(wù)器，服務(wù)器之間通過(guò)全省通信網(wǎng)管網(wǎng)互通。

4 對(duì)比分析

基于軟交換技術(shù)的功能應(yīng)用，軟交換技術(shù)本身具備多個(gè)驅(qū)動(dòng)優(yōu)勢(shì)，包括以下幾點(diǎn)[5]：

（1）靈活性高，支持多種協(xié)議和功能

軟交換技術(shù)最后處理是依靠純軟件處理，所以用戶可以根據(jù)實(shí)際需要靈活地配置、調(diào)整、更換所需要交換的功能，再則軟交換技術(shù)所支持的多協(xié)議通信，能在不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行互通互聯(lián)，如能夠在ATM、IP等重要協(xié)議處理系統(tǒng)中運(yùn)行使用，其遠(yuǎn)控功能用軟件開(kāi)關(guān)與簡(jiǎn)單電氣元件連接即可實(shí)現(xiàn)，基于目前社會(huì)需求還可啟用虛擬語(yǔ)音功能等。

（2）高效可靠

因?yàn)檐浗粨Q技術(shù)采用的是較為先進(jìn)的通信協(xié)議以及技術(shù)，高效的通信及數(shù)據(jù)傳輸功能肯定是具備的。該技術(shù)還支持多種的備份、修復(fù)機(jī)制，防止網(wǎng)絡(luò)故障或者數(shù)據(jù)丟失，能保證通信的穩(wěn)定性以及安全性。該技術(shù)操作系統(tǒng)適應(yīng)性高，幾乎兼容了目前市場(chǎng)上大部分的主流操作系統(tǒng)。

（3）可擴(kuò)展性強(qiáng)

軟交換技術(shù)能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)的分配或者調(diào)整，能滿足用戶不斷增長(zhǎng)的需求。它還支持多種的接口，讓不同廠家的不同設(shè)備進(jìn)行互通互聯(lián)，提高業(yè)務(wù)應(yīng)用的開(kāi)放性。如使用軟交換技術(shù)網(wǎng)絡(luò)中日常使用的固定電話、IP電話、傳真業(yè)務(wù)、實(shí)時(shí)視頻會(huì)議電視，甚至可延伸使用到一些特殊的工業(yè)場(chǎng)景，如高速隧道緊急電話，地鐵系統(tǒng)應(yīng)急救援話務(wù)等。

（4）較低的運(yùn)維成本

相較于早期的電路交換技術(shù)，軟交換技術(shù)不需要太多的硬件設(shè)備投入，如傳統(tǒng)的硬件交換機(jī)等，其建設(shè)成本更低。再則軟交換技術(shù)還能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)一步地降低運(yùn)維成本。

此次軟件換技術(shù)在福建省高速公路中的應(yīng)用，不僅降低了建造成本，同時(shí)降低了后續(xù)新增路段語(yǔ)音業(yè)務(wù)的建設(shè)難度和維護(hù)難度，具有較好的經(jīng)濟(jì)性和維護(hù)性。

5 結(jié)語(yǔ)

從總體上看，軟交換技術(shù)是今后網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)與核心，它可以利用開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò)模式滿足更多客戶關(guān)于語(yǔ)音通信、數(shù)據(jù)傳送業(yè)務(wù)的不同需求。程控交換與軟交換兼容并用的方式，實(shí)現(xiàn)了將現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音業(yè)務(wù)向下一代軟交換語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)平滑演進(jìn)。該系統(tǒng)的應(yīng)用不僅在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了更新?lián)Q代，同時(shí)也推動(dòng)了高速公路信息系統(tǒng)信息化的步伐，為其他高速公路通信系統(tǒng)建設(shè)提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)，為高速公路通信系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]吳惠芬.基于軟交換技術(shù)的下一代網(wǎng)絡(luò)[J].浙江電力， 2006（1）：62-65.

[2]王輝.省級(jí)高速公路軟交換技術(shù)解決方案[J].中國(guó)交通信息化， 2013（1）：124-128.

[3]丁俊.淺談軟交換技術(shù)在高速公路通信系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].交通科技， 2014（1）：111-113.

[4]吳剛.軟交換技術(shù)在高速公路通信專網(wǎng)的應(yīng)用[J].交通世界， 2014（11）：294-295.

[5]姜鋒.淺談軟交換技術(shù)在通信工程中的應(yīng)用及發(fā)展方向研究[J].信息通信， 2019（1）：203-204.