田文鋒，趙連增，王林，卜憲德

（1. 全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院，江蘇 南京 210003；2. 國網(wǎng)山東省電力公司信息通信公司，山東 濟(jì)南 250001；3. 國網(wǎng)天津市電力公司信息通信公司，天津 300010）

國家電網(wǎng)公司IMS行政交換網(wǎng)號碼變換設(shè)計

田文鋒1，趙連增2，王林3，卜憲德1

（1. 全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院，江蘇 南京 210003；2. 國網(wǎng)山東省電力公司信息通信公司，山東 濟(jì)南 250001；3. 國網(wǎng)天津市電力公司信息通信公司，天津 300010）

隨著國家電網(wǎng)公司行政交換網(wǎng)演進(jìn)方向采用IMS技術(shù)體制，IMS行政交換網(wǎng)的建設(shè)面臨著核心網(wǎng)、承載網(wǎng)、接入網(wǎng)等一系列建設(shè)規(guī)劃研究工作。將來總部及各省公司IMS交換網(wǎng)之間以及與公網(wǎng)運(yùn)營商的互聯(lián)互通及各單位的號碼資源分配問題，涉及號碼變換設(shè)計。通過對國家電網(wǎng)行政交換網(wǎng)現(xiàn)狀調(diào)研及對IMS關(guān)鍵技術(shù)、架構(gòu)進(jìn)行研究，結(jié)合電力專網(wǎng)的特點(diǎn)，提出了公司IMS行政交換網(wǎng)號碼變換設(shè)計方案，為公司交換網(wǎng)整體有序演進(jìn)提供技術(shù)指導(dǎo)。

行政交換網(wǎng)；IP多媒體子系統(tǒng)；號碼變換

1 引言

國家電網(wǎng)公司行政電話交換網(wǎng)建成于20世紀(jì)80年代，基于電路交換技術(shù)，采用“四級匯接、五級交換”的架構(gòu)覆蓋公司系統(tǒng)各單位。近年來，隨著軟交換、IP多媒體子系統(tǒng)（IP multimedia subsystem，IMS）等分組交換技術(shù)日益成熟，標(biāo)準(zhǔn)不斷完善，應(yīng)用逐步普及，公司現(xiàn)有行政交換網(wǎng)發(fā)展面臨著技術(shù)演進(jìn)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整和設(shè)備更新等一系列挑戰(zhàn)。

為適應(yīng)交換技術(shù)發(fā)展，推進(jìn)公司交換網(wǎng)整體有序演進(jìn)，公司通信網(wǎng)“十二五”規(guī)劃提出了相應(yīng)的技術(shù)政策，并從 2012年底起組織開展了公司交換網(wǎng)現(xiàn)狀調(diào)研、業(yè)務(wù)與技術(shù)匹配分析、技術(shù)體制演進(jìn)方案論證等工作，并在 2015年開展了全網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編制、主流廠商設(shè)備摸底測試等工作，確定了將IMS技術(shù)[1-3]作為公司行政交換網(wǎng)的演進(jìn)方向，明確了公司IMS行政交換網(wǎng)演進(jìn)路線、組網(wǎng)架構(gòu)、接入原則等內(nèi)容。IMS行政交換網(wǎng)建設(shè)部署之后，為了各省及與總部之間互聯(lián)互通，有必要對號碼變換及路由進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計。

2 IMS行政交換網(wǎng)演進(jìn)方案

2.1 建設(shè)總體規(guī)劃

IMS行政交換網(wǎng)建設(shè)遵循“先核心、后接入”原則[4]，公司總部及各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）電力公司（以下簡稱省公司）開展核心網(wǎng)建設(shè)，其他各級單位通過現(xiàn)網(wǎng)交換設(shè)備或新建接入網(wǎng)設(shè)備滿足行政電話需求，行政交換網(wǎng)逐步從“四級匯接、五級交換”多層次網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)向扁平化架構(gòu)演進(jìn)。

國家電網(wǎng)公司原行政交換網(wǎng)保持不變，新建的IMS交換網(wǎng)采用IP化、扁平化組網(wǎng)方式，采用分省建設(shè)方案，共在28個單位（總部及27個省/直轄市公司）建設(shè)IMS網(wǎng)絡(luò)，各區(qū)域分部及直屬單位接入所在省份的IMS核心網(wǎng)；每省建設(shè)兩套IMS核心網(wǎng)元，采用1+1省內(nèi)異地互備份的容災(zāi)方式；兩套IMS核心設(shè)備分別建設(shè)在國家電網(wǎng)公司數(shù)據(jù)通信網(wǎng)第一和第二匯聚點(diǎn)所在的兩個機(jī)房內(nèi)。建設(shè)完成之后，全網(wǎng)IMS交換網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

IMS核心網(wǎng)設(shè)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(jī)互備份方式進(jìn)行容災(zāi)[5,6]。各分部、其他各級供電企業(yè)、直屬單位等通過AG/IAD接入設(shè)備，接入所屬省公司核心網(wǎng)。

2.2 路由規(guī)劃原則

在新建的IMS網(wǎng)絡(luò)沒有完全替換原有行政電路交換網(wǎng)之前，兩張網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)用戶與非IMS域用戶通話時，為簡化路由并充分利用IMS網(wǎng)絡(luò)。國家電網(wǎng)公司IMS行政交換網(wǎng)內(nèi)用戶呼叫路由應(yīng)遵循以下總體規(guī)則。

（1）IMS網(wǎng)內(nèi)呼叫

國家電網(wǎng)公司IMS行政交換網(wǎng)絡(luò)用戶之間的呼叫原則上均在IMS網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行呼叫接續(xù)。由于SBC都部署在省層面，則省內(nèi)呼叫均路由至省層面再接續(xù)到被叫所在地市。

（2）IMS用戶呼叫原行政電路交換網(wǎng)用戶

IMS用戶呼叫原行政電路交換網(wǎng)用戶場景下，應(yīng)采用“就遠(yuǎn)出網(wǎng)”原則。即IMS呼叫信令應(yīng)路由至IMS與原行政電路交換網(wǎng)的最遠(yuǎn)的互通點(diǎn)，后續(xù)的話務(wù)路由遵循原行政電路交換網(wǎng)已有路由原則。

（3）原行政電路交換網(wǎng)用戶（或調(diào)度網(wǎng)用戶）呼叫IMS用戶

原行政電路交換網(wǎng)用戶呼叫IMS用戶場景下，應(yīng)盡量減少原行政電路交換網(wǎng)路由數(shù)據(jù)的修改。呼叫遵循原行政交換網(wǎng)現(xiàn)有路由原則，路由至IMS網(wǎng)絡(luò)后，IMS網(wǎng)絡(luò)根據(jù)被叫號碼將該呼叫路由至被叫用戶。

圖1 IMS 交換網(wǎng)總體架構(gòu)

（4）IMS用戶呼叫公網(wǎng)用戶

IMS用戶呼叫公網(wǎng)運(yùn)營商用戶場景下，采用“就近出網(wǎng)”原則。即IMS呼叫信令應(yīng)路由至IMS域中離主叫用戶所在地最近的公網(wǎng)互通點(diǎn)，后續(xù)的話務(wù)路由遵循公網(wǎng)現(xiàn)有路由原則。

（5）公網(wǎng)用戶呼叫IMS用戶

公網(wǎng)用戶呼叫IMS用戶場景下，呼叫遵循公網(wǎng)現(xiàn)有路由原則（就遠(yuǎn)出網(wǎng)）路由至國家電網(wǎng)IMS行政交換網(wǎng)絡(luò)后，IMS網(wǎng)絡(luò)根據(jù)被叫號碼將該呼叫路由至被叫用戶。

3 號碼變換設(shè)計

3.1 編號規(guī)劃

根據(jù)DL/T 598-2010《電力系統(tǒng)自動交換電話網(wǎng)技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定[7]，行政交換網(wǎng)用戶的全編號為9位編號，即9X1X2PQABCD，X1為大區(qū)號，X2為大區(qū)內(nèi)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(wǎng)全網(wǎng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)沿用公司現(xiàn)有行政交換網(wǎng)的9位號碼。

直屬單位、地市公司、分部用戶標(biāo)識應(yīng)遵循“屬地原則”，應(yīng)接入歸屬省IMS網(wǎng)絡(luò)。如果直屬單位分布在不同地區(qū)，應(yīng)分別接入各自屬地IMS網(wǎng)絡(luò)域。

3.2 撥號規(guī)則

（1）IMS用戶呼叫專網(wǎng)用戶的撥號規(guī)則[8]

主被叫電力行政網(wǎng)用戶在同一單位，撥打4位短號，遵循“撥4顯4”規(guī)則，即IMS用戶與行政網(wǎng)現(xiàn)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(yīng)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(yīng)遵循“撥7顯9”規(guī)則，即IMS用戶與行政網(wǎng)現(xiàn)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(wǎng)（AS）應(yīng)增加“字冠9”和“大區(qū)號”，補(bǔ)全主叫號碼為9位，被叫終端應(yīng)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(guī)則。

（2）IMS用戶呼叫公網(wǎng)用戶的撥號規(guī)則

專網(wǎng)IMS用戶呼叫公網(wǎng)用戶，需加撥前綴0，撥號規(guī)則見表1。

表1 撥號規(guī)則

IMS用戶作為主叫與公網(wǎng)用戶通信時，IMS核心網(wǎng)（如MGCF）應(yīng)將主叫號碼專網(wǎng) 9位號碼變換為8位公網(wǎng)號碼，公網(wǎng)區(qū)號應(yīng)與專網(wǎng)保持一致，公網(wǎng)號碼前4位為本地運(yùn)營商分配的局號，后4位應(yīng)與專網(wǎng)號碼后4位保持一致。

接下來應(yīng)該解釋清楚為什么可以用隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望替代隨機(jī)變量？對這個問題的解釋與理解并不困難．如果X是隨機(jī)變量，那么方差與數(shù)學(xué)期望之間有如下的關(guān)系：

3.3 開戶模型

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

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

3.4 號碼變換設(shè)計

為了保證IMS用戶、原電路交換用戶及公網(wǎng)用戶之間的互通，并延續(xù)用戶使用習(xí)慣及號碼的正確顯示，需要對IMS用戶與專網(wǎng)電路用戶及公網(wǎng)用戶之間的呼叫號碼進(jìn)行變換設(shè)計，主要涉及以下場景。

（1）專網(wǎng)本地IMS用戶間呼叫

電力專網(wǎng)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(nèi)，遵循“撥4顯4”規(guī)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(wǎng)的信令第一聯(lián)系節(jié)點(diǎn)P-CSCF，經(jīng)由S-CSCF送至MMtel服務(wù)器，然后MMtel AS對被叫4位tel短號進(jìn)行補(bǔ)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(wù)器，ENUM/DNS服務(wù)器將被叫tel號碼轉(zhuǎn)化為SIP號碼，根據(jù)SIP號碼后綴查詢到I-CSCF地址并將呼叫請求信令發(fā)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(fā)送至被叫注冊的S-CSCF上。

步驟10～11：S-CSCF將呼叫請求發(fā)送至MMtel服務(wù)器，檢查主被叫是否符合號碼變換規(guī)則，然后經(jīng)由P-CSCF發(fā)送到被叫號碼。

以上流程進(jìn)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(biāo)識。圖1為流程敘述方便，將MMtel AS、P/S-CSCF分為主被叫設(shè)備，邏輯上出現(xiàn)兩次，因是同省用戶，實際上指同一套設(shè)備。

（2）專網(wǎng)省內(nèi)IMS用戶間呼叫

電力專網(wǎng)省內(nèi)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(jì)南公司用戶958240003為例，兩個用戶不在同一個Centrex群內(nèi)，遵循“撥7顯9”規(guī)則。

主叫撥打被叫7位號碼，7位被叫號碼在MMtel中補(bǔ)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(jìn)行了3次號碼變換，分別由MMtel AS和ENUM完成。

圖2 專網(wǎng)本地IMS用戶間的呼叫流程

（3）專網(wǎng)省間IMS用戶間呼叫

電力專網(wǎng)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(shè)備上，遵循“撥 9顯9”規(guī)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(wù)器中把tel格式號碼變換為SIP格式號碼，并根據(jù)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(jìn)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(shè)備分屬兩個省的IMS核心設(shè)備，本例中為兩套設(shè)備。

圖3 專網(wǎng)省內(nèi)IMS用戶呼叫流程

圖4 專網(wǎng)省間IMS呼叫流程

（4）專網(wǎng)本地IMS用戶呼叫公網(wǎng)用戶

電力專網(wǎng)本地IMS用戶呼叫公網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)區(qū)號0531作為路由碼。出局時，MGCF根據(jù)被叫號碼的前插路由碼和出公網(wǎng)字冠，如 0531，找對應(yīng)的專網(wǎng)PBX路由出局，出局時刪除路由碼531和出公網(wǎng)字冠0，同時專網(wǎng)9位號碼變換成公網(wǎng) 8位號碼，被叫來電顯示80120001。本流程進(jìn)行了3次號碼變換，分別由MMtel AS和MGCF完成。

（5）公網(wǎng)用戶呼叫專網(wǎng)本地IMS用戶

運(yùn)營商公網(wǎng)用戶呼叫電力專網(wǎng)本地IMS用戶的流程如圖 6所示，本流程以公網(wǎng)手機(jī)用戶1377777xxxx呼叫專網(wǎng)本地IMS用戶 80120001為例。被叫公網(wǎng)號碼由MGCF轉(zhuǎn)換為9位專網(wǎng)號碼，本流程進(jìn)行了1次號碼變換。

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

圖5 專網(wǎng)本地IMS呼叫公網(wǎng)用戶流程

圖6 公網(wǎng)呼叫本地專網(wǎng)用戶流程

4 結(jié)束語

本文提出的號碼變換設(shè)計方案包括電力專網(wǎng)IMS域內(nèi)部、電路交換、軟交換及與公網(wǎng)運(yùn)營商用戶之間的號碼變換方法和規(guī)則，已在國家電網(wǎng)公司總部以及天津、湖南等電力公司IMS核心網(wǎng)建設(shè)方案中應(yīng)用，已實現(xiàn)互聯(lián)互通等工作。后續(xù)可以指導(dǎo)其他省公司電力行政交換網(wǎng)向IMS技術(shù)演進(jìn)的建設(shè)工作。

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

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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(lián)網(wǎng)研究院工程師，主要從事電力系統(tǒng)通信及下一代網(wǎng)絡(luò)方面的研究工作。

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

王林（1991-），男，國網(wǎng)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(tǒng)通信交換網(wǎng)程控交換網(wǎng)及 IMS交換網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)與管理工作。

卜憲德（1978-），男，全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院高級工程師，主要從事電力系統(tǒng)通信及下一代網(wǎng)絡(luò)方面的研究工作。

2017-03-15；

：2017-06-04

國網(wǎng)公司科技項目“IMS交換網(wǎng)業(yè)務(wù)創(chuàng)新及支撐系統(tǒng)的應(yīng)用研究”（No.SGRIXTKJ-2016-572）