基于軟交換技術的公務電話系統數字化改造

許麗金

(武漢地鐵運營有限公司， 武漢 430030)

0 引 言

隨著中國社會經濟的發展,城市化進程的加快,城市交通擁堵問題已經成為全國各主要城市面臨的首要城建問題。軌道交通是解決這一問題的主要形式,當前我國各主要城市都有城市軌道交通建設的規劃。公務電話系統主要為城市軌道交通管理、運營維修人員提供語音通信[1]，是城市軌道交通通信系統的一個重要子系統,因此軟交換技術在公務電話系統中的應用就尤為關鍵[1-2]。

武漢軌道交通1、2號線公務電話系統共用核心交換機ALEOmniPCX Enterprise語音交換系統(簡稱OXE)。以往的軌道交通公務電話系統采用傳統的電路交換技術,線路利用率低，業務單一,不能適應軌道交通快速發展的新形勢[3]。該系統已投入使用16年，版本老舊，公務電話系統功能不完善，再加上電子產品的快速發展更新，原有板卡已經停產。為方便公務電話日常通信和管理，給地鐵運營提供更可靠的服務，武漢軌道交通1號線硚口控制中心將進行公務數字化改造項目。該項目計劃將硚口控制中心原有的公務系統升級。

改造后系統采用軟交換，支持TDM/IP雙平臺構架，優化用戶體驗，提高了通信效率，增強了遠端站點可用性。改造后系統可使用新型IP通信終端，系統結構簡單，便于維護和備件管理，提高了系統可靠性。軟交換適應通信行業發展趨勢，平滑過渡到云通信，滿足軌道交通現在和未來的通信需求[4]。

1 現場情況

公務電話系統是用于滿足城市軌道交通內部用戶之間語音通信和內部用戶與公用電話網用戶語音通信的需求。公務通信系統主要由公務專用網、市內電話、市內直通電話、乘客求助電話、車站緊急電話、車站端頭電話及軌旁電話等組成[5]。

本次改造根據控制中心公務電話系統用戶業務需求，采用了平滑的演進方式，由TDM交換技術向軟交換技術過渡。目前公務電話故障率較高，板卡故障等情況時有發生。經現場核實，控制中心既有OXE交換機目前采用純TDM構架，系統結構框圖1所示。公務電話故障率較高，全站電話不通，無法打進或打出，Z32板和RT2板故障等情況時有發生。

CPU處理器：交換機核心控制單元。

INTOF：子架互聯板，提供機架間高速互聯鏈路。

NPRAE：數字中繼板，提供2M數字中繼接口，利用傳輸網提供的E1通道，連接車站新型遠端模塊或其他線路交換機。

RT2：遠端模塊接口板，提供2M數字中繼接口，利用傳輸網提供的E1通道，連接車站遠端模塊。

圖1 改造前系統結構框圖

2 技術方案

2.1 方案介紹

硚口控制中心采用的OXE是基于標準的開放的分布式通信服務器，以管理傳統配置和IP配置。OXE的容量支持5 000到100 000個用戶。OXE以IP為核心，可在整個數據網絡部署完全分布式IP解決方案。OXE組成元素如下：

通信服務器(CS)：OmniPCX Enterprise控制單元；通信服務器冗余(備份)允許通信服務器與其鏡像通信服務器通過IP鏈接進行切換。在這類配置中，兩個通信服務器共存在同一系統中。一個處于活動狀態，是主通信服務器。另一個服務器常處于監視模式中，處于待機狀態。如果主服務器出現故障，備用服務器將自動接管它。主通信服務器和備用通信服務器可分別位于兩個地理位置，支持不同的IP子網。

正常操作中，在主備通信服務器之間建立并維護輪詢對話。如對話中斷，備用機將收到主通信服務器不可用的提示，備用通信服務器將接管，作為主通信服務器。

媒體網關(MG)：用于將接入傳統電話設備(如模擬電話、數字電話、PSTN)；

IP客戶端：自然IP終端，如IP Phone、PC Softphone、H.323 Terminal、SIP Phone等；

基礎網絡：數據網絡；

應用服務：外部通過標準協議(如CSTA、TAPI等)連接通信服務器，以提供擴展功能，如可視消息、統一通信、呼叫中心等。OXE系統框架如圖2所示。

圖2 OXE系統框架圖

本次改造計劃對武漢地鐵運營有限公司硚口控制中心公務系統OXE交換機軟件版本升級到R12.3，OXE交換機CPU升級到通用服務器，支持虛擬化安裝；擴展子架INTOF板為INTIP板，既有交換機子機架更新為媒體網關；控制中心硬件更新：增加VoIP處理板(INTIP)，支持VoIP組網、IP媒體網關、IP電話；增加IP軟電話；增加通話記錄查詢和集中錄音應用功能。

改造后的公務電話系統采用軟交換設備組網。通信服務器分離，獨立工業標準服務器安裝或虛擬化安裝，通過以太網鏈路與系統相連。OXE交換機R12.3版本是以IP為核心構建的新一代交換系統，獨特的體系結構支持TDM/IP雙平臺結構，確保傳統TDM用戶向IP平滑過渡。按需改造后，控制中心OXE交換機系統結構框圖3所示。

2.2 具體改造項目

(1)控制中心OXE交換機軟件版本升級到R12.3。

(2)控制中心OXE交換機CPU升級到通用服務器，支持虛擬化安裝。

(3)擴展子架INTOF板改為INTIP板，更新為媒體網關；

(4)控制中心硬件更新：更新ACT28子架；Z32、eZ32模擬用戶板更新為eZ32-2；

(5)增加VoIP處理板(INTIP)，支持VoIP組網、IP媒體網關、IP電話；

(6)增加IP軟電話；

(7)增加通話記錄查詢和集中錄音應用功能：通話記錄查詢，含內部分機間、專網通話、公網通話；集中錄音，90路并發。

圖3 改造后系統結構框圖

2.3 系統接口需求

(1)與傳輸系統接口。為實現OXE系統站間的IP網絡通信，公務電話系統數據交換機須在控制中心(后期設計含車輛段、停車場及各車站)與傳輸系統對接。傳輸系統須在控制中心提供二個千兆以太網接口(RJ45)，使用鏈路聚合方式接入公務電話系統數據交換機，鏈路帶寬50M。

(2)與OA系統接口。為實現OXE系統站間的IP網絡通信，公務電話系統數據交換機須在控制中心與OA系統數據交換機對接。OA系統須在控制中心提供二個千兆以太網接口(RJ45)，使用鏈路聚合方式接入公務電話系統數據交換機。

3 實施方案

3.1 實施步驟

a.控制中心OXE系統數據備份。

b.新通信服務器安裝和測試(割接前完成)。

c.用備份數據更新通信服務器數據庫(割接前完成)。

d.機架0換新、機架1、機架2換新。

e.現場CPU板(AM、AS)關機，退出服務。

f.INTIP插入機架，開機測試。

g.系統測試，包括公網呼叫、專網呼叫、本地呼叫及常用電話功能測試。

h.系統驗收。

3.2 存在風險

(1)CPU7-2板卡關閉后無法啟動或數據庫異常。排查方法：單板數據庫異常可使用雙備份同步進行恢復；單板無法啟動可嘗試重裝系統并進行雙備份同步。雙板數據庫異常可使用備份文件恢復；雙板無法啟動可嘗試重裝系統并進行數據庫備份文件恢復。

(2)INTOF2板卡之間連接通信異常。排查方法：檢查線纜連接是否緊固；查看板卡指示燈狀態是否正常；更換板卡或槽位確認故障點，應提前準備備用板卡。

(3)INTIP3板卡與軟交換OXE之間鏈路通信異常。排查方法：檢查網線連接是否緊固；檢查網絡鏈路配置等信息；檢查軟交換服務器及INTIP3板卡配置是否正確。

3.3 緊急狀態回退

在割接現場及割接過程中，應妥善保管替換下的設備(如CPU7-2板卡、INTOF2板卡、舊機框及輔材等)，若發生緊急情況，可直接采用這些設備作為臨時備品備件使用。待確認故障點及解決方案之后，再擇時更換為設計方案中設備。已成功割接且運行正常的機架不受此回退方案影響。

(1)移除機架上新增的INTIP3板卡(預設電纜不移除)。

(2)替換回原INTOF2板卡并正確連接線纜。

(3)修改軟交換中INTOF2板卡的相關配置。

(4)恢復主機框與從機框之間的INTOF信令鏈接。

(5)系統測試，包括公網呼叫、專網呼叫、本地呼叫及常用電話功能測試。

(6)分析問題，并準備下次升級。

3.4 改造效果

武漢軌道交通1、2號線控制中心現有ALE OXE交換機配置模式為傳統TDM結構，升級后為軟交換構架。升級后的優勢和特點總結如下：

(1)優化用戶體驗，提高通信效率。升級后，用戶可按需選擇合適的通信終端，不再限于模擬電話提供的簡單語音功能。新型IP電話及軟電話，具有動態功能鍵，可根據通話狀態在顯示屏上提示當前場景關聯的通信功能。譬如在兩方通話的狀態下，動態功能鍵提示“查詢呼叫”，按此功能鍵，在不掛機的情況下，呼叫第三方，原通話方保持，接通第三方后，動態提示當前可使用”轉接”、“會議”等功能，按“會議”動態鍵，直接變成三方通話(會議)。

(2)增強遠端站點可用性。目前站點使用的傳統RT2遠端模塊不具備獨立工作能力，在傳輸鏈路(E1)故障時，本地用戶間也不能通信。升級后，可配置IP遠端模塊，具備本地自交換功能，即使上聯傳輸鏈路故障或中心故障，車站內部分機間也可正常通信。

(3)提高共享資源利用率和可用性。目前站點通過E1鏈路上聯控制中心，形成星型拓撲結構，站點間通信需通過中心交換機轉發，消耗大量中心交換資源和傳輸資源。升級后，全網站點間通過IP互聯，形成邏輯上的網狀拓撲結構，任意2點間直接交換，不需經中心轉發，提高資源利用率和通信效率。VoIP資源是集中共享的[6]，軟交換技術不同于TDM交換，可以更好的實現負載分擔和冗余，提高系統可用性。

(4)提高系統的可靠性。升級后，ALE OXE軟交換系統核心通信服務器支持云部署模式，支持異地災備。可在兩個不同的物理地點分別部署主用通信服務器和備用通信服務器，主備通信服務器數據實時同步，實現空間熱備份。

(5)可使用新型IP通信終端，統一通信和多媒體協作應用，提高通信效率。

(6)系統結構簡單，便于維護和備件管理。

(7)新增集中錄音、通話記錄查詢功能。

4 結束語

本次改造完成后，武漢地鐵軌道交通硚口控制中心公務電話系統將以IP為核心交換，OXE交換機獨特的體系結構支持TDM/IP雙平臺結構，確保傳統TDM用戶向IP用戶平滑過渡，對現有系統進行了升級，可靠性和延續性有很大提高。優化了用戶體驗，提高了通信效率，增強了遠端站點可用性。改造后系統可使用新型IP通信終端，系統結構簡單，便于維護和備件管理，提高了系統可靠性。通過本次改造，不僅解決了硚口控制中心公務電話故障率較高，Z32板和RT2板故障的問題，同時增加了集中錄音和通話記錄查詢功能，方便公務電話日常通信和管理。軟交換適應通信行業發展趨勢，平滑過渡到云通信，滿足軌道交通現在和未來的通信需求。