電力專網(wǎng)遷移演進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)及策略研究

方曉農(nóng)，高新平，姜福利（江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，南京 210019）

電力專網(wǎng)遷移演進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)及策略研究

方曉農(nóng)，高新平，姜福利
（江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，南京 210019）

對(duì)于電網(wǎng)企業(yè)來(lái)說(shuō)，其早期建立的電話交換網(wǎng)采用的是電路交換技術(shù)體制，但隨著技術(shù)的發(fā)展，電路交換設(shè)備已經(jīng)停產(chǎn)，網(wǎng)絡(luò)后期擴(kuò)容和維護(hù)愈發(fā)困難，同時(shí)伴隨著電網(wǎng)信息化程度的不斷提升，現(xiàn)有交換網(wǎng)已無(wú)法滿足要求，迫切需要向下一代交換網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。本文結(jié)合電網(wǎng)企業(yè)交換網(wǎng)現(xiàn)狀，分析了向下一代交換網(wǎng)遷移演進(jìn)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)及策略，涉及下一代交換網(wǎng)技術(shù)體制的選擇、用戶接入技術(shù)、業(yè)務(wù)承接策略、用戶號(hào)碼遷移以及網(wǎng)絡(luò)互通策略等方面。

電路交換；軟交換； IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）；遷移演進(jìn)

1 引言

隨著技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)企業(yè)交換網(wǎng)的架構(gòu)體系、業(yè)務(wù)功能都發(fā)生了變化，呈現(xiàn)出扁平化、IP化、多業(yè)務(wù)接入、接口開(kāi)放性等特點(diǎn)。同時(shí)，隨著電網(wǎng)企業(yè)對(duì)通信業(yè)務(wù)要求不斷提高，受限于電路交換技術(shù)的行政交換網(wǎng)已無(wú)法滿足這一要求，交換網(wǎng)轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行。在向下一代交換網(wǎng)遷移演進(jìn)的過(guò)程中，對(duì)相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)研究將是后續(xù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不可或缺的前提工作。

2 交換網(wǎng)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

國(guó)內(nèi)電網(wǎng)企業(yè)辦公電話網(wǎng)絡(luò)一般參照公司系統(tǒng)行政管理關(guān)系等級(jí)劃分，由四類不同等級(jí)的匯接交換中心及終端交換站連接而成，為“四級(jí)匯接、五級(jí)交換”結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 交換網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

目前，電網(wǎng)企業(yè)辦公交換網(wǎng)主要提供電話、傳真、錄音、電話會(huì)業(yè)務(wù)，但受電路交換本身技術(shù)限制無(wú)法提供更多的新業(yè)務(wù)，同時(shí)交換網(wǎng)設(shè)備主要為傳統(tǒng)電路交換機(jī)，型號(hào)眾多，大多數(shù)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，故障率高，隨著電路交換設(shè)備的逐步停產(chǎn)，后期擴(kuò)容和維護(hù)愈發(fā)困難。

表1 兩種技術(shù)體制相關(guān)對(duì)比

3 網(wǎng)絡(luò)遷移演進(jìn)中關(guān)鍵技術(shù)

3.1 技術(shù)體制的選擇

交換網(wǎng)技術(shù)體制的選型密切關(guān)系著網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全、建設(shè)成本和演進(jìn)方向。因此需充分結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)情況，從網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的必要性、可行性，以及業(yè)務(wù)提供能力、產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀等多個(gè)方面對(duì)新技術(shù)體制進(jìn)行全面的分析和論證，為技術(shù)體制的選型提供參考依據(jù)，最終明確網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)方向。

NGN（下一代交換網(wǎng)）技術(shù)中軟交換和IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）是目前應(yīng)用最廣泛、最成熟的基于IP的交換技術(shù)，兩種技術(shù)體制各有優(yōu)勢(shì)，其中軟交換技術(shù)商用規(guī)模大、網(wǎng)元設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)難度低、部署靈活，通過(guò)控制與承載分離，定位于傳統(tǒng)窄帶業(yè)務(wù)的IP分組化；IMS技術(shù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更先進(jìn)、業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)環(huán)境更開(kāi)放、標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議更統(tǒng)一、屏蔽了接入層的差異，通過(guò)業(yè)務(wù)與會(huì)話控制的進(jìn)一步分離，定位于多媒體業(yè)務(wù)發(fā)展以及固定移動(dòng)業(yè)務(wù)平臺(tái)的融合。

軟交換和IMS是NGN發(fā)展過(guò)程中的兩個(gè)階段，可以把軟交換看成NGN發(fā)展的初級(jí)階段，而IMS則可以認(rèn)為是NGN發(fā)展的中級(jí)階段，但軟交換并非NGN技術(shù)演進(jìn)的必經(jīng)階段。兩種技術(shù)體制相關(guān)對(duì)比如表1所示。

綜合各方面分析：技術(shù)先進(jìn)性方面，IMS采用業(yè)務(wù)、控制、承載分離的架構(gòu)，相比軟交換以及電路交換技術(shù)更先進(jìn)，適合多媒體及增強(qiáng)類業(yè)務(wù)的部署和開(kāi)發(fā)；產(chǎn)業(yè)鏈生命力方面，電路交換設(shè)備產(chǎn)能已逐步萎縮，通信運(yùn)營(yíng)商對(duì)軟交換設(shè)備已不再大規(guī)模擴(kuò)容，IMS則是通信運(yùn)營(yíng)商當(dāng)前主流的交換核心網(wǎng)技術(shù)，產(chǎn)業(yè)鏈方面更為成熟；投資成本方面，軟交換和IMS在投資占比較大的接入網(wǎng)及承載網(wǎng)部分均采用相同的設(shè)備，核心網(wǎng)設(shè)備根據(jù)采購(gòu)策略的不同，平均投資相差不大。因此，建議電網(wǎng)企業(yè)下一代交換網(wǎng)采用IMS技術(shù)作為演進(jìn)方向。

3.2 用戶接入技術(shù)

IMS網(wǎng)絡(luò)支持多種接入方式，包括IAD、AG、IP PBX、TDM PBX、IP話機(jī)等?；陔娋W(wǎng)企業(yè)實(shí)際情況，用戶接入IMS網(wǎng)絡(luò)可采取如下技術(shù)解決方案。

（1） AG/IAD接入。IAD、AG設(shè)備僅具備接入功能，支持SIP/H.248協(xié)議與IMS進(jìn)行交互，可將POTS話機(jī)接入IMS網(wǎng)絡(luò)。AG/IAD的部署實(shí)施有3種方式：新建；利舊現(xiàn)網(wǎng)軟交換網(wǎng)絡(luò)的AG/IAD；利舊現(xiàn)網(wǎng)電路交換設(shè)備，通過(guò)AG封裝技術(shù)，改造為AG設(shè)備。

（2）IPPBX接入。對(duì)于現(xiàn)網(wǎng)已經(jīng)部署IP PBX設(shè)備的局點(diǎn)，直接接入IMS網(wǎng)絡(luò)，具體有A-SBC 和I-SBC兩種方式接入。

A-SBC接入：PBX 需具備向IMS 網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)的能力，PBX通過(guò)A-SBC接入IMS網(wǎng)絡(luò)，用戶需在IMS網(wǎng)絡(luò)開(kāi)戶及注冊(cè)，用戶的所有業(yè)務(wù)由IMS 網(wǎng)絡(luò)提供。

I-SBC接入：對(duì)于沒(méi)有注冊(cè)能力的PBX，通過(guò)I-SBC 接入IMS網(wǎng)絡(luò)，可采用對(duì)等和非注冊(cè)簽約兩種方案。PBX 用戶在對(duì)等接入方式下，不在IMS 網(wǎng)絡(luò)開(kāi)戶及注冊(cè)，用戶的補(bǔ)充及增值業(yè)務(wù)由PBX 提供；在非注冊(cè)簽約接入方式下，需要在IMS網(wǎng)絡(luò)開(kāi)戶簽約IMS未注冊(cè)業(yè)務(wù)，用戶的所有業(yè)務(wù)由IMS網(wǎng)絡(luò)提供。

（3）TDM PBX接入。對(duì)于現(xiàn)網(wǎng)已經(jīng)部署TMD PBX設(shè)備的局點(diǎn)，可通過(guò)升級(jí)改造的方式接入IMS網(wǎng)絡(luò)，具體有兩種實(shí)現(xiàn)方式：通過(guò)AGCF+AG方式接入，PBX 用戶需在IMS 網(wǎng)絡(luò)開(kāi)戶及注冊(cè)，用戶的所有業(yè)務(wù)由IMS 網(wǎng)絡(luò)提供；通過(guò)MGCF+IM-MGW方式接入，PBX 用戶不在IMS網(wǎng)絡(luò)開(kāi)戶及注冊(cè)，IMS 網(wǎng)絡(luò)為用戶提供呼叫中繼服務(wù)，基本及補(bǔ)充業(yè)務(wù)由PBX 提供。

（4）IP話機(jī)等多媒體SIP終端接入。IP話機(jī)等多媒體SIP終端支持SIP協(xié)議，通過(guò)SBC設(shè)備接入IMS核心網(wǎng)，終端與業(yè)務(wù)平臺(tái)之間的信息交互通過(guò)IMS核心網(wǎng)采用SIP協(xié)議進(jìn)行交互。結(jié)合電網(wǎng)企業(yè)辦公特點(diǎn)，IP話機(jī)等多媒體SIP終端可采用xPON、LAN（包括有線和無(wú)線）接入等方式。

3.3 業(yè)務(wù)承接策略

IMS網(wǎng)絡(luò)能夠提供電路交換機(jī)所能提供的全部業(yè)務(wù)，包括基本業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)，還可以提供開(kāi)放的接口，實(shí)現(xiàn)與外部應(yīng)用平臺(tái)的互連，提供多媒體增值業(yè)務(wù)。結(jié)合電網(wǎng)企業(yè)實(shí)際情況，可以采用以下兩種業(yè)務(wù)提供方式：

（1）基于應(yīng)用服務(wù)器AS的業(yè)務(wù)提供方式：適合于提供對(duì)業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性和大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用性能要求較高的業(yè)務(wù)、IMS網(wǎng)絡(luò)的基本業(yè)務(wù)能力。

（2）第三方業(yè)務(wù)提供方式：主要是通過(guò)向第三方開(kāi)放IMS網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的能力，由第三方來(lái)開(kāi)發(fā)/提供業(yè)務(wù)。IMS能力開(kāi)放接口可以采用兩種方式：通過(guò)業(yè)務(wù)能力網(wǎng)關(guān)開(kāi)放，采用SOAP/REST等方式；通過(guò)SDK控件開(kāi)放，SDK控件方式只有本地調(diào)用接口。

目前電網(wǎng)企業(yè)的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)主要分為基礎(chǔ)業(yè)務(wù)和補(bǔ)充業(yè)務(wù)?；A(chǔ)業(yè)務(wù)包括話音通話、傳真、總機(jī)話務(wù)臺(tái)、DID（直撥呼入）、PSTN外線直撥費(fèi)等。補(bǔ)充業(yè)務(wù)包括來(lái)電顯示、縮位撥號(hào)、熱線撥號(hào)、遇忙回叫、呼叫等待、呼叫限制、免打擾、呼前轉(zhuǎn)移、分機(jī)同組、呼叫代答、通話轉(zhuǎn)接、鬧鐘服務(wù)、多方通話、語(yǔ)音信箱、電話會(huì)議、電話錄音等業(yè)務(wù)。

考慮到后續(xù)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)業(yè)務(wù)發(fā)展的趨勢(shì)以及網(wǎng)絡(luò)割接的難度，建議采用新建AS平臺(tái)的方式提供IMS網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)的繼承。

3.4 用戶號(hào)碼遷移

電網(wǎng)企業(yè)現(xiàn)在的用戶碼號(hào)方案采用9位編號(hào)，即9X1X2PQABCD，X1為大區(qū)號(hào)，X2為大區(qū)內(nèi)各省編號(hào)，PQ為單位編號(hào)，ABCD為用戶號(hào)。該編號(hào)方案類似于傳統(tǒng)PSTN網(wǎng)絡(luò)的用戶碼號(hào)。

IMS用戶碼號(hào)系統(tǒng)則包括IMPI（IMS Private Identity，私有用戶標(biāo)識(shí)）和IMPU（IMS Public Identity，公有用戶標(biāo)識(shí)）兩類標(biāo)識(shí)。IMS用戶在開(kāi)戶過(guò)程中，用戶分配一個(gè)IMPI，一個(gè)Tel URI、一個(gè)或者多個(gè)SIPURI。

為盡可能解決用戶號(hào)碼遷移過(guò)程中的復(fù)雜程度，建議采取如下策略：

（1）新建IMS網(wǎng)絡(luò)撥號(hào)規(guī)則與現(xiàn)網(wǎng)保持一致，進(jìn)行號(hào)碼規(guī)整。

企業(yè)內(nèi)部同一單位用戶之間，撥號(hào) 4位短號(hào)。不同單位，不同地市，不同省之間用戶，撥號(hào) 9位全編號(hào)。撥打公網(wǎng)號(hào)碼，需加撥前綴0。

上述撥號(hào)規(guī)則中，撥電網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)用戶和公網(wǎng)用戶的撥號(hào)位數(shù)不同，并且撥內(nèi)網(wǎng)用戶時(shí)，不同大區(qū)之間的撥號(hào)位數(shù)也不相同，為此產(chǎn)生了被叫號(hào)碼規(guī)整的需求，在用戶撥叫的本地號(hào)碼前補(bǔ)全主叫接入地的前綴碼，形成一個(gè)全網(wǎng)唯一的可路由的完整碼號(hào)。

（2）現(xiàn)網(wǎng)用戶向IMS網(wǎng)絡(luò)遷移盡可能采取整齊號(hào)段割接方式。

現(xiàn)網(wǎng)用戶向IMS網(wǎng)絡(luò)遷移，存在按整齊號(hào)段割接和零散號(hào)段割接兩種方式。兩種方式區(qū)別在于，號(hào)碼不連續(xù)，同一號(hào)段的用戶可能被分散在現(xiàn)網(wǎng)和IMS網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)被叫路由需要判斷往現(xiàn)網(wǎng)還是IMS路由。

目前現(xiàn)網(wǎng)采用“四級(jí)匯接、五級(jí)交換”的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，地市為四級(jí)匯接點(diǎn)，建議電網(wǎng)遷移過(guò)程中，采用按整齊號(hào)段割接的方式進(jìn)行現(xiàn)網(wǎng)用戶向IMS網(wǎng)絡(luò)的遷移，即整個(gè)地市用戶整體遷移。地市整體割接完成后，可對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)用戶進(jìn)行移機(jī)、變更電話號(hào)碼等操作，使其從POTS用戶轉(zhuǎn)變?yōu)镾IP用戶。

（3）現(xiàn)網(wǎng)用戶在向IMS網(wǎng)絡(luò)遷移過(guò)程中，初期用戶號(hào)碼方式不變，用戶感知自己號(hào)碼無(wú)任何變化，隨著用戶習(xí)慣的慢慢改變，在終端支持的情況下，用戶可以選擇使用SIP URI格式的號(hào)碼。

3.5 網(wǎng)絡(luò)互通策略

由于現(xiàn)網(wǎng)和新建IMS網(wǎng)絡(luò)將在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)并存，為此IMS和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)有互通需求。同時(shí)，IMS與公網(wǎng)也存在互通需求，目前電網(wǎng)企業(yè)采用以用戶交換機(jī)的方式進(jìn)入運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng)，通過(guò)與當(dāng)?shù)毓W(wǎng)運(yùn)營(yíng)商設(shè)置2 Mbit/s中繼電路相連，作為出局市話或長(zhǎng)途電話使用。

對(duì)于上述需求，結(jié)合電網(wǎng)企業(yè)實(shí)際情況，采用MGCF+IM-MGW方式實(shí)現(xiàn)IMS網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有交換網(wǎng)以及公網(wǎng)互通，同時(shí)對(duì)公網(wǎng)互通采取集中出局的策略，建議如下演進(jìn)步驟。

（1）在IMS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，在省會(huì)城市設(shè)置1對(duì)IM-MGW設(shè)備替換現(xiàn)有省C3匯接局，便于利用現(xiàn)網(wǎng)省C3節(jié)點(diǎn)至地市公司C4節(jié)點(diǎn)的2M中繼傳輸資源，同時(shí)也考慮到省會(huì)城市至地市公司傳輸資源較充裕，便于實(shí)施市縣公網(wǎng)出局一體化，如圖2所示。

（2）隨著公網(wǎng)互通集中出局策略的實(shí)施，逐步從縣/市/省三級(jí)結(jié)構(gòu)演進(jìn)到市/省二級(jí)結(jié)構(gòu)，在省公司及地市公司采用集中出局方式，IM-MGW通過(guò)企業(yè)內(nèi)部傳輸網(wǎng)連接到各地市公網(wǎng)，如圖3所示。

圖2 初期網(wǎng)絡(luò)互通示意圖

圖3 市縣公網(wǎng)集中出局網(wǎng)絡(luò)互通示意圖

圖4 公網(wǎng)省會(huì)集中出局網(wǎng)絡(luò)互通示意圖

對(duì)于市縣公網(wǎng)一體化出局后，出現(xiàn)的4位小號(hào)重復(fù)問(wèn)題，可采取兩種解決方案：向所在地市的公網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商統(tǒng)一申請(qǐng)一批號(hào)碼，進(jìn)行重新規(guī)劃；保持原先的號(hào)碼不變，即縣公司出公網(wǎng)的局向號(hào)保持不變，但要求運(yùn)營(yíng)商將2 Mbit/s中繼電路落地點(diǎn)從縣公司調(diào)整到市公司。

（3）條件成熟時(shí)，考慮公網(wǎng)集中由省會(huì)城市統(tǒng)一出局。鑒于網(wǎng)絡(luò)安全性，有必要設(shè)置公網(wǎng)出局容災(zāi)節(jié)點(diǎn)，可在異地（比如IMS核心節(jié)點(diǎn)2所在機(jī)房）設(shè)置一對(duì)IMMGW，作為與公網(wǎng)互通的災(zāi)備節(jié)點(diǎn)，如圖4所示。

4 結(jié)論及未來(lái)工作

未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)是IP化、扁平化、網(wǎng)絡(luò)融合以及多業(yè)務(wù)提供，而電力通信也是朝著數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展，加快向IMS演進(jìn)的步伐有利于后續(xù)新業(yè)務(wù)的開(kāi)展，為堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。但I(xiàn)MS對(duì)電網(wǎng)企業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)全新的技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)的遷移演進(jìn)也是一個(gè)長(zhǎng)期漸進(jìn)的過(guò)程，在后續(xù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過(guò)程中，有必要結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)遷移演進(jìn)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)及問(wèn)題繼續(xù)進(jìn)行深化研究。

［1］ 李淑艷. 下一代交換網(wǎng)演進(jìn)策略［J］. 科技信息， 2010.

［2］ 王日明. 淺議黑龍江聯(lián)通交換網(wǎng)演進(jìn)歷程［J］. 通信管理與技術(shù)， 2014.

［3］ 徐駿. IMS和軟交換技術(shù)分析比較：中國(guó)通信學(xué)會(huì)信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會(huì)2011年年會(huì)論文集（上冊(cè)）［C］. 2011.

Research on key technologies and strategies of the migration and evolution of the switching network in electric power communication

FANG Xiao-nong， GAO Xin-ping， JIANG Fu-li
（Jiangsu post and Telecommunications Planning and Design Institute， Nanjing 210019， China）

The exchange networkofpower enterprise mainly uses circuit switching equipment， but with the development of technology， circuit switching equipment has been discontinued， so the network expansion and maintenance is increasingly diffi cult. At the same time， with increasing demand for information and communication， theexchange network based on circuit-switched technology has been unable to meet the requirements， soit is inevitable to migrate to next-generation switching network. According to the status of exchange network， this paper discusses key technologies and Strategies for next-generation switching network migration and evolution， including the next-generation network technology system selection，user access technology， service migration，the migration of user number， network interworking strategies.

circuit switch； soft switch； IMS； migration and evolution

TN915

A

1008-5599（2016）07-0083-05

2016-05-12