浅析轨道交通中软交换技术的应用

浅析轨道交通中软交换技术的应用

“高速、宽带、智能、综合”代表了当今通信技术发展的方向，NGN充分体现了通信技术的发展方向，国内在建和待建轨道交通线路已将软交换技术作为公务电话系统的主要方案，逐渐取代既有的程控交换方案。

1、软交换系统功能需求分析

1.1软交换的体系结构

软交换采用分组交换技术，分组交换利用存储转发原理来实现信息的交换，分组交换的信息是数据化的信息。分组交换首先通过分组设备将需要传送的信息按一定的长度分割成许多小段数据，并在数据之前增加相应的用于数据进行选路和校验等功能的头部字段，作为数据传送的基本单元，称为分组（也称为包）。

软交换的基本含义就是把呼叫控制功能从媒体网关（传输层）中分离出来，通过类似服务器的功能实体和相应的软件实现呼叫控制功能，包括呼叫选路、管理控制、连接控制（建立会话、拆除会话）、信令互通（从SS7到IP）。其结果就是把呼叫传输和呼叫控制分离，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和控制协议结合起来，实现业务转移。

软交换系统的体系结构由四个平面组成，分别为：业务层、控制层、传输层和接入层，如图1所示。

1.2软交换系统与电路交换系统的比较

在统一的分组交换网络上，软交换系统可以放置在网络的任何位置，并根据系统容量灵活配置，网络智能可以集中，也可以分布在任何有需要的网络边缘节点。而电路交换设备则必须根据模拟接入的敷设方式进行固定安装。因此与传统电路交换相比，软交换系统具有鲜明的技术特点：

虽然程控交换机能够满足当前专用通信网的各项功能需求，但隨着通信网络向NGN迈进，将出现新的应用和需求。电话交换系统设计在充分分析和考虑各种功能需求的基础上，应围绕以下几个设计思路展开：

（1）高性价比

采用开放式平台，适应增加的应用需求。向多个厂家购买各种层次的产品，在每一类产品中挑选性价比最优的构建自己的网络。考虑到后续的工程建设与发展，不希望受设备制造商的技术和市场制约。

（2）灵活地提供业务

将业务平面分离，实现相对独立的业务体系，使业务真正对立于网络，灵活有效的实现业务的提供。可以自行配置和定义自己的业务特征，使得业务和应用具有较大的灵活性，满足轨道交通不断发展更新的业务需求。

（3）网络的平滑过渡

对于传统电话网络与软交换网络共存，原有电路交换机、电话终端应可继续使用至寿命终结，实现与软交换的互通，新增用户应可通过接入网关接入软交换系统，并逐步采用软交换设备替代传统设备，实现向软交换技术的平滑过渡。

（4）多业务融合

采用统一的分组网络将固话网、移动网和分组网融合，并采用统一的业务提供、控制和管理平台，使用标准的协议，采用不同功能的网关设备接入各种类型的用户，各用户可共享网络的服务资源。

从上述分析来看，软交换系统比程控交换系统通信的传输带宽利用率更高，可交换的信息已突破传统的电话语音交换。交换方式由电路交换转变为分组包交换，已是完全不同的交换方式。在软交换的平台上，根据轨道交通行业的特点，可寻求更适合本行业的通信应用。

软交换系统开放的体系结构使后续建设不受前期设备供应商的制约，可在市场上选择性价比高的产品；开放的体系结构保证了系统可以平滑扩容和升级，在已使用的网络上增加新用户，对既有用户不会产生任何影响。

2、专用通信网软交换系统

2.1 专用通信系统组成

专用通信系统是为轨道交通运营、维护、管理服务，是行车指挥、运营管理的必备工具。为满足轨道交通运营管理的需要，专用通信系统必须迅速、准确、可靠地传送各种语音、数据及图像等运营管理信息。因此，专用通信系统是一个集传输和交换为一体的综合业务网络，由传输系统和无线通信、公务电话、专用电话、客服（包括广播、乘客信息等）、安防系统（包括视频监视、门禁等）、信息网络、时钟等业务子系统组成。

2.2软交换系统可涉及的专用通信子系统

在专用通信系统中，涉及电话交换技术的子系统有：无线通信、公务电话和专用电话等系统；涉及文字、数据信息交换技术的子系统有信息网络系统；涉及图像交换技术的子系统有安防系统。无论语音、数据，还是图像，在通信系统中都可以转换成数据信息，这些子系统均可在软交换的平台上建立网络。但是工程建设需要系统设备和产品的支持，就目前来看，专用通信能直接应用软交换技术的子系统还只有公务电话系统。

专用电话系统涉及行车调度通信，可靠性要求非常高，公务电话系统可作为行车调度通信的冗余，专用电话系统不宜纳入软交换系统。而无线通信的交换网络与公务电话的交换是相同技术的平台，公用通信的3G、4G网络已采用软交换技术，所以，无线通信交换技术采用软交换只是时间的问题。

3、软交换系统的主要网络部件

3.1软交换设备

软交换设备主要完成：呼叫控制和处理功能、协议功能、业务提供功能、业务交换功能、互通功能、资源管理功能、认证与授权功能、地址解析功能、计费功能、过负荷控制能力

3.2信令网关

要解决软交换与传统网络互联互通的问题，首先要解决软交换交换系统与NO.7信令网的互联互通问题。在软交换系统中利用接入层的信令网关（SG）来完成此任务。

3.3媒体网关

媒体网关可分中继网关（TG）和接入网关（AG）：

中继网关主要用于软交换系统和PSTN/ISDN、PLMN等传统网络通过E1/T1等中继端口的互通配合。

接入网关主要用于将用户终端直接接入软交换系统的情况。接入网关完成媒体流和非SS7信令处理等功能，主要用于终端用户/PBX接入、无线基站接入和中继接入。

3.4 应用服务器

应用服务器为软交换网络中的增强业务提供应用执行环境，通过协议处理功能对呼叫分配合适的协议，然后由业务控制功能根据业务逻辑执行对业务进行控制，并通过业务数据功能调用业务执行过程中所需的业务数据和用户数据。在业务控制的过程中，如果需要，应用服务器会对媒体服务器的媒体资源进行控制，为呼叫提供各种媒体资源，并通过计费功能根据业务和管理的需要对呼叫进行计费。

为了保证业务的正常运行，应用服务器通过操作维护管理功能提供必要的业务管理、维护、统计等功能。应用服务器可以通过PARLAY网关和API调用第三方应用。

3.5媒体服务器

在软交换系统中，媒体服务器能够在软交换网络中提供基于IP网络的媒体资源。比起电路交换机中的放音收号模块，媒体服务器功能更强大、扩展性更强，它不仅能够提供基本的放音收号功能，更可提供视频资源以及多媒体会议资源，实现文语转换、语音识别、交互式应答等，为软交换网络的很多特色业务提供支持。

4、专用通信系统软交换工程设计

根据轨道交通的结构特点，通常软交换系统在指挥控制中心、车辆段/停车场、各车站设软交换接入设备和电话终端，在指挥控制中心设软交换控制设备、中继设备、服务器等。软交换承载网在指挥控制中心设核心交换机，在车辆段/停车场设汇聚交换机和接入交换机，在各车站设接入交换机。软交换工程设计时需要把握的一些要点，如与既有电路交换网络的连接、用户接入设备的选择、系统同步及冗余防灾等。

4.1与电路交换网络的连接