基于软交换技术的语音网络在高速公路专网中应用分析
引言
近年来，随着软交换技术相关标准、技术和产品的成熟，已在电信、移动等大运营商网络中得到普遍的应用。而高速公路通信专网中大量采用的程控交换设备则面临机型较早、行业应用率越来越低、设备厂商在未来一到两年内将全面停产的局面，且备品备件库存也非常有限，使得设备维护费用将大大增加，售后服务也难以满足需求，这让我们看到软交换技术走进高速公路通信专网势在必行。 1 软交换技术的概念及基于软交换技术的网络体系架构 国际软交换协会（ISC）对软交换的定义是“软交换是基于分组网、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”。我国信息产业部对软交换的定义：软交换立于传送网络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、认证、路由计费等功能，它是网络演进以及下一代分组网络（NGN）的核心设备之一。 软交换技术实现的主要思想是将呼叫控制功能从媒体网关中分离出来，即将业务实现与传输分离，各实体之间通过标准协议进行通信，以便更加灵活地提供业务。具体地讲，软交换是一个基于软件的分布式交换/控制平台，将呼叫控制功能从网关中分离出来，通过服务器上的软件实现基本呼叫控制功能，这些控制功能主要包含连接控制、翻译和选路、网关管理、呼叫控制、带宽管理、信令、安全性和呼叫详细记录等。同时，软交换开放业务、控制、接入和交换间的协议，将网络资源、网络能力封装起来，通过应用程序接口（API）和业务应用层相连，可方便快速地提供新业务，实现多厂家的网络运营环境 ，方便地在网上引入多种业务。 在传统交换网络中，采用交换机和信令提供业务的方式，“呼叫控制”功能是和业务紧密相关的，呼叫控制功能因业务需求不同而不同，所以给用户提供的功能或业务都直接与交换机有关，通常在制定交换机规范的时候要确定该交换机应提供什么业务，在增加新的业务时必须对每一个交换机或信令作相应的改造，因此提供的业务缺乏灵活性且扩展性差。基于软交换的网络体系架构恰恰弥补了这种不足，简单地看，就是通过软交换技术实现了传统程控交换机的“呼叫控制”功能，将传统的程控电话交换机的业务接入、路由选择（交换）和业务控制三个功能模块独立出来通过不同的物理实体分别实现，同时进行一定的功能扩展，并通过IP网络将各物理实体连接起来构成基本软交换的网络架构。 基于软交换技术的网络体系从功能上分为接入层、传输层、控制层、业务应用层四层结构，各层之间采用标准接口进行通信。 2 异构网融合与互通 图1 软交换融合网络拓扑图 在组建基于软交换技术的网络结构时，必须考虑到与其他各种网络的互通，主要是与PSTN网络的融合与互通。这主要是通过软交换的接口和各种协议来实现的，通过这些不同的接口与协议，软交换和PSTN能够融合成为一个统一的网络。在以软交换为核心的网络中， 软交换网络通过SG（信令网关）实现与PSTN网络的信令转换，通过TG（中继网关）连接PSTN端局，PSTN网络对这些端局的呼叫路由将指向软交换网络。中继网关位于电话交换网和分组网络之间，用于电路交换和分组交换的转换。以软交换网络为核心，PSTN端局作为接入的网络结构如图1所示。 这种融合网络覆盖了包括PSTN用户在内的各种类型的用户终端，固定用户和移动用户可以共同使用同一个核心IP网络，利用统一的控制层设备同时控制移动和固定用户的各种业务。在这种融合网络中PSTN端局向远端模块转化，软交换服务器作为网络的核心来完成对不同接入方式的用户的统一接入、统一控制，负责完成呼叫处理过程和各种接入协议（包括SIP、H.323等）的适配处理过程。所有的业务由软交换触发，计费、认证等功能均由软交换完成。软交换使用H.248协议完成对相关媒体资源的控制与管理。此外，软交换还负责完成向业务平台提供开放的标准接口，应用服务器通过API接口通知软交换完成相应的业务。 3 基于软交换技术的语音网络在高速公路专网中的实现方式 3.1 高速公路通信系统现状 与省（自治区、直辖市）联网收费系统、监控系统管理架构综合考虑，结合设置，高速公路通信采用“省级通信中心-路段通信分中心-基层无人通信站”三级管理架构。省级通信中心：与省级收费、监控中心同址设置，负责组织调度各路段通信分中心与省级通信中心之间的信息交换；路段通信分中心：负责本路段内通信业务的汇集和转接，并按要求接入省域骨干通信网，实现与省级通信中心联网；基层无人通信站：与高速公路沿线的收费站、隧道管理站、服务区、养护工区等合并设置，能以无人职守的方式完成路段内基础信息的传输和接入。 从功能和网络层次上划分，高速公路通信网可分为传输网、业务网和支撑网。 同高速公路的管理架构相匹配，高速公路通信传输网可以分为三层：第一层：省际间干线网，指连接各省级通信中心之间的干线通信网络平台，在交通运输部的总体协调组织下，分别由中国交通通信信息中心、各省（区、市）交通运输厅、交通运输部救助打捞局等组织实施；第二层：省干线网，指连接省通信中心和通信分中心的干线通信网络平台，是为联网运行的监控系统、收费系统提供数字传输通道，为省内高速公路电话网提供中继传输通道，为闭路电视监视系统提供图像和控制信号传输通道。同时，全省干线传输通信网还应具有承载或预留今后新业务发展所需的基础条件和空间，如全省高速公路会议电视系统、办公自动化系统等。第三层：接入网，主要是各路段通信分中心与所属路段内收费站、服务区、停车区、隧道管理站等各基层无人通信站之间的通信。这三层网络共同构成高速公路通信传输网络。 支撑网是构建传送网和业务网所必需的辅助和支持系统，通常由同步网、信令网、网管网构成。 业务网完成各种类型通信业务的应用或服务，由电话交换网、数据通信网、图像传输网、会议电视网、办公自动化系统等组成。 目前我国各省高速公路通信网络主要采用依托于SDH（同步数字体系）技术平台的多业务传输平台（MSTP），在MSTP之上构造语音、IP数据广域网络平台，这样就把高速公路通信系统中的多业务融入一个传输平台。具体组网方式如图2所示： 图2 高速公路通信系统网络构成图现状 数据通信网、图像传输网、会议电视网、办公自动化系统均是IP以太网数据，通过干线网及接入网ADM组成的自愈环网通过其以太网板接口与IP网络连接，完成各省通信中心间，省通信中心与路段通信分中心间及路段通信分中心与 所属路段内各基层通信站间数据、图像的传输交互。 ①与各路段分中心同址的收费站、停车区和服务区以及管理处本身的办公电话直接接入本地程控交换机。 ②与各分中心不同址的收费站和服务区的办公电话利用接入网综合业务接入部分的语音接口（V5接口或二线模拟语音接口）复接至基于SDH技术的多业务传输平台（MSTP）实现的。具体方式在各管理处设立通信分中心，通过路段SDH构成通信接入网，由通信分中心OLT（光线路终端）延伸出去，在各收费站、服务区、停车区及隧道管理站设置ONU（光网络单元）接入光链路，并将电话模块由ONU的综合业务接入部分引出，实现用户与位于通信分中心处的程控交换机的交换连接。位于各通信分中心处的程控交换机利用一号信令和7号信令通过干线ADM上的E1板进行互联，从而实现高速公路电话业务。 3.2 基于软交换技术的语音系统在高速公路通信系统中的实现 在路段分中心部署1台软交换设备，提供路段分中心的语音交换、中继互通、用户接入等功能； 在各无人通信站通过部署1台接入网关实现线模拟电话及IP电话接入，模拟电话及IP电话按需配置，根据实际需要选择不同的接入网关设备。 同时部署1套语音网元管理系统，对软交换设备和接入网关设备提供多样化的管理功能，包括区域管理、安全管理、接入网关设备管理、软交换设备管理、日志管理、告警管理等。具体实现方式如图3： 图3 软交换引入后高速公路通信系统网络构成图 由图3可见，基于软交换技术的电话网引入高速公路通信系统后，省去了低速率接入的综合业务接入模块，能够在同一个网络上通过IP方式同时提供语音、数据以及多媒体业务，促进了通信业务的融合，最终形成“全业务网”。 4 结束语 基于软交换技术的电话网络平台不仅能提供基本的VOIP语音业务，并能提供多媒体会议、语音留言等增值业务，同时也方便与视频会议、生产调度、OA办公等进行有机的融合。由于其是基于IP融合的、符合下一代网络要求的多业务统一承载平台，方便实现多业务统一协作、多业务统一管理；融合现有多种通讯方式，统一使用界面、统一配置管理、统一用户管理，使使用更加简便；同时具有标准化的设备、业务系统接口和二次开发接口，使维护更简单，更加容易扩展增值业务。 综上所述，以软交换为核心的通信系统发展已经成熟，这一技术的应用，将使高速公路通信专网建设成为融合数据、语音、视频业务的宽带综合业务网络。