軟交換系統在鐵路行業的應用探討

郭永奇

摘 要：文章將對軟交換系統進行簡單的介紹，對其的在鐵路行業應用的優勢進行分析，并以拉薩至日喀則鐵路為例來對軟交換系統在國鐵的應用方案進行探討。

關鍵詞：軟交換系統；數字程控交換機；自動電話

1 概述

目前我國鐵路電話網（R-PSTN）基本上由第三代交換技術數字程控交換機（SPC）組成，而軟交換（soft-switch）系統已經在電信運營商得到了大量的應用和實踐，在城市軌道交通及其他行業也已開始普及，其在鐵路行業取代數字程控交換機已成為必然趨勢。

2 軟交換系統的介紹

軟交換系統是基于分組網利用程控軟件提供呼叫控制功能和媒體處理相分離的設備和系統，是將呼叫控制功能從媒體網關中分離出來，通過軟件實現基本呼叫控制功能，從而實現呼叫傳輸與呼叫控制的分離，為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平面。

軟交換系統由應用層、控制層、傳輸層、接入層組成，主要包含軟交換控制設備、業務平臺、信令網關、媒體網關、其它支撐設備以及IAD、SIP終端等。其中軟交換控制設備是網絡中的核心控制設備，它主要完成呼叫處理控制功能、接入協議適配功能、業務接口提供功能、互連互通功能、應用支持系統功能等；業務平臺主要完成新業務生成和提供功能，主要包括SCP和應用服務器；信令網關主要指七號信令網關設備，傳統的七號信令系統是基于電路交換的，所有應用部分都是由MTP承載的，在軟交換體系中則需要由IP來承載；媒體網關主要完成媒體流的轉換處理功能；其它支撐設備主要包括AAA服務器、大容量分布式數據庫、策略服務器等，它們為軟交換系統的運行提供必要的支持。

3 軟交換系統的優勢

3.1 成本更低廉

（1）既有鐵路電話網需占用大量機房，并配套進行供電、配線等工程的建設。軟交換系統網絡的集中控制、分布式體系、以數據網為承載網的特征使得網絡的建設占用最少的設備空間，節省大量的配套機房、供電、配線等投資。

（2）軟交換系統網絡的核心控制設備、網關、IAD等設備都采用了標準的接口，可以很方便的實現各個廠家設備之間的對接，因此能夠充分的引入競爭，避免壟斷，降低采購成本。

（3）隨著銅的漲價，電纜的價格一直居高不下。而鐵路行業一大特點就是沿線小房屋多且分散，很多房屋內同時需要語音業務和數據業務，傳統做法是就近從通信機房敷設1根光纜和1根市話電纜至目的房屋解決相關業務，如果采用軟交換系統則可通過1根光纜解決，減少了市話電纜的使用，并可考慮與鐵路辦公系統合網，利用沿線分布較廣的鐵路辦公網絡設備及電源設備，為鐵路建設節省投資。

（4）隨著鐵路的數字化改造，VF2/4線、64K、2B+D等業務已很少使用，大部分NU設備目前只僅僅為應用到了POTS接口。如果鐵路行業采用軟交換系統，則可取消沿線的大部分NU設備，進一步降低投資。

3.2 業務更豐富

（1）軟交換系統網采用業務和呼叫控制分離、呼叫控制和承載分離技術，實現分布式網絡結構，使業務獨立于網絡。通過開放式的協議和接口，可以靈活、快速地提供個性化的服務。

（2）開放式的體系架構，業務的提供不受區域、設備等的限制，方便的提供傳統PSTN網絡所不能支持的如WAC（廣域虛擬網）、視頻、軟終端等業務。

3.3 組網更靈活

（1）軟交換系統配置靈活，功能塊可以分布在整個網絡中，也可集中起來，適合不同需求。

（2）網絡可以選擇不同的軟交換配置模式：可以采用多個小型軟交換設備分布在沿線車站，或者是用一些較大的軟交換設備在各條線建區域中心，或者是更少的、更大的軟交換設備置于路局。

（3）軟交換系統容量更大，適合于建設大型網絡，所需設備更少。

（4）軟交換系統采用開放式標準接口，易于和不同網關、交換機、網絡節點通信，兼容性、互操作性、互通性好，能有效地繼承原網絡的業務，實現與既有PSTN等網絡的無縫融合，避免造成浪費。

隨著軟交換系統的發展和推廣，PSTN網的發展趨勢現已進入了下行通道（詳見圖1、圖2），SPC將隨之漸漸的退網，既有的SPC將面臨著無備品備件、網絡無法繼續擴容、廠商將不再提供技術支持等尬尷局面，軟交換系統替代SPC已成為必然趨勢。

圖1 World wide PSTN Trend

圖2 World wide VoIP Trend

注：上圖表源自Gartner。

4 軟交換系統在鐵路行業的應用方案探討

拉薩至日喀則鐵路（簡稱：拉日鐵路）線路全部位于西藏自治區境內，行經西藏自治區的拉薩市和日喀則地區，正線全長253.063km，沿線新設車站及線路所共計14座，全線已于2014年8月建成通車。拉日線鐵路電話網利用拉薩既有4000線數字程控交換機（對其進行了擴容改造），日喀則新設1000線數字程控交換機，在拉薩、日喀則各新設LT設備1套，沿線共設NU設備約50套，敷設市話電纜約7公里。拉日線鐵路電話網如圖3所示。

圖3

下面我們結合拉日鐵路情況對軟交換系統如何合理的在鐵路上應用進行探討。

4.1 軟交換中心的設置

利用軟交換系統組網的靈活性，拉日鐵路電話網可設置多個分區域中心，也可集中在西寧成立區域中心。由于拉日鐵路全線位于西藏境內，平均海拔3800m，沿線自然環境惡劣，不利于設備的正常運行維護，且對維護人員的身體健康也有不利的影響，所以建議在西寧成立青藏鐵路公司電話網的區域中心，即可滿足拉日線需求，也可兼顧其他新建線路或改造線路。軟交換區域中心將由軟交換控制設備、業務平臺、網關及其它支撐設備等組成，主要包含軟交換控制設備、AAA服務器、應用服務器、策略服務器、數據庫、網管設備、SG、TG等設備。軟交換區域中心設備將通過傳輸設備提供的數字通道與西寧及拉薩既有SPC設備、GSM-R設備相連，完成與既有鐵路電話網的互通，并通過數據網設備與拉日線沿線的終端設備相連，實現對拉日線沿線終端設備的控制管理。

軟交換區域中心構成見圖4。

圖4

4.2 軟交換系統沿線終端設備的設置

拉日線全線設無人值守站（所）8座，無人值守站僅需在車站值班員處新設自動電話1部，再無其他電話需求，建議在無人值守站取消原設計中的NU設備，僅設IP電話終端1部，通過數據網設備接入西寧鐵路電話網區域中心。全線設有5T機房16處，5T機房的業務需求為10/100M通道（THDS、TPDS、TADS）及自動電話1臺，考慮到設備的穩定性及業務種類，拉日線原設計情況為在每處5T機房新設了STM-1 ONU設備1套，與車站內其他傳輸設備組成環網，實現對通道的保護。建議將原設計中的自動電話改為IP電話終端，這樣便可取消原STM-1 ONU設備中的NU部分，IP電話通過SDH設備提供的10/100M通道接入本站的數據網設備。全線設站房5座、派出所4座、綜合工區5座、機務折返所運轉整備綜合樓1座、配電所5座，以上房屋均有以下特點：（1）業務種類多，均設置了ONU設備為其業務提供通道；（2）房間多，需要設置大量的自動電話。根據以上特點，并結合軟交換網絡組網靈活的特性，可取消原設計中的NU設備，而結合房屋的特點設置單個或多個IAD設備，進行綜合布線，解決房屋內自動電話業務。全線設貨運辦公樓4座、宿舍樓12座、乘務員公寓3座、裝卸檢修所及警務區各1座，此類房屋即需要鐵路辦公網絡通道，也需要自動電話業務，原設計為此類房屋敷設了光纜及市話電纜各1根，采用軟交換方案則可取消原設計中的市話電纜，并利用鐵路辦公系統的網絡設備及電源設備，僅需增加IAD設備，進行綜合布線，解決房屋內自動電話業務。全線設其他小型房屋（如門衛、給水所、污水處理站等）約30座，此類房屋僅需極少量的自動電話，無其他業務需求，原設計方案為敷設市話電纜解決其自動電話業務，建議維持既有方案不變。

軟交換系統沿線設置情況見圖5。

圖5

5 結束語

軟交換系統在我國部分行業已得到廣泛的應用，在鐵路行業的GSM-R系統中也已開始應用，但由于缺少相應的鐵路設計和施工規范，在鐵路電話網中尚未得到應用。如果能夠利用軟交換系統業務更豐富、組網更靈活等特點，將鐵路鐵路辦公系統、視頻電話會議系統、叫班系統等與鐵路電話網合網，統籌考慮，將會更加有效的利用鐵路電話網，實現更加豐富的功能，進一步降低鐵路建設投資。

參考文獻

[1]范興娟，張震強，韓靜，等.程控交換與軟交換技術[M].北京郵電大學出版社.