软交换技术在高速公路中的应用

摘要 福建省高速公路通信传输在全省范围内形成地市之间多个环网保护模式，可承载软交换系统。该文就目前福建省高速公路已经搭建使用的软交换系统与早期的程控交换系统进行技术功能上的分析比较，研究发现该系统的应用在技术上实现了更新换代，也推动了高速公路信息系统信息化的步伐，不仅降低了建造成本，同时降低了后续新增路段语音业务的建设难度和维护难度，具有较好的经济性和维护性。

关键词 高速公路；软交换技术；程控交换系统；通信系统

中图分类号 U495 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2024）23-0007-03

0 引言

福建省高速公路有限责任公司与许多跨域企业一样，基层单位遍布全省各个地市、乡镇，点多面广，通信以省数据中心为集点，通过主干光缆与设在各地市的数据中心相连。目前，传统的程控交换系统逐渐难以与激增的业务需求相适应，而程控交换系统全面改造成本较高，因此，福建省高速公路在新建路段及个别汇聚中心增加了软交换系统，共同承载语音业务。

该文以成功应用于福建高速公路的软交换技术为应用案例，对于如何在高速公路通信系统中充分利用软交换技术的优势进行了探讨。

1 程控交换系统现状

福建省高速公路在软交换技术投入使用前，使用的是基于PSTN网络的数字程控交换（SPC）网，网络拓扑如下：整体纵向上SPC网络可由上下两级交换层构成，上级交换层设置在福州路网中心和泉州西路网中心，各配置一台中兴ZXJ10程控交换机，其中福州路网中心作为汇接局，泉州西路网中心作为辅助汇接局，一主一辅，可对整个系统的稳定可持续运行提供保障。下级交换层设在全省各市级路段路网中心（通信分中心）。

基干路由设置情况如下：在上级交换层和下级交换层之间的互通采用标准的数据中继电路，其中上级交换层的汇接局（福州路网中心）与辅助汇接局（泉州西路网中心）之间使用2条E1中继电路组成核心基干电路。下级交换层的各通信分中心至汇接局（福州路网中心）使用2条E1中继电路连接，下级交换层的各通信分中心至辅助汇接局（泉州西路网中心）使用1条E1中继电路连接。下级交换层的各通信分中心之间的互通信号皆通过汇接局或辅助汇接局转接，即各通信分中心之间无需实体电路连接，数字程控交换（SPC）网示意图详见图1。

分布在全省各市高速公路基层单位的终端用户话务和局间话务交换，以及市话业务都挂载在上级交换层和下级交换层上。与公网的连接均采用中国No.7号信令E1数据中继电路，实现高速专网用户与公用网间话务交换。

2 软交换技术

2.1 技术简介

软交换的概念最早起源于美国，最初只是在企业网络环境下应用。软交换技术是将传统的交换设备部件化，从媒体网关（传输层）中分离出了主要的两种功能：呼叫控制与媒体处理。这样既能满足呼叫控制与传输分离，也能为呼叫控制、数据交换、第三方软件编程功能创建专业技术角度上的分离界面，分离出来的呼叫控制与媒体处理二者之间采用标准协议，再通过纯软件进行处理。软交换技术独立于传输网络，软交换设备只需要布置在NGN的控制层，应用功能较为全面，其功能实体主要包括呼叫连接控制、网守、翻译、选路、媒体网关控制器、信令网关、安全性、记录、计费等。例如在使用软交换技术的电话网络中，通过能够集合多个硬件功能的交换矩阵，将接入模块、中继模块、控制模块与总线实现内部紧密连接。

基于传统电路交换技术的网络系统开放性较差，其局限性在于其构建原理是将整个系统中的软硬件全部打包在一个单元部件内。而新的软交换技术则是将整个网络系统中重要的各个功能模块部件化了，这样的功能部件分离技术使得每一个功能模块都能够在所构建出的相对独立的网络单元中运行，该技术组建的网络结构较之传统电缆交换技术功能更加强大，效率更加高效，而且其独特的部件化构建使得其更具有独立性和开放性，其丰富的功能实体还能为系统本身提供更加丰富的通信信息资源[1-4]。

2.2 基本协议

软交换技术支持多种协议，例如媒体网关控制协议（H.248/MGCP），软交换之间互通协议（H.323、SIP、BICC），流控制传送协议（SCTP），MTP协议（M2AP、M3UA）等。在高速公路通信系统软交换技术中最为基本的协议运用就是H.323协议与SIP协议。H.323协议是早期主要的视频会议系统通信标准协议，例如一体化高清视频会议终端就运用到该协议。而SIP协议是一种IP电话信令协议，能够创建、修改、终止IP会话，传输性能高，可用于呼叫用户、响应呼叫、查询用户位置等，且其独特的管理模式，使其包含了传统电路交换机所有功能，灵活性高，易于实现，还支持不同场合下新增的业务和外扩产品。

2.3 基本网络结构

该技术的通信网络结构可归结出具有部件化、分层化的特点。部件化在上文中已经阐述。从整体网络上纵向分析，该网络基本有接入层、传输层、控制层以及业务层这四个独立的层次构成，这也就是其分层化的特点。每一层次在通信工程系统中都能发挥不同作用，其中控制层是在四个分层中是最为关键的，例如它所起到的作用是将另外三个层次的信令、服务器、接入的设备进行联系，为整个网络的构件化提供可行性的条件。

3 软交换技术在高速公路上的应用

3.1 系统构成

福建省高速公路通信传输在全省范围内形成地市之间多个环网保护模式，已满足建立形式多样的数据、语音业务应用的条件。新建的高速公路或专项改造项目统一采用技术新、价格低的应用软交换技术的业务电话。

目前福建省高速公路已使用建成一套完整的软交换网络系统，分别在两个省级通信汇聚中心各配置了一套SS软交换机（含综合媒体网关），即福州数据中心和泉州西数据中心。福建高速公路全省通信改造工程项目将原有PSTN网络接入到软交换体系中，软交换电话网构成图详见图2。

3.2 部署情况

福建省除去省会城市福州，其余的八个地级市厦门、漳州、泉州、宁德、莆田、龙岩、南平和三明的数据汇集中心，也分别部署一套或多套软交换综合媒体网关，同时部署网管系统进行本地化管理。各市中心的软交换设备都能与当地电信运营商相连，在整个高速公路传输网内搭建一套内部语音交换系统，使得全省高速公路各级管理部门实现长途、市话以及内部通话。各地市已经建成并稳定运行的监控网即可作为软交换系统的承载网络，即软交换系统的接入层由监控网承载，监控网在数据中心并入综合网。综合网在新建省市级的MSTP骨干传输带宽配置为50～100 Mbit/s，确保承载多种业务时有足够的带宽传输软交换技术的语音IP包；数据中心级综合网分离出监控网，即综合网包含监控网，监控网在接入层有单独MSTP传输带宽4 Mbit/s（新建工程传输接入网采用2.5 Gbit/s速率，带宽扩为16 Mbit/s），数据中心级软交换系统IP数据承载网由监控网提供，因为当前高速公路所使用的监控网只负责传输监控数据，业务数据量少，有充足的冗余，在监控网商挂载软交换IP数据能够确保有足够的带宽传输，服务质量得到了有力的保证。

软交换系统与程控交换机新旧系统的正常互通是通过依靠是中兴公司的ZXMSG 9000综合媒体网关来实现的。ZXMSG 9000综合媒体网关是NGN接入层设备，可以同时作为接入网关、中继网关、信令网关使用。软交换系统与程控交换机之间的媒体互通采用的是ZXMSG 9000综合媒体网关接入、中继网关的功能，它能实现媒体数据包的转换，将语音媒体转为IP数据包。ZXMSG 9000综合媒体网关支持模拟用户线接入，即与固网的汇接局可使用标准E1电路连接。作为中继网关使用，其提供了多个百兆、千兆的以太网接口，可与电信运营商的IP/ATM网络连接。对于现有网络，软交换控制设备系统具有良好的继承性，支持PSTN网、No.7信令网的全面互通。PSTN/PLMN网络的七号信令与软交换的互通采用的是ZXMSG 9000综合媒体网关的SG信令网关，由E1电路进行连接。福建省高速公路采用小容量的媒体网关ZXMSG 9000 MT64，实现企业与PSTN/PLMN网络的互通。

福建省高速公路软交换系统在福州数据中心、泉州西数据中心分别设置了软交换系统网管服务器，在各市级数据汇集中心本地设置相应的本地管理服务器，服务器之间通过全省通信网管网互通。

4 对比分析

基于软交换技术的功能应用，软交换技术本身具备多个驱动优势，包括以下几点[5]：

（1）灵活性高，支持多种协议和功能

软交换技术最后处理是依靠纯软件处理，所以用户可以根据实际需要灵活地配置、调整、更换所需要交换的功能，再则软交换技术所支持的多协议通信，能在不同的网络环境下进行互通互联，如能够在ATM、IP等重要协议处理系统中运行使用，其远控功能用软件开关与简单电气元件连接即可实现，基于目前社会需求还可启用虚拟语音功能等。

（2）高效可靠

因为软交换技术采用的是较为先进的通信协议以及技术，高效的通信及数据传输功能肯定是具备的。该技术还支持多种的备份、修复机制，防止网络故障或者数据丢失，能保证通信的稳定性以及安全性。该技术操作系统适应性高，几乎兼容了目前市场上大部分的主流操作系统。

（3）可扩展性强

软交换技术能够对网络资源进行动态的分配或者调整，能满足用户不断增长的需求。它还支持多种的接口，让不同厂家的不同设备进行互通互联，提高业务应用的开放性。如使用软交换技术网络中日常使用的固定电话、IP电话、传真业务、实时视频会议电视，甚至可延伸使用到一些特殊的工业场景，如高速隧道紧急电话，地铁系统应急救援话务等。

（4）较低的运维成本

相较于早期的电路交换技术，软交换技术不需要太多的硬件设备投入，如传统的硬件交换机等，其建设成本更低。再则软交换技术还能够对网络资源进行动态分配，优化网络设计来进一步地降低运维成本。

此次软件换技术在福建省高速公路中的应用，不仅降低了建造成本，同时降低了后续新增路段语音业务的建设难度和维护难度，具有较好的经济性和维护性。

5 结语

从总体上看，软交换技术是今后网络发展的趋势与核心，它可以利用开放式的网络模式满足更多客户关于语音通信、数据传送业务的不同需求。程控交换与软交换兼容并用的方式，实现了将现有的网络语音业务向下一代软交换语音网络平滑演进。该系统的应用不仅在技术上实现了更新换代，同时也推动了高速公路信息系统信息化的步伐，为其他高速公路通信系统建设提供宝贵的经验，为高速公路通信系统行业发展奠定了基础。

参考文献

[1]吴惠芬.基于软交换技术的下一代网络[J].浙江电力， 2006（1）：62-65.

[2]王辉.省级高速公路软交换技术解决方案[J].中国交通信息化， 2013（1）：124-128.

[3]丁俊.浅谈软交换技术在高速公路通信系统中的应用[J].交通科技， 2014（1）：111-113.

[4]吴刚.软交换技术在高速公路通信专网的应用[J].交通世界， 2014（11）：294-295.

[5]姜锋.浅谈软交换技术在通信工程中的应用及发展方向研究[J].信息通信， 2019（1）：203-204.