软交换系统在铁路行业的应用探讨

郭永奇

摘 要：文章将对软交换系统进行简单的介绍，对其的在铁路行业应用的优势进行分析，并以拉萨至日喀则铁路为例来对软交换系统在国铁的应用方案进行探讨。

关键词：软交换系统；数字程控交换机；自动电话

1 概述

目前我国铁路电话网（R-PSTN）基本上由第三代交换技术数字程控交换机（SPC）组成，而软交换（soft-switch）系统已经在电信运营商得到了大量的应用和实践，在城市轨道交通及其他行业也已开始普及，其在铁路行业取代数字程控交换机已成为必然趋势。

2 软交换系统的介绍

软交换系统是基于分组网利用程控软件提供呼叫控制功能和媒体处理相分离的设备和系统，是将呼叫控制功能从媒体网关中分离出来，通过软件实现基本呼叫控制功能，从而实现呼叫传输与呼叫控制的分离，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面。

软交换系统由应用层、控制层、传输层、接入层组成，主要包含软交换控制设备、业务平台、信令网关、媒体网关、其它支撑设备以及IAD、SIP终端等。其中软交换控制设备是网络中的核心控制设备，它主要完成呼叫处理控制功能、接入协议适配功能、业务接口提供功能、互连互通功能、应用支持系统功能等；业务平台主要完成新业务生成和提供功能，主要包括SCP和应用服务器；信令网关主要指七号信令网关设备，传统的七号信令系统是基于电路交换的，所有应用部分都是由MTP承载的，在软交换体系中则需要由IP来承载；媒体网关主要完成媒体流的转换处理功能；其它支撑设备主要包括AAA服务器、大容量分布式数据库、策略服务器等，它们为软交换系统的运行提供必要的支持。

3 软交换系统的优势

3.1 成本更低廉

（1）既有铁路电话网需占用大量机房，并配套进行供电、配线等工程的建设。软交换系统网络的集中控制、分布式体系、以数据网为承载网的特征使得网络的建设占用最少的设备空间，节省大量的配套机房、供电、配线等投资。

（2）软交换系统网络的核心控制设备、网关、IAD等设备都采用了标准的接口，可以很方便的实现各个厂家设备之间的对接，因此能够充分的引入竞争，避免垄断，降低采购成本。

（3）随着铜的涨价，电缆的价格一直居高不下。而铁路行业一大特点就是沿线小房屋多且分散，很多房屋内同时需要语音业务和数据业务，传统做法是就近从通信机房敷设1根光缆和1根市话电缆至目的房屋解决相关业务，如果采用软交换系统则可通过1根光缆解决，减少了市话电缆的使用，并可考虑与铁路办公系统合网，利用沿线分布较广的铁路办公网络设备及电源设备，为铁路建设节省投资。

（4）随着铁路的数字化改造，VF2/4线、64K、2B+D等业务已很少使用，大部分NU设备目前只仅仅为应用到了POTS接口。如果铁路行业采用软交换系统，则可取消沿线的大部分NU设备，进一步降低投资。

3.2 业务更丰富

（1）软交换系统网采用业务和呼叫控制分离、呼叫控制和承载分离技术，实现分布式网络结构，使业务独立于网络。通过开放式的协议和接口，可以灵活、快速地提供个性化的服务。

（2）开放式的体系架构，业务的提供不受区域、设备等的限制，方便的提供传统PSTN网络所不能支持的如WAC（广域虚拟网）、视频、软终端等业务。

3.3 组网更灵活

（1）软交换系统配置灵活，功能块可以分布在整个网络中，也可集中起来，适合不同需求。

（2）网络可以选择不同的软交换配置模式：可以采用多个小型软交换设备分布在沿线车站，或者是用一些较大的软交换设备在各条线建区域中心，或者是更少的、更大的软交换设备置于路局。

（3）软交换系统容量更大，适合于建设大型网络，所需设备更少。

（4）软交换系统采用开放式标准接口，易于和不同网关、交换机、网络节点通信，兼容性、互操作性、互通性好，能有效地继承原网络的业务，实现与既有PSTN等网络的无缝融合，避免造成浪费。

随着软交换系统的发展和推广，PSTN网的发展趋势现已进入了下行通道（详见图1、图2），SPC将随之渐渐的退网，既有的SPC将面临着无备品备件、网络无法继续扩容、厂商将不再提供技术支持等尬尴局面，软交换系统替代SPC已成为必然趋势。

图1 World wide PSTN Trend

图2 World wide VoIP Trend

注：上图表源自Gartner。

4 软交换系统在铁路行业的应用方案探讨

拉萨至日喀则铁路（简称：拉日铁路）线路全部位于西藏自治区境内，行经西藏自治区的拉萨市和日喀则地区，正线全长253.063km，沿线新设车站及线路所共计14座，全线已于2014年8月建成通车。拉日线铁路电话网利用拉萨既有4000线数字程控交换机（对其进行了扩容改造），日喀则新设1000线数字程控交换机，在拉萨、日喀则各新设LT设备1套，沿线共设NU设备约50套，敷设市话电缆约7公里。拉日线铁路电话网如图3所示。

图3

下面我们结合拉日铁路情况对软交换系统如何合理的在铁路上应用进行探讨。

4.1 软交换中心的设置

利用软交换系统组网的灵活性，拉日铁路电话网可设置多个分区域中心，也可集中在西宁成立区域中心。由于拉日铁路全线位于西藏境内，平均海拔3800m，沿线自然环境恶劣，不利于设备的正常运行维护，且对维护人员的身体健康也有不利的影响，所以建议在西宁成立青藏铁路公司电话网的区域中心，即可满足拉日线需求，也可兼顾其他新建线路或改造线路。软交换区域中心将由软交换控制设备、业务平台、网关及其它支撑设备等組成，主要包含软交换控制设备、AAA服务器、应用服务器、策略服务器、数据库、网管设备、SG、TG等设备。软交换区域中心设备将通过传输设备提供的数字通道与西宁及拉萨既有SPC设备、GSM-R设备相连，完成与既有铁路电话网的互通，并通过数据网设备与拉日线沿线的终端设备相连，实现对拉日线沿线终端设备的控制管理。

软交换区域中心构成见图4。

图4

4.2 软交换系统沿线终端设备的设置

拉日线全线设无人值守站（所）8座，无人值守站仅需在车站值班员处新设自动电话1部，再无其他电话需求，建议在无人值守站取消原设计中的NU设备，仅设IP电话终端1部，通过数据网设备接入西宁铁路电话网区域中心。全线设有5T机房16处，5T机房的业务需求为10/100M通道（THDS、TPDS、TADS）及自动电话1台，考虑到设备的稳定性及业务种类，拉日线原设计情况为在每处5T机房新设了STM-1 ONU设备1套，与车站内其他传输设备组成环网，实现对通道的保护。建议将原设计中的自动电话改为IP电话终端，这样便可取消原STM-1 ONU设备中的NU部分，IP电话通过SDH设备提供的10/100M通道接入本站的数据网设备。全线设站房5座、派出所4座、综合工区5座、机务折返所运转整备综合楼1座、配电所5座，以上房屋均有以下特点：（1）业务种类多，均设置了ONU设备为其业务提供通道；（2）房间多，需要设置大量的自动电话。根据以上特点，并结合软交换网络组网灵活的特性，可取消原设计中的NU设备，而结合房屋的特点设置单个或多个IAD设备，进行综合布线，解决房屋内自动电话业务。全线设货运办公楼4座、宿舍楼12座、乘务员公寓3座、装卸检修所及警务区各1座，此类房屋即需要铁路办公网络通道，也需要自动电话业务，原设计为此类房屋敷设了光缆及市话电缆各1根，采用軟交换方案则可取消原设计中的市话电缆，并利用铁路办公系统的网络设备及电源设备，仅需增加IAD设备，进行综合布线，解决房屋内自动电话业务。全线设其他小型房屋（如门卫、给水所、污水处理站等）约30座，此类房屋仅需极少量的自动电话，无其他业务需求，原设计方案为敷设市话电缆解决其自动电话业务，建议维持既有方案不变。

软交换系统沿线设置情况见图5。

图5

5 结束语

软交换系统在我国部分行业已得到广泛的应用，在铁路行业的GSM-R系统中也已开始应用，但由于缺少相应的铁路设计和施工规范，在铁路电话网中尚未得到应用。如果能够利用软交换系统业务更丰富、组网更灵活等特点，将铁路铁路办公系统、视频电话会议系统、叫班系统等与铁路电话网合网，统筹考虑，将会更加有效的利用铁路电话网，实现更加丰富的功能，进一步降低铁路建设投资。

参考文献

[1]范兴娟，张震强，韩静，等.程控交换与软交换技术[M].北京邮电大学出版社.