“三集五大”生產基地行政軟交換系統建設研究

齊 聰，鄢 波

（1.江西省電力設計院，江西南昌 330096；江西省電力科學研究院，江西南昌 330096）

1 建設背景

“三集五大”作為國家電網公司系統的主要發展戰略方針，其“五大”體系建設對信息化工作提出了全新的挑戰，通過信息化手段實現對各大體系業務工作的全方位管理，實現相互間業務信息的縱向順暢、橫向貫通是確保“五大”體系持續高效運轉的技術基礎和有力保障，同時“五大”體系提出的專業化管理、一體化運作的業務要求將進一步促進企業級業務應用的全面整合提升，推動信息系統的快速優化調整和全方位集成，提升平臺和應用的集中度，對信息化架構的全局設計和柔性治理提出了更高要求。

江西省電力公司作為國網公司全面開展“五大”體系建設首批推廣單位之一。為更好支撐公司“五大體系”建設，公司決定在昌南江西電力技師學院校址建設95598供電服務中心基地、檢修中心基地、電力經濟技術研究院（以下總稱：昌南生產基地），在昌北通源公司建設計量中心生產基地（以下總稱：昌北生產基地），為此需要配套建設相應的光纖通信系統、行政電話系統、會議電視系統、信息系統、機房及供電系統、大屏顯示系統、通信數據網等，助力公司系統大規劃、大建設、大運行、大檢修、大營銷體系建設目標的高效落地。

本文主要是對生產基地的行政電話系統建設方案進行研究。

2 行政電話交換系統現狀

在電力系統通信中，電話交換系統是電力通信網的重要組成部分，電話交換系統在電力通信領域中主要應用于行政管理和電力調度通信兩方面。

行政程控交換網是電力系統通信網的重要組成部分，其基本功能是實現管理中心與企業內部各單位之間（包括內部各單位之間）以及企業內部與公用電話交換網（PSTN）及其它專網連接，主要業務包括話音通信、電傳及傳真等，是實現電力系統現代化管理的重要技術手段之一。行政交換網作為電力調度交換網的備用手段，為電力生產的安全運行起到十分重要的作用。

江西電網已建成覆蓋全省的行政電話交換網，該網絡以程控交換技術為主，覆蓋范圍包括省電力公司、各地區電力公司、省內各主要電廠、超高壓分公司、各施工單位、物資公司、電科院、設計院等，各單位均配置有行政程控交換機，各單位交換機之間通過2 M、E/M、LS等方式互連。

傳統網絡是基于TDM的PSTN話音網，以電路交換為主，主要是為傳輸語音、保證語音質量、承擔語音業務而設計建造，只能提供64 Kbit/s的業務，且業務和控制都由交換機完成。隨著電力系統數據業務飛速增長，傳統的電話交換網已越來越暴露出等待時間長、傳輸質量低、增加新業務難等問題，傳統PSTN語音網正成為電力系統發展的瓶頸。因此，使用新的軟交換網絡來逐步取代傳統的電話交換網對電力系統的順利發展是十分必要的。

3 軟交換系統介紹

3.1 軟交換的基本概念

軟交換是下一代網絡的控制功能實體，為下一代網絡（NGN）具有實時性要求的業務提供呼叫控制和連接控制功能，是下一代網絡呼叫與控制的核心。現階段的軟交換至少應具備以下3個基本特點：

1）集成分組網和電路交換網；

2）具備匯接局和端局能力；

3）呼叫控制與媒體層和業務層分離。

軟交換技術將呼叫控制功能從媒體網關中分離出來，通過服務器上的軟件實現基本呼叫控制功能，將傳輸與呼叫控制分開，為控制、交換和軟件可編程功能建立分離的平面，使業務提供者可以自由的將傳輸業務與控制協議結合起來，實現業務轉移。

軟交換設備位于控制層，提供多種業務的連接控制、路由、網絡資源管理、計費、認證等功能。軟交換設備與各種媒體網關、終端、應用服務器、其他軟交換設備間采用標準協議相互通信。

目前軟交換主要完成以下功能：

1）媒體網關接入功能；

2）呼叫控制功能；

3）業務提供功能；

4）互連互通功能（H.323和SIP、IN）；

5）支持開放的業務/應用接口功能；

6）認證與授權功能；

7）計費功能；

8）資源控制功能和QoS管理功能；

9）協議和接口功能。

3.2 軟交換的技術特點

軟交換體系采用分層的體系架構，各層之間通過標準的接口進行互連。這使得每一層的功能在具體實現上是相互獨立、互不影響的。任一層的設備的升級改造不會影響到其他各層的正常工作，同時公用的網絡平臺為用戶使用第三方設備提供了可能性。通過分層體系架構和標準接口可以簡化我們的網絡結構，提高系統的升級維護能力。

軟交換體系架構允許業務通過多種物理網關來實現，這就為網絡的建設提供了多樣的解決方案。用戶完全可以根據自己的需要和現有的網絡資源來選擇不同類型的網關，以達到最佳的利用率，降低系統投資。

在軟交換體系中，不但各組成部分在網絡結構上是分布式的，而且在物理位置上也可以是分散的，軟件還控制設備、各種網關以及應用服務器等設備完全可以放在不同的地方，從而節省相當的網絡建設成本和運輸費用。

基于綜合性的平臺加開放的協議接口，軟交換體系為用戶提供了更多更快的業務解決方式。由于軟交換系統主要采用IP網絡作為承載網絡，因此采用軟交換技術更加容易與其他業務系統融合。比如和其他信息系統、OA系統等等。

軟交換體系采用基于策略的網絡管理機制，實現了傳統的靜態網管到動態網管的飛躍。策略網管具有一定的智能化系統，集中處理維護管理，有利于整個網絡統一協調管理。策略管理實現對整個網絡進行實時的、集中統一的話務負荷控制和業務質量控制，保證全網的安全。這是傳統語音通信系統所不具有的功能。

軟交換體系能夠與現有的各種網絡進行完好的互通互用，使得終端用戶在使用業務的過程中可完全屏蔽網絡變革說帶來的影響。軟交換體系可以通過不同網元的搭配，實現不同的解決方案，同時因為應用層和控制層都是集中統一的平臺，避免了投資的重復性。

3.3 軟交換的技術特點在電力企業中的體現

軟交換系統的技術特點在運營商的網絡中體現非常充分，因而得到運營商的青睞。電力通信專網是電網調度自動化和管理現代化的支撐平臺，它并不對公眾提供運營服務，因此分析軟交換技術的特點對電力企業的意義是非常必要的。

軟交換采用分層的網絡結構，各層之間通過標準接口進行互連。由于采用了網絡分層的結構，簡化了網絡層次，使得電力的內部管理更為順暢，可以通過整合通信網絡優化運營成本。此外，由于各層部件之間采用了標準通信協議，因此軟交換系統可以由多個廠商的設備組成，這樣增加了廠商之間的競爭，有利于減少投資成本并提高廠商的服務。這是傳統電路交換機很難做到的。

相比于PSTN網絡建設投入過程中本地網、匯接局、長途局、信令網、同步網等多類項目的投入，軟交換系統只需要一次性投入，同時，軟交換系統各網元設備的占地與比PSTN設備少很多，大大節省了設備投入與機房占地，工程實施也更加經濟方便。

軟交換系統構建于統一的IP網絡平臺上。傳統的電路交換機必須將板卡集中到同一機架中，而軟交換系統則可以靈活的將軟交換控制系統、網關以及其他設備通過IP網絡靈活地進行配置，根據需要安放到不同的地點，使得系統由傳統的集中走向分布。例如各地電網公司正在考慮建立異地備用通信系統，我們可以充分利用軟交換系統的分布特性實現異地備用。

豐富的業務提供能力。軟交換除了能提供傳統電路交換機提供的語音業務外，還可以提供視頻、數據等業務。隨著電力企業的發展，員工之間的業務交流越來越多，傳統的電話交換有時已經不能適應企業的發展。例如，可以利用視頻和數據通信技術由高級專家對現場的故障進行診斷、對現場的操作人員進行監視和指導。

具有良好的業務融合能力。由于軟交換系統提供了開放的API接口并且建立在IP網絡上，因此軟交換系統與電力其他系統的融合也就成為可能。例如：現在各電力企業的調度室里，都擺放著各種專業設備，例如數據采集系統的終端、視頻監控系統的終端、計算機網絡終端、語音調度設備、消防信息終端等等各種系統之間都相互孤立，通過軟交換系統可以將各種系統整合起來，簡化系統，這樣可以有效減少工作強度，提高調度人員的工作效率。事實上，這也符合電力系統“大二次”的發展方向。

軟交換體系采用基于策略的網絡管理機制，實現了傳統的靜態網管到動態網管的飛躍。策略網管具有一定的智能化系統，集中處理維護管理，有利于整個網絡統一協調管理。策略管理實現對整個網絡進行實時的、集中統一的話務負荷控制和業務質量控制，保證全網的安全。

軟交換體系能夠與現有的各種網絡進行完好的互通互用。目前，各電力企業廣泛采用了電路交換機，軟交換系統通過中繼網關可以實現軟交換與電路交換機的互連互通。這樣既可以保護現有的投資又可以將現有的電路交換系統平滑升級到軟交換系統。

從上述分析可以看出，軟交換系統的建設對于電力企業提高通信系統的可靠性、提高工作效率，降低系統投資，減少運行維護人員都有非常明顯的意義。

4 生產基地行政軟交換系統建設方案

4.1 系統總體結構

軟交換系統采用分層結構，整個網絡分為四層：業務層、控制層、核心傳送層和邊緣接入層。

邊緣接入層主要指與現有網絡相關的各種接入網關和新型接入終端設備，完成與現有各種類型的通信網絡的互通并提供各類通信終端(如模擬話機、SIP Phone、PC Phone可視終端、智能終端等)到IP核心層的接入。該層的設備主要包含中繼網關、信令網關、接入網關、媒體服務器、智能終端等設備。

核心傳送層主要指是由IP路由器或寬帶ATM交換機等骨干傳輸設備組成的包交換網絡，是軟交換網絡的承載基礎。

控制層指Softswitch控制單元，完成呼叫的處理控制、接入協議適配、互連互通等綜合控制處理功能，提供全網絡應用支持平臺。

應用層主要指為網絡提供各種應用和服務，提供面向客戶的綜合智能業務，提供業務的客戶化定制。該層設備主要包括應用服務器、網管服務器、AAA認證服務器及策略服務器等。

層與層之間通過標準接口進行通信，在核心設備Softswitch軟交換控制設備的控制下，相關網元設備分工協作，共同實現系統的各種業務功能。

圖1 軟交換網絡結構

根據江西電網行政電話交換系統總體規劃方案：“十二五”期間，江西電力行政交換網將實現TDM程控交換網向軟交換網絡的過渡。在全省范圍內建設以省公司、省調備調為核心交換節點的集中模式軟交換行政電話網絡，各地市供電公司、相關直屬單位為接入節點，網絡拓撲結構采用的星形、網狀網混合組網方式。

全省設置2臺大容量核心軟交換機，統一管理全省全部終端及鏈路，各地區設立中繼網關與程控電話中繼連接，示意圖如下。

圖2 江西電力行政軟交換部署模式

4.2 生產基地行政軟交換系統建設方案

4.2.1 系統組網方案

鑒于江西電網軟交換系統尚在前期規劃設計階段，投運時間不能滿足“三集五大”生產基地建設的工期要求，因此需先新建1套行政軟交換系統，過渡期間采取N×2 M方式與現有的行政程控交換網互聯。待全網行政軟交換系統建成后，生產基地軟交換系統可通過電力數據通信網平臺與省網軟交換系統IP組網。

本文主要針對過渡時期，生產基地軟交換系統的建設方案進行研究：需要在生產基地配置計費系統、網管系統、各業務應用所需服務器以實現全網的計費、各設備的維護管理和業務應用；控制層由1臺軟交換核心組成，軟交換核心設置于昌南生產基地主機房；配置中繼網關、信令網關設備，用于與公網運營商、省網行政程控交換網互連；配置軟交換業務接入控制設備（SAC），網內IP話機等終端均需通過SAC再接入軟交換網絡；昌南、昌北生產基地各中心大樓配置接入網關，供樓內模擬電話終端接入使用。

圖3 軟交換網絡組網

4.2.2 編號方案

軟交換網絡內用戶分為模擬電話終端用戶與IP電話終端用戶。模擬電話終端用戶號碼采用E.164編碼。IP電話終端用戶采用E.164編碼同時分配URI號碼。

4.2.3 網絡管理與計費系統

在生產基地需設置一套網管系統，通過軟交換網絡管理系統應能夠實現：

1）利用統一的網管平臺在一致的拓撲視圖下管理軟交換網絡；

2）集中操作、維護和管理軟交換網絡中的各種設備；

3）實時、動態檢測軟交換網絡的運行狀態；

4）終端設備的集中、維護管理；

5）實時統計、分析網絡的性能，為網絡優化與調度提供支持；

6）以網管為核心，提供與多業務系統的集成方法；

7）為實現設備無人值守的管理提供支撐；

8）改善網絡服務質量，提高運營效率，提高管理層次和水平。

在生產基地設置一套計費系統，以便于在本地進行單獨計費，并且實現對軟交換網絡上的分布于各處的軟交換設備進行集中式或單獨的計費處理。

5 結束語

生產基地作為江西電網第一個行政軟交換系統實施的試點單位，希望在取得試點經驗的基礎上，逐步在省公司及其余各地市供電公司、相關直屬單位進行推廣應用。結合各地市公司數據通信網全面建成，各縣公司、變電站全面實現數據通信網覆蓋的基礎上，將軟交換向縣公司、變電站等機構進行延伸工作，在“十二五”末，完成全省行政電話交換系統的軟交換升級。

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