基于IP软交换的通讯网络设计及应用

北京博维航空设施管理有限公司 臧焦萌

一、前言

在我国传统的通讯网络当中，通信方式主要有程控交换系统来完成控制。随着技术的不断发展，IP软交换所具有的优势逐渐显现出来。通讯网络通过改组网络结构，运用IP软交换取代传统的程控交换系统，使得通讯网络能够实现网关管理、贷款管理和详细记录等重要功能。在一些商用NGN网络中，IP软交换技术还能够通过标准化的方式实现业务接口与业务层之间的连接，为商业发展提供通信便利。

二、通讯网络的IP软交换设计

（一）网络拓扑结构设计

与传统的程控交换系统相比，IP软交换技术作为一项新兴的通信技术，在通讯网络当中，除了需要满足程控交换系统所具备的互通性，同时还应当具备广域网、城域网以及局域网之间多媒体应用之间的交互能力，从而提高不同类型的软硬件终端之间的通信质量，最终达到视频、音频通信过程中，图像和语音质量的提升。在进行IP软交换系统的通讯网络设计时，基于这一要求，本文进行了专项的拓扑网络设计。

本文所进行的网络拓扑设计主要分为地区IP城域网、大楼局域网和小区Internet三个主体部分，在这三个部分之下进行拓扑，其中地区IP城域网主要集中在省市一级的通讯网络建设层面，在拓扑结构之中包含有省级通信部门、供电营业机构、变电站以及供电局等部分，其中省级通信部门需要通过省ATM网络与地区IP城域网相连，地区IP城域网通过指令对省级通信部门当中的软硬件终端、第三方网关进行管控。而在供电营业部门当中，地区IP城域网则负责模拟电话，软硬件终端的网络通信供应，二者通过IAD完成连接[1]。在供电局中，供电局所负责的供电业务则需要借助业务服务器、软交换机、程控交换机等硬件设备来完成。变电站内部则通过可视电话与地区IP城域网进行信息沟通。而供电局则通过程控交换网络与大楼局域网进行连接，并对大楼局域网当中的软硬件终端、WLAN移动电话设备、移动电话设备进行网络辐射。而大楼局域网则通过VPN ALG与家属小区Internet相互连接，构成整个的网络拓扑结构。

（二）通讯网络功能性设定

对于以办公大楼、住宅小区为主要通讯网络应用对象的网络环境来说，在进行IP软交换设计时，通讯网络应当具备安全可靠型以及高度可用性、人性化等功能要求。在可靠性方面，通讯网络所覆盖的通信终端，主要涉及到有线终端、无线终端两个方面，并通过视频通话、语音通话来实现网络通信，因此在网络设计上，应当采用成熟的网络硬件产品，提高网络通信各个环节的通信质量，提升IP软交换应用的功能最大化；在可用性方面，应当对网络通信核心系统进行有限设计，通过选用优秀的服务模式，使核心系统得到精简，并保证核心系统一旦发生故障，网络通信所支持的通话服务能够持续进行。同时在通信系统内部能够形成快速排障机制，迅速恢复核心系统运作功能；在人性化功能方面，通讯网络设计应当针对无线、有线通信系统进行服务标志的设计，通过终端设备服务标志，使通信用户能够快速了解到通信服务的服务范围和服务内容。此外，网络通信设置还应当具备人性化界面，给予客户自助服务能力。例如设置终端欢迎页面，丰富用户的通信体验。

（三）IP软交换要求下通讯网络硬件设置

在硬件设置方面，通讯网络设计需要满足IP软交换系统的应用需求，因此本文结合具体硬件市场情况进行了部分硬件的选择。首先，对于通讯网络来说，建立网关进行通信服务能力的提升，十分必要。本文选择了两组媒体网关设备，为我国某通信生产企业所生产的soft型号网关控制其以及umg型号网关设备，同时选用一台网管系统，系统选型为N2000型号。综合接入设备选用五组，以满足网络拓扑结构当中各个拓扑环节的网络接入要求。桌面级可视硬件终端若干，其中包含有视讯电话、可视设备以及视讯通话软件[2]。此外，本文还依据大楼局域网的要求，选用了WLAN终端设备以及E1接口网关设备等重要设备。并依托通信设备IAD进行了编号，使其能够与网络拓扑结构一一对应。

三、IP软交换通讯网络的应用

（一）开展IP软交换通讯网络组网

在完成了拓扑结构设计和硬件设备选用后，本文依托IP软交换的设计要求，进行了通讯网络的组网。IP软交换网络通信业务与传统的web通信、email通信不同，传统的网络通信方式均选用非对称的业务模型，通过TCP/IP协议完成数据连接，这种连接往往不具有实时性。而IP软交换下的通讯网络设计则要求恒定带宽设计，保证通信业务的实时性。因此在IP城域网当中，需要对现有的VPN技术进行改造，依据不同的业务进行VPN单元划分，通过软交换所必备的网元设备与核心节点路由器保持稳态连接。

用户的网络接入需要符合IP软交换网络的接入层特点，在接入层当中，需要具备大型用户网关、IAD以及软硬件数字终端等硬件单元，其中，大型用户网关和IAD负责与模拟音频进行连接，而软硬件数字终端硬件则利用class5网线接入。

在IP地址的选用方面，传统的IP地址主要有IPv4和IPv6共同组成。两种标准主要解决的事IP地址资源紧张问题，但是在实际应用中，两种标准需要通过转换包封的方式来完成通信，而不能够在统一网络当中并存。通过这种方法保证二者能够分别对应静态地质和动态地质的传输要求。而在IP软交换网络之中，IP城域网所选用的VPN技术则要求进行独立的IP地址规划，在具体实施层面，可以依托IP软交换网络的具体要求进行业务互通。

（二）网络测试内容设置和分析

本文针对IP软交换通讯网络的测试主要依据国家邮电部们所制定的《IP电网网守设备技术要求及测试方法》YD/T1142-2001以及《媒体网关设备技术要求》YD/T1243.1-2002进行编制，其中测试内容主要分为SS测试项目和UMG测试项目两个部分。SS测试项目主要分为多个方面，其中包含有语音通信功能测试，语音呼叫测试（局内/局间）、传真功能测试、用户状态维护测试、监控功能测试、视频呼叫测试、通信质量测试、WLAN接入呼叫测试、中继电路选择功能测试、路由功能测试、专线接入测试等通信能力测试，而UMG测试则集中在可用性测试、可靠性测试；网络同步状态测试等方面。

在完成测试之后，本文对测试过程中IP软交换通讯网络所表现出的常见问题进行了梳理，其中常见问题表现在软交换不能及时反映、无法成功选择中继电路、多媒体终端的补充业务能力不足等方面。其中，软交换无法及时反映出现在多媒体终端的网络断开之后，在SS检测过程中，检测人员发现某用户在离线一段时间后，通过set sipcfg命令时，注册时间出现了延长，而在恢复玩落后，用户上线时间也出现了咽喉现象。在问题分析中，检测人员指出，这种问题的出现可能会对后续的网络监控造成困扰和不可控影响；无法成功选中中继电路问题主要表现在电路选择信令流程之中。在SS检测法术setup命令后，haris端口回复RELEASE消息，信令选择失败。这一问题的出现属于中继电路问题，主要表现为功能性障碍；而多媒体终端补充业务能力不足，则表现在注入会议电话、电话回呼等补充液无过程中，多媒体终端无法作为发起方成功发起。在通讯网络中，补充业务使用范围广泛，一旦出现问题，会造成多媒体终端的应用受到限制[3]。

（三）IP软交换通讯网络产生的应用方向

通过上文的测试分析可以发现，IP软交换所存在的问题主要集中在SS测试阶段，而这一测试阶段的测试对象为硬件设备的测试，存在问题可以利用更新硬件的方式加以解决。而在通讯网络的语音通讯、视频通讯等业务功能性方面，测试结果表现十分理想，其中接入安全性、设备可靠性均通过测试，且满足目前电力通讯系统的要求。在具体的应用方面，本文所涉及到的网络拓扑环境经过数月试用，其反馈结果为运行稳定、通讯效果优秀、质量较高，符合可靠性要求。而在具体运行环节方面，IP软交换平台主要依托于网络环境的带宽、QoS以及健壮性特点。本文通过对城区IP互联进行节点增加，实现了不同路由的合理连接，从而保证了带宽、QoS的优先级，消除了传统通讯网络环境中的链路瓶颈，保障了网络通讯的顺利。此外，在完成了IP软交换通讯网络建设后，在区域内部可以对传统的程控电话系统、音频配线系统进行逐步淘汰，从而优化区域网络环境，降低维护工作量，实现高效率的网络通讯服务。在经济效益方面，本文以完成IP软交换网络通讯建设的D市为研究对象，在该市辖区内部，建设用户总数1000线配置，E1中继数量为20个，交换机总容量为1800线，采用IP软交换进行通讯网络设计，投资总额约为原始程控系统的70%左右，经济成本控制效果理想。

四、结论

综上所述，对于城域通讯网络建设来说，通过IP软交换系统取代传统的程控交换系统，能够极大程度提升通讯网络的服务能力和服务质量，IP软交换系统无论在语音通话的音频质量还是可视通话的视频图像质量方面均有极大优势。此外，通过改造IP软交换系统还能够在一定程度上控制维护频率，提升经济效率。

[1]梁克林.浅析软交换IP电话“负荷分担双归属”技术[J].通讯世界,2016(11):66-67.

[2]梁歆.关于移动软交换网络IP接入技术的相关分析[J].电子制作,2016(22):74.

[3]戴宸光.移动软交换A接口IP化演进技术的研究与实现[D].南京邮电大学,2015.