傳統電話網的IP化改造

引言：眾所周知，有線電視網、程控電話網和計算機網三網合一的好處有千千萬，但實際進程卻步履蹣跚，其中最主要的不是技術問題而是部門利益分割問題。由于業務特殊性需要，筆者所在系統自上世紀90年代起建立了較為完善的程控交換內部電話網絡，因業務和技術的發展需要升級改造，由于不存在利益分割問題，所以我們選擇了IP化（即軟交換技術）升級，向兩網合一的目標走出了重要一步。本文作為一個典型案例與各位同仁共享。

電話網現狀

現有電話程控交換系統自1991年建成，已運行24年，曾發揮了重要的作用。該交換網絡有47臺（套）程控交換設備，分省、市、縣三級交換網，以濟南的中心交換局為核心，呈三級樹形結構。省局是C1級，8個市地局是C2級，31個縣局是C3級。覆蓋了省局機關、14直屬單位、8個市地級局及31個縣局的語音通信。2004年對省局、市地局和部分縣局進行了更新維護，目前該網絡大部分設備尚能勉強維持運行。交換設備是華為公司的早期產品，主要有 C&C08、EAST8000兩種機型，個別單位采用其它廠商的小交換機或PCM設備。

存在的主要問題

（1）設備老化嚴重，威脅防汛通信安全

通信設備的使用壽命周期一般為7到8年，目前全網有23臺設備的服役期已超過10年。設備老化嚴重，故障率不斷上升，系統穩定性急劇下降。因設備故障導致的大面積電話業務中斷時有發生，已對全局各級管理部門的日常工作帶來了較嚴重的影響。另一方面，由于通信技術的快速發展，大部分設備生產廠家都已經停止了程控交換設備的研發和升級，很多型號已經停產。C&C08 B型程控交換機從2014年起已不再接受訂單，East8000已經停產多年，這對網絡的運行維護造成很大的困難。

（2） 業務功能單一，無法滿足業務擴展的需要

隨著近年信息化建設和應用水平的快速提高，業務工作不僅對語音有需求，還需要對數據、文檔、圖像、視頻等多種信息的支持，各種信息可以在同一平臺上進行交互，在緊急時刻還需要通信系統能夠提供群呼、一號通、統一通信等功能，為綜合會商和方案調度提供支撐，但是傳統的程控交換機，無法滿足這些需求。

（3）靈活性差，不具備應急能力

防汛通信需要一定的應急能力，尤其是沿岸分布的管理段、堤防養護班、倉庫、搶險隊、閘管所等單位位于防汛搶險工作的一線，又是各種突發事件易發的地段，必須要具有利用各種網絡資源和終端資源，靈活、快速建立通信的能力，但是程控交換的傳輸系統采用線路交換方式、路由單一、互補性、容災性差不能滿足應急需求。

（4）電話程控交換網建設成本高，覆蓋范圍小

很多基層單位，對語音通信有著強烈的需求，但是由于這些單位和機構地處偏遠、位置分散，在現有的程控交換體系下，要解決語音通信問題，建設和運行成本非常高，施工難度大，所以一直都沒有覆蓋到。

（5）網絡結構不合理，重要節點缺乏保護

網絡采用的是三級樹形結構，且重要節點沒有備份路由，單點故障即可造成下級節點的全部中斷。同時過多的網絡層次導致維護管理難度大，業務周期變長，一些業務甚至無法開展。

圖1 省局組網圖

建設目標和范圍

建設目標是構建一個技術先進、安全可靠、運行穩定、業務調整快速靈活、便于維護的軟交換通信系統，除可完全代替現有程控網的作用外，還支持移動電話、可視電話、IP電話、個人電腦等終端接入，具有統一通信等智能語音業務、可統一管理全網設備及用戶。實現計算機網絡通達的地方，就能進行語音通信，解決目前存在的防汛通信技術落后、設備老化、基層防汛單位語音通信困難等突出問題，滿足各級對語音通信的需求。

（1）省局

配備軟交換核心控制設備1臺（包括中繼容量32個2M、UC用戶許可600個、視頻許可50個）、IP話機40部、雙接口電話20部、邊緣接入控制器1臺、綜合接入設備6套、用戶配線架6架、綜合機柜6架、統一網管系統1套、計費終端和管理維護終端1臺、話務臺1臺、網絡版計費軟件1套。

（2）市地局、縣局及以下基層單位

建設8個地市級局的綜合業務接入網關和承載網，并配置話務臺、計費和管理終端等設備；縣局及以下基層單位配置綜合接入設備。以市局為單位，根據每個單位實際需要，綜合接入設備10～25套（用戶容量 共 1632～ 2792線）、配線架11～23架，綜合機柜11～23架，計費終端和管理維護終端各1～5臺，匯聚交換機1～2臺，話務臺1臺，雙接口電話3～5部，IP電話9～15部。

組網方案

與程控交換方式不同，軟交換采用IP網的分組交換模式，不需要構建專用網絡，依托于已建成的廣域計算機網即可。信息中心作為匯接局（一級），8市局作為各所屬縣局的匯接局（二級），縣局及以下基層單位、站點等通過綜合接入設備IAD接入，組成結構簡單、層次清晰、便于管理和維護的兩級交換網絡結構。

（1）省局部分

省局信息中心的軟交換核心交換設備上連到流域信息中心，下連8個市地局；省局機關、信息中心等14個駐濟單位通過綜合接入設備接入信息中心核心交換設備；核心交換設備通過2M數字電路與地方電信部門的公用電話網（PSTN）連接。系統組網如圖1所示。

(2)市地局、縣局及以下基層單位

市局上連省局，下掛縣局及縣局以下基層單位，綜合接入網關通過2M數字中繼與公網（PSTN）連接，組網如圖2。

縣局及以下基層單位通過承載網下掛在所屬市地局。組網結構如圖3。

圖2 市局組網圖

設備部署方案

(1)省局部分

省局主要部署軟交換核心平臺和業務接入部分。

軟交換核心平臺:在省局配備一套軟交換核心平臺，包括軟交換核心控制SS，綜合接入設備，運營支撐系統和統一網管系統等，全網設備用戶將由省局的核心控制設備進行統一管理和控制，實現模擬電話、IP電話、可視電話、手機軟終端、臺式計算機、平板電腦等終端的快速接入。

省局的核心控制設備將與上級流域中心局的核心控制設備互為容災備份，實現網元的雙歸屬，當省局SS出現故障時，全網用戶將自動倒換至流域中心局SS，提高網絡的通信保障能力。

圖3 縣局組網圖

業務接入:負責完成用戶和中繼業務的接入，不僅實現省局用戶PSTN出局呼叫，而且能與省局網絡中不改造的的PABX用戶的互聯，實現這部分用戶與軟交換網絡的互通。

計費和綜合網管:部署一套計費系統和網管系統，提供全網的用戶計費和網元管理等。系統還能根據需要進行權限設置，使市、縣局用戶根據設定的權限，實現對所管站點計費和網絡的獨立管理功能。

(2)市局部分

市局主要部署業務接入部分。在市局配置一套綜合接入網關設備，完成電話用戶和中繼業務的接入，實現市局和縣局用戶的公網（PSTN）出局呼叫。在市局與省局傳輸通路中斷的情況下，實現用戶從公網迂回路由的呼叫，還具備自交換功能，實現市局與所轄各縣局之間的通信暢通。與省局相同，實現IP電話、可視電話、手機軟終端、個人計算機、平板電腦等終端接入。

計費和網管:在各市局配置計費終端和網管終端，實現對本市局及所轄縣局用戶的統一計費管理和網元用戶管理。

(3)縣局及縣局以下基層單位

縣局建設的主要內容包括業務接入部分。配置IAD設備完成縣局和縣局以下單位電話用戶的接入，縣局用戶的公網（PSTN）呼叫從所屬市局出局。在縣局與市局傳輸通路中斷的情況下，IAD具備自交換功能，實現縣局本局用戶間的通信暢通。實現IP電話、可視電話、手機軟終端、個人計算機、平板電腦等終端接入。

（4）編號方案

按照部頒通信網自動電話編號標準，制定本內網電話編號規則為：“接入字冠+長途區號+N+分機號”，其中系統內部接入字冠為“9”；長途區號為所在地的公網長途區號；N的取值范圍為0～9，流域機構取偶數，地方廳局取奇數進行分配。

技術要求

(1)軟交換核心控制設備

核心交換設備由網關MTAE硬件平臺開發而成，MTAE機框支持業界標準的AMC板卡內置，采用前后對插方式，提高系統集成度。

網關由MGC、MGW和MRP 3大部件組成，這3大功能部件部署靈活，可分離也可合并部署：

MGC呼叫控制：包括用戶注冊、呼叫控制、業務管理和觸發、路由選擇等多種功能。

MRP媒體資源能力：媒體服務器提供強大的媒體資源能力，專業的媒體資源板使得對媒體資源的處理更加得心應手，支持多種語音、視頻、傳真的編解碼格式，屬于專業級的媒體資源平臺，提供高質量、專業的通話質量和會議質量。

MGW提供寬窄帶一體化的接入能力：豐富的業務板卡可以方便的進行插拔和擴容，支持 ISUP、TUP、PRI等多種窄帶中繼，可以方便地與PSTN/PLMN/IMS等運營商網絡對接。

這3部分功能均使用相同的軟硬件平臺，3種功能可以靈活的進行組合，滿足開局組網與對接需求。系統的邏輯組成。

網關的MGC功能、MRP功能、MGW功能可分可合。

集中式組網：使用單獨一套設備實現功能。

分布式組網：將MRP功能和MGW功能合一，使用一套設備提供，MGC功能使用一套設備提供，實現分布式應用需求。

具有高密度、高擴展、支持集中式和分布式組網，高節能、高可靠性、機框雙主控，網關、媒體資源板負載均衡，雙中心系統容災等特點。

(2)綜合接入網關設備

設備功能:支持本地再生功能，高可靠性解決方案能力，高保真內置式語音會議；支持統一網管，本地網管，自帶可視化工具，可實現1小時開局；一體化接入能力，同時支持模擬用戶和IP用戶接入，高集成度，單設備最大96/224/192路模擬用戶接入。內置Voicemail語音郵箱，內置Web管理界面，提供會議預定、前轉號碼修改、一號通號碼修改等配置功能。

交直流電源能力，且支持1+1備份；提供主處理板熱備,倒換后通話不中斷，提供多資源板負荷分擔，提供多中繼接口板負荷分擔，提供網口備份,能夠自動切換；電源模塊2+1均流和備份。

(3)綜合接入設備

綜合接入設備是基于IP的語音/傳真（VoIP/FoIP）媒體接入網關，提供基于全球IP網絡的高效、高質量的話音服務。通過標準的SIP協議與IP PBX或NGN設備配合組網，滿足不同用戶規模、不同應用場景的接入需求。

功能:支持模擬話機用戶接入到IP網絡，支持數據用戶接入到IP網絡，支持FXO口出局，支持傳統PSTN電話業務，如主叫號碼顯示、呼叫轉移和呼叫等待等，配合IP PBX實現智能業務和特色應用業務，如一號通等。

(4)其他功能

統一業務平臺。對第三方提供開放的標準API接口，完成新業務的生成和提供功能。

統一網管系統。在省局配置統一網管系統，在網元層、網元管理層、網絡管理層、業務管理層4個層次，對軟交換體系中的各層網元進行統一網管?？蓪崿F：設備管理、業務管理、單點登錄、告警管理、性能管理和拓撲管理。軟件技術要求：支持Windows 7（32位）+MySQL 5.5。支持如下操作系統和數據庫的組合：Windows Server 2008 R2標準版（64位）+MySQL 5.5；Windows Server 2008 R2標準版（64位）+Microsoft SQL Server 2008 R2標準版。標準版和專業版支持如下操作系統和數據庫的組合：Windows Server 2008 R2標準版（64）+MySQL 5.5；Windows Server 2008 R2標 準 版（64位）+Microsoft SQL；Server 2008 R2標 準版SUSE Linux 11 SP3（64位）+ Oracle 11g R2標準版。

運營支撐系統。建設運營支撐系統，包括網絡計費系統、話務臺等。

邊緣接入控制器。在省中心局配置邊緣接入控制器，解決不同網絡之間的互通問題，解決不同網絡軟終端與內部專用通信系統的連接問題。

升級效果分析

(1)先進性

隨著通信技術的發展，程控交換技術已經被淘汰，無法跟上未來通信網絡發展的潮流，只能使用E1電路進行傳輸，帶寬小只能滿足模擬電話的通信需求，只能提供NO.7號信令和NO.1號信令，業務接入能力差，無法滿足移動電話、可視電話、IP電話、個人電腦等終端的接入。

(2)可靠性

程控交換機型目前面臨廠家陸續停產的問題，備品備件難以采購，技術服務支持無法長期保證，若設備發生故障或雷擊，無法保證設備的及時修復。

(3)施工及維護成本

程控交換機機房占用面積大，運輸安裝成本高，在施工過程中受到的限制較大，設備一般采用48V直流電源，不能使用220V市電，需建設的配套設施較多，靈活性較差。日常運行維護需本地人員對設備進行查看，無法遠程進行維護，對維護人員的專業技術要求較高。

(4)工程造價

在工程造價方面，采用傳統程控交換機更新改造方案低于軟交換方案，但是有些基層單位無法覆蓋。本工程程控交換機更新改造方案的估算價格約1900萬元，軟交換方案為2600萬元。

通過對比可以發現，軟交換通信系統改造方案技術先進，業務接入范圍廣，擴展能力強，建設周期短，是當前通信技術發展的方向。因此，軟交換通信系統符合信息化發展的要求，滿足各項業務對通信的需求，是語音通信系統升級改造的首選方案。