IMS技術(shù)在電力通信行政交換網(wǎng)中的應(yīng)用研究

滑水亮

（張家口供電公司，河北 張家口 075000）

0 引 言

與新的網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)相比，常規(guī)的技術(shù)已經(jīng)無法適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。常規(guī)的技術(shù)在諸如視頻呼叫等服務(wù)上也有一些缺陷。IP 多媒體子系統(tǒng)（IP Multimedia Subsystem，IMS）是未來網(wǎng)絡(luò)中的主要交換技術(shù)，到現(xiàn)在為止，已經(jīng)有了較為成熟的應(yīng)用，在國內(nèi)電網(wǎng)管理交換網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用也將進一步普及[1-4]。

1 目前電力通信行政交換網(wǎng)的現(xiàn)狀

電力通信交換網(wǎng)在建立之初，由于建設(shè)的發(fā)展水平有限，使得構(gòu)成電力通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且接口較多。但是電力通信交換網(wǎng)也有可以接收到指令更完整、有較強的接受能力、不會造成指令丟失等優(yōu)點。目前，我國行政交換網(wǎng)使用的是星狀結(jié)構(gòu)，也被稱為射狀結(jié)構(gòu)。該架構(gòu)可分成2 類：一類是以大行政交換機為主，另一類是以大調(diào)度交換機為主。大行政交換機采用“中國一號”信息指令系統(tǒng)，向小型行政交換機和大型調(diào)度緩沖機傳送，省級行政交換機選擇2M 鏈路，向電信公共網(wǎng)絡(luò)傳送選用2M×7 鏈路。大調(diào)度交換機直接傳輸?shù)蕉鄠€小調(diào)度交換機，則選擇2M×2 數(shù)字鏈路，這是一個接口較多且比較復(fù)雜的交換網(wǎng)絡(luò)，下屬分配的多個交換機均屬于獨立工作。管理者很難準確地了解下屬交換機的工作狀況，這就很可能會出現(xiàn)問題[5]。

交換機技術(shù)的發(fā)展歷程大概包括程控交換、軟交換、IMS 交換的發(fā)展歷程。

（1）程控交換。從20 世紀80 年代開始，程控交換在全球范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。在國內(nèi)，隨著電力通信網(wǎng)的不斷發(fā)展與完善，國家電網(wǎng)公司正在逐漸構(gòu)建起一個能夠涵蓋所有層級的行政交換網(wǎng)絡(luò)，為日常辦公管理、電力生產(chǎn)調(diào)度等各項工作，提供了一個安全可靠的語音、傳真等數(shù)據(jù)通信等服務(wù)。

（2）軟式交換機。1998 年，軟式交換機出現(xiàn)，是20 世紀最大的一次電話通信創(chuàng)新，一直是電話交換的核心技術(shù)。與程控交換技術(shù)相比，這項技術(shù)最大的區(qū)別就是把呼叫與控制功能分離開來，讓軟件實現(xiàn)呼叫的自動化，來滿足用戶的各種需要。因此，它是一種相對公開且具有靈活性的方案。此外，這種技術(shù)的產(chǎn)生可以對一些多媒體服務(wù)功能進行管理。

（3）IMS 交換。21 世紀，隨著網(wǎng)際互連協(xié)議（Internet Protocol，IP）新技術(shù)的出現(xiàn)，已有的電路交換網(wǎng)絡(luò)已無法適應(yīng)迅速發(fā)展的時代，特別是對音頻、視頻和圖片等多媒體業(yè)務(wù)的需求，迫切需要新的交換技術(shù)來解決當前的網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)的整合問題。IMS 技術(shù)具備多業(yè)務(wù)融合的優(yōu)勢，能夠逐步走向扁平化、IP化等，是今后行政交換網(wǎng)的發(fā)展趨勢[6]。

2 IMS 網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架分析

2.1 IMS 網(wǎng)絡(luò)體系的技術(shù)構(gòu)造原理

IMS 網(wǎng)絡(luò)體系技術(shù)的核心是建立一個平臺，利用IMS 系統(tǒng)訪問多種終端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。IMS 技術(shù)以會話初始協(xié)議（Session Initialization Protocol，SIP）為基礎(chǔ)，與無關(guān)性相結(jié)合，還可以實現(xiàn)國際國內(nèi)漫游、網(wǎng)絡(luò)資源設(shè)限、號碼綁定、計費等多種功能[7]。

IMS 技術(shù)的功能實現(xiàn)過程可以通過以下3 個部分來描述：一是對于IMS 技術(shù)的編程接口，可以高效地完成各種業(yè)務(wù)的創(chuàng)建、生成和維護；二是以IMS 技術(shù)為核心的各系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通為目標，包含了協(xié)議適配、呼叫處理、服務(wù)代理和資源管理等幾個方面的功能分類；三是利用相關(guān)的業(yè)務(wù)信令和媒體流等手段，能夠順暢地與IMS 技術(shù)體系進行對接。

2.2 IMS 網(wǎng)絡(luò)體系網(wǎng)元功能分析

IMS技術(shù)的核心主要由IP移動多媒體的網(wǎng)元組成，并且體系中的網(wǎng)元均采用分組傳輸網(wǎng)作為架構(gòu)。IMS體系中包含了如下5 個內(nèi)容：一是呼叫、控制以及回話功能，IMS 技術(shù)中的3 個功能實體分別是代理呼叫會話控制功能（Proxy-Call Session Control Function，P-CSCF）、查詢呼叫會話控制功能（Interrogating-Call Session Control Function，I-CSCF）和服務(wù)呼叫會話控制功能（Serving-Call Session Control Function，S-CSCF）；二是出口網(wǎng)關(guān)控制功能，本系統(tǒng)具有2種主要的控制功能，即自動懸著網(wǎng)絡(luò)和選擇媒體網(wǎng)關(guān)控制功能（Media Gateway Control Function，MGCF），在使用時，可以按照S-CSCF 的發(fā)出請求，再根據(jù)來電話號碼其他有關(guān)信息進行跟蹤和判斷最終去向；三是MGCF 功能，一種方法是按需對媒體網(wǎng)關(guān)（Media Gateway，MGW）的媒體通道進行控制；另一種方法是從MGCF 到CSCF 的選擇切換，從而完成IMS 與用戶部分（ISDN User Part，ISUP）的呼叫控制協(xié)議轉(zhuǎn)換；四是歸屬簽約用戶服務(wù)器（Home Subscriber Server，HSS），能夠?qū)蝹€使用者的有關(guān)資訊儲存在中央資料庫中；五是媒體資源管理功能，包括媒體資源控制部分（Media Resource Function Controller，MRFC）和媒體資源處理部分（Multimedia Resource Function Processor，MRFP）。

3 用 IMS 技術(shù)實現(xiàn)電力通信管理交換網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 對電力通信業(yè)務(wù)的需求

按照電力通信業(yè)務(wù)的功能定位，電力通信業(yè)務(wù)可以劃分為3 個部分。

（1）辦公生產(chǎn)的需求。其目的是提高企業(yè)的工作效率，滿足企業(yè)的工作需要。在企業(yè)的生產(chǎn)辦公中，它的具體內(nèi)容包括了呼叫記錄、即時通信、傳真、視頻會議、電話會議、語音通話、一號通、文檔共享、企業(yè)統(tǒng)一通信錄以及語音郵箱等功能需求。

（2）業(yè)務(wù)應(yīng)用支撐的需求。可以為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供高效的服務(wù)，其中主要包含了支持企業(yè)門戶和辦公自動化（Office Automation，OA）系統(tǒng)等業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)所需要的通信功能。

（3）運行與維護管理的需求。為了保證企業(yè)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、正常的運行，就需要滿足一系列的運行和維護的管理系統(tǒng)。

3.2 基于IMS 的電力應(yīng)用系統(tǒng)模型

IMS 技術(shù)使原本只是語音方式進行的通信，逐漸變成了視頻、語音及數(shù)據(jù)合為一體的多媒體融合通信方式。IMS 技術(shù)也為企業(yè)業(yè)務(wù)體系及相關(guān)應(yīng)用模型的搭建提供了一個開放平臺。基于IMS 的電力應(yīng)用系統(tǒng)模型如圖1 所示。

圖1 基于IMS 的電力應(yīng)用系統(tǒng)模型

3.3 在電力行政交換網(wǎng)中IMS 的應(yīng)用

IMS 技術(shù)體系是核心網(wǎng)的目標構(gòu)架，具有協(xié)議標準化、接入無關(guān)性、接口開放性等優(yōu)點。但是，從系統(tǒng)功能方面來看，IMS 技術(shù)提供的只是一個平臺，它的具體業(yè)務(wù)需要業(yè)務(wù)服務(wù)器來提供，要想獲得比較豐富的業(yè)務(wù)應(yīng)用，就必須由統(tǒng)一通信（Unified Communications，UC）提供。因此，在IMS+UC 的基礎(chǔ)上建立的技術(shù)方案才可以給用戶帶來更好的體驗。IMS 技術(shù)的中心思想是業(yè)務(wù)、控制、承載分開，并逐漸走向集中式。從目前交換網(wǎng)的實際使用來看，因為專用網(wǎng)的業(yè)務(wù)覆蓋面較窄，規(guī)模較小，所以在IMS的引進中，行政交換網(wǎng)一般都是以扁平化的方式將IMS 技術(shù)的主網(wǎng)配置在省級企業(yè)中，將主網(wǎng)中的容災(zāi)節(jié)點設(shè)置在省級企業(yè)中，并將其作為省級數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的第二匯聚點，從而利用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)進行業(yè)務(wù)[8-10]。將IMS 技術(shù)引入到電力行政交換網(wǎng)中的整體結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 IMS 引入電力行政交換網(wǎng)的總體架構(gòu)

根據(jù)以上整體架構(gòu)的分析，IMS 技術(shù)體系在業(yè)務(wù)網(wǎng)元規(guī)劃方面可以分為2 個階段來進行建設(shè)和部署。

第一階段：可以優(yōu)先選擇那些相對較小、實施困難、與周邊應(yīng)用相關(guān)性不是很大、產(chǎn)品標準化程度較高的業(yè)務(wù)網(wǎng)元，如電話會議、計費及結(jié)算應(yīng)用等。

第二階段：對其他符合企業(yè)需要的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)進行進一步的搭建與配置，如公司通信錄、一號通、網(wǎng)絡(luò)傳真、語音視頻、點擊撥號以及日程管理等[11]。通過對服務(wù)需求和IMS網(wǎng)元功能關(guān)聯(lián)映射關(guān)系的分析，發(fā)現(xiàn)在映射過程中，每個IMS 網(wǎng)元與需求類別之間都有一些功能交叉，具體表現(xiàn)如圖3 所示。

圖3 業(yè)務(wù)網(wǎng)元映射

4 結(jié) 論

交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在不斷向網(wǎng)絡(luò)融合和多元化業(yè)務(wù)方向發(fā)展的同時，電力通信也在不斷向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，IMS 系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展也會為新業(yè)務(wù)的發(fā)展產(chǎn)生極大的優(yōu)勢，為智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。文章以電力通信行政交換網(wǎng)為基礎(chǔ)，對IMS網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的核心功能及構(gòu)架體系進行了歸納，并對IMS 技術(shù)在電力通信行政交換網(wǎng)中的接入技術(shù)和應(yīng)用架構(gòu)進行了研究，以期為電力通信行政交換網(wǎng)的建設(shè)提供一些借鑒。