電力省級調(diào)度交換系統(tǒng)IP化演進過程研究

皇甫英杰

（中國電建集團河南省電力勘測設(shè)計院有限公司，河南 鄭州 450007）

0 引言

電力調(diào)度交換系統(tǒng)在電力生產(chǎn)和日常運維中發(fā)揮著重要的作用，是保障電力安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)系統(tǒng)之一。目前，電力交換系統(tǒng)采用程控交換技術(shù)體制組網(wǎng)，終端站點采用PCM（脈沖編碼調(diào)制）設(shè)備延伸方式接入系統(tǒng)。隨著交換網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展以及電力業(yè)務(wù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)升級，現(xiàn)有的技術(shù)體制存在的接入能力小、組網(wǎng)靈活性低、單站投資高、設(shè)備老化嚴重以及系統(tǒng)體制延續(xù)性差等問題日益突出。同時視頻類等多媒體調(diào)度業(yè)務(wù)對調(diào)度交換系統(tǒng)提出了IP 化接入需求，“十四五”期間電力通信傳輸網(wǎng)絡(luò)升級也在IP業(yè)務(wù)接入能力和接入帶寬上為調(diào)度交換系統(tǒng)IP化演進提供了支撐。

1 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)況及存在問題

目前省級調(diào)度交換系統(tǒng)采用程控交換技術(shù)體制分層組網(wǎng)，搭建省調(diào)網(wǎng)絡(luò)交換中心、地調(diào)網(wǎng)絡(luò)交換中心和縣調(diào)網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。省調(diào)、地調(diào)交換中心配置雙套調(diào)度交換機，組成雙機冗余系統(tǒng)，設(shè)備品牌統(tǒng)一，設(shè)備間采用2 M 數(shù)字中繼方式互聯(lián)；縣調(diào)接入節(jié)點配置單套調(diào)度交換機。220 kV 以下變電站根據(jù)調(diào)度關(guān)系通過調(diào)度中心調(diào)度機PCM遠程放號形式接入調(diào)度交換系統(tǒng)；500 kV變電站內(nèi)在布放調(diào)度電話單機外，同時配置有站端調(diào)度交換機1套，通過2 M中繼和PCM專線方式組織主備調(diào)度交換通道，以滿足相應(yīng)可靠性要求。

省級調(diào)度交換系統(tǒng)存在以下幾個問題：①末端的縣域調(diào)度交換系統(tǒng)獨立組網(wǎng)，尚未與地調(diào)系統(tǒng)對接，存在網(wǎng)絡(luò)缺陷；部分縣公司配備專用的調(diào)度交換機但設(shè)備品牌型號各不相同；部分縣公司未建設(shè)專用的調(diào)度交換系統(tǒng)，采用依附行政交換系統(tǒng)或租用公網(wǎng)設(shè)備方式實現(xiàn)縣域站點的調(diào)度通信，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可靠性差，難以統(tǒng)一管理。

②各級變電站站內(nèi)PCM 設(shè)備陸續(xù)到達退運年限，面臨設(shè)備改造。最初PCM在承載調(diào)度交換業(yè)務(wù)外還同時承載行政交換業(yè)務(wù)和遠動系統(tǒng)備用通道，隨著電力業(yè)務(wù)系統(tǒng)升級，變電站行政交換和遠動業(yè)務(wù)分別調(diào)整至IMS（IP 多媒體子系統(tǒng)）和調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，延續(xù)PCM 遠程放號的接入方式會存在功能用途單一、單站投資較高等問題。

③省、地調(diào)調(diào)度交換設(shè)備雖然為A、B機雙設(shè)備配置，但是A、B機功能上未起到完全互備冗余作用，其中A機主要負責對下放號，而B機主要負責中繼。同時A、B機采用的是集中部署的模式，不滿足雙機獨立部署容災要求，調(diào)度節(jié)點抗單點故障能力差，難以應(yīng)對主調(diào)場所失火失電或公共衛(wèi)生事件。

此解決上述問題，在保護現(xiàn)有投資的情況下，隨著設(shè)備到達運行年限分階段對省級調(diào)度交換系統(tǒng)進行IP化改造。

2 地、縣系統(tǒng)IP化改造

此階段調(diào)整現(xiàn)有地、縣調(diào)度交換系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過對地調(diào)調(diào)度機以及變電站接入設(shè)備進行IP 化改造，搭建“統(tǒng)一體制、統(tǒng)一錄音、統(tǒng)一編號”的地、縣一體IP 化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，解決縣域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)缺陷同時節(jié)約全網(wǎng)投資。

2.1 設(shè)備配置

①系統(tǒng)變電站：在市、縣各轄變電站配置2臺IAD（綜合接入設(shè)備）取代現(xiàn)有PCM 設(shè)備，采用SIP（會話發(fā)起協(xié)議）實現(xiàn)終端IP 化接入。通過IAD 設(shè)備改造，相比PCM 設(shè)備接入方式單站減少約60%的投資，并且雙設(shè)備配置方式提高了站點調(diào)度電話業(yè)務(wù)的可靠性。②縣調(diào)節(jié)點：各縣調(diào)不再新增調(diào)度交換機，而是新增2 套調(diào)度臺，通過U 口延伸器遠端接入地調(diào)調(diào)度機，從而使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)扁平化，便于集約化維護和管理?？h調(diào)新增2臺三層交換機用于匯聚本區(qū)域站點IAD上聯(lián)業(yè)務(wù)。③地調(diào)節(jié)點：地調(diào)調(diào)度機增加IP用戶板以及調(diào)度臺接口板分別用于IAD終端接入和縣域調(diào)度臺接入；新增1 套數(shù)字錄音系統(tǒng)，通過模擬和網(wǎng)絡(luò)兩種方式對地調(diào)調(diào)度臺進行錄音；新增3 臺三層交換機，其中2 臺交換機用于匯聚IAD 接入設(shè)備上聯(lián)業(yè)務(wù)信息，同時承載網(wǎng)管及錄音業(yè)務(wù)，三層交換機分別與地區(qū)傳輸網(wǎng)設(shè)備以太網(wǎng)板對接實現(xiàn)調(diào)度交換業(yè)務(wù)匯聚及上聯(lián)；另一臺用于多機同組、網(wǎng)管、新增板卡接入以及對接外系統(tǒng)（集中網(wǎng)管以及同步業(yè)務(wù)）。

2.2 傳輸通道以及網(wǎng)絡(luò)配置

①傳輸通道配置：站端2臺IAD通過電力傳輸網(wǎng)雙平面組織獨立IP 透傳通道，匯聚站點至終端站開通點到多點傳輸通道匯聚至地調(diào)三層交換機；縣調(diào)2套調(diào)度臺通過電力傳輸網(wǎng)雙平面組織獨立2 M通道至地調(diào)調(diào)度機。②網(wǎng)絡(luò)配置：各縣公司IAD接入設(shè)備劃分Vlan（虛擬局域網(wǎng)），根據(jù)遠期站點規(guī)模劃分專用網(wǎng)段，Vlan網(wǎng)關(guān)配置在地調(diào)三層交換機。地區(qū)IAD接入設(shè)備劃分獨立Vlan，網(wǎng)關(guān)同樣配置在地調(diào)三層交換機。

3 軟交換異地災備部署

經(jīng)過地、縣系統(tǒng)IP化改造，省級調(diào)度交換系統(tǒng)彌補了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)缺陷，實現(xiàn)了全網(wǎng)互聯(lián)以及系統(tǒng)站點的IP化接入，然而省調(diào)及地調(diào)A、B調(diào)度機同站點集中部署的模式并未改變，調(diào)度節(jié)點抗單點故障能力差的問題尚未解決。采用軟交換系統(tǒng)集中部署方式建設(shè)省調(diào)和地調(diào)異地災備網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，形成程控交換、軟交換融合組網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。異地災備節(jié)點選擇機房條件良好，調(diào)度人員配置完備，管理完善的辦公區(qū)，以最大限度縮短應(yīng)對突發(fā)事件轉(zhuǎn)移調(diào)度業(yè)務(wù)的“空窗期”。同城備調(diào)系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)功能完備，在主調(diào)失去時能夠代替主調(diào)實現(xiàn)調(diào)度功能（對接站點、網(wǎng)調(diào)、IMS，錄音等）并且系統(tǒng)建設(shè)不改變現(xiàn)有調(diào)度交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及終端配置，減小對現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)的影響，降低施工難度，縮短工程建設(shè)周期。

3.1 設(shè)備配置

①省備調(diào)：此階段采用軟交換集中部署方式建設(shè)省備調(diào)系統(tǒng)，省備調(diào)選擇同城辦公區(qū)，新增軟交換服務(wù)器1套（含主備雙設(shè)備）；新增IP 錄音錄像系統(tǒng)1套，用于省級軟交換系統(tǒng)錄音；新增媒體中繼網(wǎng)關(guān)1臺用于對接現(xiàn)有程控交換系統(tǒng)；新增媒體資源服務(wù)器1 臺用于實現(xiàn)組會、異地多機同組等業(yè)務(wù)；新增三層交換機2臺用于對接程控交換A、B系統(tǒng)；同時新增調(diào)度臺及U口延伸器，實現(xiàn)省備調(diào)調(diào)度臺程控交換和軟交換雙注冊。

②省調(diào)：省調(diào)調(diào)度機增加IP用戶板用于IAD終端接入；新增1套數(shù)字錄音系統(tǒng)，通過模擬和網(wǎng)絡(luò)兩種方式對地調(diào)調(diào)度臺進行錄音；新增3臺三層交換機，其中2臺交換機用于匯聚IAD接入設(shè)備上聯(lián)業(yè)務(wù)信息，對接省備調(diào)三層交換機，同時承載網(wǎng)管及錄音業(yè)務(wù)，三層交換機分別與地區(qū)傳輸網(wǎng)設(shè)備以太網(wǎng)板對接實現(xiàn)調(diào)度交換業(yè)務(wù)匯聚及上聯(lián)；另一臺用于多機同組、網(wǎng)管、新增板卡接入以及對接外系統(tǒng)（集中網(wǎng)管以及同步業(yè)務(wù)）。

③省轄變電站：配置2臺IAD取代現(xiàn)有站端調(diào)度機和PCM設(shè)備，采用SIP（會話發(fā)起協(xié)議）實現(xiàn)終端IP化接入。

④地調(diào)備調(diào)（選擇所轄某縣調(diào)）：新增IP 錄音錄像系統(tǒng)1套，用于地區(qū)軟交換系統(tǒng)錄音；地調(diào)程控交換機新增IP 中繼板，與省備調(diào)軟交換機組織中繼鏈路；新增調(diào)度臺及U 口延伸器，實現(xiàn)地備調(diào)調(diào)度臺程控交換和軟交換雙注冊。

⑤在地區(qū)串通站點（通常選擇500kV變電站）：新增2臺三層交換機，用于調(diào)度交換業(yè)務(wù)的異地匯聚。

3.2 傳輸通道以及網(wǎng)絡(luò)配置

①傳輸通道配置：此階段維持原有程控交換通道不變，新增備調(diào)至主調(diào)業(yè)務(wù)通道。省備調(diào)至省主調(diào)三層交換機開通以太網(wǎng)通道，由省級傳輸網(wǎng)雙平面承載，以實現(xiàn)軟交換和異地多機同組業(yè)務(wù)；備調(diào)至主調(diào)開通2 M 傳輸通道，使備調(diào)調(diào)度臺注冊到主調(diào)程控交換機，備調(diào)調(diào)度臺本地以太網(wǎng)接入軟交換機，實現(xiàn)雙注冊。地備調(diào)至地區(qū)串通站點開通以太網(wǎng)通道，用于實現(xiàn)地區(qū)IAD備用業(yè)務(wù)的接入。變電站點其中1臺IAD配置1路備用IP 通道至串通站點三層交換機，接入軟交換系統(tǒng)實現(xiàn)雙注冊，其中程控交換通道為主用通道。串通站點至省備調(diào)節(jié)點開通以太網(wǎng)通道，實現(xiàn)地區(qū)軟交換系統(tǒng)控制流信息的接入。

②網(wǎng)絡(luò)配置：此階段維持現(xiàn)有各終端IP 地址和Vlan 劃分不變，在地區(qū)串通站點三層交換機啟用冗余網(wǎng)關(guān)協(xié)議，將變電站“雙注冊”IAD的網(wǎng)關(guān)設(shè)備轉(zhuǎn)接至串通站點，以防止主調(diào)失去時軟交換系統(tǒng)無法三層訪問IAD終端，失去備用功能。

4 程控交換、軟交換調(diào)度系統(tǒng)雙平面部署

經(jīng)過軟交換異地災備部署階段的改造，省級調(diào)度交換系統(tǒng)完成了異地災備系統(tǒng)部署，實現(xiàn)了調(diào)度臺以及站端IAD接入設(shè)備程控交換和軟交換系統(tǒng)的“雙注冊”，提高了主調(diào)系統(tǒng)的抗單點故障能力。但是軟交換集中部署的模式，屬于簡單的備用融合組網(wǎng)，單套軟交換系統(tǒng)承擔著省、市、縣三級調(diào)度交換網(wǎng)絡(luò)的災備功能，省備調(diào)軟交換系統(tǒng)本身網(wǎng)絡(luò)可靠性較低，省備調(diào)節(jié)點的故障會導致全網(wǎng)失去異地備用調(diào)度功能。與此同時省備調(diào)軟交換設(shè)備需要網(wǎng)絡(luò)訪問全網(wǎng)的調(diào)度交換設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大，網(wǎng)絡(luò)劃分復雜，業(yè)務(wù)配置難度大，在增加網(wǎng)絡(luò)接入風險和帶寬壓力的同時給后期網(wǎng)絡(luò)運行維護帶來相當大的困難。此階段通過軟交換系統(tǒng)地市延伸，搭建穩(wěn)定可靠軟交換網(wǎng)絡(luò)，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰，程控交換和軟交換獨立共存的“雙平面”結(jié)構(gòu)。

此階段僅需要在地備調(diào)節(jié)點增加軟交換機，使備調(diào)軟交換劃分為省、地兩層結(jié)構(gòu)。傳輸通道組織方式保持不變，并且由于備調(diào)業(yè)務(wù)的本地化，使得地區(qū)串通站點至省備調(diào)的帶寬可以大大縮小，僅需要保留軟交換SIP中繼帶寬。網(wǎng)絡(luò)配置方面，調(diào)整地區(qū)程控交換IP 中繼鏈路方向以及調(diào)度臺、錄音系統(tǒng)軟交換注冊地址至地備調(diào)軟交換機。

5 結(jié)語

文章針對現(xiàn)有調(diào)度交換系統(tǒng)存在的缺點，分析了地、縣系統(tǒng)IP化改造、軟交換異地災備部署、程控交換軟交換調(diào)度系統(tǒng)雙平面部署三個階段調(diào)度交換系統(tǒng)IP 化演進的重點、建設(shè)成效以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最終提出了南北向分層分級、東西向技術(shù)體制獨立的“雙平面”調(diào)度交換系統(tǒng)。目前程控交換技術(shù)體制在電力調(diào)度交換系統(tǒng)中依然是主流，程控交換和軟交換共同組網(wǎng)的模式可能會持續(xù)相當長的時間。文章分析的網(wǎng)絡(luò)演進方案在終端部署上已經(jīng)完全實現(xiàn)了IP 化，為未來的全網(wǎng)軟交換改造或者調(diào)度IMS系統(tǒng)升級打下了良好基礎(chǔ)。