國家電網公司IMS行政交換網號碼變換設計

田文鋒，趙連增，王林，卜憲德

（1. 全球能源互聯網研究院，江蘇 南京 210003；2. 國網山東省電力公司信息通信公司，山東 濟南 250001；3. 國網天津市電力公司信息通信公司，天津 300010）

國家電網公司IMS行政交換網號碼變換設計

田文鋒1，趙連增2，王林3，卜憲德1

（1. 全球能源互聯網研究院，江蘇 南京 210003；2. 國網山東省電力公司信息通信公司，山東 濟南 250001；3. 國網天津市電力公司信息通信公司，天津 300010）

隨著國家電網公司行政交換網演進方向采用IMS技術體制，IMS行政交換網的建設面臨著核心網、承載網、接入網等一系列建設規劃研究工作。將來總部及各省公司IMS交換網之間以及與公網運營商的互聯互通及各單位的號碼資源分配問題，涉及號碼變換設計。通過對國家電網行政交換網現狀調研及對IMS關鍵技術、架構進行研究，結合電力專網的特點，提出了公司IMS行政交換網號碼變換設計方案，為公司交換網整體有序演進提供技術指導。

行政交換網；IP多媒體子系統；號碼變換

1 引言

國家電網公司行政電話交換網建成于20世紀80年代，基于電路交換技術，采用“四級匯接、五級交換”的架構覆蓋公司系統各單位。近年來，隨著軟交換、IP多媒體子系統（IP multimedia subsystem，IMS）等分組交換技術日益成熟，標準不斷完善，應用逐步普及，公司現有行政交換網發展面臨著技術演進、網絡結構調整和設備更新等一系列挑戰。

為適應交換技術發展，推進公司交換網整體有序演進，公司通信網“十二五”規劃提出了相應的技術政策，并從 2012年底起組織開展了公司交換網現狀調研、業務與技術匹配分析、技術體制演進方案論證等工作，并在 2015年開展了全網規劃設計、技術標準編制、主流廠商設備摸底測試等工作，確定了將IMS技術[1-3]作為公司行政交換網的演進方向，明確了公司IMS行政交換網演進路線、組網架構、接入原則等內容。IMS行政交換網建設部署之后，為了各省及與總部之間互聯互通，有必要對號碼變換及路由進行統一設計。

2 IMS行政交換網演進方案

2.1 建設總體規劃

IMS行政交換網建設遵循“先核心、后接入”原則[4]，公司總部及各?。ㄗ灾螀^、直轄市）電力公司（以下簡稱省公司）開展核心網建設，其他各級單位通過現網交換設備或新建接入網設備滿足行政電話需求，行政交換網逐步從“四級匯接、五級交換”多層次網絡架構向扁平化架構演進。

國家電網公司原行政交換網保持不變，新建的IMS交換網采用IP化、扁平化組網方式，采用分省建設方案，共在28個單位（總部及27個省/直轄市公司）建設IMS網絡，各區域分部及直屬單位接入所在省份的IMS核心網；每省建設兩套IMS核心網元，采用1+1省內異地互備份的容災方式；兩套IMS核心設備分別建設在國家電網公司數據通信網第一和第二匯聚點所在的兩個機房內。建設完成之后，全網IMS交換網網絡架構如圖1所示。

IMS核心網設備包括P/S/I-CSCF、HSS、ENUM/DNS、AGCF、MGCF、MRFC/MRFP、IM-MGW、SBC等以公司總部及省公司為單位集中部署，采用雙機互備份方式進行容災[5,6]。各分部、其他各級供電企業、直屬單位等通過AG/IAD接入設備，接入所屬省公司核心網。

2.2 路由規劃原則

在新建的IMS網絡沒有完全替換原有行政電路交換網之前，兩張網絡將有一段較長時間的共存期，因此涉及電路域和IMS域互通的問題。IMS行政交換網用戶與非IMS域用戶通話時，為簡化路由并充分利用IMS網絡。國家電網公司IMS行政交換網內用戶呼叫路由應遵循以下總體規則。

（1）IMS網內呼叫

國家電網公司IMS行政交換網絡用戶之間的呼叫原則上均在IMS網內進行呼叫接續。由于SBC都部署在省層面，則省內呼叫均路由至省層面再接續到被叫所在地市。

（2）IMS用戶呼叫原行政電路交換網用戶

IMS用戶呼叫原行政電路交換網用戶場景下，應采用“就遠出網”原則。即IMS呼叫信令應路由至IMS與原行政電路交換網的最遠的互通點，后續的話務路由遵循原行政電路交換網已有路由原則。

（3）原行政電路交換網用戶（或調度網用戶）呼叫IMS用戶

原行政電路交換網用戶呼叫IMS用戶場景下，應盡量減少原行政電路交換網路由數據的修改。呼叫遵循原行政交換網現有路由原則，路由至IMS網絡后，IMS網絡根據被叫號碼將該呼叫路由至被叫用戶。

圖1 IMS 交換網總體架構

（4）IMS用戶呼叫公網用戶

IMS用戶呼叫公網運營商用戶場景下，采用“就近出網”原則。即IMS呼叫信令應路由至IMS域中離主叫用戶所在地最近的公網互通點，后續的話務路由遵循公網現有路由原則。

（5）公網用戶呼叫IMS用戶

公網用戶呼叫IMS用戶場景下，呼叫遵循公網現有路由原則（就遠出網）路由至國家電網IMS行政交換網絡后，IMS網絡根據被叫號碼將該呼叫路由至被叫用戶。

3 號碼變換設計

3.1 編號規劃

根據DL/T 598-2010《電力系統自動交換電話網技術規范》的有關規定[7]，行政交換網用戶的全編號為9位編號，即9X1X2PQABCD，X1為大區號，X2為大區內各省編號，PQ為單位編號，ABCD為用戶號。

公司新建IMS行政交換網全網域名采用“省代碼.sgcc.com.cn”，省代碼一般為省名稱縮寫。每個IMS用戶應分配 1個IMPI、一個或多個IMPU，IMPU包含1個E.164 的Tel URI和至少1個與之對應的SIP URI，其中，SIP URI的用戶名部分與Tel URI的E.164號碼相同。Tel URL中的E.164號碼應沿用公司現有行政交換網的9位號碼。

直屬單位、地市公司、分部用戶標識應遵循“屬地原則”，應接入歸屬省IMS網絡。如果直屬單位分布在不同地區，應分別接入各自屬地IMS網絡域。

3.2 撥號規則

（1）IMS用戶呼叫專網用戶的撥號規則[8]

主被叫電力行政網用戶在同一單位，撥打4位短號，遵循“撥4顯4”規則，即IMS用戶與行政網現有電路交換用戶、軟交換用戶、IMS用戶通信時，主叫用戶撥4位被叫號碼，被叫終端應顯示4位主叫號碼。

主被叫用戶在同省的不同單位，撥打7位號碼，應遵循“撥7顯9”規則，即IMS用戶與行政網現有電路交換用戶、軟交換用戶、IMS用戶通信時，主叫用戶撥7位被叫號碼，如果主叫號碼為7位時，IMS核心網（AS）應增加“字冠9”和“大區號”，補全主叫號碼為9位，被叫終端應顯示9位主叫號碼。

主被叫用戶在不同省的單位，撥打9位號碼，遵循“撥9顯9”規則。

（2）IMS用戶呼叫公網用戶的撥號規則

專網IMS用戶呼叫公網用戶，需加撥前綴0，撥號規則見表1。

表1 撥號規則

IMS用戶作為主叫與公網用戶通信時，IMS核心網（如MGCF）應將主叫號碼專網 9位號碼變換為8位公網號碼，公網區號應與專網保持一致，公網號碼前4位為本地運營商分配的局號，后4位應與專網號碼后4位保持一致。

接下來應該解釋清楚為什么可以用隨機變量的數學期望替代隨機變量？對這個問題的解釋與理解并不困難．如果X是隨機變量，那么方差與數學期望之間有如下的關系：

3.3 開戶模型

HSS開戶模型一般是1I2U模型，即一個私有標識、兩個公有標識。以山東省公司的號碼95812000（對應公網號碼 0531-80120001，其中8012是山東省公司公網局向號）為例：

同一個本地專網IMS用戶為一個Centrex群，不同地市專網IMS用戶分屬不同Centrex群，非IMS用戶不在Centrex群內。

3.4 號碼變換設計

為了保證IMS用戶、原電路交換用戶及公網用戶之間的互通，并延續用戶使用習慣及號碼的正確顯示，需要對IMS用戶與專網電路用戶及公網用戶之間的呼叫號碼進行變換設計，主要涉及以下場景。

（1）專網本地IMS用戶間呼叫

電力專網本地IMS用戶間的呼叫流程如圖 2所示，本流程以山東省公司用戶958120001呼叫省公司用戶958120002為例，兩個用戶在同一個Centrex群內，遵循“撥4顯4”規則。

步驟 1～3：主叫撥打 4位短號，呼叫請求信令由SBC首先送至核心網的信令第一聯系節點P-CSCF，經由S-CSCF送至MMtel服務器，然后MMtel AS對被叫4位tel短號進行補全至9位，對主叫號碼變換為4位以供來電顯示。

步驟4～6：S-CSCF將MMtel返回的號碼送至ENUM/DNS服務器，ENUM/DNS服務器將被叫tel號碼轉化為SIP號碼，根據SIP號碼后綴查詢到I-CSCF地址并將呼叫請求信令發送至I-CSCF。

步驟 7～9：I-CSCF在HSS中查詢被叫是否存在及注冊在哪個S-CFCF上，并返回S-CSCF地址，然后I-CSCF將呼叫請求發送至被叫注冊的S-CSCF上。

步驟10～11：S-CSCF將呼叫請求發送至MMtel服務器，檢查主被叫是否符合號碼變換規則，然后經由P-CSCF發送到被叫號碼。

以上流程進行了3次號碼變換，分別由MMtel AS和ENUM完成，主被叫號碼變換各算一次，變化的號碼已用斜體標識。圖1為流程敘述方便，將MMtel AS、P/S-CSCF分為主被叫設備，邏輯上出現兩次，因是同省用戶，實際上指同一套設備。

（2）專網省內IMS用戶間呼叫

電力專網省內IMS用戶間的呼叫流程如圖 3所示，本流程以山東省公司用戶958120001呼叫濟南公司用戶958240003為例，兩個用戶不在同一個Centrex群內，遵循“撥7顯9”規則。

主叫撥打被叫7位號碼，7位被叫號碼在MMtel中補全至9位，并在ENUM中被叫號碼由tel號碼變換為SIP號碼，主叫號碼在被叫MMtel中刪除“+”以向被叫顯示9位來電號碼。本流程進行了3次號碼變換，分別由MMtel AS和ENUM完成。

圖2 專網本地IMS用戶間的呼叫流程

（3）專網省間IMS用戶間呼叫

電力專網省間IMS用戶間的呼叫流程如圖 4所示，本流程以山東省公司用戶958120001呼叫江蘇省公司用戶954130004為例，兩個用戶分別注冊到兩個不同的IMS核心設備上，遵循“撥 9顯9”規則。9位被叫號碼在MMTel中添加“+”號變換為tel格式號碼，并在ENUM服務器中把tel格式號碼變換為SIP格式號碼，并根據SIP格式號碼中的域名查找I-CSCF地址。出局時，主叫號碼在被叫MMtel中刪除“+”以向被叫正確顯示9位來電號碼。本流程進行了3次號碼變換，分別由MMtel AS和ENUM完成。圖4中主、被叫MMtel AS、P/S-CSCF設備分屬兩個省的IMS核心設備，本例中為兩套設備。

圖3 專網省內IMS用戶呼叫流程

圖4 專網省間IMS呼叫流程

（4）專網本地IMS用戶呼叫公網用戶

電力專網本地IMS用戶呼叫公網用戶流程如圖 5所示，本流程以山東省公司IMS用戶958120001呼叫公網114查號臺為例。

主叫呼叫被叫時需加撥0，MMtel AS在被叫號碼前插入本地公網區號0531作為路由碼。出局時，MGCF根據被叫號碼的前插路由碼和出公網字冠，如 0531，找對應的專網PBX路由出局，出局時刪除路由碼531和出公網字冠0，同時專網9位號碼變換成公網 8位號碼，被叫來電顯示80120001。本流程進行了3次號碼變換，分別由MMtel AS和MGCF完成。

（5）公網用戶呼叫專網本地IMS用戶

運營商公網用戶呼叫電力專網本地IMS用戶的流程如圖 6所示，本流程以公網手機用戶1377777xxxx呼叫專網本地IMS用戶 80120001為例。被叫公網號碼由MGCF轉換為9位專網號碼，本流程進行了1次號碼變換。

另外IMS用戶與專網軟交換用戶、電路交換用戶之間的呼叫場景，分別與專網IMS用戶間、專網IMS與公網用戶間的呼叫流程類似，這里不再贅述。

圖5 專網本地IMS呼叫公網用戶流程

圖6 公網呼叫本地專網用戶流程

4 結束語

本文提出的號碼變換設計方案包括電力專網IMS域內部、電路交換、軟交換及與公網運營商用戶之間的號碼變換方法和規則，已在國家電網公司總部以及天津、湖南等電力公司IMS核心網建設方案中應用，已實現互聯互通等工作。后續可以指導其他省公司電力行政交換網向IMS技術演進的建設工作。

[1] 3GPP. Policy and charging control architecture: TS23.203[S]. 2013.

[2] 張朝輝. 基于 IMS的下一代融合網絡安全接入方案的研究[D]. 西安: 西安電子科技大學, 2013. ZHAO Z H. Research on security access scheme of IMS-based next generation convergence network[D]. Xi’an: Xidian University, 2013.

[3] 周晶, 師瑜. LTE終端語音解決方案現狀及下一步演進[J].電信快報, 2014, 516(6): 27-30. ZHOU J, SHI Y. Existing voice solutions and evolution for LTE teminal[J]. Telecommunications Information, 2014, 516(6): 27-30.

[4] 陳慶年, 區浩明. IMS核心網網絡安全指標體系研究[J]. 電信科學, 2014, 30(8): 172-176. CHEN Q N, OU H M. Research on IMS core network security index system[J]. Telecommunications Science, 2014, 30(8): 172-176.

[5] 電力系統自動交換電話網技術規范: DL/T 598-2010[S]. 2010. Technical specifications for automatic exchange telephone network of electric power system: DL/T 598-2010[S]. 2010.

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Number transformation design for SGCC IMS administrative switching network

TIAN Wenfeng1, ZHAO Lianzeng2, WANG Lin3, BU Xiande1
1. Global Energy Interconnection Research Institute, Nanjing 210003, China 2. Information and Communication Company, State Grid Shandong Electric Power Company, Jinan 250001, China 3. Information and Communication Company, State Grid Tianjin Electric Power Company, Tianjin 300010, China

With the adoption of IMS technology system, the construction of IMS administrative switching network faces a series of planning research such as core network, bearer network, access network and so on. The problems of interconnection between headquarters and IMS network of provincial companies and public network, and the problem of telephone number resource allocation involves number transformation design. Based on the investigation status of State Grid administrative switching network, and the analysis of key technologies and architecture of IMS, combined with the characteristics of the electric power network, the transformation number design for IMS administrative switching network was presented, technological guidance was provided for the orderly evolution of switching network.

administrative switching network, IP multimedia subsystem, number transformation

The SGCC Project: Application Research on Business Innovation and Support Systems of IMS Switch Network (No.SGRIXTKJ-2016-572)

TN915

：A

10.11959/j.issn.1000-0801.2017180

田文鋒（1984-），男，全球能源互聯網研究院工程師，主要從事電力系統通信及下一代網絡方面的研究工作。

趙連增（1973-），男，國網山東省電力公司信息通信公司工程師，主要從事電力系統電話交換網的維護與管理工作。

王林（1991-），男，國網天津市電力公司信息通信公司助理工程師，主要從事電力系統通信交換網程控交換網及 IMS交換網絡的維護與管理工作。

卜憲德（1978-），男，全球能源互聯網研究院高級工程師，主要從事電力系統通信及下一代網絡方面的研究工作。

2017-03-15；

：2017-06-04

國網公司科技項目“IMS交換網業務創新及支撐系統的應用研究”（No.SGRIXTKJ-2016-572）