國(guó)家電網(wǎng)公司調(diào)度軟交換演進(jìn)可行性分析

王藝樺 黃鑫 李芹 張?chǎng)? 卜憲德

摘要：針對(duì)國(guó)網(wǎng)公司電力調(diào)度交換網(wǎng)演進(jìn)需求及試點(diǎn)現(xiàn)狀，提出了調(diào)度軟交換的演進(jìn)不確定因素，制定驗(yàn)證方案并測(cè)試論證軟交換在公司調(diào)度交換網(wǎng)應(yīng)用中的業(yè)務(wù)匹配、可靠性、互聯(lián)互通及組網(wǎng)架構(gòu)等情況，為國(guó)網(wǎng)公司下一代調(diào)度交換網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)提供可行性分析。

關(guān)鍵詞：軟交換;電力調(diào)度;下一代網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào)：TM734

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 引 言

國(guó)家電網(wǎng)公司經(jīng)過對(duì)公司行政交換網(wǎng)現(xiàn)狀的全面調(diào)研、技術(shù)體制論證、驗(yàn)證方案及相關(guān)設(shè)備的測(cè)試，現(xiàn)已明確了公司行政交換網(wǎng)從電路交換（程控交換）技術(shù)向IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）技術(shù)演進(jìn)，在“十三五”期間全面建成IMS核心網(wǎng)。國(guó)網(wǎng)公司調(diào)度交換網(wǎng)已歷經(jīng)二十多年，隨著交換網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)基于視頻的多媒體調(diào)度業(yè)務(wù)需求，傳統(tǒng)電路交換業(yè)務(wù)能力顯現(xiàn)出不足，不能滿足新的調(diào)度的需求。并且現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備存在老化、部分設(shè)備型號(hào)停產(chǎn)等問題，在運(yùn)行維護(hù)和電網(wǎng)安全生產(chǎn)方面存在隱患和威脅，傳統(tǒng)電路調(diào)度交換網(wǎng)客觀存在技術(shù)演進(jìn)的需求。

隨著公司整體運(yùn)維能力的不斷提升，調(diào)度交換網(wǎng)主/備調(diào)的雙網(wǎng)架構(gòu)可以保證在電力調(diào)度正常運(yùn)行的同時(shí)進(jìn)行演進(jìn);傳輸網(wǎng)，數(shù)據(jù)網(wǎng)提供帶寬的增加也為調(diào)度交換網(wǎng)技術(shù)轉(zhuǎn)型提供了有力的保障。調(diào)度交換網(wǎng)已具備了網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的基礎(chǔ)條件，可以適時(shí)地在調(diào)度交換網(wǎng)中引入下一代交換技術(shù)，發(fā)揮規(guī)?；瘍?yōu)勢(shì)，解決現(xiàn)網(wǎng)存在問題。

2 演進(jìn)組網(wǎng)架構(gòu)及不確定因素

下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）中的軟交換（SS）和IMS是目前應(yīng)用最廣泛、最成熟的基于IP的交換技術(shù)，兩種技術(shù)體制各有所長(zhǎng)。

軟交換技術(shù)成熟度高、商用規(guī)模較大、網(wǎng)元設(shè)備少、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)清晰、運(yùn)行維護(hù)難度低、部署靈活、對(duì)于Qsig信令兼容性較好，獲得主流調(diào)度交換網(wǎng)設(shè)備廠商的支持，已在調(diào)度交換網(wǎng)中有試點(diǎn)應(yīng)用;IMS雖然結(jié)構(gòu)比軟交換復(fù)雜，但是其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更先進(jìn)、業(yè)務(wù)提供能力更強(qiáng)大、接口開放、標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議統(tǒng)一、有更開放的開發(fā)環(huán)境，提供傳統(tǒng)電話業(yè)務(wù)的同時(shí)，更適合提供多媒體融合業(yè)務(wù)，在安全和Qos保障方面也更進(jìn)一步，但目前只有少數(shù)主流電信級(jí)設(shè)備廠商有能力生產(chǎn)開發(fā)，在調(diào)度交換網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈中還沒有成熟產(chǎn)品。同時(shí)現(xiàn)有的IMS設(shè)備投資相對(duì)較高，更適合于集中部署的、大容量的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于調(diào)度交換網(wǎng)分級(jí)的調(diào)度管理關(guān)系不是非常適合[1]。

從技術(shù)層面分析，軟交換和IMS技術(shù)均有能力實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度交換網(wǎng)應(yīng)用。但從調(diào)度業(yè)務(wù)需求和設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈分析，軟交換技術(shù)更適合于作為一個(gè)實(shí)際可行的演進(jìn)方向。目前，在公司調(diào)度交換網(wǎng)的國(guó)、分、省、地、縣整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，在國(guó)調(diào)、5個(gè)分調(diào)均已部署了軟交換平臺(tái)，形成了國(guó)分調(diào)音視頻一體化遠(yuǎn)程調(diào)度系統(tǒng)。山東、江蘇、蒙東、甘肅、四川等一半以上省調(diào)、相關(guān)地調(diào)及少數(shù)縣調(diào)也開展了軟交換平臺(tái)研究及試點(diǎn)建設(shè)。電力軟交換調(diào)度系統(tǒng)（在軟交換機(jī)基礎(chǔ)上增加調(diào)度服務(wù)器、調(diào)度臺(tái)等設(shè)備來承載電力調(diào)度通信業(yè)務(wù)）均通過中繼網(wǎng)關(guān)（TG）與電路（程控）調(diào)度系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)與電路調(diào)度交換機(jī)（ PBX）互通。公司現(xiàn)行調(diào)度軟交換整體分層演進(jìn)架構(gòu)如圖1所示。

以國(guó)調(diào)節(jié)點(diǎn)為例，軟交換平臺(tái)配置及組網(wǎng)互通方式如圖2所示。軟交換平臺(tái)采用本地1+1備份的方式進(jìn)行冗余，配置會(huì)議、資源、錄音及網(wǎng)管等服務(wù)器用于實(shí)現(xiàn)語音、視頻調(diào)度功能及多媒體會(huì)議功能，并實(shí)現(xiàn)本地錄音錄像和網(wǎng)管維護(hù)終端。軟交換平臺(tái)通過數(shù)字中繼方式接入本地調(diào)度電話設(shè)備，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有調(diào)度交換機(jī)互通。軟交換平臺(tái)通過IP承載網(wǎng)接入下級(jí)軟交換平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各自調(diào)度臺(tái)（調(diào)度員進(jìn)行調(diào)度電話操作使用的前臺(tái)設(shè)備）、調(diào)度電話、IP話機(jī)之間的互通。

其中，第一層國(guó)分調(diào)一體化的軟交換平臺(tái)主要完成視頻調(diào)度會(huì)議，未開展其他調(diào)度業(yè)務(wù)功能。第二層已建軟交換調(diào)度系統(tǒng)的省、地市單位均自行進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用，缺少統(tǒng)一規(guī)劃。從現(xiàn)網(wǎng)軟交換調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，當(dāng)前軟交換調(diào)度系統(tǒng)還存在很多不確定因素，主要分析結(jié)果如表1所示：

通過上述不確定因素分析可知，雖然下一代軟交換技術(shù)已趨于成熟，但由于電力調(diào)度業(yè)務(wù)應(yīng)用的特殊性，其調(diào)度功能匹配、可靠性、互聯(lián)互通能力、業(yè)務(wù)路由接續(xù)將直接影響從傳統(tǒng)電路調(diào)度交換系統(tǒng)向基于軟交換技術(shù)的電力調(diào)度交換系統(tǒng)的演進(jìn)可行性，需對(duì)這些不確定因素逐一進(jìn)行驗(yàn)證。

3 驗(yàn)證方案

針對(duì)上述在調(diào)度軟交換演進(jìn)中存在的不確定因素，提出電力軟交換調(diào)度系統(tǒng)測(cè)試驗(yàn)證方案，并參考研發(fā)實(shí)力、現(xiàn)網(wǎng)已有試點(diǎn)應(yīng)用、現(xiàn)網(wǎng)電路交換系統(tǒng)占比等因素，對(duì)8個(gè)主流廠家的軟交換調(diào)度系統(tǒng)開展測(cè)試驗(yàn)證，為公司調(diào)度交換網(wǎng)演進(jìn)提供可行性分析。

（1）調(diào)度業(yè)務(wù)功能匹配測(cè)試方案

按照一套完整的軟交換調(diào)度系統(tǒng)來搭建測(cè)試圖3，對(duì)常用電力調(diào)度語音業(yè)務(wù)、多媒體會(huì)議等可視化業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證軟交換調(diào)度系統(tǒng)能否滿足傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)調(diào)度以及更高要求的基于網(wǎng)絡(luò)的多媒體調(diào)度業(yè)務(wù)需求等。

（2）系統(tǒng)可靠性測(cè)試方案

調(diào)度交換網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定對(duì)于電網(wǎng)安全至關(guān)重要，調(diào)度交換網(wǎng)存在緊急事件或設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，對(duì)軟交換調(diào)度系統(tǒng)處理集中話務(wù)的性能指標(biāo)及容災(zāi)和冗余能力有較高要求。按照?qǐng)D3中搭建的軟交換調(diào)度系統(tǒng)，驗(yàn)證其系統(tǒng)呼叫性能、語音通話質(zhì)量、系統(tǒng)容災(zāi)備份、系統(tǒng)故障率能否滿足調(diào)度交換網(wǎng)的高穩(wěn)定性和高可靠性要求。

（3）異廠家設(shè)備互聯(lián)互通測(cè)試方案

按照各試點(diǎn)網(wǎng)省公司保留現(xiàn)有電路交換網(wǎng)資源，同時(shí)新建軟交換網(wǎng)絡(luò)作為電路交換網(wǎng)的備份網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，開展相關(guān)調(diào)度新業(yè)務(wù)的應(yīng)用測(cè)試，驗(yàn)證異廠家調(diào)度系統(tǒng)之間的點(diǎn)到點(diǎn)通話能力、調(diào)度業(yè)務(wù)等的互聯(lián)互通支撐情況。

互聯(lián)互通第一階段：先對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電力軟交換系統(tǒng)及接口技術(shù)規(guī)范》中所定義的軟交換調(diào)度系統(tǒng)對(duì)接其他軟交換的Ig-A、Ig接口進(jìn)行協(xié)議一致性測(cè)試，對(duì)接接口如圖4所示，保證所有廠家的調(diào)度軟交換均采用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議方式實(shí)現(xiàn)調(diào)度業(yè)務(wù)。

互聯(lián)互通第二階段：綜合考慮公司調(diào)度交換網(wǎng)在網(wǎng)設(shè)備市場(chǎng)占有、技術(shù)支持、綜合能力、測(cè)試工作量等因素，進(jìn)行異廠家軟交換調(diào)度系統(tǒng)間、軟交換調(diào)度系統(tǒng)與電路調(diào)度系統(tǒng)間的互通對(duì)接測(cè)試，測(cè)試拓?fù)淙鐖D5、圖6所示。進(jìn)行軟交換調(diào)度系統(tǒng)間互聯(lián)互通測(cè)試時(shí)，選擇2個(gè)主流廠家的軟交換調(diào)度系統(tǒng)作為主對(duì)接系統(tǒng)，其他廠家軟交換調(diào)度系統(tǒng)分別與其進(jìn)行互聯(lián)互通。進(jìn)行軟交換調(diào)度系統(tǒng)與電路調(diào)度系統(tǒng)間互聯(lián)互通測(cè)試時(shí)，選擇3個(gè)主流廠家的電路調(diào)度系統(tǒng)作為主對(duì)接系統(tǒng)，其他廠家軟交換調(diào)度系統(tǒng)分別與其進(jìn)行互聯(lián)互通。在保證其他廠家均能夠與主對(duì)接的3個(gè)廠家實(shí)現(xiàn)互通后，則8個(gè)廠家采用統(tǒng)一的接口協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)流程，可實(shí)現(xiàn)任意廠家兩兩互聯(lián)均可實(shí)現(xiàn)互通。

（4）演進(jìn)組網(wǎng)架構(gòu)可行性測(cè)試方案

在演進(jìn)組網(wǎng)架構(gòu)中，上下級(jí)調(diào)度單位的軟交換設(shè)備通過IP承載網(wǎng)互連，也分別與同級(jí)別的電路交換設(shè)備互連。軟交換調(diào)度系統(tǒng)需要滿足上下多級(jí)調(diào)度和某電路節(jié)點(diǎn)故障情況下切換備用網(wǎng)絡(luò)的路由接續(xù)要求，如圖7所示。所以按照應(yīng)用話務(wù)路由需求，搭建軟交換調(diào)度系統(tǒng)路由接續(xù)測(cè)試圖8進(jìn)行測(cè)試。

4 互聯(lián)互通驗(yàn)證結(jié)果分析

4.1 調(diào)度功能驗(yàn)證分析

調(diào)度業(yè)務(wù)功能的驗(yàn)證結(jié)果如表2所示，對(duì)于廠家設(shè)備不支持的功能，由于各廠家在調(diào)度臺(tái)開發(fā)時(shí)并未按照統(tǒng)一功能要求進(jìn)行，而是按照各自的功能設(shè)計(jì)及用戶需求定制所開發(fā)，后續(xù)按照統(tǒng)一功能要求完善功能即可，并不影響整體調(diào)度業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)。

4.2 可靠性驗(yàn)證分析

系統(tǒng)可靠性驗(yàn)證結(jié)果如表3所示，8個(gè)廠家的性能測(cè)試結(jié)果均能滿足現(xiàn)網(wǎng)調(diào)度容量的需求，且各廠家具備支持更強(qiáng)性能要求的硬件配置，可根據(jù)實(shí)際需求配置相應(yīng)的硬件來滿足不同規(guī)模的組網(wǎng)要求。對(duì)于不支持G.729語音編解碼的設(shè)備，則在組網(wǎng)中將影響G.729語音通話業(yè)務(wù)的橫向聯(lián)通。多數(shù)廠家提供的軟交換調(diào)度系統(tǒng)通過單設(shè)備板卡熱備及系統(tǒng)間的容災(zāi)，能夠?qū)崿F(xiàn)雙歸屬組網(wǎng)，保證調(diào)度交換網(wǎng)的容災(zāi)性能和可靠性。

4.3 互聯(lián)互通驗(yàn)證分析

互聯(lián)互通驗(yàn)證結(jié)果如表4所示。由于電力軟交換設(shè)備的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布較晚，目前還存在廠家未按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行協(xié)議開發(fā)的情況，直接影響了其互聯(lián)互通的能力。軟交換調(diào)度系統(tǒng)間的廣播、會(huì)議、視頻編碼等調(diào)度功能要求，以及軟交換調(diào)度系統(tǒng)與電路調(diào)度系統(tǒng)間的強(qiáng)插、強(qiáng)拆、監(jiān)聽等調(diào)度功能實(shí)現(xiàn)方式，在標(biāo)準(zhǔn)中尚未進(jìn)行詳細(xì)的定義，因此各廠家在實(shí)現(xiàn)方式上存在一定的差異性。在互聯(lián)互通測(cè)試過程中，根據(jù)測(cè)試需求，各廠家統(tǒng)一協(xié)議實(shí)現(xiàn)流程，并進(jìn)行相應(yīng)的整改后，完成了軟交換調(diào)度系統(tǒng)間互聯(lián)互通所有項(xiàng)目測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了調(diào)度功能的互聯(lián)互通。

4.4 路由接續(xù)驗(yàn)證分析

路由接續(xù)驗(yàn)證結(jié)果如表5所示，在軟交換調(diào)度系統(tǒng)與電路調(diào)度系統(tǒng)間進(jìn)行強(qiáng)插、強(qiáng)拆、監(jiān)聽調(diào)度業(yè)務(wù)時(shí)，需要先比較優(yōu)先級(jí)，但在IP側(cè)的會(huì)話初始協(xié)議（SIP）和電路側(cè)的公共信道信令協(xié)議（Qsig）之間，優(yōu)先級(jí)字段轉(zhuǎn)換識(shí)別規(guī)則并未在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行定義，軟交換調(diào)度系統(tǒng)在測(cè)試過程中經(jīng)過統(tǒng)一要求，廠家按照統(tǒng)一要求進(jìn)行改進(jìn)后，良好的實(shí)現(xiàn)了多級(jí)調(diào)度軟交換組網(wǎng)下，同層或上下層多級(jí)調(diào)度業(yè)務(wù)觸發(fā)時(shí)，軟交換調(diào)度系統(tǒng)所需具備的話務(wù)路由接續(xù)能力，保證業(yè)務(wù)互聯(lián)正常。同時(shí)也滿足了軟交換和電路混合組網(wǎng)時(shí)，因電路某段故障，需要話路路由迂回的要求。

4.5 整體驗(yàn)證總結(jié)

從整體驗(yàn)證情況來看，調(diào)度軟交換系統(tǒng)對(duì)調(diào)度業(yè)務(wù)功能匹配、可靠性、互聯(lián)互通、組網(wǎng)可行性都能實(shí)現(xiàn)良好的支持。調(diào)度軟交換系統(tǒng)支持傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)的調(diào)度業(yè)務(wù)以及基于網(wǎng)絡(luò)的多媒體調(diào)度業(yè)務(wù);能實(shí)現(xiàn)軟交換調(diào)度系統(tǒng)間、軟交換調(diào)度系統(tǒng)與電路調(diào)度系統(tǒng)間調(diào)度業(yè)務(wù)功能的互聯(lián)互通;用戶可根據(jù)部署需求選擇不同容量和性能支撐的設(shè)備;支持多級(jí)組網(wǎng)架構(gòu)和路由接續(xù)能力，可滿足電力調(diào)度交換網(wǎng)的演進(jìn)需求。

同時(shí)調(diào)度軟交換系統(tǒng)目前還存在一些問題，比如，電力調(diào)度軟交換互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)中未定義的監(jiān)聽、廣播、視頻編解碼等互通協(xié)議內(nèi)容，還需進(jìn)行完善;當(dāng)前調(diào)度臺(tái)異機(jī)同組功能（連接在不同調(diào)度系統(tǒng)上的調(diào)度臺(tái)同組）只能在同廠家實(shí)現(xiàn)等。從目前的實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，調(diào)度臺(tái)異機(jī)同組的需求多存在于同一管轄區(qū)域，涉及到同組成員間的狀態(tài)共享及成員之間的互操作、設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)，必須有更高要求的安全性機(jī)制及統(tǒng)一的管理監(jiān)控接口做支撐，現(xiàn)階段更適合在同廠家設(shè)備中開展，運(yùn)營(yíng)維護(hù)簡(jiǎn)單方便。等后期規(guī)劃統(tǒng)一的軟交換調(diào)度系統(tǒng)網(wǎng)管接口，實(shí)現(xiàn)集中管控功能后，可考慮發(fā)揮異廠家調(diào)度臺(tái)同組的靈活性優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)束語

國(guó)網(wǎng)公司現(xiàn)行電路調(diào)度交換網(wǎng)客觀存在IP化演進(jìn)需求，同時(shí)也具備承載網(wǎng)帶寬等網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的基礎(chǔ)條件。軟交換技術(shù)作為一個(gè)適合的、實(shí)際可行的演進(jìn)方向，通過實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試，進(jìn)一步驗(yàn)證了軟交換調(diào)度系統(tǒng)的演進(jìn)可行性。國(guó)網(wǎng)公司盡快完善電力調(diào)度軟交換國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，作為現(xiàn)網(wǎng)調(diào)度軟交換系統(tǒng)及后續(xù)調(diào)度交換網(wǎng)開展IP調(diào)度業(yè)務(wù)、互通協(xié)議、運(yùn)維管理的依據(jù)。同時(shí)，應(yīng)加快調(diào)度交換網(wǎng)的技術(shù)體制論證步伐，制定統(tǒng)一的演進(jìn)組網(wǎng)、承載網(wǎng)等部署方案，指導(dǎo)各級(jí)調(diào)度單位協(xié)同進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。

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