軟交換技術(shù)在地鐵通信系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

頡改菊

中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司，陜西西安 710043

0 引言

地鐵的安全問題一直受到人們的關(guān)注。在工程設(shè)計時，既要講求技術(shù)創(chuàng)新，又要注重技術(shù)的適用性、可靠性和安全性。在地鐵工程設(shè)計采用之前，必須要充分考查與研究其安全性。軟交換的實現(xiàn)過程不僅有利于話音與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的順利傳輸，而且順應(yīng)了通信技術(shù)高速（寬帶）、智能（開放）、綜合的發(fā)展方向。因此研究軟交換技術(shù)的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。

1 軟交換技術(shù)概述

1.1 軟交換的概念

軟交換技術(shù)實際上是在IP 電話的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來的一門新的技術(shù)或一個新的概念。在IP 電話網(wǎng)中，考慮到網(wǎng)關(guān)功能的靈活性、可擴展性和高效性，提出了分解的網(wǎng)關(guān)功能的概念，即將IP 電話網(wǎng)關(guān)分解為媒體網(wǎng)關(guān)、信令網(wǎng)關(guān)和媒體網(wǎng)關(guān)控制器，每一功能實體完成一定的功能。其中，媒體網(wǎng)關(guān)控制器主要完成呼叫控制功能，而媒體流的傳送和轉(zhuǎn)換由在媒體網(wǎng)關(guān)控制器控制下的媒體網(wǎng)關(guān)來完成。在分組交換日益普遍的情況下，軟交換技術(shù)無論在固定網(wǎng)絡(luò)還是移動網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和融合當(dāng)中，作為網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，發(fā)揮著重要的黏合作用。

1.2 軟交換技術(shù)的特點

軟交換的首要特點是采用開放式體系結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)分布式通信和管理，具有良好的結(jié)構(gòu)擴展性。其應(yīng)用層和媒體控制層已經(jīng)與媒體層硬件分離并納入開放的標(biāo)準(zhǔn)的計算環(huán)境，允許充分利用商用的標(biāo)準(zhǔn)計算平臺、操作系統(tǒng)和開發(fā)環(huán)境。其次，采用軟交換后，實現(xiàn)了多個業(yè)務(wù)網(wǎng)的融合，簡化了網(wǎng)絡(luò)層次和結(jié)構(gòu)以及跨越不同網(wǎng)絡(luò)(電路交換網(wǎng)、分組網(wǎng)、固定網(wǎng)和移動網(wǎng)等)的業(yè)務(wù)配置，避免了建設(shè)維護多個分離業(yè)務(wù)網(wǎng)帶來的高成本和運行維護的復(fù)雜性。另外，采用分組交換技術(shù)后，提高了網(wǎng)絡(luò)資源利用率，減少了交換機互連的復(fù)雜性和業(yè)務(wù)網(wǎng)的承載成本。軟交換的價格可以遵循軟件許可證方式，投資大小隨用戶數(shù)而增長，有利于新的電信運營商或傳統(tǒng)運營商開發(fā)新市場。

1.3 基于軟交換技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)

軟交換網(wǎng)絡(luò)是一個分層的、全開放的體系結(jié)構(gòu)，它包括4個相互獨立的層面，從功能上分為以下幾個層次：

1）邊緣接入層：邊緣接入層采用各種接入手段通過各種接入設(shè)備將用戶連接至網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供網(wǎng)絡(luò)中的各種業(yè)務(wù)。

2）傳輸層：傳輸層是指承載語音、數(shù)據(jù)、視頻等多媒體信息的IP 網(wǎng)絡(luò)，此承載網(wǎng)絡(luò)無需重新組網(wǎng)，價格低廉，協(xié)議簡單。

3）控制層：控制層的主要功能是完成對接入層中的所有媒體網(wǎng)關(guān)的業(yè)務(wù)控制及媒體網(wǎng)關(guān)之間通信的控制，即軟交換機。

4）業(yè)務(wù)/應(yīng)用層：業(yè)務(wù)/應(yīng)用層的主要功能實體包括應(yīng)用服務(wù)器、特征服務(wù)器、媒體服務(wù)器、AAA 服務(wù)器等以及第三方應(yīng)用接口和傳統(tǒng)智能網(wǎng)的功能。

2 地鐵軟交換網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計

2.1 軟交換技術(shù)的實現(xiàn)方案

我國某市快速軌道交通線是一條貫穿南北的市域快速干線，通過與地鐵公司業(yè)主的溝通和軟交換廠家的交流，地鐵通信公務(wù)電話系統(tǒng)采用增加接入網(wǎng)關(guān)，來實現(xiàn)軟交換網(wǎng)絡(luò)中模擬電話的接入功能，該方案系統(tǒng)容量采用專網(wǎng)單模塊：1000～3000 線；公網(wǎng)服務(wù)器群:100 萬線以上；組網(wǎng):30 萬線(專網(wǎng))，無限制(公網(wǎng))。IP 電話架構(gòu)：專網(wǎng)軟交換:IMS(基于P-P)，公網(wǎng)軟交換:媒體網(wǎng)關(guān)及控制。IP 電話協(xié)議采用SIP、MGCP/H.248、G.711、G.723、G.729，可以適應(yīng)下一代網(wǎng)絡(luò)，具有強大的專網(wǎng)用戶功能。該方案以分布式軟交換平臺系統(tǒng)為基礎(chǔ)，完成NGN 四層結(jié)構(gòu)，屬于真正的NGN 方案，能將軟交換應(yīng)用于地鐵通信的優(yōu)勢得以徹底的展現(xiàn)[1]。

2.2 語音軟交換設(shè)備核心技術(shù)設(shè)計

1）語音呼叫控制功能的設(shè)計思路

整體上，呼叫模型是對軟交換設(shè)備核心控制能力的抽象，它可以提供基本呼叫控制和連接控制能力以建立用戶的通信鏈路，并把通信鏈路連接起來；同時，它還要能夠檢測出觸發(fā)外部業(yè)務(wù)的基本呼叫和連接控制事件，并支持在呼叫處理過程中與外部業(yè)務(wù)的交互功能。

2.2.2 呼叫狀態(tài)模型的設(shè)計

UniNet 呼叫狀態(tài)模型使用高級有限狀態(tài)自動機來描述軟交換設(shè)備為建立和維持用戶通信通路所要求的動作。它規(guī)定了一組基本呼叫和連接狀態(tài)，并表示了這些狀態(tài)如何結(jié)合在一起去實現(xiàn)一個基本呼叫和連接處理過程。

UniNet 呼叫狀態(tài)模型包含一對FSM：O-BCSM 和T-BCSM，抽象了具有兩個呼叫參與方的點到點呼叫的接續(xù)處理過程，分別代表了主叫端及被叫端從建立呼叫到接通雙方再到結(jié)束呼叫，所經(jīng)過的一組PIC 點和DP 點，并反映了呼叫的發(fā)端部分與終端部分在功能上的分離[2]。

2.2.3 呼叫關(guān)系模型的設(shè)計

本次設(shè)計采用IN-SSM，該模型的功能主要是向SCF 描述呼叫/連接的當(dāng)前狀態(tài)，可以使SCF 了解SSF/CCF 內(nèi)部呼叫處理的狀態(tài)和事件并且可以通過指令去影響SSF/CCF 的呼叫處理。IN-SSM 可以有多種類型。在智能網(wǎng)CS-1 階段，由于IN-CS-l業(yè)務(wù)主要是點到點的兩方業(yè)務(wù)，因此IN-SSM 的作用并不突出。在IN-CS-2 中，為了支持呼叫方處理(CPH，Call Party Handling)特性，相應(yīng)地增強了IN-SSM 的作用。

CPH 是指在呼叫的任何狀態(tài)(包括建立時期和穩(wěn)定狀態(tài))對其中每個用戶(一個或多個)連接的控制與管理。實現(xiàn)CPH的關(guān)鍵是提供一種方法，使SCF 實時地了解當(dāng)前的連接狀況，并根據(jù)這一信息對呼叫方以及呼叫連接進行處理，如對呼叫方的增加、刪除、保持、恢復(fù)等，從而提供各種靈活的多方呼叫業(yè)務(wù)。CPH 能力的另一個重要方面是對各種可能的多方呼叫業(yè)務(wù)的處理。IN-CS-2 中提出了實現(xiàn)CPH 的方法，即連接視圖狀態(tài)(CVS，Connection View State)方法。它的基礎(chǔ)就是描述當(dāng)前呼叫連接狀況的連接視圖模型。

3 結(jié)論

地鐵通信公務(wù)電話系統(tǒng)采用軟交換方案，不僅節(jié)省了人力、物力和費用，而且簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在為專用通信網(wǎng)提供更多的新業(yè)務(wù)的同時，提高了系統(tǒng)的運行可靠性和個性化服務(wù)。可以說軟交換的應(yīng)用，為電話通信提供了一個新的增值和發(fā)展空間。

[1]范興娟.程控交換與軟交換技術(shù)，北京郵電大學(xué)出版社，2011-08-01.

[2]雙鍇，楊放春.基于軟交換的一種通用呼叫控制模型的研究.北京郵電大學(xué)出版社，2010-01-01.