建設業(yè)務驅(qū)動型網(wǎng)絡

隨著國網(wǎng)智能電網(wǎng)戰(zhàn)略的實施，各種技術的更新改造都會隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展而穩(wěn)步進行。目前電力系統(tǒng)的語音通信網(wǎng)絡還是以上世紀90年代后期逐步建設完成的電路交換網(wǎng)為主構(gòu)建，該網(wǎng)絡在過去歷史時期內(nèi)很好的完成了支持和保障電力生產(chǎn)的任務，但在面對新的智能電網(wǎng)需求時則出現(xiàn)了下列問題：業(yè)務單一、無法提供多媒體等新業(yè)務；不支持第三方業(yè)務，這將直接影響通信網(wǎng)絡參與智能電網(wǎng)的管理工作。因此，電力語音通信網(wǎng)絡的升級改造已經(jīng)是勢在必行。

一、智能電網(wǎng)對電力語音通信網(wǎng)的需求

智能電網(wǎng)的本質(zhì)就是能源替代、兼容利用和互動經(jīng)濟，是最先進的通訊、IT、能源、新材料、傳感器等產(chǎn)業(yè)的集成，也是配電網(wǎng)技術、網(wǎng)絡技術、通信技術、傳感器技術、電力電子技術、儲能技術的合成，對于推動新技術革命具有直接的綜合效果。

國家電網(wǎng)對智能電網(wǎng)的通信系統(tǒng)提出了這樣的要求：

首先必須是“全覆蓋”的通信網(wǎng)絡。電網(wǎng)建到哪里，通信網(wǎng)就要延伸到哪里，這是智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、保護控制、用戶互動的先決條件。

其次，必須擁有“高效、可靠、靈活、多元化”的通信手段，這是滿足智能電網(wǎng)發(fā)電、輸電、變電、配電、用電多樣化互動需求的前提；

第三，必須是“可信、可管理”的一體化通信體系，這是保證通信網(wǎng)絡有效覆蓋、高效服務、可靠傳輸?shù)谋Ｕ象w系。

因此，建設一個全覆蓋、多業(yè)務的新型語音通信網(wǎng)是十二五期間的一項重要任務。

二、NGN技術的發(fā)展與演進

隨著互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展和社會經(jīng)濟的信息化，數(shù)據(jù)及多媒體業(yè)務將迅速超越傳統(tǒng)語音業(yè)務，成為巨大的通信需求。在此背景下，下一代網(wǎng)絡（NGN）應運而生。NGN將基于IP與Internet，其核心控制層形態(tài)目前正在經(jīng)歷軟交換與IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）技術的競爭合作階段。軟交換是近年發(fā)展起來的一種新的呼叫控制技術。它具有分層的體系架構(gòu)、基于分組傳輸、能提供多種接入方式等特點，并能綜合提供語音、數(shù)據(jù)、多媒體業(yè)務。

IMS是NGN的主要技術之一。IMS不僅可將單一類型的移動網(wǎng)絡融合到全IP，還是融合固定網(wǎng)、移動網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)的基礎。同時由于IMS具有SIP標準化接口的特性，使其適應NGN業(yè)務與控制分離的基本原則，為支持各種業(yè)務奠定了基礎，從而被當前業(yè)界公認為未來融合的控制平臺，是面向未來多媒體通信的NGN核心技術。要解決好IMS與軟交換網(wǎng)絡的融合問題，需要了解它們的技術特點與差別。

2.1軟交換

軟交換的基本含義就是把呼叫控制功能從媒體網(wǎng)關中分離出來，通過服務器上的軟件實現(xiàn)基本呼叫控制功能，從而實現(xiàn)呼叫控制與承載的分離。從廣義上講，軟交換泛指一種體系結(jié)構(gòu)，它包括四個功能層面：接入層、核心傳輸層、控制層和應用層。在NGN的組成元素中，軟交換是一個重要組件，是新老網(wǎng)絡實現(xiàn)融合的樞紐，是NGN業(yè)務的控制核心。

軟交換的層次結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2IMS

IMS（IP Multimedia Subsystem）是IP多媒體系統(tǒng)，是一種全新的多媒體業(yè)務形式，它能夠滿足現(xiàn)在的終端客戶更新穎、更多樣化多媒體業(yè)務的需求。目前，IMS被認為是下一代網(wǎng)絡的核心技術，也是解決移動與固網(wǎng)融合，引入語音、數(shù)據(jù)、視頻三重融合等差異化業(yè)務的重要方式。

IMS技術對控制層功能做了進一步分解，實現(xiàn)了會話控制實體和媒體網(wǎng)關控制實體在功能上的分離，使網(wǎng)絡架構(gòu)更為開放和靈活。IMS以其業(yè)務、控制、承載完全分離的水平架構(gòu)，集中的用戶屬性和接入無關等特性，解決了用戶移動性支持、標準開放的業(yè)務接口、靈活的IP多媒體業(yè)務提供等問題，使得IMS成為固定和移動網(wǎng)絡融合演進的基礎。

IMS是一個以SIP為中心的分布式網(wǎng)絡架構(gòu)。SIP是IMS的核心協(xié)議，SIP中定義了多種角色，而IMS中也有多種網(wǎng)元，SIP中的各種角色跟IMS中的各種網(wǎng)元沒有嚴格的一一對應關系，但是SIP中定義的各種角色都在IMS中的各種網(wǎng)元中得到了融合、改進。IMS的體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.3軟交換與IMS比較

IMS和軟交換最大的區(qū)別在于以下幾個方面。

（1）定位上的區(qū)別。軟交換重點解決的是PSTN的IP化問題，同時考慮IP化后新業(yè)務的提供方式。關注的側(cè)重點是語音類業(yè)務，同時有一些語音與IP網(wǎng)結(jié)合的業(yè)務。IMS重點考慮的是IP多媒體業(yè)務，包括文本、消息、視頻、網(wǎng)絡等綜合業(yè)務。（2）網(wǎng)絡架構(gòu)上的區(qū)別。IMS和軟交換的區(qū)別主要是在網(wǎng)絡構(gòu)架上。軟交換網(wǎng)絡體系基于主從控制的特點，使得其與具體的接入手段關系密切，而IMS體系由于終端與核心側(cè)采用基于IP承載的SIP協(xié)議，IP技術與承載媒體無關的特性使得IMS體系可以支持各類接入方式，從而使得IMS的應用范圍從最初始的移動網(wǎng)逐步擴大到固定領域。（3）SIP協(xié)議應用上的區(qū)別。軟交換支持的SIP協(xié)議的功能子集主要是基于連接、基于呼叫的應用。IMS的SIP協(xié)議在業(yè)務觸發(fā)方式上采用多種通信方式，是SIP協(xié)議的全面應用。在繼承了軟交換特點的同時， IMS具有更加開放的分層結(jié)構(gòu)和完整的系統(tǒng)，可以用于組建大網(wǎng)，同時業(yè)務能力更加強大，可以開發(fā)基于會話的下一代多媒體業(yè)務網(wǎng)。

2.4軟交換向IMS過渡

IMS本質(zhì)上仍屬于軟交換技術范疇，但網(wǎng)絡更加分布化，符合NGN的發(fā)展方向。軟交換和IMS是固網(wǎng)向NGN發(fā)展的不同階段。由于軟交換對傳統(tǒng)電話網(wǎng)繼承的無縫性，所以在傳統(tǒng)電話網(wǎng)向分組化、寬帶化和智能化演進的過程中，軟交換成為其不可逾越的階段，同時IMS在支持固網(wǎng)方面仍存在一些問題，所以軟交換與IMS將會在很長時間內(nèi)共存。但由于IMS的諸多優(yōu)點及其不斷地成熟，軟交換網(wǎng)絡會逐漸向IMS過渡并實現(xiàn)網(wǎng)絡的最終融合。

因此，如果說模擬交換網(wǎng)是第一代技術、數(shù)字交換網(wǎng)是第二代技術的話，那么軟交換就是向IMS過渡的重要階段。PSTN是發(fā)展的基礎，軟交換是一個不可逾越的重要階段，而IMS是最終的目標架構(gòu)，三者將先后出現(xiàn)在網(wǎng)絡中，長期共存，最終統(tǒng)一在IMS。

三、電力語音通信網(wǎng)的演進模式探討

積極建設軟交換網(wǎng)絡并逐步將其過渡到IMS是業(yè)界的共識。對于電力語音通信網(wǎng)來講，我們已經(jīng)有了堅實的PSTN基礎，下一步的目標應該是建設軟交換網(wǎng)絡，同時關注IMS技術的發(fā)展，經(jīng)過十二五也可能是十三五的努力，最終完成網(wǎng)絡的NGN改造。

3.1技術路線

（1）采用先軟交換后IMS的過渡模式。基于上述研討，建議電力通信系統(tǒng)還是應該走先軟交換再IMS的過渡模式。（2）對現(xiàn)有設備采用逐步升級改造方式。采用逐步過渡模式對現(xiàn)有的程控交換機自然淘汰，以保證既有投資能夠最大化的發(fā)揮作用，具體如下：①中心局：如果網(wǎng)省公司的中心匯接局語音交換機已到更新期限，則用軟交換直接替換原有的匯接局程控交換機；如果網(wǎng)省公司的中心匯接局語音交換機沒有到更新期限，則酌情設置軟交換系統(tǒng)，新設的軟交換系統(tǒng)與原有的匯接局程控交換機形成雙平面，這樣，即可實現(xiàn)軟交換的功能，又可以通過雙平面使得網(wǎng)絡可靠性大大增加。②端局：當軟交換中心局建設完成后，應停止在端局升級改造過程中繼續(xù)使用傳統(tǒng)的程控交換機，取而代之的是大型接入網(wǎng)關AG。因AG具有設置靈活、價格低廉的特點，在軟交換改造過程中將作為傳統(tǒng)模擬話機的主要放號設備。（3）積極開展新業(yè)務的實驗推廣工作。在軟交換網(wǎng)絡建設的初期應開展新業(yè)務試驗工作，力爭利用軟交換的開放性結(jié)構(gòu)研發(fā)出有助于電力生產(chǎn)的新業(yè)務；在軟交換網(wǎng)絡逐步完善后應開展IMS的實驗工作，通過實驗探討IMS在電力通信網(wǎng)絡中的應用問題。

從上表可以看出，集中建網(wǎng)的優(yōu)勢要遠大于各地市獨立建網(wǎng)。運營商在建設省級網(wǎng)絡時均采用集中建網(wǎng)方式，因此，建議電力行業(yè)采用“雙歸屬”甚至“三歸屬”以解決中心點的可靠性問題。

（2）建設電信級的基礎網(wǎng)絡平臺

軟交換的運行要依靠IP網(wǎng)絡作為基礎，一個穩(wěn)定可靠的IP網(wǎng)絡是軟交換運行的基礎。

因此，電力NGN系統(tǒng)在建網(wǎng)時應盡量讓軟交換的運行環(huán)境盡量獨立于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)業(yè)務，當然，能夠獨立建設“通信路由網(wǎng)”是最好的。

圖3中的“通信路由網(wǎng)”中集中了軟交換的核心設備，即使受到條件限制不能獨立建網(wǎng)，也應該將軟交換的核心設備放置在一個獨立的網(wǎng)段內(nèi)。圖中的SBC是“邊緣會話控制器”用于安全隔離，是重要的軟交換配套設備。

（3）中心局軟交換的設置

軟交換作為NGN網(wǎng)絡的核心，負責控制中繼網(wǎng)關TG和接入網(wǎng)關AG等設備，實現(xiàn)呼叫控制及路由管理，應放置在中心節(jié)點，同時作為本地語音網(wǎng)的應用，在網(wǎng)絡位置上應平行于現(xiàn)有本地語音網(wǎng)。

①軟交換的容量考慮：初期考慮，初期可根據(jù)投資規(guī)模和近期需求考慮容量；終裝容量，應按照大于全省各單位的全員人數(shù)考慮終裝容量。②設備類型：應盡量選擇具有電信級可靠性的設備，采用冗余機制健全的專業(yè)服務器。③雙歸屬：軟交換的中心局應盡量采用雙歸屬的體系架構(gòu)，雙歸屬體系架構(gòu)可確保整個系統(tǒng)不會出現(xiàn)系統(tǒng)癱瘓狀況，對提高系統(tǒng)可靠性是非常行之有效的措施。雙歸屬的另一個核心點理論上應該遠離現(xiàn)有的匯接中心，最好是省局的災備中心。

（4）中繼網(wǎng)關TG的設置

作為與PSTN的媒體互通點，中繼網(wǎng)關將負責信令轉(zhuǎn)換、媒體流的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)TDM與VoIP業(yè)務流之間的編解碼、打包/拆包、時延抖動濾除等功能。中繼網(wǎng)關設置在省公司中心局和各地市局。

中繼網(wǎng)關除應支持軟交換的各種信令外，還應支持PSTN的各種信令。

（6）接入層面的考慮

大型軟交換設備都具有接入SIP電話和綜合接入設備IAD的能力，SIP電話可以直接連接到IP網(wǎng)絡上面；IAD則可以將模擬話機連接到IP網(wǎng)絡上面。這兩種接入設備的使用都非常靈活，可以在軟交換上面注冊并用于變電站、供電所和小型辦公機構(gòu)中。

（7）其他問題的考慮

在軟交換建設中還有網(wǎng)絡安全、QoS保障、私網(wǎng)穿越、網(wǎng)絡管理等，限于篇幅，不一一累述。

四、建設業(yè)務驅(qū)動型網(wǎng)絡

4.1軟交換提供業(yè)務的方式

軟交換提供業(yè)務的方式主要有以下幾類：（1）直接由軟交換提供PSTN的基本業(yè)務和補充業(yè)務；（2）軟交換系統(tǒng)充當SSP（智能網(wǎng)業(yè)務交換點）和現(xiàn)有智能網(wǎng)的SCP（智能網(wǎng)業(yè)務控制點）互通，實現(xiàn)PSTN的基本業(yè)務和補充業(yè)務以及智能網(wǎng)業(yè)務；（3）由ISP/ICP（互聯(lián)網(wǎng)服務接入商/互聯(lián)網(wǎng)信息服務商）或?qū)Ｓ闷脚_互連，提供ISP/ICP和專用平臺的業(yè)務；（4）由第三方的應用服務器提供業(yè)務。

上述業(yè)務中第一類業(yè)務可以由軟交換完成；第二類業(yè)務主要講述了軟交換和智能網(wǎng)結(jié)合的功能過渡，目前電力系統(tǒng)語音交換網(wǎng)雖使用了不少7號信令系統(tǒng)，但卻從未真正涉及智能網(wǎng)業(yè)務；第三類業(yè)務通常是運營商所需要的公眾業(yè)務，此類業(yè)務電力系統(tǒng)通常做移植就可以加以利用，例如國家電網(wǎng)推廣的RTX業(yè)務；最后一類業(yè)務是我們真正關心的業(yè)務，如果應用得當，將對電力生產(chǎn)和智能電網(wǎng)的建設運行帶來積極作用。

4.2第三方提供業(yè)務的方式簡介

由第三方提供應用服務器已逐步成為NGN提供業(yè)務的主流，這種方式的優(yōu)勢是：（1）屏蔽廠家提供業(yè)務的不一致性；（2）根據(jù)用戶的特殊需求定制業(yè)務；（3）某個業(yè)務的故障不會影響軟交換系統(tǒng)的運行。

目前，主要的第三方應用服務器接口：（1）Parlay API；（2）SIP Servlet API；（3）OSA PAI；（4）JAIN API；（5）CAL；（6）Voice XML。

第三方提供業(yè)務的方式如圖4。

4.3電力NGN系統(tǒng)新業(yè)務實現(xiàn)的步驟

電力NGN系統(tǒng)的業(yè)務建設可以按如下三個階段來進行。第一期：新建軟交換平臺，通過軟交換系統(tǒng)繼承傳統(tǒng)PSTN的基本業(yè)務和補充業(yè)務；第二期：建設業(yè)務服務器，提供視頻電話、IP Centrex業(yè)務、企業(yè)多媒體協(xié)作會議業(yè)務以及其它NGN增值業(yè)務（如一號通、企業(yè)通訊助理、個人通訊助理、點擊撥號、語音郵箱等業(yè)務），開展軟電話的試用，通過多種類的接入方式和豐富的終端實現(xiàn)多業(yè)務的接入。第三期：建設針對NGN網(wǎng)絡的OSP開放智能業(yè)務平臺，利用第三方業(yè)務功能，開發(fā)服務于電力生產(chǎn)和智能電網(wǎng)的新業(yè)務，使得NGN網(wǎng)絡真正成為提高管理效率、促進電力生產(chǎn)的智能化平臺。

4.4智能電網(wǎng)與電力通信網(wǎng)

未來的電力通信網(wǎng)絡應該是一個高效、可靠、靈活和多元化的一體化通信體系架構(gòu)。該一體化體系架構(gòu)將滲透到電力生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，以滿足智能電網(wǎng)從發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等全過程對電力通信業(yè)務的需求。它將是集成主網(wǎng)光纖、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡、配網(wǎng)光纖、電力線載波、公網(wǎng)3G無線接入等為一體的多元化通信平臺，是以“電力主網(wǎng)通信資源為依托，融合其他公眾通信資源”的一體化通信資源融合模式，如圖5所示。

新型的軟交換及其下一代產(chǎn)品IMS具有豐富的功能及多元化的接入手段，將能很好的勝任電力系統(tǒng)的一體化通信體系架構(gòu)。軟交換可以利用第三方業(yè)務服務器，以嵌入式技術將一體化通信架構(gòu)滲透到電力生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)。這樣，電力生產(chǎn)的相關信息可以利用高效、靈活和無處不在的通信體系架構(gòu)快速反饋到相關管理崗位，從而大大提升對智能電網(wǎng)的堅強支撐作用。