軟交換技術應用到地鐵通信領域中的優勢及具體措施

李建

中交機電工程局有限公司南方分公司，中國·湖北 武漢 430000

1 引言

“軟交換”其實就是以分組網為基礎的一種系統和設備解決方案，借助程控軟件來進行呼叫控制和媒體處理分離。換句話說，“軟交換”就是將呼叫控制功能從媒體網關（傳輸層）中分剝離出來，再利用軟件技術進行呼叫控制，并使呼叫傳輸和呼叫控制之間保持相互獨立。這樣一來，系統就有了控制、交換、軟件可編程等功能的分離創造了有利條件。“軟交換”有著很多實用性功能，如連接控制、網關管理、呼叫記錄、呼叫控制、翻譯和選路等，通過軟交換網絡與網絡能力的結合，來保證網絡新業務的拓展。

2 軟交換技術的相關概述

2.1 軟交換技術的概念

所謂軟交換技術，其實就是一種以IP 電話為基礎，通過不斷創新和演進而形成的新型技術形式。在軟交換技術的應用中，網關功能的優勢非常明顯，高效、靈活、可拓展等。對網關功能概念進行分解，其實就是對IP 電話網關進行分解，使其形成以下三部分：第一媒體網關控制器；第二信令網關；第三媒體網關。不同的功能實體在運行中，既可以具備某一項功能，也可以同時具備多項功能。其中，媒體網關控制器具備呼叫控制功能，可以實現媒體流對應的轉換與傳送。在分組交換越來越頻繁的今天，軟交換技術無論是在傳統固定網絡中的應用，還是在移動網絡深層融合中的應用，都發揮著舉足輕重的作用[1]。

2.2 軟交換技術的應用優勢

軟交換技術的應用，表現出了以下幾大優勢。首先，以開放式體系結構的應用為主，既可以實現分布式管理與通信，又可以保證結構的可擴展性。此外，在媒體控制層和應用層上，已經與媒體層硬件進行了分離。在這一架構中，可以與標準化的、開放式的計算環境進行充分的融合，并對商用標準計算平臺、開發環境以及操作系統進行合理地利用。其次，完成軟交換后，還可以利用一種相對合理的方式，將多個業務網融合在一起，進而達到簡化網絡結構與網絡層次的目的。與此同時，移動網、分組網以及電路交往網的業務配置也會得到相應的簡化。這樣一來，就可以明顯減少分離業務網建設維護的成本，優化維護工作。最后，分組交換技術的應用，可以大幅度提升整個網絡資源的綜合利用率，降低交換機互聯的復雜性，減少業務網的承載成本[2]。

2.3 基于軟交換技術的體系結構

軟交換網絡其實就是一種有著較強開放性和分層特點的體系結構。站在基礎層面分析，可以將其分為以下四個相互獨立的層面。

2.3.1 邊緣接入層

邊緣接入層的運行，可以選擇多種不同的接入手段。與此同時，還可以利用各種接入設備實現用戶與網絡的有效連接，向用戶提供網絡業務服務[3]。

2.3.2 傳輸層

從根本上分析，傳輸層就是承載著視頻、語音、數據等多媒體信息的IP 網絡。針對傳輸層，不需要進行再次組網，且成本非常低，使用到的協議也相對簡單。

2.3.3 控制層

控制層的核心功能，就是對接入層中的媒體網關業務進行有效地控制，對不同媒體網關之間的通信進行有效地控制。

2.3.4 業務/應用層

這一層主要包含基礎性功能和傳統智能網的標配功能。其中，基礎性功能實體，又包含以下幾種：第一AAA 服務器；第二特征服務器；第三應用服務器；第四媒體服務器等。

3 地鐵通信系統的相關概述

3.1 地鐵通信系統

所謂地鐵通信系統，其實就是一種有著綜合性特點的通信網絡，可以為車輛的調度與信息的互動提供方便，安全、可靠、一般情況下，地鐵通信系統還可以為各子系統之間信息的正常交流與管理提供保證，從而在車輛順利運行的過程中，讓乘客獲得一個相對優越的乘車環境。即便是遭遇特殊情況，也可以保證通信網絡的暢通性。地鐵通信系統的子系統較多，主要分為以下三類：第一民用子系統；第二公安子系統；第三專用子系統[4]，具體如圖1所示。

圖1 地鐵通信系統架構圖

3.2 地鐵電話系統

所謂地鐵電話系統，具有通信、數據等功能，是一種四級共同搭建的電話專用網，專門用于地鐵運營人員和維修人員之間的聯系，如圖2所示。

圖2 地鐵電話系統網分析示意圖

網絡核心是最關鍵的控制中心，其功能技術對系統進行調度和指揮。控制中心與應急指揮中心相互連接，可以進行電話交換和其他控制匯接。地鐵電話主要有三級系統：第一級是指揮中心；第二級是區域匯接部分，主要就是實現區域線路的控制，并與公務電話進行連接；第三級是分線匯接局和用戶接入局，專門負責本地電話的匯接和轉接。

這種地鐵電話系統之所以可以實現地鐵電話功能，主要依賴于自建模式與公網形式的應用。其中，自建模式的實現需要利用電話系統進行獨立網絡的規劃與建立。而公網形式的實現，則需要利用運營商的供應網絡來運營相應的交換機設備。在地鐵通信系統中，無論是公務系統，還是專用電話系統，都采用有線通信模式。其維護工作也需要交由專門的檢修部門。無線通信系統的應用可以對票務進行無線調度，保障鐵路通信的通暢[5]。

4 軟交換技術應用到地鐵通信領域中的具體措施

軟交換技術是一種全新的技術形式，在地鐵通信系統中的應用，有著傳統交換技術所沒有的優勢。但是，要想將這種新型技術形式深入的應用到地鐵通信系統當中，還需要經過長期的實踐和探索，并制定出針對性的應用措施和應用方案。

4.1 兩種軟交換技術方案

一般情況下，將軟交換技術應用到地鐵通信系統中，主要有兩種不同的方案。這兩種方案各有各的優勢和劣勢，所以工作人員需要對地鐵通信系統的實際情況進行詳細的分析，并以此為基礎選擇出最適合的方案。

第一種方案是以傳統交換技術衍生出來的軟交換技術為基礎，對傳統交換技術的應用模式進行了充分的借鑒，如圖3所示。應用這一種技術方案，可以保證功能的交互性，且應用成本較低，地鐵通信質量的提升也非常明顯。

圖3 方案一示意圖

第二種方案是以軟交換技術為基礎的延伸方案，通過軟交換技術與模擬電話模塊的有效對接，來實現軟交換技術功能的豐富性與多樣性，如圖4所示。將這兩種方案進行對比，可以明確第二種方案的應用能力更強、適用范圍更廣、覆蓋面更全，可以看作軟交換技術在地鐵通信系統中應用的優化方案[6]。

圖4 方案二示意圖

4.2 系統總體架構與協議

上文已經提到，第二種方案是軟交換技術的延伸與拓展，可以視為地鐵通信系統中的一種優化方案。我們將其稱為NGN 方案，其總體結構如圖5所示。軟交換技術本身就具有一定的復雜性，其網絡結構中的各個部分的功能實現主要依賴于組網和傳輸的有效性。軟交換技術的構成十分復雜。首先，核心結構部分是接入層，涵蓋了元素較多的結構層；關鍵結構部分是傳輸結構，主要作用是保障軟交換信息的順利傳輸。其次，與傳統的交換技術相比，這一結構層中的軟交換信息有著很大的不同，我們可以將其視為傳統軟交換技術中信息的升級換代。因為在這一結構層中，信號傳輸與控制層之間處于相互獨立運行狀態。這其實就是一種形式的資源釋放，在傳輸信號的時候，不僅不會對這些數據資源進行擠占，還會對信號傳輸質量與效果進行保障。在NGN 網絡結構當中還有控制層，控制層是NGN 網絡結構的基礎，可以發揮控制與管理的作用。最后，NGN 網絡結構當中還有業務層。業務層是保障軟交換技術與用戶建立聯系的平臺，也是將軟交換技術應用于地鐵通信系統中的最后一個環節，其智能化功能的發揮，正是軟交換技術各項功能得以順利實現的保障[7]。

圖5 NGN 總體結構圖

4.3 軟交換技術的核心構成及保護

作為一種關鍵性技術，軟交換技術的運用核心構成部分也是其功能得以正常發揮的決定性因素，是軟交換技術的主要載體。軟交換技術的主要構成部分就是中心設備。工作人員在安置中心設備的時候，會優先將其安置到核心機房內部。這樣的安置方式，不僅可以對各個結構層進行有效地控制與管理，還可以為信號的正常傳輸提供保障。在一系列元件當中，電源是非常關鍵設備。只有保障電源容量的充足性，才能對軟交換技術的使用進行合理的優化。通常情況下，工作人員會將電源的上限設置到4 萬人。與此同時，要想為電話的互通性與暢達性提供保障，還可以將有效的網關設置到控制中心的連接處。另外，在應用軟交換技術的過程中，要想進一步優化其使用功能，將使用功能得到最大限度地發揮，還需要對軟交換技術采取以下兩種保護措施。

第一，在應用軟交換技術的過程中，利用備份系統來對數據信息進行備份，并以此為基礎提升軟交換技術的運行質量。如果備份系統不完善，那么軟交換技術的使用功能發揮將會出現各種阻礙。

第二，在應用軟交換技術的過程中，還需要實現網關的自動交換，避免技術平臺出現失效或者系統故障等問題[8]。

5 結語

綜上所述，在地鐵通信領域中，軟交換技術的應用不僅可以提升地忒通信網絡的運行效率，加快網絡服務的優化速度，降低人力、物力以及財力資源的浪費現象，還可以滿足現代化用戶在享受地鐵運輸服務中的通信需求。在網絡技術與現代化科學技術的不斷發展過程中，我們還需要加強軟交換技術與地鐵通信系統的研究與分析，從而采取更加先進的措施將軟交換技術應用到地鐵通信系統當中。