基于IP軟交換的通訊網絡設計及應用

北京博維航空設施管理有限公司 臧焦萌

一、前言

在我國傳統的通訊網絡當中，通信方式主要有程控交換系統來完成控制。隨著技術的不斷發展，IP軟交換所具有的優勢逐漸顯現出來。通訊網絡通過改組網絡結構，運用IP軟交換取代傳統的程控交換系統，使得通訊網絡能夠實現網關管理、貸款管理和詳細記錄等重要功能。在一些商用NGN網絡中，IP軟交換技術還能夠通過標準化的方式實現業務接口與業務層之間的連接，為商業發展提供通信便利。

二、通訊網絡的IP軟交換設計

（一）網絡拓撲結構設計

與傳統的程控交換系統相比，IP軟交換技術作為一項新興的通信技術，在通訊網絡當中，除了需要滿足程控交換系統所具備的互通性，同時還應當具備廣域網、城域網以及局域網之間多媒體應用之間的交互能力，從而提高不同類型的軟硬件終端之間的通信質量，最終達到視頻、音頻通信過程中，圖像和語音質量的提升。在進行IP軟交換系統的通訊網絡設計時，基于這一要求，本文進行了專項的拓撲網絡設計。

本文所進行的網絡拓撲設計主要分為地區IP城域網、大樓局域網和小區Internet三個主體部分，在這三個部分之下進行拓撲，其中地區IP城域網主要集中在省市一級的通訊網絡建設層面，在拓撲結構之中包含有省級通信部門、供電營業機構、變電站以及供電局等部分，其中省級通信部門需要通過省ATM網絡與地區IP城域網相連，地區IP城域網通過指令對省級通信部門當中的軟硬件終端、第三方網關進行管控。而在供電營業部門當中，地區IP城域網則負責模擬電話，軟硬件終端的網絡通信供應，二者通過IAD完成連接[1]。在供電局中，供電局所負責的供電業務則需要借助業務服務器、軟交換機、程控交換機等硬件設備來完成。變電站內部則通過可視電話與地區IP城域網進行信息溝通。而供電局則通過程控交換網絡與大樓局域網進行連接，并對大樓局域網當中的軟硬件終端、WLAN移動電話設備、移動電話設備進行網絡輻射。而大樓局域網則通過VPN ALG與家屬小區Internet相互連接，構成整個的網絡拓撲結構。

（二）通訊網絡功能性設定

對于以辦公大樓、住宅小區為主要通訊網絡應用對象的網絡環境來說，在進行IP軟交換設計時，通訊網絡應當具備安全可靠型以及高度可用性、人性化等功能要求。在可靠性方面，通訊網絡所覆蓋的通信終端，主要涉及到有線終端、無線終端兩個方面，并通過視頻通話、語音通話來實現網絡通信，因此在網絡設計上，應當采用成熟的網絡硬件產品，提高網絡通信各個環節的通信質量，提升IP軟交換應用的功能最大化；在可用性方面，應當對網絡通信核心系統進行有限設計，通過選用優秀的服務模式，使核心系統得到精簡，并保證核心系統一旦發生故障，網絡通信所支持的通話服務能夠持續進行。同時在通信系統內部能夠形成快速排障機制，迅速恢復核心系統運作功能；在人性化功能方面，通訊網絡設計應當針對無線、有線通信系統進行服務標志的設計，通過終端設備服務標志，使通信用戶能夠快速了解到通信服務的服務范圍和服務內容。此外，網絡通信設置還應當具備人性化界面，給予客戶自助服務能力。例如設置終端歡迎頁面，豐富用戶的通信體驗。

（三）IP軟交換要求下通訊網絡硬件設置

在硬件設置方面，通訊網絡設計需要滿足IP軟交換系統的應用需求，因此本文結合具體硬件市場情況進行了部分硬件的選擇。首先，對于通訊網絡來說，建立網關進行通信服務能力的提升，十分必要。本文選擇了兩組媒體網關設備，為我國某通信生產企業所生產的soft型號網關控制其以及umg型號網關設備，同時選用一臺網管系統，系統選型為N2000型號。綜合接入設備選用五組，以滿足網絡拓撲結構當中各個拓撲環節的網絡接入要求。桌面級可視硬件終端若干，其中包含有視訊電話、可視設備以及視訊通話軟件[2]。此外，本文還依據大樓局域網的要求，選用了WLAN終端設備以及E1接口網關設備等重要設備。并依托通信設備IAD進行了編號，使其能夠與網絡拓撲結構一一對應。

三、IP軟交換通訊網絡的應用

（一）開展IP軟交換通訊網絡組網

在完成了拓撲結構設計和硬件設備選用后，本文依托IP軟交換的設計要求，進行了通訊網絡的組網。IP軟交換網絡通信業務與傳統的web通信、email通信不同，傳統的網絡通信方式均選用非對稱的業務模型，通過TCP/IP協議完成數據連接，這種連接往往不具有實時性。而IP軟交換下的通訊網絡設計則要求恒定帶寬設計，保證通信業務的實時性。因此在IP城域網當中，需要對現有的VPN技術進行改造，依據不同的業務進行VPN單元劃分，通過軟交換所必備的網元設備與核心節點路由器保持穩態連接。

用戶的網絡接入需要符合IP軟交換網絡的接入層特點，在接入層當中，需要具備大型用戶網關、IAD以及軟硬件數字終端等硬件單元，其中，大型用戶網關和IAD負責與模擬音頻進行連接，而軟硬件數字終端硬件則利用class5網線接入。

在IP地址的選用方面，傳統的IP地址主要有IPv4和IPv6共同組成。兩種標準主要解決的事IP地址資源緊張問題，但是在實際應用中，兩種標準需要通過轉換包封的方式來完成通信，而不能夠在統一網絡當中并存。通過這種方法保證二者能夠分別對應靜態地質和動態地質的傳輸要求。而在IP軟交換網絡之中，IP城域網所選用的VPN技術則要求進行獨立的IP地址規劃，在具體實施層面，可以依托IP軟交換網絡的具體要求進行業務互通。

（二）網絡測試內容設置和分析

本文針對IP軟交換通訊網絡的測試主要依據國家郵電部們所制定的《IP電網網守設備技術要求及測試方法》YD/T1142-2001以及《媒體網關設備技術要求》YD/T1243.1-2002進行編制，其中測試內容主要分為SS測試項目和UMG測試項目兩個部分。SS測試項目主要分為多個方面，其中包含有語音通信功能測試，語音呼叫測試（局內/局間）、傳真功能測試、用戶狀態維護測試、監控功能測試、視頻呼叫測試、通信質量測試、WLAN接入呼叫測試、中繼電路選擇功能測試、路由功能測試、專線接入測試等通信能力測試，而UMG測試則集中在可用性測試、可靠性測試；網絡同步狀態測試等方面。

在完成測試之后，本文對測試過程中IP軟交換通訊網絡所表現出的常見問題進行了梳理，其中常見問題表現在軟交換不能及時反映、無法成功選擇中繼電路、多媒體終端的補充業務能力不足等方面。其中，軟交換無法及時反映出現在多媒體終端的網絡斷開之后，在SS檢測過程中，檢測人員發現某用戶在離線一段時間后，通過set sipcfg命令時，注冊時間出現了延長，而在恢復玩落后，用戶上線時間也出現了咽喉現象。在問題分析中，檢測人員指出，這種問題的出現可能會對后續的網絡監控造成困擾和不可控影響；無法成功選中中繼電路問題主要表現在電路選擇信令流程之中。在SS檢測法術setup命令后，haris端口回復RELEASE消息，信令選擇失敗。這一問題的出現屬于中繼電路問題，主要表現為功能性障礙；而多媒體終端補充業務能力不足，則表現在注入會議電話、電話回呼等補充液無過程中，多媒體終端無法作為發起方成功發起。在通訊網絡中，補充業務使用范圍廣泛，一旦出現問題，會造成多媒體終端的應用受到限制[3]。

（三）IP軟交換通訊網絡產生的應用方向

通過上文的測試分析可以發現，IP軟交換所存在的問題主要集中在SS測試階段，而這一測試階段的測試對象為硬件設備的測試，存在問題可以利用更新硬件的方式加以解決。而在通訊網絡的語音通訊、視頻通訊等業務功能性方面，測試結果表現十分理想，其中接入安全性、設備可靠性均通過測試，且滿足目前電力通訊系統的要求。在具體的應用方面，本文所涉及到的網絡拓撲環境經過數月試用，其反饋結果為運行穩定、通訊效果優秀、質量較高，符合可靠性要求。而在具體運行環節方面，IP軟交換平臺主要依托于網絡環境的帶寬、QoS以及健壯性特點。本文通過對城區IP互聯進行節點增加，實現了不同路由的合理連接，從而保證了帶寬、QoS的優先級，消除了傳統通訊網絡環境中的鏈路瓶頸，保障了網絡通訊的順利。此外，在完成了IP軟交換通訊網絡建設后，在區域內部可以對傳統的程控電話系統、音頻配線系統進行逐步淘汰，從而優化區域網絡環境，降低維護工作量，實現高效率的網絡通訊服務。在經濟效益方面，本文以完成IP軟交換網絡通訊建設的D市為研究對象，在該市轄區內部，建設用戶總數1000線配置，E1中繼數量為20個，交換機總容量為1800線，采用IP軟交換進行通訊網絡設計，投資總額約為原始程控系統的70%左右，經濟成本控制效果理想。

四、結論

綜上所述，對于城域通訊網絡建設來說，通過IP軟交換系統取代傳統的程控交換系統，能夠極大程度提升通訊網絡的服務能力和服務質量，IP軟交換系統無論在語音通話的音頻質量還是可視通話的視頻圖像質量方面均有極大優勢。此外，通過改造IP軟交換系統還能夠在一定程度上控制維護頻率，提升經濟效率。

[1]梁克林.淺析軟交換IP電話“負荷分擔雙歸屬”技術[J].通訊世界,2016(11):66-67.

[2]梁歆.關于移動軟交換網絡IP接入技術的相關分析[J].電子制作,2016(22):74.

[3]戴宸光.移動軟交換A接口IP化演進技術的研究與實現[D].南京郵電大學,2015.