高速公路通信系統(tǒng)中軟交換技術的應用研究

宋 杰

（河南省交通投資集團有限公司鄭州分公司，河南 鄭州 450000）

0 引 言

高速公路通信系統(tǒng)是高速公路機電系統(tǒng)中的重要組成，在整個系統(tǒng)中有著支撐性的作用，是信息傳輸?shù)闹匾浇?，可為視頻會議、網(wǎng)絡服務等系統(tǒng)創(chuàng)造高效的傳輸渠道，在交通通信網(wǎng)絡中有著極為關鍵的作用。從高速公路通信系統(tǒng)的建設現(xiàn)狀來看，大部分運用程控交換設備，設備型號較老，早已停產(chǎn)，加之設備運轉(zhuǎn)時間過長，導致其存在較高的故障率，維護成本較高，進而對其正常運用、日常維護產(chǎn)生嚴重影響，設備的改造更新已迫在眉睫。軟交換技術的引進使得當下高速公路的視頻、語音、數(shù)據(jù)等業(yè)務充分融合起來，具備接入靈活、成本低等優(yōu)勢，可使高速公路等業(yè)務需求得到充分滿足。該技術的引入及運用將推動高速公路通信系統(tǒng)向網(wǎng)絡化、數(shù)字化方向發(fā)展。

1 軟交換技術原理

軟交換技術為目前國內(nèi)應用較為廣泛的一種信息通信技術，相較于當下各大運營商所構建起的通信網(wǎng)絡，該技術有著極大差異。軟交換技術以通信網(wǎng)絡為依托，其運用有助于移動、業(yè)務、固網(wǎng)間的融合發(fā)展，并且可以推動高速公路通信系統(tǒng)向全網(wǎng)際互連協(xié)議（Internet Protocol，IP）網(wǎng)絡方向發(fā)展、過渡。從國際交換協(xié)議界定的角度來講，軟交換技術以分組網(wǎng)絡為依托，通過對過程控制軟件、相關系統(tǒng)和設備予以利用，可將通信網(wǎng)絡中的功能進行模塊處理，使其獨立。從我國相關規(guī)定的角度分析，軟交換技術在信息傳輸、通信中有著一定的特殊地位，其功能眾多，如資源交換、呼叫輔助控制、路由計費等，可充當下一代分組網(wǎng)絡中的關鍵設備。軟交換技術在高速公路通信網(wǎng)絡建設中存在積極影響，可為通信系統(tǒng)的建設提供多項功能。

媒體服務器等均為軟交換技術的實體組成部分，具備分布廣、綜合性與開放性強等特征。通常情況下，通信網(wǎng)關通過協(xié)議達成控制的目的，而軟交換網(wǎng)絡則采取H323、軟交換技術、信令傳輸（Signaling Transport，SIGTRAN）協(xié)議、Megaco、會話初始協(xié)議（Session Initialization Protocol，SIP）等達成控制目的。自干擾消除（Self-interference Cancellation，SIC）、承載無關呼叫控制協(xié)議（Bearer Independent Call Control protocol，BICC）主要用于軟交換設備中；SIGTRAN 用于網(wǎng)關信令、網(wǎng)關軟交換設備網(wǎng)絡中交換信號的傳輸；Megaco 則在媒體及接入網(wǎng)關、軟交換設備、H248 終端接口中予以運用。IP 網(wǎng)絡可實現(xiàn)多媒體通信，為眾多參與者創(chuàng)建會話進程，并展開相應的修訂、終結(jié)[1]。

2 以軟交換技術為基礎的VoIP 技術

基于IP 的語音傳輸（Voice over Internet Protocol，VoIP）是以IP 電話為基礎衍生出的一種技術，其存在一定的增值業(yè)務，主要是以信息系統(tǒng)的語音傳輸作為依托，可對全球IP 互聯(lián)及Internet 等運行環(huán)境予以廣泛利用，讓信息的傳輸效率更高，質(zhì)量更加穩(wěn)定可靠。VoIP 技術的使用，可對視頻、語音、傳真以及數(shù)據(jù)等展開傳輸，從而實現(xiàn)低成本的Internet 呼叫以及電視會議、電子商務以及多種類型信息的存儲與轉(zhuǎn)發(fā)。VoIP 技術還可利用實時傳輸協(xié)議（Real-time Transport Protocol，RTP）、SIP、H.323（基于分組交換的多媒體通信系統(tǒng)）等傳輸協(xié)議及G722、G729、G711 等編碼技術，對VoIP 模擬聲音信號展開數(shù)字化處理，將相應數(shù)據(jù)打包，利用IP 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡展開相應傳輸。其中，VoIP 網(wǎng)絡構成包含終端設備、接入設備，在上述設備中，交換設備與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡中的公共交換電話網(wǎng)絡（Public Switched Telephone Network，PSTN）交換機的相似度較高，接入設備（中繼網(wǎng)關）是通過E1 接口實現(xiàn)與傳統(tǒng)PSTN 網(wǎng)絡間的對接，從而實現(xiàn)VoIP、PSTN 網(wǎng)絡間的互通。從信息傳輸流程的角度分析，其具體流程為向發(fā)送端發(fā)送模擬語音信號→動態(tài)化抽樣、編碼等→將語音信號轉(zhuǎn)化為IP 封包→壓縮、添加地理、控制信息→展開網(wǎng)絡傳輸→待傳輸至特定終端后解封封包→抹去控制、地址信息→將信號還原至最初狀態(tài)[2]。

3 軟交換技術引入通信系統(tǒng)的價值

目前，針對高速公路所構建的數(shù)字化通信系統(tǒng)普遍缺少標準化的通用公共信道信令，且從軟件層面分析，其版本較老、容量不足。從硬件設備層面分析，因型號過老，面臨停產(chǎn)狀況，專業(yè)維護人員數(shù)量不足，從而使得系統(tǒng)版本升級花費較高，網(wǎng)絡結(jié)構不合理，進而使信息流通速度較慢，所有電話難以實現(xiàn)規(guī)范化、統(tǒng)一化管理，已然無法適應當前時代發(fā)展的根本需求。由此可見，全新的交通網(wǎng)絡不僅要使當下的業(yè)務需求得以滿足，還要具有一定的拓展性和兼容性，能夠適應時代發(fā)展的趨勢與潮流，滿足未來業(yè)務發(fā)展的更多需求，在此基礎上將成本控制在合理范圍內(nèi)，盡量對舊設備予以運用。近年來，現(xiàn)代通信技術、信息技術高速發(fā)展，部分此方面技術較為先進的國家，其運用體系已經(jīng)逐漸向智能和網(wǎng)絡構建模式發(fā)展。隨著通信設備的迭代更新，軟交換技術的運用已成為當下高速公路通信系統(tǒng)建設的必然趨勢[3]。軟交換技術可使傳統(tǒng)模擬電話服務的生存周期得到有效延長，且經(jīng)IP 網(wǎng)絡降低運營成本，保障當前通信系統(tǒng)方面的投資，并讓投資得到延續(xù)。相較于傳統(tǒng)交換技術，此類技術發(fā)揮的作用不容忽視，其優(yōu)勢也較為明顯，可實現(xiàn)成本費用較高的業(yè)務或傳統(tǒng)交換技術無法實現(xiàn)的業(yè)務，能夠彌補以往程控交換過程中存在的缺點，實現(xiàn)同一網(wǎng)絡數(shù)據(jù)、語音、媒體業(yè)務間的同時傳輸，并且使通信業(yè)務得到充分融合?；谲浗粨Q的VoIP技術，利用開放協(xié)議（H323、H248、SIP 等）可促進數(shù)據(jù)、語音業(yè)務間的融合，并且各設備在網(wǎng)絡中無位置限制。從邏輯層面分析，彼此互相獨立，接入設備靈活性較強，使用多樣性信令的設備只要遵循交換的規(guī)則和標準，便可通過現(xiàn)有的網(wǎng)絡順利和有效地接入，進而使成本大幅度降低，提升運用效率[4]。

4 軟交換技術在高速公路通信系統(tǒng)中的應用

4.1 網(wǎng)絡結(jié)構

軟交換技術的運用使原有交換機實現(xiàn)了各功能組塊的獨立，使其變?yōu)楠毩⒋嬖诘南嚓P網(wǎng)絡部件。在接口開放期間實現(xiàn)互聯(lián)，可使原有封閉通信網(wǎng)絡逐漸展現(xiàn)出開放性特征。使用者可從實際業(yè)務層面出發(fā)，自行地對各功能產(chǎn)品進行分配，從而在組建起全新網(wǎng)絡系統(tǒng)的同時，對各部件的接口展開標準化管理，實現(xiàn)異構網(wǎng)絡間的互相聯(lián)系，使其有效性及科學性得以提升，滿足當下用戶愈發(fā)豐富的業(yè)務需求，也可使網(wǎng)絡本身的持續(xù)發(fā)展能力與競爭力得到進一步提升。從功能層面分析，可將軟交換技術分為4 個層次，自上而下分別為接入層、傳輸層、控制層以及應用層，接入層的組成包含不同類別的網(wǎng)絡設備及功能，主要在于軟交換網(wǎng)絡后，可實現(xiàn)各終端設備不同網(wǎng)絡的接入，其所發(fā)揮的職能類似于以往所用程控交換機中的用戶模塊及中心模塊；傳輸層則可替代既往電路交換中的交換矩陣，同時充當軟交換中的承載網(wǎng)絡，該層次可從源頭著手，將軟交換網(wǎng)絡內(nèi)所涵蓋的諸多信息有目的地展開傳輸；控制層為軟交換服務器，其功能主要是對呼叫進行控制，包含呼叫連接、監(jiān)測以及超出，與以往程控交換機中的呼叫處理模塊功能較為類似；應用層又名業(yè)務應用層，以呼叫作為基礎進行建立，主要為用戶提供增值附加服務[5]。

4.2 VoIP 語音系統(tǒng)建設計劃

當前，程控交換系統(tǒng)是我國現(xiàn)有高速公路的主流通信系統(tǒng)，在我國高速公路運用業(yè)務中發(fā)揮著重要作用。以軟件技術為基礎所構建的模擬信號數(shù)字化語音系統(tǒng)作為基本的網(wǎng)絡平臺，可實現(xiàn)全部分界線的通話，對線下?lián)碛械木€路設備予以有效利用。利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)鏈路對VoIP 通信業(yè)務予以承載，從而使IP 網(wǎng)絡的效用得以最大限度發(fā)揮，降低通信成本，提升生產(chǎn)效率。模擬信號數(shù)字化系統(tǒng)具備較強的統(tǒng)籌功能，能夠?qū)︿浺?、廣播、主播等功能進行靈活調(diào)度，合理運用；具備運用便捷、可靠性強、易維護以及擴容方便等特征，支持常用的網(wǎng)絡特性通信協(xié)議；還具備極佳的兼容性，支持與各運營商間的兼容。例如：高速公路負責收費的工作人員需要向值班人員匯報業(yè)務，介紹工作中遇到的各種困難和問題，由收費中心值班人員向收費工作人員傳達業(yè)務指令時，可以采用面向小組或面向群體的呼叫方式；在收費中心安裝電話分機，通過接入設備展開數(shù)據(jù)及信息的交換，對收費廣場中的以太網(wǎng)交換機主機予以利用，將其與收費數(shù)據(jù)在同一通路中傳送到中心。在中心安裝多臺收費對講主機，由主機對各分路分機展開統(tǒng)一的調(diào)度和管理，此種結(jié)構系統(tǒng)具備極強的可靠性，可保障故障發(fā)生后及時進行恢復與倒換。如果某一階段出現(xiàn)故障，也能讓呼叫保持正常，避免對其產(chǎn)生影響。呼叫路由能夠根據(jù)實際情況提供多種層級的備份，實現(xiàn)再生，進而給系統(tǒng)的正常運行帶來保障，確保分支的語音不會受到干擾，隨著網(wǎng)絡中斷而受到過度影響。

5 故障分析與處理措施

一般狀況下，VoIP 語音系統(tǒng)故障處理大體分為信息獲取收集、故障的識別鑒定、故障位置的定位以及故障的清查排除4 個階段。在故障處理早期，應對相關原始數(shù)據(jù)進行搜集，幫助維修人員縮小故障鑒別范圍，從而精準、快速地確定故障位置。待故障信息搜集完成且明晰故障范圍后，鑒別定位故障地點的過程中，利用一定手段對故障成因進行分析，探查出具體的故障原因，從而針對性地采取合理手段將故障予以排除，清除其中存在的故障。鑒別前，故障分析是一項極為重要的流程，一旦出現(xiàn)問題，就需要先進行故障的排查，判斷故障的性質(zhì)。如果是終端出現(xiàn)問題，則需要對其配置以及軟交換進行重點檢查，系統(tǒng)故障則需展開更為深入的判斷，判斷其屬于中繼故障、網(wǎng)絡故障、電源故障還是單板故障，若不屬于上述故障，則可通過抓取系統(tǒng)日志、網(wǎng)絡報文等方式判斷故障原因。

6 維護作業(yè)方案

例行維護預防性手段是指定期對設備進行檢修保養(yǎng)，如對機房環(huán)境、線纜系統(tǒng)、預警系統(tǒng)以及除塵設備等進行檢查，從而及時發(fā)現(xiàn)潛藏的隱患及缺陷，并及時采取有效的手段對其進行恢復、處理，降低設備故障發(fā)生的風險，有助于相關維護人員實時了解設備網(wǎng)絡的運營情況及運轉(zhuǎn)趨勢，增強維護人員對突發(fā)事件的處置能力。通過定期的檢查測試、備份、清潔，可及時發(fā)現(xiàn)設備在運轉(zhuǎn)期間所產(chǎn)生的功能失效、自然老化、性能降低等缺陷，利用合理的手段及時對其進行處理，消除隱患，預防事故發(fā)生，從而保障設備穩(wěn)定、長期、安全以及可靠運行，使業(yè)務需求得到有效滿足。因此，為更好地對設備進行維護，將設備的作用、性能予以充分發(fā)揮，降低意外事件發(fā)生的風險，保障軟交換設備長期穩(wěn)定可靠運行，相關企業(yè)要制定針對性的維護作業(yè)方案，如日維護計劃表、月維護計劃表、年維護計劃表等，且在實際維護工作中，必須嚴格遵從相關規(guī)定展開相關作業(yè)。

7 結(jié) 論

軟交換技術為未來網(wǎng)絡發(fā)展的必然趨勢，其可將當下傳輸網(wǎng)絡的靈活性特征予以有效利用，運用開放式網(wǎng)絡模式，滿足當下客戶日益豐富的數(shù)據(jù)傳輸、通信等需求。同時，軟交換技術的運用可促進網(wǎng)絡的彼此融合及業(yè)務間的充分連接，各項技術在高速公路通信系統(tǒng)建設中所占比重持續(xù)增大，其必然會成為我國高速公路通信系統(tǒng)未來建設和發(fā)展的關鍵。