lMS技術(shù)下的電力調(diào)度交換系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

周文婷，張海波，喬涵，康齡泰，祁彥慶

(國網(wǎng)新疆電力有限公司信息通信公司，新疆烏魯木齊，830000)

0 引言

本文將會(huì)針對IMS技術(shù)進(jìn)行分析，對電力交換系統(tǒng)網(wǎng)進(jìn)行分析，探討IMS技術(shù)在電力交換系統(tǒng)網(wǎng)中的應(yīng)用，給電力交換網(wǎng)的提升帶來的幫助。

1 IMS技術(shù)分析

1.1 IMS技術(shù)概念

IMS技術(shù)是構(gòu)建IP網(wǎng)絡(luò)的重要技術(shù)，也是建立電力交換系統(tǒng)網(wǎng)的基礎(chǔ)，它是一種支持多種業(yè)務(wù)、IP的移動(dòng)性分組網(wǎng)技術(shù)。IMS可以支持多媒體形式的業(yè)務(wù)技術(shù)，為不斷變化的終端客戶提供服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)客戶資源和網(wǎng)絡(luò)資源綜合配置，提高網(wǎng)絡(luò)的智能性，促進(jìn)電力系統(tǒng)的快速可持續(xù)發(fā)展[1]。在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，IMS技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)通信架構(gòu)的建設(shè)，為電力企業(yè)進(jìn)行商業(yè)擴(kuò)展有很大幫助，同時(shí)也為電力信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了相應(yīng)空間。

1.2 IMS系統(tǒng)功能

IMS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對控制層功能的分解，其中包括：MGCF和CSCFO兩個(gè)部分，可以實(shí)現(xiàn)模塊功能的細(xì)化，從而提高電力系統(tǒng)的通信質(zhì)量。IMS技術(shù)可以與承載分類、控制、業(yè)務(wù)水平框架結(jié)合，為用戶提供更好的服務(wù)。IMS系統(tǒng)可以與核心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，處理WCDMA和GSM/GPRS技術(shù)以外，IMS系統(tǒng)也能利用WLAN中SIPProxy實(shí)現(xiàn)技術(shù)連接。另外，IMS系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電路交換網(wǎng)和ISDN/PSTN進(jìn)行連接。

2 電力交換系統(tǒng)網(wǎng)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀

電力交換系統(tǒng)網(wǎng)是電力企業(yè)系統(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ)，它是有電力系統(tǒng)中的服務(wù)通信功能構(gòu)成。電力交換系統(tǒng)網(wǎng)與自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)、穩(wěn)定安全控制系統(tǒng)工程電力系統(tǒng)的重要支柱部分。而通信系統(tǒng)是自動(dòng)調(diào)度和安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)。電力交換網(wǎng)是為電力企業(yè)提供生產(chǎn)、運(yùn)營、管理和控制服務(wù)的。

電力企業(yè)服務(wù)中主要業(yè)務(wù)包括：數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、語音業(yè)務(wù)、多媒體視頻業(yè)務(wù)等，這些業(yè)務(wù)都是由網(wǎng)絡(luò)承載系統(tǒng)構(gòu)成。在實(shí)際應(yīng)用中，會(huì)因?yàn)檩^多業(yè)務(wù)影響，造成電力企業(yè)綜合系統(tǒng)服務(wù)連接能力不強(qiáng)，同時(shí)增加系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本，提高網(wǎng)絡(luò)資源使用率，對電力企業(yè)的發(fā)展具有一定阻礙性。目前，建立電力交換系統(tǒng)網(wǎng)主要是構(gòu)建程控交換系統(tǒng)，這種模式系統(tǒng)可以保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。但是，在實(shí)際用中，程控交換系統(tǒng)功能沒有完全得到發(fā)揮，一般都是進(jìn)行普通的語音業(yè)務(wù)服務(wù)。這與現(xiàn)代用戶對多樣化業(yè)務(wù)電力企業(yè)服務(wù)需求不符，另外，因?yàn)槌炭亟粨Q系統(tǒng)維護(hù)難度大、線路復(fù)雜、維護(hù)成本高等因素，影響阻礙了電力企業(yè)的發(fā)展。電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)主要包括：屬于業(yè)務(wù)、語音業(yè)務(wù)、多媒體視頻業(yè)務(wù)等，目前這些業(yè)務(wù)均可以實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)承載傳輸，能夠與行政/調(diào)度電話交換網(wǎng)、專線網(wǎng)、廣域網(wǎng)等業(yè)務(wù)進(jìn)行連接，這樣會(huì)造成電力系統(tǒng)綜合接入服務(wù)能力變差，出現(xiàn)復(fù)雜配置管理等問題。在電網(wǎng)中通信系統(tǒng)是重要的神經(jīng)系統(tǒng)，電力通信功能可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)商業(yè)化運(yùn)營、自動(dòng)化控制、現(xiàn)代化管理等功能服務(wù)[2]。

利用IMS技術(shù)進(jìn)行電力企業(yè)交換電力系統(tǒng)網(wǎng)設(shè)計(jì)，可以建立一個(gè)更加高效的承載平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)解決更多業(yè)務(wù)的功能，使傳統(tǒng)的語音電力系統(tǒng)網(wǎng)路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、視頻等功能的交換，從而提高電力企業(yè)電力系統(tǒng)通信水平和質(zhì)量。另外，在建立IMS系統(tǒng)中，可以有效減少運(yùn)維成本、對布線進(jìn)行優(yōu)化，建立符合現(xiàn)階段電力企業(yè)發(fā)展需求，為現(xiàn)代電力企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量和水平打下基礎(chǔ)。

3 IMS網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)

接入層：就是系統(tǒng)的媒體層。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，該模塊就是將媒體轉(zhuǎn)換流、各種信令類型與IMS系統(tǒng)進(jìn)行連接。媒體網(wǎng)都分為很多中，這樣可以滿足對不能類型業(yè)務(wù)進(jìn)行連接，從而提高電力調(diào)度交換系統(tǒng)網(wǎng)的功能需求。（2）業(yè)務(wù)層：屬于系統(tǒng)應(yīng)用層，它是由各種服務(wù)器構(gòu)成。IMS系統(tǒng)可以與編程接口進(jìn)行連接，在生成業(yè)務(wù)環(huán)境下，完成創(chuàng)建業(yè)務(wù)的能力，從而實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)業(yè)務(wù)的維護(hù)。（3）會(huì)話控制層：該模塊是IMS系統(tǒng)中比較重要的部分，它是負(fù)責(zé)控制工作的，主要包括：呼叫處理、協(xié)議適配、資源管理等內(nèi)容。另外，會(huì)話控制層也能作為系統(tǒng)接入口，從而實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)的聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的相互交換。

在IMS系統(tǒng)中，IMS是核心網(wǎng)絡(luò)，終端和接入網(wǎng)的類型比較多，IMS主要準(zhǔn)守SIP協(xié)議，具有接入無關(guān)性。

(1)接入無關(guān)性。就是在進(jìn)行軟交換中，利用IMS系統(tǒng)可以達(dá)到與移動(dòng)通信的連接的目的。因?yàn)镮MS系統(tǒng)有無關(guān)性接入方式，所以，可以與多媒體終端、電話終端、電腦等設(shè)備進(jìn)行連接。這種功能使系統(tǒng)具有多種靈活接入方式，比如：LAN、WAN和DSL等方式接入，這樣可以為不同的用戶需求提供幫助。無關(guān)性接入方式，就是用戶自身網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不需要變化，也不要添加其他新設(shè)備，就可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)建系統(tǒng)的目的，從而滿足新業(yè)務(wù)的開發(fā)需求。

(2)SIP協(xié)議。利用該協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)呼叫控制，從而實(shí)現(xiàn)利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與協(xié)議的目的，完成構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。另外，該協(xié)議可以提高電力系統(tǒng)交換網(wǎng)業(yè)務(wù)完成的綜合能力，提高系統(tǒng)計(jì)費(fèi)業(yè)務(wù)的效率，為用戶提供更加高效的電力業(yè)務(wù)服務(wù)。

4 技術(shù)方案

4.1 程控交換系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在電力系統(tǒng)調(diào)度交換系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，多是使用程控交換技術(shù)，其中辦公區(qū)域設(shè)備配置、調(diào)度中心和變電站都是有PCM接入點(diǎn)配置設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)上傳語音業(yè)務(wù)的能力。

表1 程控交換網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析

每個(gè)端點(diǎn)的業(yè)務(wù)之間都是相互連接的，同時(shí)采取專網(wǎng)和專線模式進(jìn)行管理，一般帶寬傳輸是2Mbit/s。

4.2 IMS系統(tǒng)設(shè)計(jì)

利用IMS技術(shù)，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)配置中只需要1套核心涉筆，根據(jù)不同業(yè)務(wù)需求建立接入點(diǎn)，同時(shí)建立各種類型的接入網(wǎng)關(guān)。

表2 IMS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成

二級(jí)B調(diào)度中心配置1套繼網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)和PSTN公網(wǎng)的連通。調(diào)度中心一級(jí)A配置1套核心IMS設(shè)備，另外，在配置對應(yīng)的服務(wù)器，以及網(wǎng)管系統(tǒng)。C變電站整個(gè)系統(tǒng)都接入IP，所以，不需要與任何設(shè)備進(jìn)行配置，只需要在IP話機(jī)上配置值守崗位或是調(diào)度IP臺(tái)即可。D變電站選擇傳統(tǒng)接入模式，整個(gè)站配置1套綜合設(shè)備，各個(gè)巡檢崗位和值守崗位選擇普通話機(jī)模擬。在E辦公區(qū)域選擇綜合接入方式，對于接入點(diǎn)IP話機(jī)可以與公司局域網(wǎng)進(jìn)行直接連接，而傳真機(jī)和模擬話機(jī)連接時(shí)，媒體網(wǎng)關(guān)接入可以根據(jù)接入點(diǎn)數(shù)量進(jìn)行配置，或是連接1套綜合設(shè)備。

每個(gè)連接端點(diǎn)業(yè)務(wù)都是設(shè)置專線專網(wǎng)模式，與數(shù)據(jù)網(wǎng)和廣域網(wǎng)進(jìn)行連接，按照帶寬傳輸業(yè)務(wù)需求，選擇1000Mbit以太網(wǎng)或是100Mbit。

4.3 承載網(wǎng)設(shè)計(jì)

利用IMS技術(shù)進(jìn)行行政交換網(wǎng)建設(shè)中，關(guān)于承載網(wǎng)設(shè)計(jì)：首先，需要實(shí)現(xiàn)SDH設(shè)備數(shù)據(jù)建立通信網(wǎng)，比如：如果遇到不能進(jìn)行通信的網(wǎng)站，這時(shí)可以選擇暫承載方法進(jìn)行處理。另外，將用戶各單位與環(huán)境規(guī)劃進(jìn)行連接，可以達(dá)到更好的數(shù)據(jù)通信目的。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中，可以將寬帶接入用戶作為標(biāo)準(zhǔn)，選擇交換機(jī)LAN和交換機(jī)匯聚LAN，同時(shí)配置SIP硬終端、SIP軟終端和IAD等，利用交換機(jī)LAN，實(shí)現(xiàn)交換網(wǎng)IMS承載網(wǎng)絡(luò)。其次，在電力調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要對VPN工作進(jìn)行合理劃分，就是需要滿足會(huì)話控制、查詢話費(fèi)、計(jì)費(fèi)等多種業(yè)務(wù)處理的需求，在滿足數(shù)據(jù)通信網(wǎng)作為承載IP網(wǎng)。另外，在規(guī)劃IP承載網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可以利用MPLS CPN將IMS隔離，實(shí)現(xiàn)與其他業(yè)務(wù)的連接，這種自然隔離方式，是為了減少系統(tǒng)安全隱患。對于每個(gè)橙子啊節(jié)點(diǎn)，需要注意匯聚層和核心層面的合理劃分，保證IMS VPN是在相同的MPLS VPN上，這樣就可以實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)相互連接的模式，從而電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，滿足實(shí)際需求。

5 功能比較

在電力系統(tǒng)中傳統(tǒng)的程控交換模式只能實(shí)現(xiàn)語音通話，雖然有些電力系統(tǒng)增加了IP板卡介入交換機(jī)，以及第三方軟件，可以實(shí)現(xiàn)與無線/IP終端的連接，但是不能實(shí)現(xiàn)多媒體、視頻會(huì)議、共享應(yīng)用、協(xié)同辦公等業(yè)務(wù)服務(wù)。

利用IMS技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)語音通話功能，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)視頻通信、會(huì)議辦公、接入多媒體、信息化等業(yè)務(wù)的綜合連接，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的管理和而服務(wù)。另外，ISM技術(shù)的實(shí)現(xiàn)不需要在建設(shè)專網(wǎng)傳輸和電話布線等，也能將單板業(yè)務(wù)寫入系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)功能和系統(tǒng)規(guī)模的控制。