浅谈软交换技术在铁路通信中的应用

李金隆 中铁第五勘察设计院集团有限公司

1 前言

现存铁路通信网的主要作用是方便铁路工作交流，为指挥运输和铁路必要的生产服务提供交流的公共通信平台，在铁道通信的日常工作和生活中扮演着重要的角色。随着经济的发展，国家对铁道部管理和对电信企业的管理都有了新的模式，铁路通信经营权也变成了中铁信息有限公司独家经营。在软交换技术日益先进的今天，通信设备已不再是单一的利用程控交换技术进行控制，越来越多大型通信运营商开始对交换网络进行IP改造，集语音、数据、视频业务于一体，满足用户更多方位、多功能的业务需求，所以对铁路通信交换网的更新迫在眉睫，同时也使得铁路运输更具有可靠性和实效性的保障。

2 铁路交换网的业务需求

随着经济水平的逐渐提高，多媒体在铁道通信中扮演着越来越重要的角色，由于铁路通信的特殊性，它要求具有绝对的安全性和稳定性，需要满足 YDN 065—1997《邮电部电话交换设备总体规范书》及其补充规范中所规定的PSTN基本语音业务及其补充业务，同时方便商务场合的实际运用，例如一号通转播分机号、可视频电话、可回忆电话、支持传真、设有集团V网、支持集团相关信息查询、业务可呈现等，通过通信系统，切实的为铁路用户提供信息沟通平台。此外，铁路交换网除去基本的通信交流需求外，还可提供一些必要的大数据、云数据业务，如OA办公自动化系统的引进、数据共享平台的搭建、综合视频控制系统和GSM-R、FAS和自动电话等语音网的融合，进一步加大铁路安全的建设，进一步方便铁路工作的调度安排，满足各层级、各部门的工作需求，使铁路建设紧跟时代的潮流，使通信层建设和业务层建设真正融合起来。

3 现代交换技术的发展

从上世纪80年代至今，伴随着计算机技术和IP网络技术的快速发展，现代交换技术主要经历了程控交换技术、软交换技术及IMS技术3次大型变革。20世纪80年代，程控交换技术在世界各国得到成功推广，它实现了交换机的全电子化，代替机电式交换机和准电子电话交换机成为电话交换网的核心技术体制。20世纪90年代及21世纪初期，我国建成了覆盖全国铁路的专用程控电话交换网。

20世纪90年代中后期，为满足用户对多种新技术的迫切需求，实现语音、数据及视频业务的融合，国内外电信运营商将VoIP技术与多媒体通信技术应用到电话交换网络中，构建新型网络平台，软交换技术应运而生。软交换技术打破了传统的以电路交换为基础的程控交换网络的格局，以分组交换为基础，实现了呼叫控制和承载的分离，具有对新业务的支持能力提高、降低成本、优化网络结构等技术优势，可以为用户提供全方位、多功能、多媒体业务服务。

21世纪初，国内外电信运营商开始应用软交换技术来构建新型电话与多媒体通信网络。自2005年以来，在我国固网运营商的推动下，软交换技术在我国得到了广泛的应用，成功地通过了大话务量的考验，技术已发展成熟。21世纪初，蜂窝移动通信网络和因特网的融合需求驱动了电信网交换技术的进一步变革，诞生了IMS技术。IMS技术起源于移动通信网络的应用，并逐步扩大到固定领域，与软交换技术相比，可以支持各类接入方式，真正实现了固定网络和移动网络的融合。但目前全球IMS网络多数处于初级阶段，应用方式也处于业界探讨当中，技术成熟度有待进一步检验。

4 我国铁路电话交换网的实际情况及存在问题

当前，我国铁路电话交换网主要用于公务电话通信，以程控交换技术为核心。在铁路沿线设置接入网远端设备，通过传输系统和局端接入设备接入既有程控交换机，以满足铁路自动电话用户的需求。伴随交换技术的发展，基于电路交换的程控交换技术已经日趋不能适应铁路通信技术的高速发展，在现实使用及运维中产生的问题日益凸显。

首先，传统程控交换设备已到达生命周期年限，各设备厂商同类产品加速退网中，部分设备配件已无法购买，软件版本无法升级。随着既有设备使用时间逐年增长诸如设备故障增多、端口不足、号源紧张等问题不可避免。

其次，传统PSTN网络架构复杂，不易扩展，新业务引入困难。随着光进铜退、网络IP化、网络扁平化，多媒体需求已经成为不可逆转的潮流。

再次，传统PSTN网络运维成本高，加大了企业成本。传统程控交换占用本就不富余的传输网资源，用户端大量市话电缆的敷设给后期维护带来诸多不便，且设备功耗较大。

5 软交换技术概述

5.1 软交换技术的原理

软交换技术又称为呼叫代理、呼叫服务器或媒体网关控制。其基本含义就是把呼叫控制功能从媒体网关中分离出来，通过服务器上的软件实现基本呼叫控制功能，包含呼叫选路、管理控制、连接控制、信令互通等。其结果就是把呼叫传输与呼叫控制分离开，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面，使业务提供者可以自由地将传输业务与控制协议结合起来，实现业务转移，使软交换能无缝地软统一数据通信、传真、视频等多媒体业务。

5.2 软交换技术的网络体系结构

软交换网络是可以同时向用户提供语音、数据、视频等综合业务的开放网络，它采用分层的网络结构：业务/应用层、控制层、承载层、接入层，如图1所示。

（1）业务/应用层：承担业务提供、业务生成、维护、管理、鉴权、计费等功能，主要设备为应用服务器、计费服务器、网管服务器等。

（2）控制层：实现呼叫处理、业务交换等功能，并控制较低层的网络单元处理业务流。主要设备为软交换机。

（3）承载层：提供各种媒体（语音、数据、视频等）的跨带传输，并负责路由。主要设备为以太网路由器或交换机。

（4）接入层：将各种用户终端和外部网络连接至核心网络，主要设备为中继网关（TG）、用户接入网关（AG）、信令网关（SG）等。

图1 软交换技术的网络体系结构图

6 软交换技术在朔黄铁路通信系统的中应用

6.1 朔黄铁路交换系统现状

朔黄铁路局接入网及程控交换网结构如图2所示。自动电话用户通过接入网接入程控交换机，完成用户的语音通话功能。接入网在整个电话交换网中可视为透明，仅提供自动电话的接入。语音电路的交换功能由程控交换机完成。

图2 接入网及程控交换结构图

朔黄铁路公司已建成了成熟的数据通信网，可作为软交换系统的数据承载网络，这为软交换技术在公司电话交换系统的应用提供了便利条件。本文以朔黄铁路公司既有通信网络现状为基础，对软交换技术从四个功能平面各层的实际应用进行分析研究。

6.2 应用方案

利用既有接入网组建软交换网络。朔黄铁路公司数据通信网汇聚节点及OLT设置在通信站。因此可以仅在通信站内进行软交换改造，而不对远程各自动电话用户的接入进行改造，具有节省投资、缩短建设工期、对各自动电话用户影响小的优点。利用既有接入网组建软交换网络方案如图3所示。

图3 利用既有接入网组建软交换网络方案图

7 结论

本文通过对软交换系统的论证，结合朔黄铁路公司既有通信系统的实际情况，提出了构建语音软交换网络的方案，为朔黄铁路公司的更新改造工程实施提供技术服务。软交换网络替代既有程控交换网络是技术的发展趋势，是朔黄铁路公司维护和运营的迫切需要，在以后的工作中要进一步加强对软交换网络的语音话务量、多媒体技术应用及网络规划与管理等方面进行研究，完善软交换网络建设的可靠及经济性性。