上海城市轨道交通公务电话系统规划研究

任 唯 朱 俊

(上海地铁维护保障有限公司通号分公司， 200235， 上海∥第一作者， 助理工程师)

电话系统作为城市轨道交通系统中最频繁使用的内部通信手段，分为公务电话和专用电话2种模式。上海城市轨道交通各线路均采用了公务电话和专用电话分离的方式，其中：公务电话的用户使用范围更为广泛，专用电话的安全性更有保障。根据上海城市轨道交通的远期规划，城市轨道交通线网的总运营长度将超过1 000 km，车站总数将超过500座(预计大型换乘枢纽站超过15座，换乘站超过100座)。在这样一个超大规模的城市轨道交通网络体系下，如何使电话系统的布局和应用与网络规模高效匹配，是目前上海城市轨道交通运营管理的重点工作之一。随着业务规模的不断扩展，公务电话系统需要制定“十四五”的规划目标，并对既有的线路进行更新改造，以完善超大规模城市轨道交通网络体系下的公务电话系统建设。

1 上海城市轨道交通公务电话系统简介

上海城市轨道交通公务电话系统主要用于城市轨道交通内部各部门之间的电话联系，可为行车、电力、客运组织提供必要的调度通信手段，为本单位运营、管理、维修等部门的工作人员提供便利的信息沟通渠道，并为乘客服务提供通信联络服务。同时，该系统能与公用电话网连接，实现城市轨道交通用户与公网用户间的通信。

目前上海城市轨道交通全线网的公务电话包含程控交换和软交换2种制式，设备的具体情况如表1所示。其中：2016年之前开通运营和完成大修改造的线路使用的是优立飞和阿尔卡特的程控交换设备；2016年之后开通运营和完成大修改造的线路则采用主备冗余、异地灾备的方式，接入华为软交换信息化通信服务系统。华为软交换系统设1套软交换核心，其主用设备位于上海轨道交通网络运营调度指挥大楼(以下简称“3C大楼”)内，备用设备位于朱家角OCC(运营控制中心)内。线路级设备通过高速数据网与软交换核心相连，软交换核心通过2个中继群(新闸路OCC核心汇接局、东宝兴路OCC核心汇接局)汇接网关，并与既有未改造的程控交换网络实现公务电话系统话务的互联互通。

表1 上海城市轨道交通公务电话系统设备情况Tab.1 Equipment status of Shanghai urban rail transit business telephone system

2 上海城市轨道交通公务电话系统现状分析

2.1 部分老线设备超期服役

截至2020年12月，上海城市轨道交通公务电话系统中，有13套设备已运行超过10年，如表2所示。设备超期服役导致系统性能明显下降、故障频发，且存在设备型号过旧导致部分系统关键组件已无备品备件、坏件无法维修的情况。由于城市轨道交通行业的快速发展，技术迭代更新的速度非常快，造成不同线路间设备硬件、软件制式的多样化，设备的通用性及兼容性大打折扣。部分组件虽然有其他型号的产品可以替代，但是后期的故障及系统性能难以预估和把控，故障严重时可能直接宕机，进而影响整条线路的公务电话使用。

表2 上海城市轨道交通公务电话系统设备年限情况Tab.2 Service life of Shanghai urban rail transit business telephone system

根据申通地铁集团“十四五”规划方案，上海轨道交通1号线、6号线、7号线、9号线的公务电话系统已纳入“十四五”项目库，将按照计划对这些线路的公务电话系统进行大修改造。

2.2 既有软交换系统的困境

上海城市轨道交通目前在用的信息化通信服务系统采用了软交换技术，并且按照线网级规模部署应用。但是，由于外部因素的影响，厂家已于2019年全面停止对该套软交换设备的研发与技术支持(该决定是商业行为，不在本文讨论范围)。对上海城市轨道交通公务电话系统而言，最直接的影响包括目前已无备品备件可采购、后期无法将该系统接入新线和改造线路。因为若将该系统接入，需要大量扩容，该系统将无法实现。一旦关键部件设备尤其是核心级设备宕机，直接影响整个公务电话软交换系统的正常运行。考虑到上海城市轨道交通公务电话系统软交换的现状，既有的软交换系统将继续使用，在14号线(在建)接入既有软交换核心后，将不再安排其他新建线路或改造线路接入。由此，对于上海城市轨道交通还未建设的新线及需要大修改造的既有线路，其公务电话系统面临着无法接入及如何使用的问题。

3 公务电话系统大修改造规划

综上所述，必须构建一个能全面实现互联互通的有线通信网，以精确提高城市轨道交通的运行效率和运营安全。结合多年对上海城市轨道交通公务电话系统实际需求的归纳总结，在充分考虑线网状态后，本文提出上海城市轨道交通公务电话系统大修改造的规划方案。

3.1 公务电话系统的技术选择

目前，公务电话系统主要采用程控交换和软交换2种制式。

程控交换的优点是在通信过程中可以为用户提供足够的带宽，且实时性强、时延小、设备成本低。其缺点也是显著的：带宽利用率不高，一旦电路被建立，不管是否空闲分配的电路都会被一直占用，直到话路结束。

软交换则是在IP(互联网协议)的基础上，将控制、交换、业务、接入等4个功能完全分离，通过标准协议与其他网络部件形成互联互通。软交换技术具有组网灵活、扩展性好、业务提供能力强等优点，因此得到了快速发展和大量应用。软交换技术符合城市轨道交通行业的发展特点，除了能够满足公务电话系统对业务功能、扩展性、维护管理等指定要求外，其灵活的接入方式也便于系统扩容和新线接入。随着越来越多的厂家参与到软交换技术的研发应用中，使用软交换的成本将会越来越低，可扩展性功能将会越来越强。综上，上海城市轨道交通公务电话系统将继续使用软交换技术，这既符合通信行业的技术发展趋势，也契合线网级城市轨道交通体系的功能需求。

3.2 公务电话系统的系统架构及功能需求

从上海城市轨道交通线网角度考虑，公务电话系统已不适宜采用1套核心负责整个线网的方式进行建设。其主要原因有2个：一是内部原因，上海城市轨道交通作为超大规模城市轨道交通线网，若只采用1套软交换核心，一旦发生核心级设备故障，势必影响整个线网的行车调度，以及相关单位的日常办公，严重时将直接中断行车指挥和重大施工协同协作，单套核心支撑整个上海城市轨道交通线网，运行风险系数太大；二是外部原因，上海城市轨道交通运营设备维护单位已于2020年夏季邀请行业内多个软交换主流厂家到沪参与交流与测试，从测试结果看，目前市场上在行业内应用的主流软交换单套核心容量均为万门级别，少量设备支持至10万门级别，参照既有软交换核心系统容量，结合上海城市轨道交通的长期规划，对未来所需的容量进行估算，上海城市轨道交通线网软交换核心容量须支持满足40万门级别，单套软交换核心容量无法满足上海城市轨道交通的实际需求。因此，应考虑建设多套软交换核心。

预计将择优选择2～3家符合要求的软交换系统进行建设，新建核心及中继群放置地理位置应根据申通地铁集团的资源进行统一规划。充分考虑既有线网的分布特征，建议将软交换核心放置于3C大楼及东宝兴路OCC。软交换的架设方式应符合上海城市轨道交通的统一规划：需按照上海城市轨道交通公务电话系统的建设指导意见统筹建设；按照通信专业和信号专业的平台化建设原则进行设计；系统架构应采用主备冗余、异地灾备的模式，以均衡分担各线、各单位的接入量；系统应满足对应的功能要求，设备应满足相应的性能要求；应利用既有中继群实现上海城市轨道交通线网内部电话和外部电话的互联互通，有效降低核心平台的业务压力和宕机风险。

为了更好地适配上海城市轨道交通超大规模线网的运营模式，软交换系统还应至少支持以下功能：①自动录音存储，并将存储信息传送至集中录音平台，以进行统一管理调用；②各软交换产品应向外传送话单，用于计费管理；③提供统一的管理工具，至少支持终端类设备的统一部署、统一管理等；④各软交换核心建设需统筹考虑人工话务台查号功能的互联互通；⑤需提供满足智能运维要求的各类接口，配合输出符合智能运维要求的各类资源。

3.3 公务电话系统的改造实施方案

上海城市轨道交通“十四五”规划的项目中，计划对超期服役的1号线、6号线、7号线、9号线等4条轨道交通线路的公务电话系统进行更新改造，期间涉及到的新建线路需要同步建设开通公务电话系统。计划新建2套软交换核心，分别负责既有线改造接入和新建线路接入。上海城市轨道交通公务电话系统更新改造最早的项目预计于2022年开始实施，在此项目中增加了1套新建软交换核心的预算。通过该项目新建第1套软交换核心，负责接入“十四五”期间所有更新改造线路的公务电话系统。此外，在“十四五”期间第1条新建线路项目实施时新建第2套软交换核心，预计将接入轨道交通21号、23号线及崇明线等新线。

在“十四五”期间，若在用的华为软交换核心设备单边宕机，出现单核心运行情况时，应立即着手准备新建第3套软交换核心，以最大限度地保障城市轨道交通线网公务电话业务的正常运行；若在用的华为软交换核心未出现重大故障，依据电子设备使用寿命及上海城市轨道交通公务电话系统大修规程等相关规定，待华为软交换核心达到使用年限后再考虑新建第3套软交换核心。第3套软交换核心建设完成后预计可以完全替代既有的华为软交换系统，负责接入原来所辖的线路，并为未来同时期的新建线路和大修改造线路提供服务。

根据此规划方案，新建的3个软交换核心应承担上海城市轨道交通线网未来共计24条及以上线路的公务通话功能，以及申通地铁集团内部相关单位、部门的公务电话功能。为了保证上海城市轨道交通线网级公务电话系统的稳定性、安全性及高效性，有效降低因核心设备宕机带来的风险和影响，每套软交换核心在达到半生命周期后将不再接入新的线路，以使得所接入线路处于同一生命周期。在后续线路的更新改造中，将采用软交换核心与接入该核心的线路同步改造的方式进行。

如图1所示，“十四五”期间将把新闸路OCC内的既有中继群搬迁至隆德路OCC。各软交换核心应充分依托上海城市轨道交通既有的3个中继群(新闸路OCC核心汇接局、东宝兴路OCC核心汇接局和3C汇接局(在建))进行建设，设置迂回路由并互为冗余，以充分提升中继资源的利用率，实现指定中继与既有未改造程控交换网络的互联互通。各汇接局通过基于E1标准(欧洲的30路脉码调制标准)的中继或SIP(会话初始协议)方式与市话公网联通，实现各线路、各车辆基地、申通地铁集团所辖各部门等场所和单位间语音和数据的汇接交换功能，以及市话统一呼入/呼出功能，形成一个完整的上海城市轨道交通网络级的公务电话系统。

图1 上海城市轨道交通网络级的公务电话系统组网图

4 结语

本文通过对上海城市轨道交通公务电话系统现状的分析，提出了“十四五”期间公务电话系统规划的具体方案，建设2～3家不同供应商品牌的软交换核心，每个核心接入8条及以上的城市轨道交通线路，以实现公务电话系统设备生命周期的统一，有效降低建设成本和运维成本。基于此规划方案，可构建一个契合上海城市轨道交通超大规模线网级运营需求的有线通信网，便于统一指挥、调度和管理，以进一步提升城市轨道交通网络化运营的运行效率和安全性。