第 6 章 软交换技术的应用

第第 66 章章

软交换技术的应用软交换技术的应用

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

1. 1. 软交换技术带来的优势软交换技术带来的优势 能够提供各种用户的综合接入 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各种异构网的互通 易于实现公共资源共享 易于实现公共资源共享

6.1 6.1 软交换技术的应用概述软交换技术的应用概述

2. 2. 软交换技术的应用步骤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第一步，利用软交换技术实现运营商长途网的优化改造 的优化改造

第二步，利用软交换技术实现替换和新建本第二步，利用软交换技术实现替换和新建本地网的功能地网的功能

第三步，利用软交换技术提供新型增值业务 第三步，利用软交换技术提供新型增值业务

端局先行的软交换改造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，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。支撑系统的影响也较大。

6.2 6.2 软交换技术在固定电话网的应用软交换技术在固定电话网的应用

汇接局先行的软交换改造 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，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，工程方式下，工程实施难度高、实施难度高、对支撑系统影对支撑系统影响大以及软交响大以及软交换无法为整个换无法为整个本地网用户提本地网用户提供完整的新型供完整的新型增值业务等缺增值业务等缺点。 点。

定义定义 指在现有固网的基础上，通过对网络结构的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、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。到网络优化、业务开放、网元智能化的目标。

核心思想核心思想 用户数据集中管理，并在每次呼叫接续前增用户数据集中管理，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。 户签约智能业务的自动识别和自动触发。

1. 1. 固网智能化改造固网智能化改造

本地网智能化改造后网络的一般结构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在固网智能化改造后，在本地网中建立了智能用户数据库能用户数据库 SHLRSHLR 、业务交换中心和智能、业务交换中心和智能业务中心业务中心 SCPSCP 。。 SHLRSHLR ：集中存放固网本地网中所有用户号码及：集中存放固网本地网中所有用户号码及用户属性，包括用户的逻辑号码、地址号码、业用户属性，包括用户的逻辑号码、地址号码、业务接入码及用户增值业务签约信息等 务接入码及用户增值业务签约信息等

业务交换中心：具备业务交换中心：具备 SSPSSP 功能功能 智能业务中心：包括智能业务中心：包括 SCFSCF 和和 SDF SDF

本地网所有端局之间的直达中继电路全部取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消，所有的端局都以负荷分担的方式接入两个独立汇接局个独立汇接局 /SSP/SSP ，独立汇接局，独立汇接局 /SSP/SSP 通通过信令链路接入智能用户数据库过信令链路接入智能用户数据库 SHLRSHLR 和业和业务控制点务控制点 SCPSCP 。。

网络结构 网络结构 2. 2. 基于软交换技术的固网智能化改造基于软交换技术的固网智能化改造

用户的号码信息以及用户签约的智能业务信息集中存放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在 SHLRSHLR 中。中。

汇接局的功能由汇接局的功能由 TGTG 和和 SSSS 一起完成，称为软交换汇接一起完成，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，其中业务集中汇聚到软交换汇接局，其中 SSSS 负责呼叫控制、负责呼叫控制、路由控制、计费和维护等功能，路由控制、计费和维护等功能， TGTG则完成局间中继用则完成局间中继用户媒体流的转换。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。地网中原有的汇接局也降格为承担纯市话端局的职能。

SSSS还具备还具备 SSPSSP 功能，能够通过标准协议访问功能，能够通过标准协议访问 SHLRSHLR得得到用户的具体业务属性，实现业务的触发。到用户的具体业务属性，实现业务的触发。

TGTG 和每个本地交换机采用分区汇接的形式，实现话务和每个本地交换机采用分区汇接的形式，实现话务的接续。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每个本地交换机均至少与归属于不同软交换设备的两个TGTG 进行连接，保证在单个进行连接，保证在单个 TGTG或软交换发生故障时话务或软交换发生故障时话务仍然能正常接续。仍然能正常接续。

软交换设备、中继网关、信令网关和软交换设备、中继网关、信令网关和 SHLRSHLR均为成对均为成对配置，采用负荷分担的方式工作配置，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 9%

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

设备容量估算设备容量估算

a. a. 软交换设备的处理能力估算软交换设备的处理能力估算 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. b. 软交换设备的软交换设备的 IPIP侧带宽需求估算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. c. 中继网关的电路数 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

d. d. 媒体网关的带宽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

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. e. 信令网关信令链路数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 ）

f. f. 信令网关的带宽 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

g.SHLRg.SHLR 的处理能力的处理能力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.SHLRh.SHLR 的信令负荷的信令负荷当使用 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 ）

改造前的网络结构改造前的网络结构3.3. 利用利用 AGAG 完成端局的软交换改造完成端局的软交换改造

改造后的网络结构改造后的网络结构

EPON 系统的构成

4.4. 利用利用 EPONEPON 新建软交换端局新建软交换端局

OLTOLT 位于局端，是整个位于局端，是整个 EPONEPON系统的核心部件之系统的核心部件之一。一。

为光接入网提供网络侧与本地交换机之间的为光接入网提供网络侧与本地交换机之间的接口，并经过一个或多个接口，并经过一个或多个 ODNODN 与用户侧的与用户侧的 ONONUU通信。通信。

ODNODN 由无源光元件（诸如光纤光缆、光连接器和由无源光元件（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，分发下行数据并集进行光信号功率的分配，分发下行数据并集中上行数据。中上行数据。

ONUONU 位于用户端，为接入网提供直接的或远端的位于用户端，为接入网提供直接的或远端的用户侧接口。用户侧接口。

终结光纤链路，并提供对用户业务的各种适终结光纤链路，并提供对用户业务的各种适配功能，负责综合业务接入。具有光配功能，负责综合业务接入。具有光 //电和电和电电 // 光转换功能，还要完成对信号的数字化光转换功能，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。处理、复用、信令处理以及维护管理功能。

EPONEPON系统采用系统采用 WDMWDM技术，下行数据采用技术，下行数据采用 1490n1490nm m 波长，上行数据采用波长，上行数据采用 1310nm 1310nm 波长，实现单波长，实现单纤双向传输。一般其下行采用广播方式、上行纤双向传输。一般其下行采用广播方式、上行采用采用 TDMATDMA （时分多址接入）方式。（时分多址接入）方式。

EPONEPON 采用以太网协议，因而在通信的过程中，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就不再需要协议转换就可以承载 IPIP 业务，可业务，可以实现高速的数据转发。以实现高速的数据转发。

EPONEPON 的特点的特点

采用采用 EPONEPON 构建软交换端局构建软交换端局

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相同点 网络结构方面网络结构方面 接口协议方面接口协议方面 业务方面业务方面

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 业务处理方面业务处理方面 设备功能方面设备功能方面 协议方面 协议方面

6.3 6.3 软交换技术在移动电话网的应用软交换技术在移动电话网的应用

网络结构 网络结构 1.1. 软交换技术在移动长途网的应用软交换技术在移动长途网的应用

在每个大区的中心城市部署若干对软交换设备在每个大区的中心城市部署若干对软交换设备 TTMSC ServerMSC Server ，每对，每对 TMSC ServerTMSC Server 配置完全相同配置完全相同且互为备份。且互为备份。

在省会城市均部署若干中继媒体网关 在省会城市均部署若干中继媒体网关 TMGTMG，， TMTMGG设置到省内交换机设置到省内交换机 ((包括包括 MSCMSC 、、 GMSCGMSC 、、 TMSCTMSC2)2)的直达电路，从而完成移动软交换长途网与的直达电路，从而完成移动软交换长途网与传统传统 TDMTDM移动通信网的连接。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，为了避免承载网和传输中断对业务的影响， TMGTMG还与本省还与本省 TMSC1TMSC1间设置了过桥电路。间设置了过桥电路。

TMGTMG设备兼有设备兼有 SGSG功能。功能。 各各 TMSC ServerTMSC Server 之间及之间及 TMGTMG ／／ SGSG 与其归属的与其归属的 TMTMSC ServerSC Server 之间通过之间通过 IPIP承载网的广域网方式相承载网的广域网方式相连，各连，各 TMGTMG ／／ SGSG之间通过之间通过 IPIP承载网以网状网承载网以网状网方式相连，各省方式相连，各省 TMGTMG ／／ SGSG 与本省与本省 MSCMSC 、、 GMSCGMSC 、、TMSC1/2TMSC1/2、、 HSTPHSTP 之间通过之间通过 TDMTDM电路相连。 电路相连。

承载网络承载网络

设备设备 移动软交换设备（移动软交换设备（ TMSC ServerTMSC Server ）） 中继媒体网关（中继媒体网关（ TMGTMG ）） 信令网关（信令网关（ SGSG ）） 呼叫协调节点（呼叫协调节点（ CMNCMN ））

组网结构组网结构

2.2. 软交换技术在移动本地网的应用软交换技术在移动本地网的应用

MSC ServerMSC Server 继承了（继承了（ GG ）） MSCMSC 所有的业务控所有的业务控制层业务处理能力及信令接口功能，并利用扩制层业务处理能力及信令接口功能，并利用扩展的展的 HH．． 248248 协议控制协议控制 MGWMGW，实现媒体流的汇，实现媒体流的汇聚、映射和交换功能。聚、映射和交换功能。

MGWMGW负责接入网与核心网之间媒体的转换和承负责接入网与核心网之间媒体的转换和承载的转换。载的转换。

按“大容量、少局所”的原则，按“大容量、少局所”的原则， MSC ServerMSC Server独立于本地网之外集中设置，独立于本地网之外集中设置， MGWMGW 按需要分散按需要分散设置在各个本地网，一个设置在各个本地网，一个 MSC ServeMSC Serve 可控制多可控制多个个 MGWMGW。。

MSC Server/MGWMSC Server/MGW 同时支持同时支持 2G/3G2G/3G 用户接入，用户接入，因此因此 2G/3G2G/3G 在本地网实现了融合。在本地网实现了融合。

原原 GSMGSM交换网络中的交换网络中的 HLRHLR 、、 SCPSCP 、、 SMSSMS 等网元等网元设备则被重用。设备则被重用。

软交换关口局在每个本地网中单独设置。软交换关口局在每个本地网中单独设置。 GMGGMGWW 与本地网中的任意一个与本地网中的任意一个 MSCMSC 端局之间都设置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，还兼有本地话务，还兼有本地 IPIP 话务落地的功能。 话务落地的功能。