方曉農，高新平，姜福利（江蘇省郵電規(guī)劃設計院有限責任公司，南京 210019）

電力專網遷移演進關鍵技術及策略研究

方曉農，高新平，姜福利
（江蘇省郵電規(guī)劃設計院有限責任公司，南京 210019）

對于電網企業(yè)來說，其早期建立的電話交換網采用的是電路交換技術體制，但隨著技術的發(fā)展，電路交換設備已經停產，網絡后期擴容和維護愈發(fā)困難，同時伴隨著電網信息化程度的不斷提升，現(xiàn)有交換網已無法滿足要求，迫切需要向下一代交換網絡演進。本文結合電網企業(yè)交換網現(xiàn)狀，分析了向下一代交換網遷移演進過程中的關鍵技術及策略，涉及下一代交換網技術體制的選擇、用戶接入技術、業(yè)務承接策略、用戶號碼遷移以及網絡互通策略等方面。

電路交換；軟交換； IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）；遷移演進

1 引言

隨著技術的發(fā)展，電網企業(yè)交換網的架構體系、業(yè)務功能都發(fā)生了變化，呈現(xiàn)出扁平化、IP化、多業(yè)務接入、接口開放性等特點。同時，隨著電網企業(yè)對通信業(yè)務要求不斷提高，受限于電路交換技術的行政交換網已無法滿足這一要求，交換網轉型勢在必行。在向下一代交換網遷移演進的過程中，對相應的關鍵技術展開研究將是后續(xù)網絡建設不可或缺的前提工作。

2 交換網現(xiàn)狀及存在問題

國內電網企業(yè)辦公電話網絡一般參照公司系統(tǒng)行政管理關系等級劃分，由四類不同等級的匯接交換中心及終端交換站連接而成，為“四級匯接、五級交換”結構，如圖1所示。

圖1 交換網網絡結構圖

目前，電網企業(yè)辦公交換網主要提供電話、傳真、錄音、電話會業(yè)務，但受電路交換本身技術限制無法提供更多的新業(yè)務，同時交換網設備主要為傳統(tǒng)電路交換機，型號眾多，大多數(shù)設備運行時間較長，故障率高，隨著電路交換設備的逐步停產，后期擴容和維護愈發(fā)困難。

表1 兩種技術體制相關對比

3 網絡遷移演進中關鍵技術

3.1 技術體制的選擇

交換網技術體制的選型密切關系著網絡運行安全、建設成本和演進方向。因此需充分結合現(xiàn)網情況，從網絡演進的必要性、可行性，以及業(yè)務提供能力、產業(yè)鏈現(xiàn)狀等多個方面對新技術體制進行全面的分析和論證，為技術體制的選型提供參考依據，最終明確網絡的演進方向。

NGN（下一代交換網）技術中軟交換和IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）是目前應用最廣泛、最成熟的基于IP的交換技術，兩種技術體制各有優(yōu)勢，其中軟交換技術商用規(guī)模大、網元設備簡單、運行維護難度低、部署靈活，通過控制與承載分離，定位于傳統(tǒng)窄帶業(yè)務的IP分組化；IMS技術網絡架構更先進、業(yè)務開發(fā)環(huán)境更開放、標準協(xié)議更統(tǒng)一、屏蔽了接入層的差異，通過業(yè)務與會話控制的進一步分離，定位于多媒體業(yè)務發(fā)展以及固定移動業(yè)務平臺的融合。

軟交換和IMS是NGN發(fā)展過程中的兩個階段，可以把軟交換看成NGN發(fā)展的初級階段，而IMS則可以認為是NGN發(fā)展的中級階段，但軟交換并非NGN技術演進的必經階段。兩種技術體制相關對比如表1所示。

綜合各方面分析：技術先進性方面，IMS采用業(yè)務、控制、承載分離的架構，相比軟交換以及電路交換技術更先進，適合多媒體及增強類業(yè)務的部署和開發(fā)；產業(yè)鏈生命力方面，電路交換設備產能已逐步萎縮，通信運營商對軟交換設備已不再大規(guī)模擴容，IMS則是通信運營商當前主流的交換核心網技術，產業(yè)鏈方面更為成熟；投資成本方面，軟交換和IMS在投資占比較大的接入網及承載網部分均采用相同的設備，核心網設備根據采購策略的不同，平均投資相差不大。因此，建議電網企業(yè)下一代交換網采用IMS技術作為演進方向。

3.2 用戶接入技術

IMS網絡支持多種接入方式，包括IAD、AG、IP PBX、TDM PBX、IP話機等?；陔娋W企業(yè)實際情況，用戶接入IMS網絡可采取如下技術解決方案。

（1） AG/IAD接入。IAD、AG設備僅具備接入功能，支持SIP/H.248協(xié)議與IMS進行交互，可將POTS話機接入IMS網絡。AG/IAD的部署實施有3種方式：新建；利舊現(xiàn)網軟交換網絡的AG/IAD；利舊現(xiàn)網電路交換設備，通過AG封裝技術，改造為AG設備。

（2）IPPBX接入。對于現(xiàn)網已經部署IP PBX設備的局點，直接接入IMS網絡，具體有A-SBC 和I-SBC兩種方式接入。

A-SBC接入：PBX 需具備向IMS 網絡注冊的能力，PBX通過A-SBC接入IMS網絡，用戶需在IMS網絡開戶及注冊，用戶的所有業(yè)務由IMS 網絡提供。

I-SBC接入：對于沒有注冊能力的PBX，通過I-SBC 接入IMS網絡，可采用對等和非注冊簽約兩種方案。PBX 用戶在對等接入方式下，不在IMS 網絡開戶及注冊，用戶的補充及增值業(yè)務由PBX 提供；在非注冊簽約接入方式下，需要在IMS網絡開戶簽約IMS未注冊業(yè)務，用戶的所有業(yè)務由IMS網絡提供。

（3）TDM PBX接入。對于現(xiàn)網已經部署TMD PBX設備的局點，可通過升級改造的方式接入IMS網絡，具體有兩種實現(xiàn)方式：通過AGCF+AG方式接入，PBX 用戶需在IMS 網絡開戶及注冊，用戶的所有業(yè)務由IMS 網絡提供；通過MGCF+IM-MGW方式接入，PBX 用戶不在IMS網絡開戶及注冊，IMS 網絡為用戶提供呼叫中繼服務，基本及補充業(yè)務由PBX 提供。

（4）IP話機等多媒體SIP終端接入。IP話機等多媒體SIP終端支持SIP協(xié)議，通過SBC設備接入IMS核心網，終端與業(yè)務平臺之間的信息交互通過IMS核心網采用SIP協(xié)議進行交互。結合電網企業(yè)辦公特點，IP話機等多媒體SIP終端可采用xPON、LAN（包括有線和無線）接入等方式。

3.3 業(yè)務承接策略

IMS網絡能夠提供電路交換機所能提供的全部業(yè)務，包括基本業(yè)務和補充業(yè)務，還可以提供開放的接口，實現(xiàn)與外部應用平臺的互連，提供多媒體增值業(yè)務。結合電網企業(yè)實際情況，可以采用以下兩種業(yè)務提供方式：

（1）基于應用服務器AS的業(yè)務提供方式：適合于提供對業(yè)務實時性和大規(guī)模網絡應用性能要求較高的業(yè)務、IMS網絡的基本業(yè)務能力。

（2）第三方業(yè)務提供方式：主要是通過向第三方開放IMS網絡和業(yè)務的能力，由第三方來開發(fā)/提供業(yè)務。IMS能力開放接口可以采用兩種方式：通過業(yè)務能力網關開放，采用SOAP/REST等方式；通過SDK控件開放，SDK控件方式只有本地調用接口。

目前電網企業(yè)的傳統(tǒng)業(yè)務主要分為基礎業(yè)務和補充業(yè)務?；A業(yè)務包括話音通話、傳真、總機話務臺、DID（直撥呼入）、PSTN外線直撥費等。補充業(yè)務包括來電顯示、縮位撥號、熱線撥號、遇忙回叫、呼叫等待、呼叫限制、免打擾、呼前轉移、分機同組、呼叫代答、通話轉接、鬧鐘服務、多方通話、語音信箱、電話會議、電話錄音等業(yè)務。

考慮到后續(xù)網絡演進業(yè)務發(fā)展的趨勢以及網絡割接的難度，建議采用新建AS平臺的方式提供IMS網絡業(yè)務從而實現(xiàn)對現(xiàn)網業(yè)務的繼承。

3.4 用戶號碼遷移

電網企業(yè)現(xiàn)在的用戶碼號方案采用9位編號，即9X1X2PQABCD，X1為大區(qū)號，X2為大區(qū)內各省編號，PQ為單位編號，ABCD為用戶號。該編號方案類似于傳統(tǒng)PSTN網絡的用戶碼號。

IMS用戶碼號系統(tǒng)則包括IMPI（IMS Private Identity，私有用戶標識）和IMPU（IMS Public Identity，公有用戶標識）兩類標識。IMS用戶在開戶過程中，用戶分配一個IMPI，一個Tel URI、一個或者多個SIPURI。

為盡可能解決用戶號碼遷移過程中的復雜程度，建議采取如下策略：

（1）新建IMS網絡撥號規(guī)則與現(xiàn)網保持一致，進行號碼規(guī)整。

企業(yè)內部同一單位用戶之間，撥號 4位短號。不同單位，不同地市，不同省之間用戶，撥號 9位全編號。撥打公網號碼，需加撥前綴0。

上述撥號規(guī)則中，撥電網內網用戶和公網用戶的撥號位數(shù)不同，并且撥內網用戶時，不同大區(qū)之間的撥號位數(shù)也不相同，為此產生了被叫號碼規(guī)整的需求，在用戶撥叫的本地號碼前補全主叫接入地的前綴碼，形成一個全網唯一的可路由的完整碼號。

（2）現(xiàn)網用戶向IMS網絡遷移盡可能采取整齊號段割接方式。

現(xiàn)網用戶向IMS網絡遷移，存在按整齊號段割接和零散號段割接兩種方式。兩種方式區(qū)別在于，號碼不連續(xù)，同一號段的用戶可能被分散在現(xiàn)網和IMS網絡，此時被叫路由需要判斷往現(xiàn)網還是IMS路由。

目前現(xiàn)網采用“四級匯接、五級交換”的網絡架構，地市為四級匯接點，建議電網遷移過程中，采用按整齊號段割接的方式進行現(xiàn)網用戶向IMS網絡的遷移，即整個地市用戶整體遷移。地市整體割接完成后，可對原有網絡用戶進行移機、變更電話號碼等操作，使其從POTS用戶轉變?yōu)镾IP用戶。

（3）現(xiàn)網用戶在向IMS網絡遷移過程中，初期用戶號碼方式不變，用戶感知自己號碼無任何變化，隨著用戶習慣的慢慢改變，在終端支持的情況下，用戶可以選擇使用SIP URI格式的號碼。

3.5 網絡互通策略

由于現(xiàn)網和新建IMS網絡將在較長的一段時間內并存，為此IMS和現(xiàn)有網絡有互通需求。同時，IMS與公網也存在互通需求，目前電網企業(yè)采用以用戶交換機的方式進入運營商公網，通過與當?shù)毓W運營商設置2 Mbit/s中繼電路相連，作為出局市話或長途電話使用。

對于上述需求，結合電網企業(yè)實際情況，采用MGCF+IM-MGW方式實現(xiàn)IMS網絡與現(xiàn)有交換網以及公網互通，同時對公網互通采取集中出局的策略，建議如下演進步驟。

（1）在IMS網絡建設初期，在省會城市設置1對IM-MGW設備替換現(xiàn)有省C3匯接局，便于利用現(xiàn)網省C3節(jié)點至地市公司C4節(jié)點的2M中繼傳輸資源，同時也考慮到省會城市至地市公司傳輸資源較充裕，便于實施市縣公網出局一體化，如圖2所示。

（2）隨著公網互通集中出局策略的實施，逐步從縣/市/省三級結構演進到市/省二級結構，在省公司及地市公司采用集中出局方式，IM-MGW通過企業(yè)內部傳輸網連接到各地市公網，如圖3所示。

圖2 初期網絡互通示意圖

圖3 市縣公網集中出局網絡互通示意圖

圖4 公網省會集中出局網絡互通示意圖

對于市縣公網一體化出局后，出現(xiàn)的4位小號重復問題，可采取兩種解決方案：向所在地市的公網運營商統(tǒng)一申請一批號碼，進行重新規(guī)劃；保持原先的號碼不變，即縣公司出公網的局向號保持不變，但要求運營商將2 Mbit/s中繼電路落地點從縣公司調整到市公司。

（3）條件成熟時，考慮公網集中由省會城市統(tǒng)一出局。鑒于網絡安全性，有必要設置公網出局容災節(jié)點，可在異地（比如IMS核心節(jié)點2所在機房）設置一對IMMGW，作為與公網互通的災備節(jié)點，如圖4所示。

4 結論及未來工作

未來網絡的發(fā)展趨勢是IP化、扁平化、網絡融合以及多業(yè)務提供，而電力通信也是朝著數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展，加快向IMS演進的步伐有利于后續(xù)新業(yè)務的開展，為堅強智能電網的建設奠定基礎。但IMS對電網企業(yè)來說是一個全新的技術，網絡的遷移演進也是一個長期漸進的過程，在后續(xù)網絡建設過程中，有必要結合工程實踐，對遷移演進過程中的關鍵技術及問題繼續(xù)進行深化研究。

［1］ 李淑艷. 下一代交換網演進策略［J］. 科技信息， 2010.

［2］ 王日明. 淺議黑龍江聯(lián)通交換網演進歷程［J］. 通信管理與技術， 2014.

［3］ 徐駿. IMS和軟交換技術分析比較：中國通信學會信息通信網絡技術委員會2011年年會論文集（上冊）［C］. 2011.

Research on key technologies and strategies of the migration and evolution of the switching network in electric power communication

FANG Xiao-nong， GAO Xin-ping， JIANG Fu-li
（Jiangsu post and Telecommunications Planning and Design Institute， Nanjing 210019， China）

The exchange networkofpower enterprise mainly uses circuit switching equipment， but with the development of technology， circuit switching equipment has been discontinued， so the network expansion and maintenance is increasingly diffi cult. At the same time， with increasing demand for information and communication， theexchange network based on circuit-switched technology has been unable to meet the requirements， soit is inevitable to migrate to next-generation switching network. According to the status of exchange network， this paper discusses key technologies and Strategies for next-generation switching network migration and evolution， including the next-generation network technology system selection，user access technology， service migration，the migration of user number， network interworking strategies.

circuit switch； soft switch； IMS； migration and evolution

TN915

A

1008-5599（2016）07-0083-05

2016-05-12