软交换技术在地铁线网调度通信的应用研究

摘　要：阐述了软交换技术原理及其网络体系结构，结合广州地铁线网调度通信系统现状及软交换技术的特点分析软交换调度通信系统建设的必要性，从地铁线网调度通信的功能需求着重研究利用软交换技术构建软交换调度通信系统。

关键词：软交换 ;线网调度通信;功能需求

1. 引言
     城市轨道交通调度电话是为列车运营、电力供应、维修组织、应急抢险提供快速、高效的指挥手段的专用通信系统。一般情况下每条线路设置一套独立的调度电话系统，但随着城市轨道交通线网的快速发展及维修专业调度模式的调整变革，同时受各线路间传输系统制式差异的限制，现有传统程控交换机的调度电话系统已经不能满足线网运营的需要。
    
2. 软交换技术
     软交换技术是网络演进以及下一代分组网络的核心技术之一，独立于传送网络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务，并向第三方提供可编程能力。
     软交换技术把呼叫传输与呼叫控制相分离，为传输、控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面，形成了分为业务层、控制层、传送层和接入层的网络结构，如图一所示。
    
     
     图一  软交换网络结构
    
     3. 软交换线网调度通信系统建设的必要性
     3.1线网调度交换系统现状
     1）广州地铁现线网调度交换系统只覆盖线网指挥中心及各线路运营控制中心，各线路调度交换系统覆盖本线路运营控制中心及车站控制室、供电值班点等。线网指挥中心及各线路运营控制中心与各维修专业调度间、各维修专业调度与各维修专业值班点间联系使用公务电话，运营指挥组织的效率及安全都受到严重的影响。
     2）现有线网调度交换机采用基于电路交换的程控交换机，每个呼叫需占用一个单独的64 kbit/s话路，需要大量PCM低速率语音传输设备的支持；而线网骨干传输网及各线路汇聚传输网技术的差异，各线路低速率语音传输设备差异较大，为线网调度电话的互联互通造成了障碍，系统扩展性差。
     3）现有线网调度交换机采用基于电路交换的程控交换机，不支持视频、数据等多媒体业务，并且系统无采用开放式体系架构设计，核心交换、呼叫控制、呼叫处理与终端接入没有分离，系统的功能扩展能力差。
     4）地铁线网快速扩展，需要增加大量的系统用户；但系统扩容受现有线网调度交换机硬件容量限制，设备后期扩容投资成本较大。
     3.2线网调度交换系统未来需求
     1）随着IP技术的快速发展，轨道交通调度用户对业务的需求不仅仅局限于基本的语音和低速率的数据业务。
     特别是城市轨道交通线网的扩大，城市轨道交通的安全性受到外界干扰和威胁的因素也日益增多，线网运营调度指挥、应急抢险组织需要通过现场组织指挥人员利用各种终端能够在任何地点、任何时间由有线或无线局域网等高速接入的方式与线网指挥中心和线路指挥中心实现多媒体、综合性的通信联系，实时了解和掌握现场情况，以作出科学决策，确保运营的安全。
     现有线网调度交换系统越来越不能适应多元通信的需求并成为业务发展的瓶颈，专用调度通信正逐渐由基于电路交换的语音调度通信发展演变成为以软交换为核心的新一代多元调度通信。
     2）城市轨道交通作为都市的中大运量运输工具，对安全性具有很高的要求。为此，线网调度通信系统要求具有高度可靠性和实时性，软交换技术可通过异地容灾技术，实现线网调度通信容灾。
     3）软交换技术采用业务、控制、传送和接入相分离的系统结构，各实体之间通过标准的协议进行连接和通信，软交换调度通信系统可轻松实现新业务的开发和投入使用，也可用过开放式接口和标准协议与其他系统如综合监控系统进行互联，使系统具有高度的灵活性。
     综上所述，软交换技术能够很好满足线网调度通信系统的使用需求，线网调度通信系统建设基于软交换技术的综合调度通信网是非常必要的。
    
4. 系统功能需求
     4.1调度台及调度分机的需求
     目前，广州地铁线网运营指挥层次体系按层次可分为线网运营指挥中心、各线路运营控制中心和各维修专业调度中心（通号调度、工建调度、车辆检修调度、AFC调度）等。
     根据运营指挥体系层次，线网指挥中心的行车调度、环控调度、维修调度、电力调度和值班主任设置相对应的调度台，各线路运营控制中心的行车调度、环控调度、维修调度、电力调度和值班主任设置相对应的调度台，各维修专业调度中心设置相对应的调度台。
     鉴于各线路调度通信系统在各车站控制室设置行车、环控、维修、电力调度分机，调度分机则设置在通号、机电、工建、车辆检修、AFC等各线路维修专业值班点。
    
     4.2 系统主要功能
　　4.2.1  通话功能
     1）线网控制中心各调度员能通过调度台与各线路控制中心相应调度员直接通话。
     2）线网和线路控制中心行车、维修、值班主任调度员能通过调度台与各维修专业调度员通话。
     3）各维修调度员能通过调度台与相应维修值班点调度分机直接通话。
     4）线网控制中心各调度员不能与调度电话分机通话、调度电话分机之间不允许通话。
     4.2.2选叫功能
     1）各调度员呼叫各对应下一级调度员或各值班点的值班员时可通过一键单呼、组呼、全呼。
     2）各值班员通过调度分机延迟热线方式呼叫调度员，呼叫分为普通呼叫和紧急呼叫。
     3） 调度员正在通话时，再有值班员呼叫应显示呼叫分机中文站名，并标明是紧急还是普通呼叫，并根据情况切换当前通话和等待中呼叫通话。
     4）调度员正在通话时，再有多个值班员呼叫，系统应该照呼叫先后顺序进行呼叫排队管理。
     4.2.3  会议功能
     1） 调度电话系统具有语音或视频会议功能，方便调度员召开电话会议，会议的参加方能在调度台上灵活设置。
     2）调度员正在通话时，再有值班员呼叫，调度员可选择该呼叫加入目前的通话形成多方会议。
     4.2.4  录音功能
     系统能够记录保存调度员与各值班点值班员的通话及各调度员之间的通话，调度电话录音时间至少能够保存60天。
     4.2.5接口功能
     系统通过软交换的开放标准协议预留与其他系统的接口。如与综合监控系统接口，在调度台上可调看综合系统的相关信息或进行相关操作；与视频监控系统接口，在调度台上可调看视频监控系统中的视频图像。
     4.2.6无线接入功能
     系统调度台或调度分机的终端可通过无线局域网方式连接加入线网调度通信网，以方便各类突发事件的应急指挥。
     4.2.7维护管理功能
     调度电话系统有维护管理功能，包括故障管理、 配置管理、安全管理、用户权限管理。
    
5.  系统的组成及其网络结构
     依照软交换网络结构，软交换调度通信系统也可划分为业务层、控制层、传送层和接入层。
     业务层由SIP服务器、调度应用服务器、视频会议服务器、接口服务器、信令服务器、网管服务器和录音服务器组成，主要负责全网业务支撑。其中SIP服务器用于负责基于IP会话的建立、维护和拆除；调度应用服务器用于实现调度通信功能；视频会议服务器为调度用户提供视频多媒体会议功能；接口服务器用于与其他系统如综合监控系统的连接；网管服务器用于对软交换调度通信系统进行维护、管理；录音服务器用于对所有调度通话进行录音。
     控制层由软交换平台组成，为软交换调度通信系统的核心，主要实现调度通信系统呼叫控制功能，包括呼叫选路、管理控制、连接控制和协议互通等，支持SIP协议。
     传送层有MSTP传输平台负责，采用VLAN技术进行软交换业务承载，以便与IP网中的其他业务区分。
     接入层主要由中继网关、语音网关、无线接入网关及无线接入点、IP调度台及IP电话、无线接入终端等组成。中继网关负责主用软交换平台与异地容灾软交换平台互联；语音网关、无线接入网关及无线接入点负责IP电话及调度通信无线接入终端的系统接入。
     为了提高软交换平台的可靠性和稳定性，在线网指挥中心异地构建业务层和控制层设备的异地容灾系统。
     图二  软交换调度通信系统网络结构图

6. 小结
　　采用软交换技术构建的软交换调度通信平台充分发挥了软交换技术的特点，满足城市轨道交通线网调度通信多业务接入的需求；采用开放式体系架构，业务扩展性加强，调度用户迁移、扩容部署灵活；双软交换平台互联组网，提高系统可靠性与稳定性。
　　
　　
参考文献：
【1】 陈建亚，余浩，王治凯.现代交换原理【M】北京：北京邮电大学出版社，2006
【2】 封晓燕，崔燕明，温永怡.利用软交换实现多媒体调度通信的特殊功能【J】.电力系统通信，2010，31（8）：9-13
【3】 卢晓帆，马平.基于软交换技术的多媒体调度系统及其应用【J】.电力系统通信，2008，29（4）：14-17