軟交換技術(shù)在地區(qū)電力通信網(wǎng)中的應(yīng)用

劉碩鈺, 季文嬿

(國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司 南通供電分公司，江蘇 南通 226006)

0 引言

隨著網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，用戶對(duì)新業(yè)務(wù)的需求不斷增加，在傳統(tǒng)的基于TDM的PSTN網(wǎng)絡(luò)中，提供給用戶的各項(xiàng)功能都直接與交換機(jī)有關(guān)，業(yè)務(wù)和控制都是由交換機(jī)完成的。由于采用依靠交換機(jī)和信令來(lái)提供業(yè)務(wù)，所以必須在交換機(jī)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和信令標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)開(kāi)放的每項(xiàng)業(yè)務(wù)進(jìn)行詳細(xì)規(guī)范，在增加新的業(yè)務(wù)時(shí)必須要對(duì)交換機(jī)或信令做相應(yīng)的改造，每提供一項(xiàng)新業(yè)務(wù)都需要較長(zhǎng)的時(shí)期。

軟交換技術(shù)將呼叫控制和承載連接分離[1]，構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，即軟交換網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)這個(gè)平臺(tái)同時(shí)承載話音、視頻和數(shù)據(jù)等各項(xiàng)綜合業(yè)務(wù)，并提供開(kāi)放式的業(yè)務(wù)層標(biāo)準(zhǔn)接口，引入新業(yè)務(wù)。

1 軟交換技術(shù)

軟交換技術(shù)是NGN網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)。如果說(shuō)傳統(tǒng)的電信網(wǎng)是基于程控交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)，那么下一代分組話音網(wǎng)則是基于軟交換的網(wǎng)絡(luò)。

1.1 概念

軟交換又稱為呼叫AGENT、呼叫服務(wù)器或媒體網(wǎng)關(guān)控制[2]。軟交換技術(shù)獨(dú)立于傳送網(wǎng)絡(luò)，把呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關(guān)中分離出來(lái)，實(shí)現(xiàn)了呼叫控制和媒體網(wǎng)關(guān)之間的開(kāi)放和標(biāo)準(zhǔn)化。軟交換主要完成了呼叫控制、資源分配、協(xié)議處理、路由、認(rèn)證、計(jì)費(fèi)等主要功能，同時(shí)可以向用戶提供現(xiàn)有電路交換機(jī)所能提供的所有業(yè)務(wù)，并向第三方提供可編程能力。

1.2 主要功能

軟交換在網(wǎng)絡(luò)中的位置將被分成接入傳送層、媒體層、控制層和業(yè)務(wù)層[3]，即把控制和業(yè)務(wù)的提供從媒體層中分離出來(lái)，具有以下主要功能：

1) 媒體網(wǎng)關(guān)接入功能

該功能可以連接各種媒體網(wǎng)關(guān)，如PSTN/ISDN的IP中繼媒體網(wǎng)關(guān)、用戶媒體網(wǎng)關(guān)、無(wú)線媒體網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)媒體網(wǎng)關(guān)等，完成H.248協(xié)議功能。同時(shí)，還可以直接與H.323終端和SIP客戶端終端進(jìn)行連接，提供相應(yīng)業(yè)務(wù)。

2) 呼叫控制功能

呼叫控制功能實(shí)現(xiàn)了基本呼叫的建立、維持和釋放，所提供的控制功能包括呼叫處理、連接控制、智能呼叫觸發(fā)檢出和資源控制等。

3)業(yè)務(wù)提供功能

軟交換支持PSTN/ISDN交換機(jī)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)；同時(shí)還可以與現(xiàn)有智能網(wǎng)配合，提供現(xiàn)有智能網(wǎng)提供的業(yè)務(wù)。

4)互聯(lián)互通功能

目前，存在2種比較流行的IP電話體系結(jié)構(gòu)，1種是ITU-T制定的H.323協(xié)議，另1種是IETF制定的SIP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，兩者是并列的、不可兼容的體系結(jié)構(gòu)，均可以完成呼叫建立、釋放、補(bǔ)充業(yè)務(wù)、能力交換等功能。軟交換實(shí)現(xiàn)了對(duì)以上2種協(xié)議的同時(shí)支持。

1.3 優(yōu)點(diǎn)

1) 可以使用基于IP包的承載傳送，克服了TDM網(wǎng)絡(luò)中容量不足的缺點(diǎn)；

2) 具有開(kāi)放式端點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，既能良好地傳送話音，也能支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)；

3) 將網(wǎng)絡(luò)的承載部分與控制部分相分離，允許二者分別演進(jìn)，有效地打破了單塊集成交換的結(jié)構(gòu)；

4) 在各單元之間使用開(kāi)放的接口，允許運(yùn)營(yíng)者為其網(wǎng)絡(luò)的每一部分購(gòu)買最理想的產(chǎn)品。

2 軟交換技術(shù)在電力通信網(wǎng)中的優(yōu)勢(shì)

電力通信網(wǎng)是世界上目前分布最廣的網(wǎng)絡(luò)之一，有光纖、微波、載波等多種傳輸介質(zhì)，從而形成了光纖網(wǎng)、微波網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)形式，且各種網(wǎng)絡(luò)都有自己的交換設(shè)備、復(fù)接設(shè)備等。當(dāng)信息需要在不同介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)間傳輸時(shí)，就需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換不但造成了資源的浪費(fèi)，同時(shí)也對(duì)整個(gè)電力通信網(wǎng)的管理帶來(lái)了很大的不便，而軟交換技術(shù)的引入，將會(huì)帶來(lái)很多顯著的效果。

2.1 電力通信網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)互通

電力通信網(wǎng)中的電話網(wǎng)是一種交換網(wǎng)絡(luò)，而且擁有電力系統(tǒng)獨(dú)有的載波電話網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)電力通信網(wǎng)中也存在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它們是以IP協(xié)議為基礎(chǔ)的分組網(wǎng)絡(luò)。軟交換可以提供支持多種信令協(xié)議的接口，可以很好地實(shí)現(xiàn)電話網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)之間的信令互通及不同網(wǎng)關(guān)的互操作問(wèn)題。這就是使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)可以更方便地對(duì)電話網(wǎng)進(jìn)行管理和支持，電話網(wǎng)也可以和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)配合，更好地提供服務(wù)。

2.2 提供各種增值業(yè)務(wù)

目前，電力通信網(wǎng)中傳輸?shù)男畔⒅饕钦Z(yǔ)音和數(shù)據(jù)，但隨著網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)視頻業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)也提出了新的要求。軟交換技術(shù)不但能很好地支持語(yǔ)音業(yè)務(wù)，而且利用開(kāi)放式的應(yīng)用程序接口(API)，非常便于提供新業(yè)務(wù)。如在電力系統(tǒng)呼叫中心(也稱客戶服務(wù)中心)中引入軟交換技術(shù)，可以用更低的成本、更短的周期為用戶提供更好的服務(wù)，更好地樹(shù)立電力系統(tǒng)的形象。

2.3 統(tǒng)一不同介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)

電力通信網(wǎng)中存在多種傳輸介質(zhì)，且各自較獨(dú)立，若采用軟交換技術(shù)，在一臺(tái)交換服務(wù)器上可對(duì)多種介質(zhì)的信息進(jìn)行交換，既省掉了復(fù)雜的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性，又避免了對(duì)多種傳輸介質(zhì)的分別管理，提高了運(yùn)維的方便性，而且在經(jīng)濟(jì)方面避免了設(shè)備的浪費(fèi)。

2.4 其他方面的功能

軟交換具有操作維護(hù)功能(主要包括業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)和告警等)[4]。對(duì)業(yè)務(wù)繁雜的電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，軟交換可以對(duì)各種業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一的統(tǒng)計(jì)，若出現(xiàn)故障還可以及時(shí)地發(fā)出告警信號(hào)；另外，軟交換還可以采集詳細(xì)的清單，實(shí)現(xiàn)對(duì)用電量和電話費(fèi)等的計(jì)費(fèi)。

3 軟交換技術(shù)在地區(qū)電力通信網(wǎng)中的應(yīng)用

3.1 概述

根據(jù)江蘇省電力通信規(guī)劃方案，南通地區(qū)建設(shè)了行政電話軟交換平臺(tái)，將語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)和多媒體等接入到軟交換網(wǎng)內(nèi)，并通過(guò)信令網(wǎng)關(guān)、中繼網(wǎng)關(guān)等設(shè)備與電力行政電話交換專網(wǎng)和公網(wǎng)PSTN互聯(lián)。目前軟交換項(xiàng)目硬件配置如下：

市公司：配置核心設(shè)備(IBX10000)1套作為主用，另配置中繼網(wǎng)關(guān)(TCG)1套；

縣公司：配置中繼網(wǎng)關(guān)(TCG)1套，海門(mén)縣公司作為地區(qū)災(zāi)備點(diǎn)額外配置核心設(shè)備(IBX10000)1套作為備用；

市縣公司相關(guān)用戶均使用IAD接入。

其中，IBX10000為軟交換系統(tǒng)中的核心控制設(shè)備，位于軟交換網(wǎng)絡(luò)中的控制層，統(tǒng)一接入通信數(shù)據(jù)網(wǎng)。市公司和縣公司之間通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，市縣公司出局方式采用E1(2M)和原哈里斯的程控交換機(jī)PBX互聯(lián)，其出口均從哈里斯PBX上出局，如圖1所示。

圖1 南通和各縣公司軟交換網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

3.2 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

目前，南通地區(qū)數(shù)據(jù)專網(wǎng)由通信數(shù)據(jù)網(wǎng)和電力信息內(nèi)網(wǎng)構(gòu)成。通信數(shù)據(jù)網(wǎng)主要承載生產(chǎn)類業(yè)務(wù)，電力信息內(nèi)網(wǎng)主要承載日常辦公業(yè)務(wù)。為保證軟交換核心設(shè)備的安全訪問(wèn)機(jī)制，市縣公司核心設(shè)備(IBX10000、TCG)均部署在通信數(shù)據(jù)網(wǎng)上，辦公場(chǎng)所、變電站、供電所等IAD部署在電力信息內(nèi)網(wǎng)上。為了實(shí)現(xiàn)2個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的軟交換設(shè)備能夠互相通信，需在互聯(lián)路由器上配置相關(guān)路由，以保證電力信息網(wǎng)中的IAD與通信數(shù)據(jù)網(wǎng)中的核心設(shè)備能夠正常通信。此種情況下，提供2種軟交換網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案。

a) 靜態(tài)路由方案

采用路由的方式實(shí)現(xiàn)通信數(shù)據(jù)網(wǎng)和電力信息網(wǎng)的軟交換設(shè)備相互通信。正常情況下，IAD通過(guò)IP中繼注冊(cè)到南通市公司IBX10000，當(dāng)市公司IBX10000發(fā)生故障后可自動(dòng)注冊(cè)到海門(mén)備用IBX10000。市縣公司TCG通過(guò)E1使用PRI信令連接原行政交換機(jī)已達(dá)到撥打外線功能。

b) NAT組網(wǎng)

電力信息網(wǎng)的軟交換設(shè)備與通信數(shù)據(jù)網(wǎng)通信，電力信息網(wǎng)的IP地址將被映射為通信數(shù)據(jù)網(wǎng)上的IP地址，邏輯上所有的軟交換設(shè)備將采用通信數(shù)據(jù)網(wǎng)的地址通信。如圖2所示，電力信息網(wǎng)下IAD的IP地址172.24.82.99將被映射成為80.65.0.99，邏輯上實(shí)現(xiàn)與通信數(shù)據(jù)網(wǎng)中軟交換設(shè)備處于同一網(wǎng)絡(luò)之中，最終所有軟交換設(shè)備邏輯上均處于通信數(shù)據(jù)網(wǎng)中。

圖2 南通市區(qū)軟交換網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

南通和各縣公司的軟交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一致，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖3所示。

圖3 南通市縣公司軟交換NAT網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

兩張網(wǎng)絡(luò)在市縣公司通過(guò)防火墻進(jìn)行互聯(lián)，電力信息網(wǎng)中軟交換設(shè)備只能通過(guò)本地區(qū)的防火墻來(lái)訪問(wèn)通信數(shù)據(jù)網(wǎng)中的軟交換設(shè)備，各地區(qū)電力信息網(wǎng)中通信數(shù)據(jù)網(wǎng)段路由的出口只可以是該地區(qū)的防火墻，保證了電力信息網(wǎng)中各地區(qū)通信數(shù)據(jù)網(wǎng)段路由傳遞的范圍僅限于該地區(qū)，地區(qū)間不能傳遞。例如海安電力信息網(wǎng)路由器不能通過(guò)南通電力信息網(wǎng)路由器訪問(wèn)通信數(shù)據(jù)網(wǎng)。

3.3 方案比較

靜態(tài)路由模式比較簡(jiǎn)單，只要在電力信息網(wǎng)和通信數(shù)據(jù)網(wǎng)的互聯(lián)路由器上做大段的路由雙向重發(fā)布，保證南通電力信息網(wǎng)與SIP對(duì)接地區(qū)的通信數(shù)據(jù)網(wǎng)路由可達(dá)，但是這種做法的結(jié)果就是雙網(wǎng)合一，不符合網(wǎng)絡(luò)安全需求。

NAT組網(wǎng)不需要將電力信息網(wǎng)路由發(fā)布到通信數(shù)據(jù)網(wǎng)中，邏輯上所有軟交換設(shè)備采用通信數(shù)據(jù)網(wǎng)的IP地址通信。

綜上所述，南通地區(qū)選取了NAT方式進(jìn)行組網(wǎng)。

3.4 IP地址規(guī)劃

采用NAT組網(wǎng)方式，需要對(duì)南通地區(qū)相關(guān)終端進(jìn)行IP地址規(guī)劃，相關(guān)地址規(guī)劃如表1-表3所示。

表1 南通地區(qū)MIS網(wǎng)IP地址表

表2 南通通信數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)IP地址表

表3 南通地區(qū)通信數(shù)據(jù)網(wǎng)互聯(lián)IP地址表

續(xù)表3

3.5 安全策略

南通地區(qū)使用中興軟交換設(shè)備。南通現(xiàn)有軟交換設(shè)備一部分下掛在綜合信息內(nèi)網(wǎng)(以下簡(jiǎn)稱為MIS網(wǎng))中，一部分下掛在通信數(shù)據(jù)網(wǎng)中。為了實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)中的軟交換設(shè)備能夠互相通信，同時(shí)確保2個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間互訪的安全性，本次組網(wǎng)采用在防火墻上做NAT地址轉(zhuǎn)換來(lái)隔離MIS網(wǎng)與通信數(shù)據(jù)網(wǎng)。

南通和各縣公司的MIS網(wǎng)中軟交換設(shè)備只能通過(guò)本地區(qū)的防火墻來(lái)訪問(wèn)通信數(shù)據(jù)網(wǎng)中的軟交換設(shè)備，各地區(qū)MIS網(wǎng)中通信數(shù)據(jù)網(wǎng)段路由的出口只可以是該地區(qū)的防火墻，應(yīng)保證MIS網(wǎng)中各地區(qū)通信數(shù)據(jù)網(wǎng)段路由傳遞的范圍僅限于該地區(qū)，地區(qū)間不能傳遞。例如海安MIS網(wǎng)路由器不能知道通過(guò)南通MIS網(wǎng)路由器可以訪問(wèn)通信數(shù)據(jù)網(wǎng)。最終MIS網(wǎng)中軟交換設(shè)備的IP地址會(huì)被防火墻映射成為通信數(shù)據(jù)網(wǎng)的IP地址，邏輯上所有軟交換設(shè)備均使用通信數(shù)據(jù)網(wǎng)的IP地址進(jìn)行通信。

電力信息網(wǎng)配置路由策略，避免80.0.0.0/8的路由發(fā)布到電力信息網(wǎng)其他地區(qū)，確保南通市區(qū)電力信息中軟交換設(shè)備只能通過(guò)本市區(qū)的防火墻來(lái)訪問(wèn)其他軟交換設(shè)備。通信數(shù)據(jù)網(wǎng)配置南通軟交換業(yè)務(wù)地址網(wǎng)段的靜態(tài)路由。

防火墻配置172.0.0.0/8的靜態(tài)路由，下一跳為與防火墻相連的電力信息網(wǎng)設(shè)備；配置80.0.0.0/8的靜態(tài)路由，下一跳為與防火墻相連的通信數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備；配置電力信息網(wǎng)地址到通信數(shù)據(jù)網(wǎng)的映射關(guān)系。

如南通電力信息網(wǎng)下的IAD想要通過(guò)海門(mén)的防火墻來(lái)跟海門(mén)的軟交換設(shè)備通信，數(shù)據(jù)從南通電力信息網(wǎng)往海門(mén)傳遞時(shí)是可以經(jīng)過(guò)其他地區(qū)的防火墻，并被地址轉(zhuǎn)換，但是因?yàn)橥ㄐ艛?shù)據(jù)網(wǎng)南通軟交換的業(yè)務(wù)地址的出口僅在南通，不在其他地區(qū)，數(shù)據(jù)從海門(mén)往南通的電力信息網(wǎng)時(shí)必須經(jīng)過(guò)南通防火墻。

4 結(jié)語(yǔ)

軟交換是新、舊網(wǎng)絡(luò)融合的樞紐。軟交換網(wǎng)絡(luò)既可以最大限度地保護(hù)現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)的投資，又能降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)的快速部署，滿足了不同用戶需求。軟交換的出現(xiàn)為電力通信網(wǎng)的可靠運(yùn)行提供了堅(jiān)強(qiáng)支撐。下一步南通供電公司將繼續(xù)深化軟交換在增值業(yè)務(wù)方面的應(yīng)用，不斷提高電力通信網(wǎng)運(yùn)維水平和服務(wù)質(zhì)量。