電力調(diào)度通信專網(wǎng)中運(yùn)用軟交換技術(shù)的研究分析

王 浩，孫 濱

（國(guó)電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司，江蘇 南京 211106）

0 引 言

軟交換技術(shù)是電力調(diào)度工作中的一項(xiàng)重要技術(shù)，隨著電力調(diào)度通信專網(wǎng)的普及，軟交換技術(shù)成為了重要的研發(fā)方向，具有較好的發(fā)展前景。因此，電力企業(yè)要提高軟交換研發(fā)和改造投入，進(jìn)一步優(yōu)化電網(wǎng)配置，保證電網(wǎng)能夠滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的使用需求。

1 軟交換概念

軟交換的概念最初在美國(guó)提出。在當(dāng)時(shí)的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，大部分的用戶都已經(jīng)使用以太網(wǎng)電話，在這一背景下，一企業(yè)研發(fā)出了一種以電腦服務(wù)器為主要遠(yuǎn)程操控軟件的系統(tǒng)，做出了以設(shè)備唯一地址為基礎(chǔ)的交互功能。這個(gè)理念提出后，使得用戶無(wú)須另外鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)，而是通過(guò)IP局域網(wǎng)共用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行與維修，從而減少了系統(tǒng)的開銷以及資源的重復(fù)消耗，讓整個(gè)網(wǎng)絡(luò)更易于維護(hù)。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，很多廠家都能為其提供類似的解決方案，因此該軟件迅速席卷市場(chǎng)。為增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的綜合運(yùn)行效率，改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的總體狀況，使網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量、開放以及安全得到保障，受到IP PBX的啟發(fā)，行業(yè)內(nèi)產(chǎn)生了將過(guò)去的設(shè)備零件化，實(shí)現(xiàn)把不同功能處理分開的想法。它們基于統(tǒng)一的協(xié)議，并以純軟件來(lái)完成，因此就出現(xiàn)了軟交換技術(shù)[1]。

2 軟交換的基本原理

2.1 軟交換結(jié)構(gòu)

軟交換的基本理念是把各項(xiàng)工作的處理過(guò)程分開，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)議和界面來(lái)確保網(wǎng)絡(luò)的連通和正常通信。其結(jié)構(gòu)性功能如圖1所示，功能包括與工作人員實(shí)時(shí)聯(lián)系、傳遞業(yè)務(wù)信息、實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)、為使用者提供選擇、解析地址、互相通信以及協(xié)助工作人員實(shí)現(xiàn)功能管理等。服務(wù)端的網(wǎng)關(guān)、信令網(wǎng)關(guān)、對(duì)話協(xié)議終端、H248終端等各種終端，通過(guò)各種軟交換的各種功能相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了軟交換的互聯(lián)和通信。

圖1 軟交換結(jié)構(gòu)性功能

2.2 呼叫控制功能

軟交換裝置能夠控制從建立到結(jié)束的全部呼叫，其中包含呼叫處理控制和連接控制，通過(guò)智能聯(lián)通實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)，加強(qiáng)對(duì)資源的控制。

軟交換機(jī)不僅能夠?qū)εc呼叫控制相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和加工，而且對(duì)呼叫的建立和監(jiān)控具有支持作用，能夠?qū)I(yè)務(wù)交換功能的呼叫控制信息進(jìn)行分析和處理。交換系統(tǒng)能夠控制呼叫中的各方，具有包括邀請(qǐng)對(duì)話人員加入、提示工作人員退出、對(duì)不同對(duì)話進(jìn)行隔離以及實(shí)現(xiàn)旁聽等功能。

在大多交互過(guò)程中，軟交換設(shè)備可以通過(guò)用戶摘機(jī)、撥號(hào)以及掛機(jī)等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)不同關(guān)口的控制，利用撥號(hào)音和振鈴音等各種不同的信號(hào)音來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)媒體網(wǎng)關(guān)的管理，并根據(jù)用戶的需要給出相應(yīng)的編碼。

軟交換中，通過(guò)SS7/IP與外部的信令網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，在這種情況下，軟交換機(jī)沒有內(nèi)置信令網(wǎng)關(guān)，而它主要承載的通常是客戶和服務(wù)之間的協(xié)議，能夠執(zhí)行二次撥號(hào)等業(yè)務(wù)的請(qǐng)求，從而控制媒體關(guān)口發(fā)送無(wú)線語(yǔ)音控制請(qǐng)求。

2.3 業(yè)務(wù)提供功能

隨著交換網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展和變化，為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)更新和技術(shù)挑戰(zhàn)，軟交換機(jī)必須具備公共交換電話網(wǎng)絡(luò)（Public Switched Telephone Network，PSTN）和綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)（Integrated Service Digital Network，ISDN）的全部服務(wù)能力。軟交換機(jī)能夠完成的業(yè)務(wù)主要包括實(shí)現(xiàn)智能化任務(wù)建設(shè)、通過(guò)第三方實(shí)現(xiàn)增值業(yè)務(wù)以及新的業(yè)務(wù)拓展等。

2.4 資源管理功能

軟交換技術(shù)通過(guò)相關(guān)技術(shù)的核心平臺(tái)和線上服務(wù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)，能夠?qū)崟r(shí)統(tǒng)計(jì)、分配、控制以及處理網(wǎng)絡(luò)中的各種資源，如站點(diǎn)統(tǒng)計(jì)、資源監(jiān)測(cè)、設(shè)備配置等，從而達(dá)到資源管理的目的。

2.5 協(xié)議功能

由于軟交換的開放性十分強(qiáng)，能夠兼容多種協(xié)議，因此不同的通信關(guān)口、應(yīng)用服務(wù)器以及應(yīng)用設(shè)備等都能和軟交換機(jī)進(jìn)行連接，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)軟交換機(jī)之間的連接和互通，保證了整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的安全。協(xié)議包含不同呼叫類型的協(xié)議、能夠?qū)崿F(xiàn)傳輸控制的協(xié)議（如TCP、UDP、SCTP等）、媒體控制協(xié)議（如H248MGCP等）、應(yīng)用協(xié)議（如ParlayAPI、INAP、MAPRADIUS等）以及管理協(xié)議等[2]。

3 某電力調(diào)度交換網(wǎng)使用情況

3.1 案例信息

廣東省級(jí)電力調(diào)撥交換網(wǎng)為一級(jí)匯接中心，市供電公司為二級(jí)匯接中心。省公司負(fù)責(zé)全省各電力公司及500 kV變電站的匯接工作，安排了3個(gè)調(diào)度室，負(fù)責(zé)此次網(wǎng)絡(luò)的第一級(jí)匯接任務(wù)，它們分別是省公司廣州廣哈調(diào)度交換機(jī)A、B機(jī)和某省級(jí)備調(diào)(安裝于某市級(jí)電力調(diào)度控制中心)交換機(jī)C機(jī)。各供電公司的調(diào)度設(shè)備主要負(fù)責(zé)區(qū)域內(nèi)500 kV變電站、220 kV變電站、電廠等其他設(shè)備的匯接工作。每個(gè)地區(qū)都設(shè)有500 kV變電所，并與該地區(qū)電力公司的調(diào)度交換機(jī)相連，以實(shí)現(xiàn)迂回保護(hù)[3]。電力調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D2所示。

3.2 普通地區(qū)調(diào)度組網(wǎng)情況

廣州市級(jí)供電下屬有3座500 kV變電站和兩座直調(diào)電廠，要實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，必須要有7座2M以上的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)連接的基礎(chǔ)方式如下，廣州市級(jí)屬電力公司采用2M網(wǎng)絡(luò)與廣東省公司A型計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，將其作為與省公司連接的主用路由，500 kV變電站連接2M做保護(hù)路由，并將一個(gè)2M網(wǎng)絡(luò)連接到省公司備用線路，同時(shí)與周邊區(qū)域內(nèi)另外兩座500 kV變電站通過(guò)2M網(wǎng)絡(luò)相連接。圖3為交換機(jī)組網(wǎng)連接示意圖。

圖3 地調(diào)交換機(jī)與行政交換機(jī)組網(wǎng)連接

3.3 電力調(diào)度軟交換組網(wǎng)

（1）軟交換核心平臺(tái)穩(wěn)定可靠。在新一代網(wǎng)絡(luò)中，提供了諸如媒體網(wǎng)關(guān)控制、業(yè)務(wù)提供以及信令互通等功能，通過(guò)軟交換系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的實(shí)時(shí)要求，因此構(gòu)建一個(gè)安全的軟交換平臺(tái)，就是構(gòu)建一個(gè)可以向下一代網(wǎng)絡(luò)（Next Generation Network，NGN）過(guò)渡的關(guān)鍵技術(shù)條件。這一次的設(shè)計(jì)就是要滿足更高的技術(shù)要求，構(gòu)建NGN的趨勢(shì)，在核心控制區(qū)設(shè)置關(guān)鍵的設(shè)備。該系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性和兼容性，能夠滿足新一代NGN的組網(wǎng)設(shè)備，并進(jìn)行了組網(wǎng)計(jì)劃。

（2）實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)端規(guī)模放號(hào)。利用軟交換平臺(tái)可以靈活地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)放號(hào)。軟交換與IP網(wǎng)絡(luò)緊密相連，它的設(shè)備均以IP為基礎(chǔ)，其核心控制端是整個(gè)地址網(wǎng)絡(luò)的掌控者，可以實(shí)現(xiàn)IP網(wǎng)元的互連。這樣，IP網(wǎng)元的特性和編號(hào)就可以以軟交換服務(wù)器為基礎(chǔ)，構(gòu)成靈活的移動(dòng)放號(hào)網(wǎng)路[4]。

（3）電路交換的互連互通。設(shè)置軟交換平臺(tái)后，在軟交換機(jī)和常規(guī)電路交換機(jī)的基礎(chǔ)上，采用中繼網(wǎng)關(guān)、信令網(wǎng)關(guān)（以Q信令為主）來(lái)進(jìn)行互聯(lián)。使得軟交換平臺(tái)業(yè)務(wù)能夠與常規(guī)的程控調(diào)度網(wǎng)相結(jié)合，可有效保障已有的調(diào)度通信投入，改善網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)安全。

（4）基于軟交換的可視通信。因?yàn)橛辛塑浗粨Q平臺(tái)，所以通信不再僅僅用于語(yǔ)音交流，還可以進(jìn)行視頻通話，使通信業(yè)務(wù)有了質(zhì)的飛躍，提高了用戶的使用體驗(yàn)和生產(chǎn)力。從而適應(yīng)了電力調(diào)度對(duì)通信不斷變化的要求[5]。

（5）實(shí)現(xiàn)基于軟交換的新業(yè)務(wù)。在新業(yè)務(wù)、新功能的基礎(chǔ)上，使其與原來(lái)的電路交換機(jī)不同。主要包含的新業(yè)務(wù)有遇忙回?fù)堋⒄Z(yǔ)音郵箱、彩鈴、自動(dòng)總機(jī)、即時(shí)消息、同步瀏覽以及電子白板等。這種新型的業(yè)務(wù)可以通過(guò)特定的媒體服務(wù)器和業(yè)務(wù)服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而達(dá)到對(duì)電力調(diào)度的智能化調(diào)度要求。

3.4 軟交換系統(tǒng)特點(diǎn)分析

整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)建需要層次分明，主要實(shí)現(xiàn)視頻、數(shù)據(jù)和多媒體的調(diào)度，各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)配置了軟交換機(jī)調(diào)度終端，使得各個(gè)節(jié)點(diǎn)的互連更加直觀。省公司調(diào)度臺(tái)使用雙模混合接口調(diào)度臺(tái)，既可以滿足當(dāng)前調(diào)度交換接口，也可以滿足軟交換調(diào)度臺(tái)的性能特點(diǎn)。把軟交換和電路交換技術(shù)結(jié)合起來(lái)，可以最大限度地解決IP的安全性問題。為了進(jìn)一步增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全性能，需要在兩臺(tái)服務(wù)器之間進(jìn)行雙歸屬，同時(shí)使用跨網(wǎng)雙機(jī)同組，使軟交換和電路交換之間相互連接[6]。

3.5 多媒體調(diào)度功能

3.5.1 視頻調(diào)度

傳統(tǒng)的電話網(wǎng)僅能提供一種話音服務(wù)，而在IP分組交換的基礎(chǔ)上，軟交換可以為用戶提供更多視頻和數(shù)據(jù)的調(diào)度服務(wù)。進(jìn)行語(yǔ)音對(duì)話時(shí)，使用者能夠通過(guò)輸出設(shè)備看到彼此的影像，從而使得調(diào)度人員在運(yùn)行過(guò)程中更加直觀、準(zhǔn)確地進(jìn)行調(diào)度，這樣人性化的設(shè)計(jì)能夠給人帶來(lái)較好的交流體驗(yàn)。

3.5.2 IP調(diào)度

軟交換是基于IP的數(shù)據(jù)包傳輸網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)多媒體語(yǔ)音、數(shù)據(jù)以及視頻等的調(diào)度和通信。IP調(diào)度是新一代軟交換平臺(tái)，它能夠構(gòu)建具有控制、分組、交換等功能的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)IP的智能化調(diào)度[7]。

4 電力調(diào)度通信專網(wǎng)中應(yīng)用軟交換技術(shù)的應(yīng)用前景

4.1 滿足智能電網(wǎng)的多業(yè)務(wù)接入需求

智能電網(wǎng)能夠在電網(wǎng)調(diào)度過(guò)程中實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)自動(dòng)化，同時(shí)保證這些業(yè)務(wù)都被接入網(wǎng)絡(luò)，得到統(tǒng)一管理[8]。該技術(shù)是當(dāng)前電網(wǎng)工作的主要發(fā)展方向，能夠同時(shí)滿足接入電網(wǎng)中各項(xiàng)業(yè)務(wù)的需求，整合電網(wǎng)中不同的運(yùn)行平臺(tái)與業(yè)務(wù)[9]。

4.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)擴(kuò)展性強(qiáng)

軟交換可以選用扁平化架構(gòu)，還可以使用分級(jí)的交換式架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)靈活的架構(gòu)配置。在電力部門中，實(shí)現(xiàn)扁平化架構(gòu)通常是通過(guò)在市供電公司中配置一套較大容量的軟交換核心，利用交換平臺(tái)實(shí)現(xiàn)市公司與負(fù)責(zé)區(qū)域供電部、電站、電廠之間多媒體形式的IP通信。分級(jí)的交換中心架構(gòu)通過(guò)在市一級(jí)的供電公司與區(qū)域內(nèi)供電部分別設(shè)置軟交換平臺(tái)，保證兩級(jí)交換中心能夠各自運(yùn)行，不會(huì)互相影響。通過(guò)統(tǒng)一化的網(wǎng)絡(luò)管理，能夠讓資源合理分散，既能統(tǒng)一管理，又能保證系統(tǒng)可靠性[10]。

5 結(jié) 語(yǔ)

電力企業(yè)要發(fā)揚(yáng)電力調(diào)度通信專網(wǎng)中軟交換技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。實(shí)際應(yīng)用中，提高軟交換技術(shù)的覆蓋率，優(yōu)化組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)視頻調(diào)度。通過(guò)多種技術(shù)相結(jié)合，促進(jìn)電力調(diào)度工作的發(fā)展，提高區(qū)域內(nèi)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定程度。