用軟交換技術建設城市軌道交通公務電話系統

齊大明

齊大明:中鐵通信信號勘測設計 (北京)有限公司 高級工程師 100036 北京

自從軟交換技術出現以來，其協議的不斷完善，以及節省傳輸資源、系統集成度高、擴容方便、應用新業務靈活等優勢，使基于TDM的程控電路交換技術遇到了前所未有的挑戰。毫無疑問，軟交換代表了媒體交換技術的發展方向，但由于程控交換技術占主導地位的時間較長，程控交換設備大量部署于運營商公用電話交換網和各類行業專網，2種交換技術將長期并存。因此，對于城市軌道交通通信系統，如何從路網層面來選擇交換技術方案，既能保證系統穩定、可靠，又能適應技術發展方向，是一個值得探討的問題。下面，以公務電話系統為例進行分析。

1 公務電話系統的現狀分析

公務電話系統，用于城市軌道交通路網內部運營管理的公務聯絡，并與運營商PSTN互聯互通實現與外界的通信聯系，為城市軌道交通運營、管理、維護等工作人員提供語音、數據、傳真等業務。

公務電話系統的建設模式有獨立建設、公專合一 (公務電話和專用電話合設)、納入運營商網絡3種。公務電話系統多數采用獨立建設，少數采用公專合一。由于與運營商在管理和運用方式上的不同，以及受服務質量、收費標準及資費結算等辦法的制約，公務電話系統基本不采用納入運營商網絡的建設模式。目前城市軌道交通已建、在建和處于設計階段的公務電話系統，技術方案還是以基于電路的數字程控交換技術為主，在控制中心和車輛基地設置匯接交換局，各車站設置遠端用戶模塊或車站小交換機，并通過E1中繼通道，分別與控制中心和車輛基地匯接交換局以點對點連接組網;市話出局采用分散方式，以提高與市話聯網的可靠性和安全性。公務電話系統的用戶分布于控制中心、車輛段、停車場和沿線各車站，采用控制中心交換匯接局和沿線各小型端局接入的方式構成電話交換網絡。公務電話系統組網方式如圖1所示。

數字程控交換技術可以提供很好的話音業務，但對于日益增長的多媒體業務承載能力差，中繼電路利用率低，設備集成度低、占用機房面積大，數據配置、管理和開發、加載業務復雜，網絡調整和擴容困難，維護成本高，不適應技術發展方向。

2 軟交換技術的優勢

軟交換是實現傳統程控交換機“呼叫控制”功能部分，與具體的業務應用無關，從而實現了呼叫控制與業務處理的分離。其核心思想是基于開放的業務生成接口、綜合的設備接入能力和基于策略的運行支持系統3個基本要素。在實際應用中，具有下列優勢。

1．節省傳輸資源。與電路交換技術的公務電話系統相比，軟交換技術采用的是共享傳輸帶寬IP的組網方式，充分利用IP統計復用功能，傳輸帶寬資源為全部用戶共同分享，每路語音采用G.723.1音頻編碼，傳輸帶寬資源可節省70%以上。

圖1 公務電話系統組成示意圖

2．大容量、高集成度、低功耗。20萬用戶只需2個標準機柜，功耗小于3 kW。

3．擴容方便。網絡擴容只需增加媒體網關(MGW)，無需增設交換局，減少局間配合，保持網絡結構穩定。

4．開發、部署新業務方便、靈活。電路模式開展應用新業務需要每個端局網元上加載一遍，而軟交換組網方式業務升級與加載只與應用服務器有關，不涉及其他網元設備。

5．維護簡便，易于集中。軟交換核心網維護可以設置在控制中心，有利于集中管理和維護，降低維護成本。

從2001開始的3年試驗和規模商用證明，軟交換快速提供業務的能力得到了驗證;從2004年開始，軟交換有步驟地在運營商PSTN和GSM網中進入商用階段，經過十多年的發展和完善，軟交換已經在運營商網絡大量部署，在城市軌道交通中，鄭州1號線、昆明6號線一期和無錫1、2號線也已經采用，并完成了系統招標 (尚未開通)。

3 軟交換的承載環境

根據目前城市軌道交通通信傳輸網的建設規模和采用的主流技術，已經具備了軟交換技術所需的承載條件，具體為:

1．寬帶化。城市軌道交通通信傳輸網一般均采用SDH或OTN技術，有效帶寬在2.5 Gb/s以上，支持高速多媒體數據流的承載。

2．支持多業務接入。采用的OTN或基于SDH的多業務接入平臺技術，均支持基于電路的E1寬帶廣播、各類中繼電路，以及基于以太網TCP/IP協議的視頻監控、綜合監控 (ISCS)、自動售檢票(AFC)、數據采集與監視控制(SCADA)、辦公自動化(OA)、VoIP等寬帶業務的接入。

3．QoS保證。SDH內嵌RPR多業務接入技術的廣泛應用，可實現空間復用、統計復用、公平訪問、自動拓撲發現、智能保護倒換 (＜50 ms)等功能;將IP選路/尋址與高速數據交換相結合，使承載層面端到端的業務QoS得到保證。

4．可靠性。通信傳輸網一般采用基于SDH的MSTP 10Gb/s二纖復用段保護環，或2.5 Gb/s四纖復用段保護環，倒換時間均小于50 ms，并提供控制處理、電源、交叉矩陣等的1+1保護。

4 采用軟交換技術的適應性分析

目前，很多二線城市軌道交通路網都規劃了多條線路。建設第1條線時為確保順利開通，在可研立項、總體設計階段一般采用數字程控交換技術。而隨著人們對軟交換技術的認識不斷深入，建設第2條線時公務電話系統有可能采用軟交換技術，這樣2條線技術方案就不一致了，大大增加了業主的協調工作。如果2條線的開通運營時間又相隔很近，在公務電話系統的技術方案上難以確定。如何確定公務電話交換系統的技術路線，涉及到一系列的變更和投資決策，以及其他系統的統籌考慮，比如電視監控系統標清和高清的問題等，使地鐵建設管理層比較難處理。

軟交換具有處理能力強，業務開發、生成、應用靈活，網絡構成簡潔清晰，符合兼容、逐步演進的要求。按照“大容量、少節點、廣覆蓋、全功能、扁平化”的部署原則來看，軟交換特別適用于運營商網絡的整合與調整、新業務的開展，對降低運營成本，在激烈的市場競爭中取勝提供保證。

而應用于城市軌道交通通信公務電話系統，似乎不是很適用，有點大材小用。

上述問題應結合各地城市軌道交通建設理念，和對采用新技術、新產品的認識，具體情況具體分析。從技術發展角度，和各地軌道交通建設規模及近遠期規劃來看，只要投資允許，采用軟交換技術建設公務電話系統是可行的，軟交換技術滿足網絡融合、演進的要求，符合交換技術的發展方向，在軌道交通專網中，應用前景廣闊，關鍵是如何建設軟交換系統。而數字程控交換技術，在電信公網和各類專網都有大量的應用，在今后相當長的時期內仍將繼續存在，從經濟實用、滿足功能角度出發，采用數字程控交換技術也是可行的。

5 公務電話系統建設思路

城市軌道交通公務電話系統的建設，在考慮采用軟交換新技術、新產品的同時，應遵循從路網層面“統籌規劃、分步實施;立足需求、保護投資;整合優化、逐步演進”的建設原則。首先在控制中心搭建軟交換網絡核心平臺，實現地址解析/路由功能、業務提供功能、網絡管理及計費功能、信令功能、呼叫控制功能、互通功能等，并通過各類網關實現與其他系統的互聯互通和應用層功能擴展。

5.1 與既有公務電話系統融合的網絡構架

目前，一線城市的軌道交通建設已經形成規模，路網規劃已經相對穩定，運營維護管理和附屬機構基本建全。部分二線城市也有開通運營的線路，規模較小，路網規劃尚不穩定，組織管理機構還會進一步擴充。城市軌道交通軟交換核心平臺處理能力的確定，應綜合考慮路網近、遠期規劃和既有電話交換網的用戶，采用數字程控交換技術或軟交換技術的公務電話系統，將既有公務電話網融合進來，逐步接入當前在建線路和后續線路。這樣既可以利用已建成的傳統公務電話系統，資源共享，又能實現與軟交換系統的互聯互通。等到大修期，可以安排更新改造資金進行軟交換改造。網絡構架如圖2所示。

5.2 無開通運營線路的網絡構架

圖2 與既有公務電話系統融合的網絡構架

尚未開通軌道交通運營線路的二線城市，先期的幾條線基本都處于初步設計階段，離計劃開通運營尚有3至4年的時間，公務電話系統的技術方案也不盡相同。已經設計采用軟交換技術的城市，基本就確定走軟交換技術路線，工期臨近的先期幾條線，在工期和資金允許的情況下，盡量向軟交換靠攏，否則各線應維持各自的設計方案，不必強行統一到軟交換上來。

對于城市軌道交通軟交換平臺的處理能力，統籌考慮近、遠期路網規劃和地鐵運營維護管理及附屬機構的用戶容量，適當預留，以適應路網規劃的調整。

6 結束語

引入軟交換技術后的公務電話系統可實現的功能很多，但某些功能和業務性能是城市軌道交通行業不需要的。從降低工程投資、減少運營成本和減輕系統運行管理的負荷等方面考慮，軌道交通軟交換系統應簡化接入網關的接口配置，除實現公務電話系統的基本業務功能外，建議有選擇地開通以下新業務功能:會議視頻、可視電話、視頻信息(包括視頻郵件、視頻賀卡等)、來話按時間段前轉、秘書臺業務。

在當前各地新線建設中，軌道交通公務電話系統技術方案的選擇，已經越來越為業界所關注。經過十多年的發展和完善，軟交換是否適合軌道交通領域應用的爭論已日漸減少，是否采用軟交換技術只是投資和決策理念的問題。軟交換技術必將逐步確立其在軌道交通領域的主導地位。

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