用软交换技术建设城市轨道交通公务电话系统

齐大明

齐大明:中铁通信信号勘测设计 (北京)有限公司 高级工程师 100036 北京

自从软交换技术出现以来，其协议的不断完善，以及节省传输资源、系统集成度高、扩容方便、应用新业务灵活等优势，使基于TDM的程控电路交换技术遇到了前所未有的挑战。毫无疑问，软交换代表了媒体交换技术的发展方向，但由于程控交换技术占主导地位的时间较长，程控交换设备大量部署于运营商公用电话交换网和各类行业专网，2种交换技术将长期并存。因此，对于城市轨道交通通信系统，如何从路网层面来选择交换技术方案，既能保证系统稳定、可靠，又能适应技术发展方向，是一个值得探讨的问题。下面，以公务电话系统为例进行分析。

1 公务电话系统的现状分析

公务电话系统，用于城市轨道交通路网内部运营管理的公务联络，并与运营商PSTN互联互通实现与外界的通信联系，为城市轨道交通运营、管理、维护等工作人员提供语音、数据、传真等业务。

公务电话系统的建设模式有独立建设、公专合一 (公务电话和专用电话合设)、纳入运营商网络3种。公务电话系统多数采用独立建设，少数采用公专合一。由于与运营商在管理和运用方式上的不同，以及受服务质量、收费标准及资费结算等办法的制约，公务电话系统基本不采用纳入运营商网络的建设模式。目前城市轨道交通已建、在建和处于设计阶段的公务电话系统，技术方案还是以基于电路的数字程控交换技术为主，在控制中心和车辆基地设置汇接交换局，各车站设置远端用户模块或车站小交换机，并通过E1中继通道，分别与控制中心和车辆基地汇接交换局以点对点连接组网;市话出局采用分散方式，以提高与市话联网的可靠性和安全性。公务电话系统的用户分布于控制中心、车辆段、停车场和沿线各车站，采用控制中心交换汇接局和沿线各小型端局接入的方式构成电话交换网络。公务电话系统组网方式如图1所示。

数字程控交换技术可以提供很好的话音业务，但对于日益增长的多媒体业务承载能力差，中继电路利用率低，设备集成度低、占用机房面积大，数据配置、管理和开发、加载业务复杂，网络调整和扩容困难，维护成本高，不适应技术发展方向。

2 软交换技术的优势

软交换是实现传统程控交换机“呼叫控制”功能部分，与具体的业务应用无关，从而实现了呼叫控制与业务处理的分离。其核心思想是基于开放的业务生成接口、综合的设备接入能力和基于策略的运行支持系统3个基本要素。在实际应用中，具有下列优势。

1．节省传输资源。与电路交换技术的公务电话系统相比，软交换技术采用的是共享传输带宽IP的组网方式，充分利用IP统计复用功能，传输带宽资源为全部用户共同分享，每路语音采用G.723.1音频编码，传输带宽资源可节省70%以上。

图1 公务电话系统组成示意图

2．大容量、高集成度、低功耗。20万用户只需2个标准机柜，功耗小于3 kW。

3．扩容方便。网络扩容只需增加媒体网关(MGW)，无需增设交换局，减少局间配合，保持网络结构稳定。

4．开发、部署新业务方便、灵活。电路模式开展应用新业务需要每个端局网元上加载一遍，而软交换组网方式业务升级与加载只与应用服务器有关，不涉及其他网元设备。

5．维护简便，易于集中。软交换核心网维护可以设置在控制中心，有利于集中管理和维护，降低维护成本。

从2001开始的3年试验和规模商用证明，软交换快速提供业务的能力得到了验证;从2004年开始，软交换有步骤地在运营商PSTN和GSM网中进入商用阶段，经过十多年的发展和完善，软交换已经在运营商网络大量部署，在城市轨道交通中，郑州1号线、昆明6号线一期和无锡1、2号线也已经采用，并完成了系统招标 (尚未开通)。

3 软交换的承载环境

根据目前城市轨道交通通信传输网的建设规模和采用的主流技术，已经具备了软交换技术所需的承载条件，具体为:

1．宽带化。城市轨道交通通信传输网一般均采用SDH或OTN技术，有效带宽在2.5 Gb/s以上，支持高速多媒体数据流的承载。

2．支持多业务接入。采用的OTN或基于SDH的多业务接入平台技术，均支持基于电路的E1宽带广播、各类中继电路，以及基于以太网TCP/IP协议的视频监控、综合监控 (ISCS)、自动售检票(AFC)、数据采集与监视控制(SCADA)、办公自动化(OA)、VoIP等宽带业务的接入。

3．QoS保证。SDH内嵌RPR多业务接入技术的广泛应用，可实现空间复用、统计复用、公平访问、自动拓扑发现、智能保护倒换 (＜50 ms)等功能;将IP选路/寻址与高速数据交换相结合，使承载层面端到端的业务QoS得到保证。

4．可靠性。通信传输网一般采用基于SDH的MSTP 10Gb/s二纤复用段保护环，或2.5 Gb/s四纤复用段保护环，倒换时间均小于50 ms，并提供控制处理、电源、交叉矩阵等的1+1保护。

4 采用软交换技术的适应性分析

目前，很多二线城市轨道交通路网都规划了多条线路。建设第1条线时为确保顺利开通，在可研立项、总体设计阶段一般采用数字程控交换技术。而随着人们对软交换技术的认识不断深入，建设第2条线时公务电话系统有可能采用软交换技术，这样2条线技术方案就不一致了，大大增加了业主的协调工作。如果2条线的开通运营时间又相隔很近，在公务电话系统的技术方案上难以确定。如何确定公务电话交换系统的技术路线，涉及到一系列的变更和投资决策，以及其他系统的统筹考虑，比如电视监控系统标清和高清的问题等，使地铁建设管理层比较难处理。

软交换具有处理能力强，业务开发、生成、应用灵活，网络构成简洁清晰，符合兼容、逐步演进的要求。按照“大容量、少节点、广覆盖、全功能、扁平化”的部署原则来看，软交换特别适用于运营商网络的整合与调整、新业务的开展，对降低运营成本，在激烈的市场竞争中取胜提供保证。

而应用于城市轨道交通通信公务电话系统，似乎不是很适用，有点大材小用。

上述问题应结合各地城市轨道交通建设理念，和对采用新技术、新产品的认识，具体情况具体分析。从技术发展角度，和各地轨道交通建设规模及近远期规划来看，只要投资允许，采用软交换技术建设公务电话系统是可行的，软交换技术满足网络融合、演进的要求，符合交换技术的发展方向，在轨道交通专网中，应用前景广阔，关键是如何建设软交换系统。而数字程控交换技术，在电信公网和各类专网都有大量的应用，在今后相当长的时期内仍将继续存在，从经济实用、满足功能角度出发，采用数字程控交换技术也是可行的。

5 公务电话系统建设思路

城市轨道交通公务电话系统的建设，在考虑采用软交换新技术、新产品的同时，应遵循从路网层面“统筹规划、分步实施;立足需求、保护投资;整合优化、逐步演进”的建设原则。首先在控制中心搭建软交换网络核心平台，实现地址解析/路由功能、业务提供功能、网络管理及计费功能、信令功能、呼叫控制功能、互通功能等，并通过各类网关实现与其他系统的互联互通和应用层功能扩展。

5.1 与既有公务电话系统融合的网络构架

目前，一线城市的轨道交通建设已经形成规模，路网规划已经相对稳定，运营维护管理和附属机构基本建全。部分二线城市也有开通运营的线路，规模较小，路网规划尚不稳定，组织管理机构还会进一步扩充。城市轨道交通软交换核心平台处理能力的确定，应综合考虑路网近、远期规划和既有电话交换网的用户，采用数字程控交换技术或软交换技术的公务电话系统，将既有公务电话网融合进来，逐步接入当前在建线路和后续线路。这样既可以利用已建成的传统公务电话系统，资源共享，又能实现与软交换系统的互联互通。等到大修期，可以安排更新改造资金进行软交换改造。网络构架如图2所示。

5.2 无开通运营线路的网络构架

图2 与既有公务电话系统融合的网络构架

尚未开通轨道交通运营线路的二线城市，先期的几条线基本都处于初步设计阶段，离计划开通运营尚有3至4年的时间，公务电话系统的技术方案也不尽相同。已经设计采用软交换技术的城市，基本就确定走软交换技术路线，工期临近的先期几条线，在工期和资金允许的情况下，尽量向软交换靠拢，否则各线应维持各自的设计方案，不必强行统一到软交换上来。

对于城市轨道交通软交换平台的处理能力，统筹考虑近、远期路网规划和地铁运营维护管理及附属机构的用户容量，适当预留，以适应路网规划的调整。

6 结束语

引入软交换技术后的公务电话系统可实现的功能很多，但某些功能和业务性能是城市轨道交通行业不需要的。从降低工程投资、减少运营成本和减轻系统运行管理的负荷等方面考虑，轨道交通软交换系统应简化接入网关的接口配置，除实现公务电话系统的基本业务功能外，建议有选择地开通以下新业务功能:会议视频、可视电话、视频信息(包括视频邮件、视频贺卡等)、来话按时间段前转、秘书台业务。

在当前各地新线建设中，轨道交通公务电话系统技术方案的选择，已经越来越为业界所关注。经过十多年的发展和完善，软交换是否适合轨道交通领域应用的争论已日渐减少，是否采用软交换技术只是投资和决策理念的问题。软交换技术必将逐步确立其在轨道交通领域的主导地位。

［1］ 殷茜，李彬.软交换技术在移动核心网中的应用［J］ .移动通信，2005(8).

［2］ 糜正琨，杨国民.交换技术［M］ .北京:清华大学出版社，2006，7.

［3］ 叶萌，张建中，齐幸辉.对专网软交换系统建设的思考［J］ .电力系统通信，2010(8).