上海城市軌道交通公務(wù)電話系統(tǒng)規(guī)劃研究

任 唯 朱 俊

(上海地鐵維護(hù)保障有限公司通號(hào)分公司， 200235， 上海∥第一作者， 助理工程師)

電話系統(tǒng)作為城市軌道交通系統(tǒng)中最頻繁使用的內(nèi)部通信手段，分為公務(wù)電話和專用電話2種模式。上海城市軌道交通各線路均采用了公務(wù)電話和專用電話分離的方式，其中：公務(wù)電話的用戶使用范圍更為廣泛，專用電話的安全性更有保障。根據(jù)上海城市軌道交通的遠(yuǎn)期規(guī)劃，城市軌道交通線網(wǎng)的總運(yùn)營長度將超過1 000 km，車站總數(shù)將超過500座(預(yù)計(jì)大型換乘樞紐站超過15座，換乘站超過100座)。在這樣一個(gè)超大規(guī)模的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)體系下，如何使電話系統(tǒng)的布局和應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模高效匹配，是目前上海城市軌道交通運(yùn)營管理的重點(diǎn)工作之一。隨著業(yè)務(wù)規(guī)模的不斷擴(kuò)展，公務(wù)電話系統(tǒng)需要制定“十四五”的規(guī)劃目標(biāo)，并對既有的線路進(jìn)行更新改造，以完善超大規(guī)模城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)體系下的公務(wù)電話系統(tǒng)建設(shè)。

1 上海城市軌道交通公務(wù)電話系統(tǒng)簡介

上海城市軌道交通公務(wù)電話系統(tǒng)主要用于城市軌道交通內(nèi)部各部門之間的電話聯(lián)系，可為行車、電力、客運(yùn)組織提供必要的調(diào)度通信手段，為本單位運(yùn)營、管理、維修等部門的工作人員提供便利的信息溝通渠道，并為乘客服務(wù)提供通信聯(lián)絡(luò)服務(wù)。同時(shí)，該系統(tǒng)能與公用電話網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)城市軌道交通用戶與公網(wǎng)用戶間的通信。

目前上海城市軌道交通全線網(wǎng)的公務(wù)電話包含程控交換和軟交換2種制式，設(shè)備的具體情況如表1所示。其中：2016年之前開通運(yùn)營和完成大修改造的線路使用的是優(yōu)立飛和阿爾卡特的程控交換設(shè)備；2016年之后開通運(yùn)營和完成大修改造的線路則采用主備冗余、異地災(zāi)備的方式，接入華為軟交換信息化通信服務(wù)系統(tǒng)。華為軟交換系統(tǒng)設(shè)1套軟交換核心，其主用設(shè)備位于上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營調(diào)度指揮大樓(以下簡稱“3C大樓”)內(nèi)，備用設(shè)備位于朱家角OCC(運(yùn)營控制中心)內(nèi)。線路級設(shè)備通過高速數(shù)據(jù)網(wǎng)與軟交換核心相連，軟交換核心通過2個(gè)中繼群(新閘路OCC核心匯接局、東寶興路OCC核心匯接局)匯接網(wǎng)關(guān)，并與既有未改造的程控交換網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)公務(wù)電話系統(tǒng)話務(wù)的互聯(lián)互通。

表1 上海城市軌道交通公務(wù)電話系統(tǒng)設(shè)備情況Tab.1 Equipment status of Shanghai urban rail transit business telephone system

2 上海城市軌道交通公務(wù)電話系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

2.1 部分老線設(shè)備超期服役

截至2020年12月，上海城市軌道交通公務(wù)電話系統(tǒng)中，有13套設(shè)備已運(yùn)行超過10年，如表2所示。設(shè)備超期服役導(dǎo)致系統(tǒng)性能明顯下降、故障頻發(fā)，且存在設(shè)備型號(hào)過舊導(dǎo)致部分系統(tǒng)關(guān)鍵組件已無備品備件、壞件無法維修的情況。由于城市軌道交通行業(yè)的快速發(fā)展，技術(shù)迭代更新的速度非常快，造成不同線路間設(shè)備硬件、軟件制式的多樣化，設(shè)備的通用性及兼容性大打折扣。部分組件雖然有其他型號(hào)的產(chǎn)品可以替代，但是后期的故障及系統(tǒng)性能難以預(yù)估和把控，故障嚴(yán)重時(shí)可能直接宕機(jī)，進(jìn)而影響整條線路的公務(wù)電話使用。

表2 上海城市軌道交通公務(wù)電話系統(tǒng)設(shè)備年限情況Tab.2 Service life of Shanghai urban rail transit business telephone system

根據(jù)申通地鐵集團(tuán)“十四五”規(guī)劃方案，上海軌道交通1號(hào)線、6號(hào)線、7號(hào)線、9號(hào)線的公務(wù)電話系統(tǒng)已納入“十四五”項(xiàng)目庫，將按照計(jì)劃對這些線路的公務(wù)電話系統(tǒng)進(jìn)行大修改造。

2.2 既有軟交換系統(tǒng)的困境

上海城市軌道交通目前在用的信息化通信服務(wù)系統(tǒng)采用了軟交換技術(shù)，并且按照線網(wǎng)級規(guī)模部署應(yīng)用。但是，由于外部因素的影響，廠家已于2019年全面停止對該套軟交換設(shè)備的研發(fā)與技術(shù)支持(該決定是商業(yè)行為，不在本文討論范圍)。對上海城市軌道交通公務(wù)電話系統(tǒng)而言，最直接的影響包括目前已無備品備件可采購、后期無法將該系統(tǒng)接入新線和改造線路。因?yàn)槿魧⒃撓到y(tǒng)接入，需要大量擴(kuò)容，該系統(tǒng)將無法實(shí)現(xiàn)。一旦關(guān)鍵部件設(shè)備尤其是核心級設(shè)備宕機(jī)，直接影響整個(gè)公務(wù)電話軟交換系統(tǒng)的正常運(yùn)行。考慮到上海城市軌道交通公務(wù)電話系統(tǒng)軟交換的現(xiàn)狀，既有的軟交換系統(tǒng)將繼續(xù)使用，在14號(hào)線(在建)接入既有軟交換核心后，將不再安排其他新建線路或改造線路接入。由此，對于上海城市軌道交通還未建設(shè)的新線及需要大修改造的既有線路，其公務(wù)電話系統(tǒng)面臨著無法接入及如何使用的問題。

3 公務(wù)電話系統(tǒng)大修改造規(guī)劃

綜上所述，必須構(gòu)建一個(gè)能全面實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的有線通信網(wǎng)，以精確提高城市軌道交通的運(yùn)行效率和運(yùn)營安全。結(jié)合多年對上海城市軌道交通公務(wù)電話系統(tǒng)實(shí)際需求的歸納總結(jié)，在充分考慮線網(wǎng)狀態(tài)后，本文提出上海城市軌道交通公務(wù)電話系統(tǒng)大修改造的規(guī)劃方案。

3.1 公務(wù)電話系統(tǒng)的技術(shù)選擇

目前，公務(wù)電話系統(tǒng)主要采用程控交換和軟交換2種制式。

程控交換的優(yōu)點(diǎn)是在通信過程中可以為用戶提供足夠的帶寬，且實(shí)時(shí)性強(qiáng)、時(shí)延小、設(shè)備成本低。其缺點(diǎn)也是顯著的：帶寬利用率不高，一旦電路被建立，不管是否空閑分配的電路都會(huì)被一直占用，直到話路結(jié)束。

軟交換則是在IP(互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)的基礎(chǔ)上，將控制、交換、業(yè)務(wù)、接入等4個(gè)功能完全分離，通過標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與其他網(wǎng)絡(luò)部件形成互聯(lián)互通。軟交換技術(shù)具有組網(wǎng)靈活、擴(kuò)展性好、業(yè)務(wù)提供能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了快速發(fā)展和大量應(yīng)用。軟交換技術(shù)符合城市軌道交通行業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)，除了能夠滿足公務(wù)電話系統(tǒng)對業(yè)務(wù)功能、擴(kuò)展性、維護(hù)管理等指定要求外，其靈活的接入方式也便于系統(tǒng)擴(kuò)容和新線接入。隨著越來越多的廠家參與到軟交換技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用中，使用軟交換的成本將會(huì)越來越低，可擴(kuò)展性功能將會(huì)越來越強(qiáng)。綜上，上海城市軌道交通公務(wù)電話系統(tǒng)將繼續(xù)使用軟交換技術(shù)，這既符合通信行業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢，也契合線網(wǎng)級城市軌道交通體系的功能需求。

3.2 公務(wù)電話系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)及功能需求

從上海城市軌道交通線網(wǎng)角度考慮，公務(wù)電話系統(tǒng)已不適宜采用1套核心負(fù)責(zé)整個(gè)線網(wǎng)的方式進(jìn)行建設(shè)。其主要原因有2個(gè)：一是內(nèi)部原因，上海城市軌道交通作為超大規(guī)模城市軌道交通線網(wǎng)，若只采用1套軟交換核心，一旦發(fā)生核心級設(shè)備故障，勢必影響整個(gè)線網(wǎng)的行車調(diào)度，以及相關(guān)單位的日常辦公，嚴(yán)重時(shí)將直接中斷行車指揮和重大施工協(xié)同協(xié)作，單套核心支撐整個(gè)上海城市軌道交通線網(wǎng)，運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)太大；二是外部原因，上海城市軌道交通運(yùn)營設(shè)備維護(hù)單位已于2020年夏季邀請行業(yè)內(nèi)多個(gè)軟交換主流廠家到滬參與交流與測試，從測試結(jié)果看，目前市場上在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用的主流軟交換單套核心容量均為萬門級別，少量設(shè)備支持至10萬門級別，參照既有軟交換核心系統(tǒng)容量，結(jié)合上海城市軌道交通的長期規(guī)劃，對未來所需的容量進(jìn)行估算，上海城市軌道交通線網(wǎng)軟交換核心容量須支持滿足40萬門級別，單套軟交換核心容量無法滿足上海城市軌道交通的實(shí)際需求。因此，應(yīng)考慮建設(shè)多套軟交換核心。

預(yù)計(jì)將擇優(yōu)選擇2～3家符合要求的軟交換系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)，新建核心及中繼群放置地理位置應(yīng)根據(jù)申通地鐵集團(tuán)的資源進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃。充分考慮既有線網(wǎng)的分布特征，建議將軟交換核心放置于3C大樓及東寶興路OCC。軟交換的架設(shè)方式應(yīng)符合上海城市軌道交通的統(tǒng)一規(guī)劃：需按照上海城市軌道交通公務(wù)電話系統(tǒng)的建設(shè)指導(dǎo)意見統(tǒng)籌建設(shè)；按照通信專業(yè)和信號(hào)專業(yè)的平臺(tái)化建設(shè)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)；系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)采用主備冗余、異地災(zāi)備的模式，以均衡分擔(dān)各線、各單位的接入量；系統(tǒng)應(yīng)滿足對應(yīng)的功能要求，設(shè)備應(yīng)滿足相應(yīng)的性能要求；應(yīng)利用既有中繼群實(shí)現(xiàn)上海城市軌道交通線網(wǎng)內(nèi)部電話和外部電話的互聯(lián)互通，有效降低核心平臺(tái)的業(yè)務(wù)壓力和宕機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。

為了更好地適配上海城市軌道交通超大規(guī)模線網(wǎng)的運(yùn)營模式，軟交換系統(tǒng)還應(yīng)至少支持以下功能：①自動(dòng)錄音存儲(chǔ)，并將存儲(chǔ)信息傳送至集中錄音平臺(tái)，以進(jìn)行統(tǒng)一管理調(diào)用；②各軟交換產(chǎn)品應(yīng)向外傳送話單，用于計(jì)費(fèi)管理；③提供統(tǒng)一的管理工具，至少支持終端類設(shè)備的統(tǒng)一部署、統(tǒng)一管理等；④各軟交換核心建設(shè)需統(tǒng)籌考慮人工話務(wù)臺(tái)查號(hào)功能的互聯(lián)互通；⑤需提供滿足智能運(yùn)維要求的各類接口，配合輸出符合智能運(yùn)維要求的各類資源。

3.3 公務(wù)電話系統(tǒng)的改造實(shí)施方案

上海城市軌道交通“十四五”規(guī)劃的項(xiàng)目中，計(jì)劃對超期服役的1號(hào)線、6號(hào)線、7號(hào)線、9號(hào)線等4條軌道交通線路的公務(wù)電話系統(tǒng)進(jìn)行更新改造，期間涉及到的新建線路需要同步建設(shè)開通公務(wù)電話系統(tǒng)。計(jì)劃新建2套軟交換核心，分別負(fù)責(zé)既有線改造接入和新建線路接入。上海城市軌道交通公務(wù)電話系統(tǒng)更新改造最早的項(xiàng)目預(yù)計(jì)于2022年開始實(shí)施，在此項(xiàng)目中增加了1套新建軟交換核心的預(yù)算。通過該項(xiàng)目新建第1套軟交換核心，負(fù)責(zé)接入“十四五”期間所有更新改造線路的公務(wù)電話系統(tǒng)。此外，在“十四五”期間第1條新建線路項(xiàng)目實(shí)施時(shí)新建第2套軟交換核心，預(yù)計(jì)將接入軌道交通21號(hào)、23號(hào)線及崇明線等新線。

在“十四五”期間，若在用的華為軟交換核心設(shè)備單邊宕機(jī)，出現(xiàn)單核心運(yùn)行情況時(shí)，應(yīng)立即著手準(zhǔn)備新建第3套軟交換核心，以最大限度地保障城市軌道交通線網(wǎng)公務(wù)電話業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行；若在用的華為軟交換核心未出現(xiàn)重大故障，依據(jù)電子設(shè)備使用壽命及上海城市軌道交通公務(wù)電話系統(tǒng)大修規(guī)程等相關(guān)規(guī)定，待華為軟交換核心達(dá)到使用年限后再考慮新建第3套軟交換核心。第3套軟交換核心建設(shè)完成后預(yù)計(jì)可以完全替代既有的華為軟交換系統(tǒng)，負(fù)責(zé)接入原來所轄的線路，并為未來同時(shí)期的新建線路和大修改造線路提供服務(wù)。

根據(jù)此規(guī)劃方案，新建的3個(gè)軟交換核心應(yīng)承擔(dān)上海城市軌道交通線網(wǎng)未來共計(jì)24條及以上線路的公務(wù)通話功能，以及申通地鐵集團(tuán)內(nèi)部相關(guān)單位、部門的公務(wù)電話功能。為了保證上海城市軌道交通線網(wǎng)級公務(wù)電話系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性及高效性，有效降低因核心設(shè)備宕機(jī)帶來的風(fēng)險(xiǎn)和影響，每套軟交換核心在達(dá)到半生命周期后將不再接入新的線路，以使得所接入線路處于同一生命周期。在后續(xù)線路的更新改造中，將采用軟交換核心與接入該核心的線路同步改造的方式進(jìn)行。

如圖1所示，“十四五”期間將把新閘路OCC內(nèi)的既有中繼群搬遷至隆德路OCC。各軟交換核心應(yīng)充分依托上海城市軌道交通既有的3個(gè)中繼群(新閘路OCC核心匯接局、東寶興路OCC核心匯接局和3C匯接局(在建))進(jìn)行建設(shè)，設(shè)置迂回路由并互為冗余，以充分提升中繼資源的利用率，實(shí)現(xiàn)指定中繼與既有未改造程控交換網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。各匯接局通過基于E1標(biāo)準(zhǔn)(歐洲的30路脈碼調(diào)制標(biāo)準(zhǔn))的中繼或SIP(會(huì)話初始協(xié)議)方式與市話公網(wǎng)聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)各線路、各車輛基地、申通地鐵集團(tuán)所轄各部門等場所和單位間語音和數(shù)據(jù)的匯接交換功能，以及市話統(tǒng)一呼入/呼出功能，形成一個(gè)完整的上海城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)級的公務(wù)電話系統(tǒng)。

圖1 上海城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)級的公務(wù)電話系統(tǒng)組網(wǎng)圖

4 結(jié)語

本文通過對上海城市軌道交通公務(wù)電話系統(tǒng)現(xiàn)狀的分析，提出了“十四五”期間公務(wù)電話系統(tǒng)規(guī)劃的具體方案，建設(shè)2～3家不同供應(yīng)商品牌的軟交換核心，每個(gè)核心接入8條及以上的城市軌道交通線路，以實(shí)現(xiàn)公務(wù)電話系統(tǒng)設(shè)備生命周期的統(tǒng)一，有效降低建設(shè)成本和運(yùn)維成本。基于此規(guī)劃方案，可構(gòu)建一個(gè)契合上海城市軌道交通超大規(guī)模線網(wǎng)級運(yùn)營需求的有線通信網(wǎng)，便于統(tǒng)一指揮、調(diào)度和管理，以進(jìn)一步提升城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營的運(yùn)行效率和安全性。