基于軟交換技術的電力調度交換系統研究

張海寧，許長清，鄭征，姜元建

基于軟交換技術的電力調度交換系統研究

張海寧，許長清，鄭征，姜元建

隨著堅強智能電網建設的深入開展，基于軟交換技術融合語音、視頻、數據業務構建新一代電力調度交換系統成為必然趨勢。在深入研究當前各個主流軟交換設備廠商統一通信平臺的基礎上，提出了一種電力調度軟交換系統架構，開發支持各廠商CTI協議的通信中間件，實現電力調度通信系統與不同廠商統一通信平臺的集成。對于架構中調度服務器的基本通信業務服務功能，給出了基于CSTA協議的具體實現方法。

軟交換；統一通信；計算機電信集成；多媒體調度

0 引言

目前，電力調度電話交換網采用電路交換技術體制，隨著堅強智能電網建設的深入開展，傳統程控交換技術難以提供除語音通話功能以外的新業務需求。軟交換技術作為下一代網絡的核心技術，其發展已經非常成熟，在運營商網絡廣泛應用，采用軟交換技術構建新一代電力調度交換系統能夠滿足調度通信業務發展需求和通信的高可靠性要求[1-2]。

本文研究的基于軟交換架構的調度交換系統是一個開放的業務平臺，能夠與當前各個主流軟交換設備廠商的統一通信平臺集成，實現語音調度、可視調度與協同調度，從以語音為主的調度系統向融合語音、視頻、數據為一體的多媒體調度系統提升。

1 CTI與軟交換技術

CTI（Computer Telecommunication Integration，計算機電信集成）技術[3]，是呼叫中心系統的核心技術，跨越了計算機技術和電信技術兩大領域，通過計算機對交換系統進行管理和控制，不僅可以實現傳統的電話語音業務，還可以實現各種多媒體增值業務，主要的標準協議有CSTA、TAPI、TSAPI、JTAPI等。

軟交換技術的核心是控制層與承載層分離，實現業務控制與呼叫控制的分離，媒體傳送與媒體接入功能的分離，采用分組網實現媒體流的承載，融合語音、視頻和數據業務，克服了PSTN電話的缺點，是現代通信技術的發展方向[4]。

基于軟交換技術的統一通信平臺，將語音、視頻、傳真、電子郵件、WEB、移動短消息和多媒體數據等所有信息類型集合為一體，能夠讓人們無論任何時間、任何地點，都可以通過任何設備、任何網絡，獲得聲音、圖像和數據的自由通信。各個主流廠商的通信平臺提供標準的接口協議，通過CTI集成技術，將電力業務系統集成到軟交換平臺上，融合語音、視頻、數據以及移動應用，通過增強“內部智能”，幫助各部門協同工作，提高事務執行處理的效率。

2 電力調度交換系統設計方案

2.1 系統架構

本研究提出的電力調度交換系統由軟交換統一通信平臺和調度通信系統組成，軟交換統一通信平臺采用華為、思科等主流軟交換設備廠商大型成熟的平臺，充分保證系統的可靠性與穩定性。在此基礎上，針對業務需求開發生成獨立的調度通信系統（包括調度服務器、調度臺、調度網管、數據庫服務器、錄音服務器等設備）兼容各主流廠商的平臺，系統的典型結構圖1所示：

圖1 調度軟交換系統典型結構

(1) 軟交換統一通信平臺

由核心軟交換機、語音網關、IP電話（調度臺手柄和調度電話）等構成底層的軟交換平臺，并根據業務需求配置數據協同、即時通信、多點會議、媒體服務等服務器提供多媒體協同服務，整個系統由軟交換平臺提供核心服務，可以為基本業務/多媒體業務呼叫的建立、保持和釋放提供控制功能，包括呼叫處理、連接控制和資源控制等，支持基本的雙方呼叫控制功能和多方呼叫功能。

(2) 調度服務器

調度服務器是調度通信系統的核心，主要包括注冊服務、調度服務、數據服務、通信中間件等模塊。調度服務器作為服務器端接受調度臺的注冊并按配置的調度臺組信息管理同組的調度臺，與調度臺之間采用SIP協議傳輸調度業務請求/響應、以及系統實時運行事件。通過CTI協議監控注冊在軟交換平臺上的調度臺手柄和調度電話的運行事件，上送給同組的調度臺進行狀態呈現，分析處理各調度臺的操作請求，實現調度策略管理，為調度員提供多媒體調度業務的服務。

(3) 調度臺

調度臺是調度通信系統的重要設備，為調度員提供系統運行狀態監測和多媒體調度操作控制的界面，一般配置左、右兩個調度手柄。調度臺通過調度服務器實現對呼叫的控制，接收、處理調度服務器上送的系統實時運行事件在界面上呈現狀態。調度員通過簡單直觀的圖形化界面實時了解系統狀態的變化，提供方便的調度業務功能按鍵便于調度員使用，提高工作效率。調度手柄注冊在軟交換平臺上，在調度臺故障時，調度手柄仍然可以進行簡單的電話操作，提高了系統通信的可靠性。

(4) 調度網管

調度網管實現調度通信系統的管理配置，提供完善的使用界面。為了保證系統的安全性和正確配置，分為超級管理員、管理員和用戶，登錄系統時進行用戶名、密碼及權限的認證。提供了對系統地區、部門、管理員、調度員、調度臺、調度臺組、同組熱鍵布局、通信錄、設備信息、軟件版本、歷史運行記錄等信息數據的管理維護，管理員可根據權限對以上信息進行配置管理，用戶僅能進行信息的查詢。

(5) 錄音服務器

錄音服務器實現調度臺通話的全程錄音、記錄管理維護，錄音記錄和值班調度員相關聯，為調度臺提供錄音記錄的檢索、回放。錄音服務器對網絡中傳輸的RTP/RTCP協議進行識別解碼，實現語音的錄制、存儲。調度IP電話的錄音可以采用會議錄音、網絡鏡像錄音、媒體流復制錄音3種錄音方式，其中IP電話媒體流復制錄音技術最為先進，在部署方式、部署成本、對網絡架構的影響、維護成本等方面都有較大的優勢。

基于軟交換架構的調度交換系統相比程控交換系統，結構更加靈活，部署更加便利，具有多種冗余備份、切換運行機制，完全突破了程控交換系統的束縛，能夠提供融合語音、視頻和數據的多媒體業務服務，實現語音調度、可視調度與協同調度，系統業務功能如圖2所示：

圖2 電力調度軟交換系統業務功能

2.2 安全備份機制

軟交換統一通信平臺的核心軟交換機采用本地熱備、異地雙歸屬的冗余運行結構，主用系統部署在調度中心，備用系統部署在備用中心或樞紐變電站等綜合條件優越的站點，主備系統之間信息實時同步，通過運行檢測機制在主用系統運行異常的情況下，實現主備系統之間的快速切換。呼叫控制實現3級災備：第一級為主用系統內部的本地雙活熱備，第二級為主用系統和備用系統之間的異地雙歸屬，第三級為綜合網關的遠端自存活，通過綜合網關接替軟交換機的工作，并接入現有調度交換系統。

調度臺配置左、右雙手柄工作，調度服務器采用雙機雙活的機制為調度臺提供調度業務服務，實現負載均衡和過負荷保護機制，在軟交換平臺采用主用、備用系統異地雙歸屬部署時，在異地同樣部署兩臺調度服務器，充分保證系統的安全、可靠性。調度臺還可以采用虛擬桌面的建設方式，調度臺實體運行在通信機房服務器上，調度員桌面上通過虛擬桌面終端外接鍵盤、鼠標、顯示器，即可操作后端服務器上的調度臺。虛擬桌面的方式，最大限度的保證了調度臺的安全性，前端的虛擬桌面終端避免了人為存儲設備接入導致病毒入侵，后端的虛擬化技術，保證了調度臺軟件故障時的快速恢復和切換。

3 調度服務器基本功能實現

調度服務器通過開發實現CTI通信中間件將電力調度通信業務集成到軟交換平臺上，支持不同設備廠商的CTI接口協議，監測、控制調度手柄和調度電話，完成系統實時運行狀態的采集。本文以華為公司CSTA(Computer Supported Telecommunications Applications，計算機支持的電信應用)協議說明調度服務器基本通信功能的實現。

3.1 CSTA協議（第三階段）

CSTA協議（Ecma-269）中指定CSTA服務是作為請求/響應交互進行建模，對于CSTA事件，無響應生成。調度服務器（客戶端）和華為軟交換機（服務端）通過TCP/IP傳輸CSTA XML文檔，消息格式如圖3所示：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 Header(00) Length Invoke ID XML message body

圖3 TCP without SOAP

Header值00表示XML消息格式為TCP without SOAP，Length表示所有的數據長度，包括XML消息體長度以及前面8個字節的消息頭數據長度；Invoke ID為4個ASCII數字字符，在調度服務器控制操作請求消息中創建新的ID值，軟交換機處理該請求后，回復的響應消息需要攜帶同樣的ID，值9999表示事件。

調度服務器使用應用程序會話服務（Ecma-354）和華為軟交換機建立關聯，調度服務器發送Start Application Session（啟動應用程序會話）服務請求來建立一個應用程序關聯，關聯建立后調度服務器根據心跳間隔使用Reset Application Session Timer（重置應用程序會話計時器）服務保持和華為軟交換機之間的會話。交換子域呼叫、設備和連接之間的關系如圖4所示：

圖4 呼叫、設備、連接之間的關系

調度服務器通過Ecma-269中提供的呼叫控制服務&事件來觀察和操作呼叫、設備之間的連接關系，呼出時典型的呼叫事件序列如圖5所示：

圖5 呼出時典型的呼叫事件序列

3.2 調度臺注冊/注銷

調度臺注冊/注銷是調度服務器實現調度臺、調度臺組管理的重要部分，調度臺注冊請求攜帶左、右手柄號碼、組號碼等信息，調度服務器響應注冊請求，通過Monitor Start（監視開始）服務向華為軟交換機請求監視調度臺的組號碼、左、右手柄以及同組熱鍵界面布局中需監視的調度對象的事件報告，監視類型為設備類型。調度臺注冊成功后，調度服務器與調度臺之間通過心跳間隔發送心跳消息維護鏈路，心跳中斷后，調度臺重新發起注冊。

3.3 外呼/強插/強拆功能

外呼功能建立調度臺與另一方的通話，調度服務器發送Make Call（發起呼叫）服務請求，攜帶主叫號碼、被叫號碼、免提模式參數，autoOriginate參數取值Prompt/Do Not Prompt設置調度手柄是振鈴接聽后發起呼叫或直接免提發起呼叫。

xmlns="http://www.ecma-international.org/standards/ecma-323 /csta/ed6">

若被叫方為低級別用戶且當前處于通話/聽撥號音/聽忙音/撥號等狀態時，調度臺可對低級別用戶強插形成3方通話或強拆形成與低級別用戶通話。在被叫號碼參數中攜帶強插/強拆業務碼實現對低級別用戶的強插/強拆功能。

3.4 應答功能

應答功能實現調度臺接聽來電，對已分配到調度臺手柄振鈴的來電，摘機直接應答或按鍵應答，調度臺按鍵應答時調度服務器發送Answer Call應答呼叫服務請求（攜帶調度手柄號碼和接聽的來電呼叫標識）。對于呼叫組號碼處于排隊狀態的來電，調度服務器發送Directed Pickup Call（代答呼叫）服務請求，攜帶隊列中將被代答的連接(來電呼叫標識和組號碼)、調度手柄號碼。

xmlns="http://www.ecma-international.org/standards/ecma-323 /csta/ed6">

3.5 會議功能

會議功能實現多個成員加入到同一個電話呼叫中同時進行交流，會議由發起方和發起方定義的會議成員共同參與。調度服務器首先發送Make Connection（創建連接）服務請求建立會議呼叫，攜帶手柄號碼、免提模式、原因、最大會議成員數、開始時間、持續時間等參數。

xmlns="http://www.ecma-international.org/standards/ecma-323 /csta/ed6">

未攜帶開始時間startTime參數為創建即時會議，否則創建預約會議，當召開預約會議時調度服務器在到達開始時間后發送Answer Call應答呼叫服務請求連接呼叫。然后依次發送Single Step Conference Call(單步會議呼叫)服務請求攜帶會議呼叫連接、會議成員、參與類型等參數，將其它的會議成員添加到此呼叫中，從而實現多方會議的功能。

xmlns="http://www.ecma-international.org/standards/ecma-323

/csta/ed6">

Active

4 總結

本文針對電力調度通信業務的需求，提出了一種電力調度軟交換系統架構，架構中的調度服務器是系統的核心，管理系統中的調度臺，采集調度手柄和調度電話的運行狀態，并為調度臺提供調度通信業務服務，通過開發支持當前各主流軟交換設備廠商CTI接口協議的通信中間件，實現電力調度通信系統與不同廠商統一通信平臺的集成。基于華為公司平臺的CSTA協議完成了調度通信基本業務功能的開發、測試以及現場實際運行，系統穩定可靠。下一步還將在調度臺上集成協同終端融合語音、視頻、數據業務，如視頻會議協同、即時消息、桌面共享、文件互傳等多媒體業務，實現具備語音調度、可視調度、協同調度等功能的新一代電力調度交換系統，豐富智能調度中心的多媒體通信業務，為智能電網安全、優質、經濟的運行提供技術保障。

[1] 郭經紅,等.電力多業務通信與交換平臺的建設及演進[J].電力系統通信,2012,33(239): 1-5.

[2] 王慶鑄,等.電力“十二五”語音交換網的演進[J].電力系統通信,2011,32(223):77-81.

[3] 張小綱.基于CTI技術的呼叫處理功能的設計與實現[D].西安:西安電子科技大學,2011.

[4] 楊放春,等.軟交換與IMS技術[M].北京:北京郵電大學出版社,2007: 35-42.

Research of Power Dispatching Exchange System based on Softswitch Technology

Zhang Haining1, Xu Changqing1, Zheng Zheng1, Jiang Yuanjian2
(1.Economic and Technology Research Institute of Henan Electric Power Company, Zhengzhou 450052, China; 2. Information Technology & Communication Company NARI Group Corporation, NanJing 210003, China)

With the development of the strong and smart grid, constructing a new generation of the power dispatching exchange system based on softswitch technology which convergence of audio, video and data services has become an inevitable trend. Based on an in-depth research of the mainstream softswitch equipment manufacturers unified communications platform, it gives a kind of the power dispatching exchange system architecture which can support the development of a communication middleware for CTI protocol of various manufacturers and realize the integration of the power dispatching communication system with various manufacturers unified communications platform. An implementation of a basic communication business function describing in this architecture for the dispatch server based on CSTA protocol has been given.

SoftSwitch; Unified Communications; Computer Telecommunication Integration; Multimedia Dispatching

TP311

A

1007-757X (2014)10-0035-03

2014.05.09）

張海寧（1971-），女，山東榮成，河南省電力公司經濟技術研究院，高級工程師，研究方向：電力通信網絡規劃設計與研究咨詢工作，鄭州，450052許長清（1973-），男，河南鄭州，河南省電力公司經濟技術研究院，高級工程師，研究方向：電力信息通信技術研究與網絡規劃工作，鄭州，450052鄭 征（1979-），男，河南南陽，河南省電力公司經濟技術研究院，高級工程師，碩士，研究方向：電力通信系統設計與設備應用研究工作，鄭州，450052姜元建（1973-），男，江蘇東臺，南瑞集團公司信息通信技術分公司，工程師，研究方向：電力通信設備的研發、應用工作，南京，210003