國家電網公司IMS與其他網絡互通方案研究

李成 中國信息通信研究院技術與標準研究所高級工程師

國家電網公司IMS與其他網絡互通方案研究

李成 中國信息通信研究院技術與標準研究所高級工程師

結合國家電網公司通信網現狀，分析了行政電路交換網向下一代網絡演進過程中IMS與其他網絡互通的技術方案。

IMS 電路交換網 網絡演進

1 引言

國家電網公司的通信專網始建于20世紀80年代后期，初期為了保障電力系統內部調度的通信，建設了調度交換網，此后又逐步在行政網中建設了通信網，滿足行政辦公用戶的通信需求，從而形成了以電路交換為主的調度交換網和行政交換網兩張網絡。結合通信技術發展趨勢以及國家電網公司業務實際需要，國家電網公司計劃采用IMS逐步替代現有的行政電路交換網。行政電路交換網覆蓋全國27個省、直轄市和自治區，現有的交換設備分布范圍廣，網絡架構較為復雜，因此需要分階段完成IMS部署。IMS與現有其他網絡互通方案是IMS部署階段的關鍵問題之一，確定合理互通方案將有助于網絡的順利部署，確保通信服務平穩過渡。

2 國家電網公司行政交換網向下一代交換網演進

國家電網公司行政交換網經過近30年的建設，已覆蓋公司系統全部地市級及以上單位、74%以上的縣供電企業和95%以上的變電站，另接入南方電網、發電企業、電力設計施工單位等部分電力系統其他單位，目前技術體制以電路交換為主，并開展了小規模軟交換系統試點建設工作；在組網方式上采用了“四級匯接、五級交換”結構，各級交換設備之間采用2M中繼互聯；在信令方面，采用以No.7信令為主，在部分地區還使用了No.1信令、PRA等；在編號方式上，全網用戶按照標準統一9位編號。國家電網公司還與公眾電信網存在互通的接口，各地市與當地的公網運營商通過2M中繼互通，為行政交換網的用戶分配公網號碼，實現專網用戶與公網用戶之間的通話。

由于電路交換網運行多年，現網設備運行時間長、設備老化，部分設備已開始停產，繼續提供高質量通信保障將越來越具有挑戰性。通過引入IMS技術，可逐步減輕電路交換網負擔，通過接入層的不斷改造，最終實現程控交換設備的退網，從而解決當前存在的一系列問題。IMS可提供豐富的多媒體業務并可實現新業務的靈活定制快速部署，為國家電網公司提供新的業務模式，提高企業內部溝通效率。由于專網的特殊性，現有行政交換網的技術體制與公網不完全相同，因此在引入IMS后需要考慮如何實現業務的連續性和前向兼容性，確保用戶得到最佳體驗。

3 IMS與其他網絡互通技術方案分析

IMS與其他網絡互通從技術體制上可以分為IMS與電路交換網、IMS與軟交換互通；從網絡現狀，國家電網公司內部存在電路交換網和軟交換兩種技術體制，與公網互通主要采用電路方式進行互通。因此，國家電網公司IMS與其他網絡互通存在以下幾種場景：

3.1 IMS與行政交換網中的電路交換網互通方案

由于IMS是分階段部署的，IMS并不能一次替換所有電路交換設備。在建設初期，存在IMS與現有網絡互通的場景，隨著網絡改造的深入，IMS將逐步替代原有的電路交換機。根據IMS部署階段的不同，IMS與行政電路交換網互通又可分為IMS與行政電路交換網匯接局互通和IMS替代行政電路交換網匯接局兩個場景。

（1）場景1：IMS與行政電路交換網匯接局互通

IMS與行政電路交換網匯接局互通時，IMS與電路交換網之間通過E1連接，采用No.7或PRA協議與行政電路交換網的匯接局進行對接。IM-MGW部署在省公司時，IM-MGW通過E1鏈路與C3匯接局連接；IM-MGW部署在地市公司時，IM-MGW通過E1鏈路與C4匯接局連接。IMS的信令網關（通常內置在MGCF中）應配置各地市行政電路交換網的號碼與中繼線路的路由數據，用于將呼叫接續到正確中繼線路。IMS與行政電路交換網之間的呼叫采用9位號碼作為路由標識。

行政電路交換網的互通匯接局及其下級交換設備應配置IMS用戶號段的路由數據，將行政電路交換網用戶到IMS用戶的呼叫經過互通匯接局發送到IM-MGW所在的局向。

IMS與行政電路交換網匯接局互通的組網架構如圖1所示。

IMS用戶呼叫行政電路交換網用戶時，根據被叫用戶類型及所在網絡分為以下3種情況：

●被叫為本省行政電路交換網用戶：主叫S-CSCF通過號碼分析，確認被叫為本省行政電路交換網用戶，S-CSCF將呼叫信令發往MGCF,MGCF根據被叫號碼字冠分析將呼叫路由至被叫用戶所在地對應的原程控網交換設備，后續路由遵循行政電路交換網的路由原則。

●被叫為他省行政電路交換網用戶，且被叫省未部署IMS：主叫S-CSCF分析被叫號碼，若被叫省未部署IMS，S-CSCF將呼叫信令發送給MGCF，MGCF將呼叫發往本省行政電路交換網互通匯接局（通常為C3），經行政電路交換網發到被叫省，由電路交換網完成后續呼叫接續。

●被叫為他省行政電路交換網用戶，且被叫省已部署IMS：采用盡量使用IMS網絡進行呼叫接續的原則，S-CSCF判斷被叫省存在IMS，則通過IMS網絡將信令發送到被叫省的IMS網絡，由被叫省IMS進行后續的呼叫接續。

行政電路交換網用戶呼叫IMS用戶，根據被叫用戶類型分為以下兩種情況：

圖1 IMS與行政電路交換網匯接局互通的組網架構

●行政電路交換網用戶呼叫本省IMS用戶：行政電路交換網的匯接局（C3或C4）進行被叫號碼分析，將發往IMS用戶的呼叫送到互通IM-MGW，IM-MGW將呼叫信令發往S-CSCF，由S-CSCF處理后續呼叫流程。

●行政電路交換網用戶呼叫他省IMS用戶：主叫匯接局通過字冠分析確定被叫號碼為他省號碼，通過行政電路交換網將呼叫發往被叫省，被叫省電路交換機將呼叫發往被叫省IM-MGW并由S-CSCF負責后續的呼叫處理。

（2）場景2：IMS替代行政電路交換網匯接局

IMS替代行政電路交換網匯接局時，IMS信令網關應當配置被替代匯接局的原有數據（包括號碼路由數據、信令點編碼等），并且在IM-MGW上配置原匯接交換局與其他交換機之間的中繼線路。省公司部署的IM-MGW替代C3匯接局，地市公司部署的IM-MGW替代C4匯接局。

IMS替代行政電路交換網匯接局的組網架構如圖2所示。

這種場景下IMS用戶與行政電路交換網用戶的呼叫流程與前一種場景相似，IM-MGW取代了原匯接局的角色，完成呼叫的接續。與前一種場景的主要區別是：IM-MGW不但完成IMS與行政電路交換網用戶之間的互通，還要完成原有匯接局的功能，即完成行政電路交換網用戶之間呼叫的接續，因此需要IM-MGW具備匯接功能。

3.2 IMS與行政交換網中的軟交換互通方案

國家電網公司部分省部署了軟交換作為行政電路交換網的補充，軟交換從技術體制上看與IMS一樣屬于分組交換，IMS與軟交換可采用SIP-I直接互通。根據國家電網公司部署現狀，在引入軟交換后，軟交換通常采用中繼網關與行政電路交換網互通，為沿用這種互通方案，減少對軟交換配置的修改，IMS與軟交換也可采用E1互通，均將對方視為電路交換網。因此，IMS與行政電路交換網軟交換可采用IP互通和電路互通兩種方式。

●IP互通方式：通過IP承載網互通，信令層面使用SIP-I協議，媒體層面使用RTP協議。采用IP方式互通的優點是軟交換和IMS之間可實現多媒體業務。IP互通方式組網架構如圖3所示。

●電路互通方式：通過E1鏈路互通，信令層面使用No.7，媒體使用PCM編碼。采用電路方式互通，對于IMS用戶與軟交換用戶之間的呼叫，如果主叫采用視頻呼叫，將協商為音頻通話。電路互通方式組網架構如圖4所示。

圖2 IMS替代行政電路交換網匯接局的組網架構

3.3 IMS與公網PSTN互通方案

公眾電信網存在IMS、軟交換、電路交換網等多種技術體制，國家電網公司現有行政交換網與公網之間使用E1互通，在IMS部署后將沿用這種互通方式。IMS與公網PSTN互通組網架構要求如下：

圖4 IMS與行政交換網軟交換互通的組網架構—電路方式

（1）IMS與公網PSTN互通信令采用No.7或PRA，IM-MGW側的中繼鏈路及路由信息配置數據與公網運營商協商確定。

（2）IMS與公網互通的出口初期考慮設置在各地市公司，地市公司向當地運營商申請互通中繼鏈路，并申請本地公網固話號碼，作為本地IMS用戶的公網號碼。IMS與公網的互通點也可設置在省公司，替代全部或部分地市公司的公網互通點。

（3）IM-MGW設置在地市公司時，IM-MGW直接與公網運營商的中繼鏈路相連。

（4）IM-MGW設置在省公司且IMS與公網互通的出口設置在各地市公司時，各地市與運營商互通的中繼鏈路通過傳輸網連接到省公司的IM-MGW。

IMS與公網PSTN互通的組網架構如圖5所示。

在這個方案中，國家電網公司在各個地市都與運營商有互通接口，主要的原因是各個地市運營商向國家電網公司用戶分配公網號碼，用于用戶的外呼顯示和回撥，為保證IMS引入之后應維持各地市與公網互通點，確保號碼資源的正確性，沿用了之前的互通點。今后如能與公網運營商協商在省內集中部署互通鏈路，并針對每條中繼配置不同的地市號碼，則能夠減少國家電網公司省內傳輸線路和配置數據，優化網絡結構，降低運維成本。

4 結束語

國家電網公司行政交換網由電路交換向分組交換演進的過程不是一蹴而就的，由于專網的特殊性，IMS與不同網絡互通時選取合適的方案能夠有效解決互通中可能存在的技術問題，從而提升網絡部署的效率，確保業務的可用性和連續性，為向下一代交換網的平滑演進提供有力保障。

Study on Interconnection between IMS and Other Networks byState Grid

Combining current situation of communication network of SGCC（State Grid Corporation of China）, this articleanalyzes the technical solution of inter-working between IMS and other networks in the process of evolution from switchingnetwork to Next Generation Network.

IMS,circuit switching network, network evolution

圖5 IMS與公網PSTN互通的組網架構

2015-09-15）