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摘要：公司通信网络向基于IP的语音网络发展是大势所趋，能够提供各种用户的综合接入，通过标准接口实现网络互通，相对于程控交换网络，具有业务多样性、组网灵活、运维成本较低等优势。本文对软交换系统进行需求分析、性能指标分析、系统分层结构和效果对比分析。
关键字：程控交换，软交换，行政办公通信
Application of Softswitch
Hongbao Zhou，Jiangtao Liu
（The 404 Co.Ltd.，Lanzhou，Gansu）
Abstract：Enterprise communication network based on IP voice network is on an upward trend of development.It can provide comprehensive access for various users and realize network intercommunication through standard interfaces.Compared with program-controlled switching network，it has the advantages of service diversity，flexible networking and low operation and maintenance costs.This paper mainly describes the soft switching system is analyzed from performance index analysis，system stratification structure and effect comparison analysis.
Keyword：PBX，Softswitch system，administrative office communications
1.公司行政办公通信领域的应用背景
S1240程控交换机系统采用全分布式硬件控制方式，各模块都有自己的控制单元，降低了单个模块故障对整个系统的影响，通过硬件冗余的设计模式，提高系统的整体可靠性，采用专用维护软件，维护人员需要命令行模式的专门系统培训才能使用和管理[1]。
电话通信系统实施改造前面临的主要问题有：
（1）S1240厂家及供应商停止提供备件生产和售后服务，系统运行维护困难。主要体现在设备重要备件需要商家重启生产线进行生产，成本高企；原系统的维护人员和专业技术支持人员都面临短缺情况，系统运行中出现的新问题不能得到及时有效的解决；
（2）由于程控交换系统封闭结构无法扩充新业务，对于公司发展中的业务扩展能力存在缺陷。主要体现在公司续建工程增多，原有厂区容量仅为2000模拟用户线，如果采取扩容方式，面临厂家重新调整系统数据结构和重新生产扩容硬件设备，扩容困难；公司在产业园的新建工程中需要的语音通信业务因传输设备不具备2M电路接口条件，采用E1/以太网接口转换方式不能保证语音的传输稳定性，语音业务拓展困难；
为了适应公司生产和项目建设中行政办公通信的发展需求，需要对原S1240电话通信系统进行升级改造。
2.软交换技术发展及特点
软交换技术是在以S1240系统为代表的传统电路交换网技术的基础上，吸收了IP网传输技术的语音通信技术，融合了电路交换语音网和分组交换数据网，是传统电路交换网技术的下一代语音通信技术。
软交换和传统电路交换的关键不同点是采用开放体系结构，实现分布式通信和管理，简化了网络层次和结构，减少了组网复杂性。采用软交换技术的通信网络通过标准接口实现网络互通，能够提供电话视频、会议系统、一号双机等多种业务场景的综合接入，具有业务多样性、结构简单、组网灵活、建设和运维成本较低、节约能源等优势。
2.1 传统电路交换技术的特点
传统电路交换是将传送交换硬件、呼叫控制和交换控制、以及业务和应用功能结合到单个交换设备内，是一种垂直集成的、封闭和单厂家专用的系统结构，新业务的开发也是以专用设备和专用软件为载体，开发成本高、时间长、无法适应快速变化的市场环境和多样化的用户需求[2]，改造和维护难度大。
2.2 软交换技术的特点
软交换打破了传统的封闭交换结构，采用完全不同的横向组合的模式，将传输、呼叫控制和业务控制三大功能之间的接口打开，采用开放的接口和通用的协议，构成一个开放的、分布的和多厂家应用的系统结构，可以使业务提供者可以灵活选择最佳和最经济的组合来构建网络，加速新业务和新应用的开发、生成和部署，加快实现低成本广域业务覆盖，推进语音和数据的融合[2]。
3.公司行政办公软交换通信系统的需求分析
公司软交换系统是指公司内部以软交换技术为基础进行组网的通信系统，包含公司行政办公通信和生产调度指挥通信两大类的软交换通信系统。
3.1 原系统的改进实施方式分析
S1240程控交换到软交换的改进实施主要有逐步改造和整体更新两种方式。
（1）第一种为程控交换模块局或中心局先行改造方式。模块局先行的改造方式为由下而上，先将模块局用户网改造为软交换网，再改造程控交换核心网，实现整个程控交换语音网络的软交换改造；中心局先行的改造方式为由上而下，先改造程控交换核心网，再改造模块局用户网络，最后完成整个程控交换语音网络的软交换改造。
逐步改造方式主要考虑S1240程控交换的业务过渡，采用程控交换与软交换混合组网，并根据用户重要程度和不同区域逐步实施新老系统的切换；该方案的缺点是在后期程控交换设备退出改造时存在与其他单位的老旧设备的局间协议互通问题。
（2）第二种为软交换整体更新方式。该方式保持原有的用户特征、用户操作方式、局间互联方式和参数不变，通过统一信令网络切换实现新老系统调整，不对局间设备的互通产生较大影响；缺点是由于用户数据和局内系统数据量大，存在人为错误影响用户使用的可能。
两种方式权衡考虑，第二种方式一次改造可以减少后期维护中的用户数据和线路调整工作量，减小局间互联不通故障和其他因设备老旧引起的难以解决的风险。可以通过采取措施优化实施方案，在实施前做好数据备份，并在软交换系统中先行录入系统和用户数据并对关键参数的数据进行核对，在软交换模拟测试中观察分析数据流向，对接入设备、互通设备、服务器设备进行测试；并在最终割接时采取分阶段实施，并对问题进行及时处理，降低对用户使用的影响程度。
3.2 新建软交换系统的主要性能指标分析
3.2.1 新建软交换系统需要考虑的主要性能指标包括系统容量和呼叫处理能力。系统处理能力话务模型[3]按表3.3所列指标进行测算：
表3.3 系统处理能力话务模型
3.2.2软交换系统容量指标：
目前在用电话用户使用量约为4000用户，其中不包含采用7号信令中继互联的803厂专网的用户数；考虑到公司产业园及其他在建项目生产运营后的电话需求量较大，软交换系统按10000模拟用户线为容量指标；
3.2.3信令网关设备的业务负荷指标
7号信令ISUP业务的正常负荷：
式中：BHCA为软交换设备的处理能力；
e为话路的平均话务负荷（Erl）；
C为系统容量电话路数；
T为平均呼叫占用时长；
3.3 软交换系统的主要功能需求分析
3.3.1软交换系统实现的业务功能
（1）实现原有S1240程控交换机系统具有的业务功能，包含本地用户相互间的电话呼叫、国内直拨的电话呼叫、与移动用户的呼叫、国内传真、主叫号码显示、呼叫转移、虚拟用户网内呼叫等原系统电话业务功能[3]；软交换系统保持原系统呼叫转移等业务的用户操作方式不变；
（2）实现软交换系统特有的多媒体应用业务功能，包含有视频电话、彩铃、会议系统、一号双机等第三方增强业务功能。
3.3.2信令与中继的互通功能
软交换系统需实现与外部运营商的互通，与电信、联通、移动运营商中继链接采用原S1240程控交换系统的7号信令ISUP协议方式进行信令信息的接收、发送和处理，并通过2M中继进行语音信息对接传递；
3.3.3可视化维护功能
软交换系统可以采用命令行和可视化管理界面两种方式进行维护管理，简化用户日常的维护工作。在维护界面可以提供操作命令的帮助说明，指导维护操作，可对软交换核心设备、信令中继网关和接入网关等设备的统一管理。
3.3.4计费功能
软交换系统具有市话跳表计费，长话详细计费等功能，需要完成计费原始数据传输分拣、用户话单分析和话费汇总统计等功能。
4 软交换系统的分层结构
公司行政软交换系统组网结构分析，根据软交换系统分层架构模型[4]，公司行政办公软交换系统的网络结构模型如图4.1。
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图4.1 系统网络结构模型
4.1业务管理层
4.1.1网管平台
作为独立设置的网管平台，实现网络中的信令与中继网关TG、接入网关AG、边界控制设备SBC、综合接入设备IAD、网络交换机等网元设备的统一管理，同时用于网络中设备的拓扑、告警、配置、性能、安全等管理。具备核心设备的命令行和可视化操作方式，可以通过可视化界面开展各种设备的日志信息查看、资源报表分析、告警信息处理等日常运维操作，降低了系统维护所需的技术能力要求。运维人员可以根据工单在web浏览器和客户端对用户数据进行装机、移机、改号、新功能、销户等业务操作，操作中均可以查看操作帮助系统来确认操作正常。
4.1.2计费管理
由软交换核心设备产生的话单，根据类型划分有中继、群组和用户话单，根据级别划分有免费、市话、长途话单，采取联机计费和定期推送两种方式送至计费管理服务器中。计费管理软件中预设了月租费、固定费、通话费、上网费、计费群等费用信息，送入服务器的话单通过数据预处理和话单分拣后，导入预设的费用信息和用户信息，生成话单明细、话费统计汇总，将可疑话单进行处理后即可实现用户费用统计。
4.2核心控制层
4.2.1软交换核心设备SS
软交换核心设备，是系统中的核心设备之一，用于完成用户注册、语音呼叫接入，以及信令与中继网关、接入网关、服务器、终端等设备的接入控制，实现呼叫控制、信令链接、协议处理等功能[5]；
在中心机房配置1套核心软交换设备，通过H.248协议对信令和中继网关设备、IAD进行接入控制，通过SIP协议对SIP可视电话进行接入控制，网关和IAD均通过IP承载网与软交换设备连通。
设备支持局内呼叫、本地呼叫、国内长途呼叫、汇接呼叫等基本呼叫功能，支持呼叫转移、呼叫等待、Centrex群呼限制、追查恶意呼叫等增加业务功能，支持ISUP、PRA、M2UA、M3UA等信令接入和G.711传真、ISDN、POTS、H.248、SIP等用户接入方式，支持端局计费、中继计费、用户线计费等计费方式。满足系统功能要求。
4.2.2信令网关SG
信令网关SG的功能是完成不同局向之间的信令消息与IP承载网中信令消息的互通，中继网关TG则负责连接相应的PSTN和IP网络，实现语音信息互通。
在中心机房配置一套核心网关，设备同时具备信令网关SG、中继网关TG功能。在信令网侧SG通过7号信令ISUP协议方式将语音信息传递到外部信令网，实现新建软交换网络与运营商信令互通；同时通过7号、1号、PRI等信令实现与专网设备的互通，通过2M接口实现全网软交换接入改造。在IP承载网侧SG将7号信令协议信息转换为H.248协议信息，传递到软交换核心设备，实现信令消息传递功能。
设备配置32个E1接口，8条7号信令数据链路（64kbit/s），支持SS7，R2，No.5，V5，DSS1等常用信令和H.248，ISUP，SNMP，M2UA，IUA，V5UA，TCP/ UDP/IP等协议，满足7号ISUP信令链路数和中继线数量要求，同时能满足业务扩展、系统维护和设备管理的要求；
4.3承载层
承载层的功能是完成网络内部的语音和信令信息传输，进行语音、信令的寻址和信息传递。主要依托已建设的主干光缆线路来建设软交换IP承载网，在软交换核心设备侧配置两台三层以太网交换机作为中心局信令设备的网关，通过光缆链接其他网络交换机节点，实现系统IP承载网内部互联；并对无光纤的地点实施局部光纤敷设和网络延伸，将语音业务覆盖到产业园，形成软交换承载专网，用以满足业务需要。
IP承载网内通过边界接入控制设备实现控制软交换网络和终端设备的接入，配合软交换核心设备SS实现用户和业务管理。通过划分不同的VLAN实施业务隔离，把软交换核心设备、软交换业务流等划分到VLAN1中，把网管设备和网管数据流划分到VLAN2中，把计费服务器及计费数据流划分到VLAN3中，把信令与中继网关设备及业务流划分到VALN4中，把用户侧的数据业务划分到其他不同的用户VLAN中，并通过安全设备控制VLAN之间数据的访问。
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图4.3 IP承载网网络拓扑图
4.4接入层
接入网关AG的功能是完成用户侧的信息接入和用户间连接。根据现场需求量情况，可在各接入点配置与需求适应的小容量综合接入设备IAD，为用户提供语音通信业务。采用接入网关替换母局的接入部分，其他分散点采用小容量综合接入网关IAD实现模拟话机接入。
本部分主要利用了当前在用的MDF配线架到用户端的电缆资源完成用户接入。个别分散单位的语音电话电缆质量差不能满足使用要求的，改为新建一体化接入机柜，光纤接入网络交换机节点，并在IAD设备后端配置MDF配线架接入楼内分线盒及原有电缆，实现用户接入到承载网。
5.实施结论
运维软交换系统改造后，原程控交换系统面临的运维和系统扩展两大难题都得到解决。网管同一设备管理和可视化图形操作界面降低了运行维护所需的技术能力要求，设备电路板通用性好，且核心设备均有主备用电路板，基本无需生产线临时生产备品备件，出现的新问题能够得到快速解决。由于软交换的结构特点，可以采用灵活的综合接入设备IAD，厂区续建工程所需的语音需求得到解决；目前在产业园已经实现了和厂区的光纤网络互通，由于采用的IP网的开放结构，IP承载网络可以延伸到产业园，其语音需求得到解决。
综上所述，软交换系统结构简单灵活性好，完全能满足公司语音业务功能需求，能保证系统安全稳定运行。
参考文献：
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