准能公司NGN网络建设方案

石磊

摘 要：随着通信技术的飞速发展，网络已经成为人们工作、学习和生活等各个方面不可或缺的组成部分，从最初的窄带到现在的宽带技术，网络的“瓶颈”与融合成为当前首要解决的问题，依靠先进的通讯设备来传递与整合信息资源，已经成为社会进步和经济发展的主旋律。本文主要阐述在准能公司NGN下一代网络统一平台上以统一管理的方式提供多媒体服务建设方案，通过整合现有的市内固定电话、增加多媒体数据服务及其他增值型服务。其中话音的交换将采用软交换技术，而平台主要采用IP技术方式，实现IP电话、电脑和有线电视三种通讯手段相互融合的发展趋势以及技术支撑，为三网融合与智能小区建设提供前提与基础。

关键词：NGN网络 瓶颈 IP技术 智能小区 汇接局 TDM

中图分类号：TP393.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（c）-0013-03

1 NGN的概念

广义上讲，NGN是不同于这一代，以数据为中心、基于开放的网络架构，提供包括语音、数据、多媒体等多种业务的融合网络体系。而基于软交换技术的NGN概念是业务驱动的网络，通过呼叫控制、媒体交换及承载的分离，实现了开放的分层架构，各层次网络单元通过标准协议互通，可以各自独立演进，以适应未来技术的发展。NGN网络的四层结构。

（1）接入层：主要指与现有网络相关的各种接入网关和新型接入终端设备，完成与现有各种类型的通信网络的互通并提供各类通信终端到IP核心层的接入，通信终端包括模拟电话、SIP Phone、PC Phone可视终端、智能终端等等。

（2）核心层：主要是由IP路由器和宽带ATM交换机等骨干传输设备组成的包交换网络，是软交换网络的承载基础。

（3）控制层：是指Softswitch控制单元，完成呼叫的处理控制、接入协议适配、互联互通等综合控制处理功能，提供全网络应用支持平台。

（4）应用层：主要指为网络提供各种应用和服务，提供面向用户的综合智能业务。

其中，层与层之间通过标准接口进行通信，在核心传送设备Softswitch软交换设备的控制下，相关网元设备分工协作，共同实现系统的各种业务功能。相对于传统的交换机而言，软交换控制设备的硬件结构比较简单，主要包括前台实时处理部分、后台部分以及内部所有模块互联的以太网。结构如图1所示。

2 神华准能公司NGN平台建设

2.1 准能公司网络现状分析

随着互联网高速发展，准能公司现有ADSL上网方式已经不能满足用户访问互联网的需求，在神华准能软交换建设规划中，结合目前住宅小区智能化的建设趋势，使用光纤到户（FTTH）的总体要求，选择NGN和PON接入技术组网，实现用户上网速度提升，逐步取代现有网络。准能公司目前程控设备约一万多用户，中心局汇接局一个，一露天和哈尔乌素露天两个端局及安康里与绿苑小区2个远端模块和净水厂、污水厂等零散综合接入设备。公司现有的程控交换系统是建立在传统的PSTN网络之上，采用基于TDM的程控交换技术，在通讯技术发展迅速的今天，传统的技术已经明显落后，设备老化日益严重，厂家备件已经停产，在组网信令和业务功能维护管理等方面均满足不了当前用户对新业务的需求，因此需要建设一套基于最新通信技术的软交换系统，这套系统，以宽带IP技术为基础，采用成熟稳定的信令控制和媒体处理技术，搭建准能公司NGN网络核心平台，替代现有的程控交换系统，推进网络转型，满足企业的生产、生活及广大用户对通信业务的新需求，提高企业的生存和发展能力。具体统计如下。

中心机房CC08 B型程控交换机为2模块汇接局，中心区现有电话用户近8700户，上网宽带用户近6700户。

上级局出中继为3个局向：中国联通公司6条2M电路、中国电信公司4条2M电路、中国移动公司3条2M电路。

下级局出中继为5个局向：黑岱沟露天矿2条2M电路、哈尔乌露天矿2条2M电路、大准铁路公司3条2M电路、公司调试室2条2M电路、矸石电厂公司2条2M电路。

远端模块2个机房：安康里机房1024门、绿苑小区机房384门。

远端综合接入设备12台。

2.2 基于软交换的NGN网络

新建NGN是建立在IP技术基础上的新型公共电信网络，它将话音、数据、视频等多种业务集于一体。软交换技术是下一代网络的核心技术，软交换作为下一代网络的发展方向，不但实现了网络的融合，更重要的是实现了业务的融合。软交换控制设备是软交换系 统中的核心控制设备，位于软交换网络中的控制层，通过业务和呼叫控制完全分离，呼叫控制和承载完全分离，完成呼叫控制、媒体网关接入控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等功能，并实现相对独立的业务体系，使业务独立于网络。这种开放式业务架构，可不断满足用户的业务需求，增强运营网络的综合竞争力，实现可持续发展。

2.3 传输介质成本低、容量大

光纤作为传输高速率、大容量、多业务的最佳媒质，使得接入手段的光纤化成为接入网的发展方向。适应通讯业务IP化的趋势，满足用户越来越广泛的需求，又能快速灵活部署和保证网络的长期可发展性，基于PON技术的FTTH解决方案因具备多业务接入承载能力、有效进行网络覆盖和提升宽带速率能力，成为接入层网络建设的最佳解决方案。准能公司目前各住宅小区通信线路采用电缆传输，由于使用年久电缆已经出现老化现象，故障频发，大修成本高，且电缆传输方式ADSL上网速度慢，无法满足用户日益增长的众多需求，考虑诸多因素，构建软交换平台，采用FTTH方式是解决这一问题的最佳选择，即降低了成本，又提高了网络速度，更为三网融合打下了基础，提供了条件，使智能化小区建设成为可能。准能通信网络将真正向着“个人通信”的宏伟目标迈出重要的一步，即在任何时间（Whenever）、任何地点（Wherever），以任一种方式（Whatever）与任何人（Whoever）进行通信。

3 准能公司基于软交换NGN网络拓扑图如图2

中心区机房后台新建软交换平台一套，把OLT同软交换，综合媒体网关放置在中心局机房内，可统一使用-48 V直流电源系统供电。在中心区机房，将软交换、综合媒体网关、光线路终端、管理服务器均连接到汇聚交换机上，原有程控交换机也连接到TG/SG上，所有电话业务通过TG/SG设备出局，同时原有程控电话和新增软交换电话之间可实现互通。新增BRAS认证设备及宽带认证计费服务器，直接连接到汇聚交换机上，可实现宽带业务的管理。

3.1 软交换设备总体技术要求

（1）软交换核心控制设备必须是电信级交换系统，采用电信级ATCA架构，设备应采用模块式的硬件结构，具备良好的扩充、升级特性，软硬件性能成熟稳定。

（2）设备的主要模块应具备冗余配置， 并且支持热插拔功能，以方便扩容和维护，系统构成应有容错等安全措施；在有备份的情况下，当正在工作的部件发生故障时，能自动倒换到备份部件，而且在主备切换时，对业务不应产生影响。

（3）设备具有故障脱机自动诊断、自动维护、故障告警功能。各类物理告警信号除能由设备在面板由上显示之外，还能在显示屏上显示，具备声光告警功能。软件能及时发现死循环等重大故障并发出告警，能够自动恢复系统，不影响任何已建立的业务连接。

（4）软交换可以向IMS平滑演进，核心设备必须具有良好的互通性，在使用标准协议的条件下，软交换核心设备须能和其他设备供应商的软交换核心设备、TG网关、SG网关、AG网关、IAD、语音终端等设备实现互通。

（5）基本电信业务和补充业务：包括基本的电话业务、传真业务和以基本业务为基础的补充业务等。后期满足业务要求：基本多媒体业务（采用IP可视电话，提供点对点的可视电话业务，多媒体软件电话业务）；智能业务（彩铃、一号通、电话调度、电话会议、预付费、语音信箱、电子传真等）；统一通信类业务（包括即时消息、企业通讯录、多媒体会议、数据会议、日程管理、办公协作等）。

3.2 软交换硬件技术及软件分布式特点

硬件技术特点如下。

（1）系统所有核心硬件设备采用冗余备份机制，可达到电信级的可靠性要求。

（2）采用分布式硬件结构方式。

（3）两套不同的控制总线用来确保系统的可靠性。

（4）可实现平滑扩展，根据需要扩充的用户总数量来扩展硬件单板。

（5）达到高处理能力，单框的RSIC处理器最多可配置24个，10框级联设备的BHCA可达30 M。

分布式软件结构的特点是以下几点。

（6）实现呼叫处理软件的分布式。

（7）实现不同协议软件的分布式。

（8）实现数据资源的分布式。

（9）实现所有软件模块的冗余备份。

3.3 采用基于策略的运行支持系统

软交换的一项关键技术是基于策略的运行支持系统，软交换采用了一种与传统OAM系统完全不同的、基于策略的实现方式来完成运行支持系统的功能，按照一定的策略对网络特性进行实时、智能、集中式的调整和干预，以保证整个系统的稳定性和可靠性。

其主要突出特点是以下几点。

（1）集中，集中处理维护管理功能，有利于整个网络进行统一管理与协调，进而实现整个网络的话务负荷和业务质量控制。

（2）智能，根据预先定制的策略，综合全网因素，自动进行网络管理和操作。

（3）灵活，管理策略可以采取编程定制，灵活性较强，可动态加载。

3.4 软交换系统主要用途及适用范围

基于软交换技术构建的NGN网络，具有下一代网络的基本特征，可以统一提供数据、语音、视频等多媒体综合业务。现有版本的软交换系统主要提供语音相关的各类业务，包括以下几点。

（1）PSTN固网向NGN演进的网改网优组网应用。

（2）新运营商NGN网络组网应用。

（3）企业NGN网络建设。

4 软交换平台搭建设备配置及各部分功能

4.1 软交换平台建设思路

软交换系统按照接入层、交换层、控制层、业务层四个平面进行建设。各层平面建设具体如下。

接入层：将原有程控交换设备下的端局用户改造成EPON、新建小区采用EPON用户建设，实现各住宅小区电话用户的逐步接入。在中心区机房配置一套完整的带信令功能的综合媒体网关TG/SG设备，配置联接各个局向的中继，实现与现有TDM交换系统的互联互通。

传送层：因为软交换是纯以IP为平台的，后期所有的业务接口都是以太网业务，需要足够的带宽和充裕的以太网接口，所以需新建IP传送网一套，与原有2.5G环相并列，采用PTN设备建立一个3点的10GE环。

控制层：在中心区机房新配置一套软交换控制设备，实现整个系统的呼叫处理和其它软交换设备的控制，包括网管。

业务层：将原有计费系统进行升级整合，可实现对软交换的计费、原有程控交换机用户的计费，以达到全网的设备维护管理。

TG：中继网关，完成电路交换网信令与包交换网之间的信令转换功能。

SG：信令网关，完成媒体流转换等功能，主要用于七号信令接入，连接PSTN局向。

SS1b：软交换（Softswitch）核心控制设备，作为系统的控制核心部分，完成协议适配、呼叫处理、资源管理、业务代理等，并作为系统的对外接口完成和其它系统的互联互通功能。系统采用电信级ATCA架构，模块式硬件系统，良好的扩容、升级特性，冗余配置1+1备份，具有声光告警功能，可在线进行功能测试，提供丰富的智能业务。

汇聚交换机：在整个网络中，汇聚交换机与核心层交换机、接入交换机的作用不同，它承担了网关和三层路由转发功能的重担，由于IP扫描和DoS攻击对三层交换机的影响和危害严重，常常会使交换机内CPU处理满负荷，造成交换机处理能力下降，甚至瘫痪，用户无法正常上网，因此汇聚交换机内部采用硬件三层转发机制，可有效抗击恶意IP地址扫票。同时内嵌了安全策略，保证数据包路由转发功能不受IP扫描和攻击的影响，为网络安全运行提供了保证。

OLT：光汇聚单元，EPON无源光网络系统中的局端设备（OLT），是一个多业务提供平台，同时支持IP业务和传统的TDM业务。放置在城域网边缘或社区接入网出口，收敛接入业务并分别传递到IP网。向ONU以广播方式发送以太网数据；发起并控制测距过程，并记录测距信息；为ONU分配带宽，即控制ONU发送数据的起始时间和发送窗口大小。

BRAS：宽带认证，一种面向宽带网络应用的新型接入网关。它是宽带接入网和骨干网之间的桥梁，提供基本的接入手段和宽带接入网的管理功能。它位于网络的边缘，提供宽带接入服务、实现多种业务的汇聚与转发，能满足不同用户对传输容量和带宽利用率的要求，因此是宽带用户接入的核心设备。宽带远程接入服务器主要完成两方面功能，一是网络承载功能：负责终结用户的PPPoE连接、汇聚用户的流量功能；二是控制实现功能：与认证系统、计费系统和客户管理系统及服务策略控制系统相配合实现用户接入的认证、计费和管理功能。

防火墙：是一个由软件和硬件设备组合而成、在内部网和外部网之间、专用网与公共网之间的界面上构造的保护屏障.它是一种计算机硬件和软件的结合，使Intranet与Intranet之间建立起一个安全网关（Security Gateway），从而保护内部网免受非法用户的侵入，防火墙主要由服务访问规则、验证工具、包过滤和应用网关4个部分组成。

5 准能公司IP承载网建设思路

软交换最大的特点就是层次划分清晰明朗，设备可以进行分布式部署，这点尤其给接入网带来了很大的便利，可以根据用户对业务的需求采用不同的接入方式，不管什么样的接入方式，都不会影响到软交换系统的部署。

目前的传输数据网主要分为两个方向，SDH和传统的以太网交换机，SDH设备天生就是为传统的PSTN和ISDN网络而生的，最小颗粒为2M可以很好的解决传统的语音业务，但是对于IP业务，尤其是大容量的以太网业务，其带宽非常有限，虽然MSTP也支持以太网单板，可以进行透传和二层交换，但单位bit的传输成本非常高，给投资方带来非常大的资金压力。传统的以太网交换机虽然能很好的支持以太网业务，尤其是三层交换机具备很好的转发功能，但是一直没有很好的解决拥塞和延时的问题，所以至今纯数据设备还没有大规模的承载语音业务。

所选PTN设备在现在传输网的基础上额外搭建一个三点10GE环，作为软交换系统的核心传送网络。如图3所示。

6 结语

科技的进步必将带动行业的发展，通讯领域产品的更新换代让我们的生活变得更加丰富多彩，数字化、网络化、智能化，信息技术正以无穷的力量影响着当今这个各方面技术飞速发达的社会。“光进铜退”成为通信发展的必然趋势，光纤成本低、衰耗小、容量大、频带宽的优点是代替电缆铜线的最佳选择，准能公司企业专网的建设紧跟通讯发展的脚步，NGN下一代网络平台的建设，将大大改善目前网速慢、故障多的局面。在解决用户需求的同时，优化网络结构，避免重复建设，合理利用资源，为准能公司信息化发展做出贡献。

参考文献

[1] 张中奎.接入网技术[M].北京：人民邮电出版社，2003.

[2] 李立高.光缆通信工程[M].北京：人民邮电出版社，2004.

[3] 桂海源，张碧玲.软交换与NGN[M].北京：人民邮电出版社，2009.