高速公路通信系统中软交换技术的应用研究

宋 杰

（河南省交通投资集团有限公司郑州分公司，河南 郑州 450000）

0 引 言

高速公路通信系统是高速公路机电系统中的重要组成，在整个系统中有着支撑性的作用，是信息传输的重要媒介，可为视频会议、网络服务等系统创造高效的传输渠道，在交通通信网络中有着极为关键的作用。从高速公路通信系统的建设现状来看，大部分运用程控交换设备，设备型号较老，早已停产，加之设备运转时间过长，导致其存在较高的故障率，维护成本较高，进而对其正常运用、日常维护产生严重影响，设备的改造更新已迫在眉睫。软交换技术的引进使得当下高速公路的视频、语音、数据等业务充分融合起来，具备接入灵活、成本低等优势，可使高速公路等业务需求得到充分满足。该技术的引入及运用将推动高速公路通信系统向网络化、数字化方向发展。

1 软交换技术原理

软交换技术为目前国内应用较为广泛的一种信息通信技术，相较于当下各大运营商所构建起的通信网络，该技术有着极大差异。软交换技术以通信网络为依托，其运用有助于移动、业务、固网间的融合发展，并且可以推动高速公路通信系统向全网际互连协议（Internet Protocol，IP）网络方向发展、过渡。从国际交换协议界定的角度来讲，软交换技术以分组网络为依托，通过对过程控制软件、相关系统和设备予以利用，可将通信网络中的功能进行模块处理，使其独立。从我国相关规定的角度分析，软交换技术在信息传输、通信中有着一定的特殊地位，其功能众多，如资源交换、呼叫辅助控制、路由计费等，可充当下一代分组网络中的关键设备。软交换技术在高速公路通信网络建设中存在积极影响，可为通信系统的建设提供多项功能。

媒体服务器等均为软交换技术的实体组成部分，具备分布广、综合性与开放性强等特征。通常情况下，通信网关通过协议达成控制的目的，而软交换网络则采取H323、软交换技术、信令传输（Signaling Transport，SIGTRAN）协议、Megaco、会话初始协议（Session Initialization Protocol，SIP）等达成控制目的。自干扰消除（Self-interference Cancellation，SIC）、承载无关呼叫控制协议（Bearer Independent Call Control protocol，BICC）主要用于软交换设备中；SIGTRAN 用于网关信令、网关软交换设备网络中交换信号的传输；Megaco 则在媒体及接入网关、软交换设备、H248 终端接口中予以运用。IP 网络可实现多媒体通信，为众多参与者创建会话进程，并展开相应的修订、终结[1]。

2 以软交换技术为基础的VoIP 技术

基于IP 的语音传输（Voice over Internet Protocol，VoIP）是以IP 电话为基础衍生出的一种技术，其存在一定的增值业务，主要是以信息系统的语音传输作为依托，可对全球IP 互联及Internet 等运行环境予以广泛利用，让信息的传输效率更高，质量更加稳定可靠。VoIP 技术的使用，可对视频、语音、传真以及数据等展开传输，从而实现低成本的Internet 呼叫以及电视会议、电子商务以及多种类型信息的存储与转发。VoIP 技术还可利用实时传输协议（Real-time Transport Protocol，RTP）、SIP、H.323（基于分组交换的多媒体通信系统）等传输协议及G722、G729、G711 等编码技术，对VoIP 模拟声音信号展开数字化处理，将相应数据打包，利用IP 数据网络展开相应传输。其中，VoIP 网络构成包含终端设备、接入设备，在上述设备中，交换设备与传统通信网络中的公共交换电话网络（Public Switched Telephone Network，PSTN）交换机的相似度较高，接入设备（中继网关）是通过E1 接口实现与传统PSTN 网络间的对接，从而实现VoIP、PSTN 网络间的互通。从信息传输流程的角度分析，其具体流程为向发送端发送模拟语音信号→动态化抽样、编码等→将语音信号转化为IP 封包→压缩、添加地理、控制信息→展开网络传输→待传输至特定终端后解封封包→抹去控制、地址信息→将信号还原至最初状态[2]。

3 软交换技术引入通信系统的价值

目前，针对高速公路所构建的数字化通信系统普遍缺少标准化的通用公共信道信令，且从软件层面分析，其版本较老、容量不足。从硬件设备层面分析，因型号过老，面临停产状况，专业维护人员数量不足，从而使得系统版本升级花费较高，网络结构不合理，进而使信息流通速度较慢，所有电话难以实现规范化、统一化管理，已然无法适应当前时代发展的根本需求。由此可见，全新的交通网络不仅要使当下的业务需求得以满足，还要具有一定的拓展性和兼容性，能够适应时代发展的趋势与潮流，满足未来业务发展的更多需求，在此基础上将成本控制在合理范围内，尽量对旧设备予以运用。近年来，现代通信技术、信息技术高速发展，部分此方面技术较为先进的国家，其运用体系已经逐渐向智能和网络构建模式发展。随着通信设备的迭代更新，软交换技术的运用已成为当下高速公路通信系统建设的必然趋势[3]。软交换技术可使传统模拟电话服务的生存周期得到有效延长，且经IP 网络降低运营成本，保障当前通信系统方面的投资，并让投资得到延续。相较于传统交换技术，此类技术发挥的作用不容忽视，其优势也较为明显，可实现成本费用较高的业务或传统交换技术无法实现的业务，能够弥补以往程控交换过程中存在的缺点，实现同一网络数据、语音、媒体业务间的同时传输，并且使通信业务得到充分融合。基于软交换的VoIP技术，利用开放协议（H323、H248、SIP 等）可促进数据、语音业务间的融合，并且各设备在网络中无位置限制。从逻辑层面分析，彼此互相独立，接入设备灵活性较强，使用多样性信令的设备只要遵循交换的规则和标准，便可通过现有的网络顺利和有效地接入，进而使成本大幅度降低，提升运用效率[4]。

4 软交换技术在高速公路通信系统中的应用

4.1 网络结构

软交换技术的运用使原有交换机实现了各功能组块的独立，使其变为独立存在的相关网络部件。在接口开放期间实现互联，可使原有封闭通信网络逐渐展现出开放性特征。使用者可从实际业务层面出发，自行地对各功能产品进行分配，从而在组建起全新网络系统的同时，对各部件的接口展开标准化管理，实现异构网络间的互相联系，使其有效性及科学性得以提升，满足当下用户愈发丰富的业务需求，也可使网络本身的持续发展能力与竞争力得到进一步提升。从功能层面分析，可将软交换技术分为4 个层次，自上而下分别为接入层、传输层、控制层以及应用层，接入层的组成包含不同类别的网络设备及功能，主要在于软交换网络后，可实现各终端设备不同网络的接入，其所发挥的职能类似于以往所用程控交换机中的用户模块及中心模块；传输层则可替代既往电路交换中的交换矩阵，同时充当软交换中的承载网络，该层次可从源头着手，将软交换网络内所涵盖的诸多信息有目的地展开传输；控制层为软交换服务器，其功能主要是对呼叫进行控制，包含呼叫连接、监测以及超出，与以往程控交换机中的呼叫处理模块功能较为类似；应用层又名业务应用层，以呼叫作为基础进行建立，主要为用户提供增值附加服务[5]。

4.2 VoIP 语音系统建设计划

当前，程控交换系统是我国现有高速公路的主流通信系统，在我国高速公路运用业务中发挥着重要作用。以软件技术为基础所构建的模拟信号数字化语音系统作为基本的网络平台，可实现全部分界线的通话，对线下拥有的线路设备予以有效利用。利用现有的数据链路对VoIP 通信业务予以承载，从而使IP 网络的效用得以最大限度发挥，降低通信成本，提升生产效率。模拟信号数字化系统具备较强的统筹功能，能够对录音、广播、主播等功能进行灵活调度，合理运用；具备运用便捷、可靠性强、易维护以及扩容方便等特征，支持常用的网络特性通信协议；还具备极佳的兼容性，支持与各运营商间的兼容。例如：高速公路负责收费的工作人员需要向值班人员汇报业务，介绍工作中遇到的各种困难和问题，由收费中心值班人员向收费工作人员传达业务指令时，可以采用面向小组或面向群体的呼叫方式；在收费中心安装电话分机，通过接入设备展开数据及信息的交换，对收费广场中的以太网交换机主机予以利用，将其与收费数据在同一通路中传送到中心。在中心安装多台收费对讲主机，由主机对各分路分机展开统一的调度和管理，此种结构系统具备极强的可靠性，可保障故障发生后及时进行恢复与倒换。如果某一阶段出现故障，也能让呼叫保持正常，避免对其产生影响。呼叫路由能够根据实际情况提供多种层级的备份，实现再生，进而给系统的正常运行带来保障，确保分支的语音不会受到干扰，随着网络中断而受到过度影响。

5 故障分析与处理措施

一般状况下，VoIP 语音系统故障处理大体分为信息获取收集、故障的识别鉴定、故障位置的定位以及故障的清查排除4 个阶段。在故障处理早期，应对相关原始数据进行搜集，帮助维修人员缩小故障鉴别范围，从而精准、快速地确定故障位置。待故障信息搜集完成且明晰故障范围后，鉴别定位故障地点的过程中，利用一定手段对故障成因进行分析，探查出具体的故障原因，从而针对性地采取合理手段将故障予以排除，清除其中存在的故障。鉴别前，故障分析是一项极为重要的流程，一旦出现问题，就需要先进行故障的排查，判断故障的性质。如果是终端出现问题，则需要对其配置以及软交换进行重点检查，系统故障则需展开更为深入的判断，判断其属于中继故障、网络故障、电源故障还是单板故障，若不属于上述故障，则可通过抓取系统日志、网络报文等方式判断故障原因。

6 维护作业方案

例行维护预防性手段是指定期对设备进行检修保养，如对机房环境、线缆系统、预警系统以及除尘设备等进行检查，从而及时发现潜藏的隐患及缺陷，并及时采取有效的手段对其进行恢复、处理，降低设备故障发生的风险，有助于相关维护人员实时了解设备网络的运营情况及运转趋势，增强维护人员对突发事件的处置能力。通过定期的检查测试、备份、清洁，可及时发现设备在运转期间所产生的功能失效、自然老化、性能降低等缺陷，利用合理的手段及时对其进行处理，消除隐患，预防事故发生，从而保障设备稳定、长期、安全以及可靠运行，使业务需求得到有效满足。因此，为更好地对设备进行维护，将设备的作用、性能予以充分发挥，降低意外事件发生的风险，保障软交换设备长期稳定可靠运行，相关企业要制定针对性的维护作业方案，如日维护计划表、月维护计划表、年维护计划表等，且在实际维护工作中，必须严格遵从相关规定展开相关作业。

7 结 论

软交换技术为未来网络发展的必然趋势，其可将当下传输网络的灵活性特征予以有效利用，运用开放式网络模式，满足当下客户日益丰富的数据传输、通信等需求。同时，软交换技术的运用可促进网络的彼此融合及业务间的充分连接，各项技术在高速公路通信系统建设中所占比重持续增大，其必然会成为我国高速公路通信系统未来建设和发展的关键。