第6章 软交换技术的应用

本章内容 软交换技术的应用概述 软交换技术在固定电话网的应用 软交换技术在移动电话网的应用

6.1 软交换技术的应用概述 1. 软交换技术带来的优势 能够提供各种用户的综合接入 网络效率更高、结构更简、灵活性更好，运营成本低，网络升级和扩展也更为容易 具有强大的业务提供能力 易于实现各种异构网的互通 易于实现公共资源共享

2. 软交换技术的应用步骤 第一步，利用软交换技术实现运营商长途网的优化改造 第二步，利用软交换技术实现替换和新建本地网的功能 第三步，利用软交换技术提供新型增值业务

6.2 软交换技术在固定电话网的应用 端局先行的软交换改造 对本地网络形态没有特殊要求，由于演进速度较缓，带来的改造风险也不高；但工程实施难度较高，对支撑系统的影响也较大。

汇接局先行的软交换改造 主要关注固网交换局的接入，一般不考虑用户的接入问题，成功屏蔽端局的差异性，从而避免了在端局先行的改造 方式下，工程实施难度高、对支撑系统影响大以及软交换无法为整个本地网用户提供完整的新型增值业务等缺点。

1. 固网智能化改造 定义 指在现有固网的基础上，通过对网络结构的优化、资源的整合、节点设备的升级和改造、新技术的引入以及管理流程优化等手段来达到网络优化、业务开放、网元智能化的目标。 核心思想 用户数据集中管理，并在每次呼叫接续前增加用户业务属性查询机制，使网络实现对用户签约智能业务的自动识别和自动触发。

本地网智能化改造后网络的一般结构

在固网智能化改造后，在本地网中建立了智能用户数据库SHLR、业务交换中心和智能业务中心SCP。 业务交换中心：具备SSP功能 智能业务中心：包括SCF和SDF 本地网所有端局之间的直达中继电路全部取消，所有的端局都以负荷分担的方式接入两个独立汇接局/SSP，独立汇接局/SSP通过信令链路接入智能用户数据库SHLR和业务控制点SCP。

2. 基于软交换技术的固网智能化改造 网络结构

用户的号码信息以及用户签约的智能业务信息集中存放在SHLR中。 汇接局的功能由TG和SS一起完成，称为软交换汇接局。软交换汇接局成为业务交换中心，本地网所有端局业务集中汇聚到软交换汇接局，其中SS负责呼叫控制、路由控制、计费和维护等功能，TG则完成局间中继用户媒体流的转换。 本地网中所有端局只负责满足简单的呼叫接续功能，本地网中原有的汇接局也降格为承担纯市话端局的职能。 SS还具备SSP功能，能够通过标准协议访问SHLR得到用户的具体业务属性，实现业务的触发。 TG和每个本地交换机采用分区汇接的形式，实现话务的接续。 每个本地交换机均至少与归属于不同软交换设备的两个TG进行连接，保证在单个TG或软交换发生故障时话务仍然能正常接续。

设备容量估算 软交换设备、中继网关、信令网关和SHLR均为成对配置，采用负荷分担的方式工作 网络模型基础参数表 项 目 参数值 备注 本地网的用户数 100万 每用户话务量 0.04 erl. 平均呼叫时长 60秒 固网汇接区 呼叫PHS话务比例 9% 长途话务比例 16% 普通长途话务 网间话务比例 34% 智能、特服话务比例 本地话务比例 32% 其中跨汇接区内话务占70% 每中继线话务量 0.4 erl. ISUP信令 / MAP信令 链路负荷 0.2 / 0.4 erl. 参考国标 软交换设备、中继网关、信令网关和SHLR均为成对配置，采用负荷分担的方式工作

SS处理能力＝本地网用户数×用户忙时话务量×3600／用户呼叫平均占用时长＝50×0.04×3600／60＝120万BHCA b. 软交换设备的IP侧带宽需求估算 主要考虑SS与TG之间的H.248信令流和 SS与SG之间的SIGTRAN信令流所需带宽（见d和f） 。 其他通信带宽按总需求的20％进行预留。 c. 中继网关的电路数 中继网关的端局侧中继(E1)数=本地话务量/每中继线话务量/30=500000×0.04/0.4/30=1667

主要包括承载跨汇接区话务的媒体流带宽需求和承载H.248信令的信令流带宽需求。 d. 媒体网关的带宽 主要包括承载跨汇接区话务的媒体流带宽需求和承载H.248信令的信令流带宽需求。 媒体流带宽＝中继网关IP接口疏通的总话务量×单位通话的语音媒体流带宽×激活因子/（带宽冗余因子×平衡因子） 单位通话的语音媒体流带宽：由语音编码格式和采用频率等确定，采用G.711 20ms编码的取值为90.4kb/s，这里取100kb/s。 激活因子：是指采用静音压缩等功能而对语音媒体流带宽的节省比例。此值与厂家设备的具体支持能力有很大关系，典型取值为0.5～1。 带宽冗余因子：考虑IP承载网对带宽的冗余，以保证充分带来IP话音承载质量，建议值为50%。 平衡因子：取值1.6 本例中对于每个中继网关： 媒体流带宽＝500000×0.04×32%×70%×100×0.5/(50%×1.6)=280000 kb/s=280Mb/s

本例中，H.248信令流带宽=500000×0.04×12×101×8/(60×50%×1.6)=4040 kb/s≈4Mb/s H.248信令流带宽=需疏通的话务量×H.248单位呼叫处理的平均消息个数×H.248信令消息的平均长度×8/（平均呼叫占用时长×带宽冗余因子×平衡因子） H.248单位呼叫处理的平均消息数=12 H.248信令消息的平均长度=101字节 平均占用时长＝60s 其他参数取值同上。 本例中，H.248信令流带宽=500000×0.04×12×101×8/(60×50%×1.6)=4040 kb/s≈4Mb/s 中继网关的IP侧总带宽=媒体流带宽+ H.248信令流带宽=280Mb/s +4Mb/s=284Mb/s 可见，控制信令在承载网占用的带宽较媒体流来说微乎其微，因此一个简单快速的算法就是按照媒体流带宽的2.5%预留。

e. 信令网关信令链路数 包括软交换与PSTN互通的ISUP消息所需的信令链路、软交换查询SHLR的MAP+消息所需的信令链路和软交换设备与SCP之间的INAP消息所需的信令链路等。 七号信令网侧的信令链路=（话务量/平均呼叫占用时长）×单位呼叫处理的平均消息个数×消息的平均长度/（信令链路带宽×每链路负荷） 话务量：ISUP消息所需的信令链路根据TG汇接的话务量进行计算，MAP+消息所需的信令链路根据通过软交换查询的话务量进行计算，INAP消息所需的信令链路根据由软交换触发的智能业务量进行计算。 平均呼叫占用时长(s) ：本地呼叫取60s，长途呼叫取90s； 对于ISUP消息，单位呼叫处理的平均消息个数（双向）为8.2个，消息的平均长度为30字节。 信令链路的带宽（Bytes/s）：当采用64Kb/s信令链路时，取值为8000，若考虑插零操作的开销，取值为7757；当采用2Mb/s信令链路时，取值为240467。 每链路负荷：正常情况下以0.2Erl计算。 本例中， SG七号信令网侧的ISUP信令链路数=（500000×0.04/60）×8.2×30/(7757×0.2)=52.8 （按2n取64）

当采用／M3UA／SCTP／IP的封装格式时， f. 信令网关的带宽 当采用／M3UA／SCTP／IP的封装格式时， SIGTRAN信令流带宽＝话务量×单位呼叫处理的平均消息数×(消息的平均字节长度+总封装开销字节)×8／(平均呼叫占用时长×带宽冗余因子×平衡因子) IP总封装开销字节＝M3UA协议报头十SCTP协议报头+IP协议的报头+数据链路层开销＝24+28+20+26＝98字节。 其他参数取值同上。 本例中，每个SG所需的SIGTRAN信令流带宽为： 500000×0.04×8.2×（30+98）×8/(60×50%×1.6)≈3500Kb/s=3.5Mb/s

SHLR的处理能力＝需要访问SHLR的话务量×3600／平均呼叫占用时长 g.SHLR的处理能力 SHLR的处理能力＝需要访问SHLR的话务量×3600／平均呼叫占用时长 本例中，SHLR需要的处理能力负荷为：50×0.04×3600／60=120万BHCA h.SHLR的信令负荷 当使用ISUP协议时，由于每个定位呼叫增加前向信令IAM+RLC和后向信令ACM+REL，则消息的平均字节长度单向增加50字节。若平均呼叫占用时长取60s，ISUP信令链路负荷以0.2Erl计算，则SHLR需要的64Kb/s信令链路数为： 500000×0.04×50×2／(60×7757×0.2)=21.5 （取32） 当使用MAP＋协议时，由于消息的平均字节长度单向增加120字节。若平均呼叫占用时长取60s，MAP＋信令链路负荷以0.4Erl计算，则本例中SHLR需要的64Kb/s信令链路数为： 500000×0.04×120×2／(60×7757×0.4)=25.8 （取32）

3.利用AG完成端局的软交换改造 改造前的网络结构

改造后的网络结构

4.利用EPON新建软交换端局 EPON系统的构成

OLT ODN 位于局端，是整个EPON系统的核心部件之一。 为光接入网提供网络侧与本地交换机之间的接口，并经过一个或多个ODN与用户侧的ONU通信。 ODN 由无源光元件（诸如光纤光缆、光连接器和光分路器等）组成的光配线网 进行光信号功率的分配，分发下行数据并集中上行数据。

ONU 位于用户端，为接入网提供直接的或远端的用户侧接口。 终结光纤链路，并提供对用户业务的各种适配功能，负责综合业务接入。具有光/电和电/光转换功能，还要完成对信号的数字化处理、复用、信令处理以及维护管理功能。

EPON的特点 EPON系统采用WDM技术，下行数据采用1490nm 波长，上行数据采用1310nm 波长，实现单纤双向传输。一般其下行采用广播方式、上行采用TDMA（时分多址接入）方式。 EPON采用以太网协议，因而在通信的过程中，就不再需要协议转换就可以承载IP业务，可以实现高速的数据转发。

采用EPON构建软交换端局

6.3 软交换技术在移动电话网的应用 移动软交换体系和固定软交换体系的相同点 移动软交换体系和固定软交换体系的不同点 网络结构方面 接口协议方面 业务方面 移动软交换体系和固定软交换体系的不同点 业务处理方面 设备功能方面 协议方面

1.软交换技术在移动长途网的应用 网络结构

在每个大区的中心城市部署若干对软交换设备TMSC Server，每对TMSC Server配置完全相同且互为备份。 在省会城市均部署若干中继媒体网关 TMG，TMG设置到省内交换机(包括MSC、GMSC、TMSC2)的直达电路，从而完成移动软交换长途网与传统TDM移动通信网的连接。

为了避免承载网和传输中断对业务的影响，TMG还与本省TMSC1间设置了过桥电路。 TMG设备兼有SG功能。 各TMSC Server之间及TMG／SG与其归属的TMSC Server之间通过IP承载网的广域网方式相连，各TMG／SG之间通过IP承载网以网状网方式相连，各省TMG／SG与本省MSC、GMSC、TMSC1/2、HSTP之间通过TDM电路相连。

承载网络

设备 移动软交换设备（TMSC Server） 中继媒体网关（TMG） 信令网关（SG） 呼叫协调节点（CMN）

2.软交换技术在移动本地网的应用 组网结构

MSC Server继承了（G）MSC所有的业务控制层业务处理能力及信令接口功能，并利用扩展的H．248协议控制MGW，实现媒体流的汇聚、映射和交换功能。 按“大容量、少局所”的原则，MSC Server独立于本地网之外集中设置，MGW按需要分散设置在各个本地网，一个MSC Serve可控制多个MGW。

MSC Server/MGW同时支持2G/3G用户接入，因此2G/3G在本地网实现了融合。 原GSM交换网络中的HLR、SCP、SMS等网元设备则被重用。 软交换关口局在每个本地网中单独设置。GMGW与本地网中的任意一个MSC端局之间都设置了直达电路，因此软交换关口局除了疏通异网话务，还兼有本地IP话务落地的功能。