软交换技术在地铁通信系统中的应用研究

颉改菊

中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安 710043

0 引言

地铁的安全问题一直受到人们的关注。在工程设计时，既要讲求技术创新，又要注重技术的适用性、可靠性和安全性。在地铁工程设计采用之前，必须要充分考查与研究其安全性。软交换的实现过程不仅有利于话音与数据业务的顺利传输，而且顺应了通信技术高速（宽带）、智能（开放）、综合的发展方向。因此研究软交换技术的应用具有重要的现实意义。

1 软交换技术概述

1.1 软交换的概念

软交换技术实际上是在IP 电话的基础上逐步发展起来的一门新的技术或一个新的概念。在IP 电话网中，考虑到网关功能的灵活性、可扩展性和高效性，提出了分解的网关功能的概念，即将IP 电话网关分解为媒体网关、信令网关和媒体网关控制器，每一功能实体完成一定的功能。其中，媒体网关控制器主要完成呼叫控制功能，而媒体流的传送和转换由在媒体网关控制器控制下的媒体网关来完成。在分组交换日益普遍的情况下，软交换技术无论在固定网络还是移动网络的发展和融合当中，作为网络的核心技术，发挥着重要的黏合作用。

1.2 软交换技术的特点

软交换的首要特点是采用开放式体系结构，实现分布式通信和管理，具有良好的结构扩展性。其应用层和媒体控制层已经与媒体层硬件分离并纳入开放的标准的计算环境，允许充分利用商用的标准计算平台、操作系统和开发环境。其次，采用软交换后，实现了多个业务网的融合，简化了网络层次和结构以及跨越不同网络(电路交换网、分组网、固定网和移动网等)的业务配置，避免了建设维护多个分离业务网带来的高成本和运行维护的复杂性。另外，采用分组交换技术后，提高了网络资源利用率，减少了交换机互连的复杂性和业务网的承载成本。软交换的价格可以遵循软件许可证方式，投资大小随用户数而增长，有利于新的电信运营商或传统运营商开发新市场。

1.3 基于软交换技术的体系结构

软交换网络是一个分层的、全开放的体系结构，它包括4个相互独立的层面，从功能上分为以下几个层次：

1）边缘接入层：边缘接入层采用各种接入手段通过各种接入设备将用户连接至网络，为用户提供网络中的各种业务。

2）传输层：传输层是指承载语音、数据、视频等多媒体信息的IP 网络，此承载网络无需重新组网，价格低廉，协议简单。

3）控制层：控制层的主要功能是完成对接入层中的所有媒体网关的业务控制及媒体网关之间通信的控制，即软交换机。

4）业务/应用层：业务/应用层的主要功能实体包括应用服务器、特征服务器、媒体服务器、AAA 服务器等以及第三方应用接口和传统智能网的功能。

2 地铁软交换网络方案设计

2.1 软交换技术的实现方案

我国某市快速轨道交通线是一条贯穿南北的市域快速干线，通过与地铁公司业主的沟通和软交换厂家的交流，地铁通信公务电话系统采用增加接入网关，来实现软交换网络中模拟电话的接入功能，该方案系统容量采用专网单模块：1000～3000 线；公网服务器群:100 万线以上；组网:30 万线(专网)，无限制(公网)。IP 电话架构：专网软交换:IMS(基于P-P)，公网软交换:媒体网关及控制。IP 电话协议采用SIP、MGCP/H.248、G.711、G.723、G.729，可以适应下一代网络，具有强大的专网用户功能。该方案以分布式软交换平台系统为基础，完成NGN 四层结构，属于真正的NGN 方案，能将软交换应用于地铁通信的优势得以彻底的展现[1]。

2.2 语音软交换设备核心技术设计

1）语音呼叫控制功能的设计思路

整体上，呼叫模型是对软交换设备核心控制能力的抽象，它可以提供基本呼叫控制和连接控制能力以建立用户的通信链路，并把通信链路连接起来；同时，它还要能够检测出触发外部业务的基本呼叫和连接控制事件，并支持在呼叫处理过程中与外部业务的交互功能。

2.2.2 呼叫状态模型的设计

UniNet 呼叫状态模型使用高级有限状态自动机来描述软交换设备为建立和维持用户通信通路所要求的动作。它规定了一组基本呼叫和连接状态，并表示了这些状态如何结合在一起去实现一个基本呼叫和连接处理过程。

UniNet 呼叫状态模型包含一对FSM：O-BCSM 和T-BCSM，抽象了具有两个呼叫参与方的点到点呼叫的接续处理过程，分别代表了主叫端及被叫端从建立呼叫到接通双方再到结束呼叫，所经过的一组PIC 点和DP 点，并反映了呼叫的发端部分与终端部分在功能上的分离[2]。

2.2.3 呼叫关系模型的设计

本次设计采用IN-SSM，该模型的功能主要是向SCF 描述呼叫/连接的当前状态，可以使SCF 了解SSF/CCF 内部呼叫处理的状态和事件并且可以通过指令去影响SSF/CCF 的呼叫处理。IN-SSM 可以有多种类型。在智能网CS-1 阶段，由于IN-CS-l业务主要是点到点的两方业务，因此IN-SSM 的作用并不突出。在IN-CS-2 中，为了支持呼叫方处理(CPH，Call Party Handling)特性，相应地增强了IN-SSM 的作用。

CPH 是指在呼叫的任何状态(包括建立时期和稳定状态)对其中每个用户(一个或多个)连接的控制与管理。实现CPH的关键是提供一种方法，使SCF 实时地了解当前的连接状况，并根据这一信息对呼叫方以及呼叫连接进行处理，如对呼叫方的增加、删除、保持、恢复等，从而提供各种灵活的多方呼叫业务。CPH 能力的另一个重要方面是对各种可能的多方呼叫业务的处理。IN-CS-2 中提出了实现CPH 的方法，即连接视图状态(CVS，Connection View State)方法。它的基础就是描述当前呼叫连接状况的连接视图模型。

3 结论

地铁通信公务电话系统采用软交换方案，不仅节省了人力、物力和费用，而且简化了网络结构，在为专用通信网提供更多的新业务的同时，提高了系统的运行可靠性和个性化服务。可以说软交换的应用，为电话通信提供了一个新的增值和发展空间。

[1]范兴娟.程控交换与软交换技术，北京邮电大学出版社，2011-08-01.

[2]双锴，杨放春.基于软交换的一种通用呼叫控制模型的研究.北京邮电大学出版社，2010-01-01.