江西電力IMS行政交換網技術演進和建設規劃

田暉

摘 要：電力行政交換網作為公司重要的語音業務網，在電網安全生產和企業經營管理中發揮了重要作用。隨著用戶需求的提升，以及軟交換、IMS等技術的日益成熟和普及，公司現有采用電路交換組網方式的行政交換網的發展面臨著技術演進、網絡結構調整、設備更替等一系列挑戰。為適應信息時代技術的快速發展和產品的更新換代，按照國網公司總體規劃，“十三五”期間，電力行政交換網將逐步演進至IMS，充分發揮其資源利用率高、業務應用多元化等優勢，建設“架構穩固、運維便利、業務豐富”的電路行政交換網絡，為公司員工提供更為智能的語音、多媒體、移動辦公等服務。

關鍵詞：行政交換網 IMS 江西電力

中圖分類號：TN919.8 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（b）-0007-05

自程控交換在江西電力系統應用至今，歷經30余年的發展，建成了以電路交換技術為核心，覆蓋系統內各級行政單位和部門的行政交換網，為員工提供了優質、可靠的語音、傳真等通信服務 “十二五”期間，公司全面完成“三集五大”體系建設，企業信息化進程全力提速，而現有行政交換網絡已難以適應公司管理體制和業務需求的變革，面臨著技術演進和設備更替等諸多問題和挑戰。近年來，在運營商公網，隨著技術的發展和用戶需求的提升，交換技術演進已全面開展，軟交換和IMS技術被廣泛應用，同時，國網公司通過一系列技術研究和實際論證，已明確將IMS技術作為公司行政交換網技術的演進方向，為用戶提供更智能、更多元化的服務。

1 江西電力行政交換網現狀

目前，江西公司共有行政交換站點156個，設備170套，網絡覆蓋595個行政辦公單位、變電站和統調電廠，用戶達6.7萬余線，網絡主要采用電路交換技術組網，部分單位開展軟交換試點應用，網架結構按照“星型結構、分級組網”的原則，采用“三級交換，兩級匯接”方式組網，省公司向上接入國網、華中電力行政交換網，同時作為地市公司、直屬電廠、直屬單位和各并網發電企業的匯接局；地市公司向上接入省公司匯接局，作為縣公司和發電企業的匯接局，組網信令采用R2+DTMF和中國1號、7號及Q信令。

隨著管理體制和業務需求的變革，現有電力行政交換網已不適應公司發展的要求，絡架構復雜、設備種類過多、功能單一等缺陷逐漸暴露。同時，由于技術發展和需求變化，廠家已逐步停止傳統電路交換設備的研發和生產，而江西公司目前在網運行大都采用此類設備，設備超期服役，大面積老化，進而引起網絡維護困難、系統運行不穩定等諸多問題。因此，改造江西電力行政交換網，完成現有網絡向IMS技術的演進勢在必行。

2 IMS技術

2.1 IMS基本概念

IMS（IP Multimedia Subsystem）即IP多媒體子系統， 被認為是下一代網絡的核心技術， 是在軟交換完成控制與承載分離的基礎上，進一步實現了呼叫控制層和業務控制層的分離，使其網架結構更為開放和靈活。IMS可提供全新的多媒體業務形式，其在保留語音服務的基礎上，實現數據傳輸、視頻會議、移動辦公等功能，能夠滿足終端客戶更新穎、更多樣化的多媒體業務需求。

2.2 IMS體系架構

IMS采用業務、控制、承載相分離的體系架構，由業務/應用層、會話控制層和承載控制與接入層組成。

業務/應用層：由各種應用服務器組成，提供各種業務實現，如PSTN仿真業務集、Centrex業務集、呈現業務、即時消息業務等。

會話控制層：IMS的核心層，具有呼叫控制、安全管理、業務觸發、資源控制、網絡互通等核心功能。

承載控制與接入層：將各種接入網絡匯總到IMS核心網中，完成對現有網絡的互通及對承載的控制。

2.3 IMS核心功能實體

本地用戶服務器HSS：作為用戶信息存儲的數據庫，主要存放用戶認證信息、簽約用戶的特定信息、簽約用戶的動態信息、網絡策略規則和設備標識寄存器信息，用于移動性管理和用戶業務數據管理。

呼叫會話控制功能CSCF：IMS的呼叫控制核心，它的主要作用是在IP傳輸平臺上實現多個實時業務的分發，具有中心路由引擎、策略管理和策略執行等功能，根據各自不同的主要功能分為代理呼叫會話控制功能P-CSCF、問詢呼叫會話控制功能I-CSCF和服務呼叫會話控制功能S-CSCF。

多媒體資源功能MRF：主要完成多方呼叫與多媒體會議功能。MRF由多媒體資源功能控制器MRFC和多媒體資源功能處理器MRFP構成，分別完成媒體流的控制和承載功能。

網關功能：主要包括出口網關控制功能BGCF，它是IMS域與外部網絡的分界點；媒體網關控制功能MGCF是IMS網絡與傳統電路交換網實現互通的功能實體；媒體網關MGW主要完成IMS網絡與電路交換網之間的媒體轉換。

3 演進原則

3.1 IMS核心網建設原則

為實現江西電力行政交換網由電路交換和軟交換向IMS的演進，公司應按照“先核心、后接入”原則，優先開展IMS核心網建設，后期逐步改造電路交換和軟交換設備，并接入IMS核心網。依照國網公司總體規劃，結合IMS技術特點，公司IMS核心網建設應遵循以下原則。

（1）IMS行政交換網核心網元采用集中部署原則，各單位不宜再建設包括IMS核心網設備、電路交換設備、軟交換設備在內的獨立行政交換系統。

（2）核心網宜采用雙機異地互備方式進行容災，選擇通信網主節點（省公司）及第二匯聚點（省備調）各部署一套。

（3）設備應包括會話控制（S/P/I-CSCF）、用戶數據庫（HSS）、域名解析及號碼映射（DNS/ENUM）、多媒體資源控制及處理（MRFC/MRFP）、媒體網關控制（MGCF）、接入網關控制（AGCF）、中繼媒體網關（IM-MGW）、會話邊緣控制（SBC）以及業務應用設備（AS包括MMTel、統一通信等）及其接入數據承載網CE設備。

3.2 電路交換演進原則

為節省投資和保護現有設備資產，江西電力行政交換網中投運年限未超過10年的電路交換設備原則上不退運，直接接入省公司IMS核心網；投運超過10年或容量不足且無法擴容的電路交換設備考慮退運，并向IMS技術演進改造，接入省公司IMS核心網。

未超過運行年限設備的接入原則：繼續保留使用，并將現有的電路交換機采用E1中繼方式與省公司IMS系統的IM-MGW互聯互通。超過運行年限或容量無法滿足需求的設備退網改造原則：設備退出運行，并配置AG設備取代電路交換設備，AG設備接入數據通信網，通過SIP-I協議接入省公司IMS系統的SBC。

3.3 軟交換演進原則

為節省投資和保護現有設備資產，江西電力行政交換網中投行年限未超過10年的軟交換設備原則上不退運，直接接入省公司IMS核心網；超過10年活容量不足且無法擴容的軟交換設備考慮退運，其用戶直接接入省公司IMS系統。

未超過運行年限設備的接入原則：繼續保留使用，并使現有的軟交換設備采用SIP中繼與省公司IMS系統的SBC互聯互通。超過運行年限或容量無法滿足需求的設備退網改造原則：核心設備退出運行， AG/IAD等接入設備割接至省公司IMS系統，采用SIP協議由數據通信網承載。

4 建設規劃

4.1 IMS行政交換網架構

IMS行政交換網由核心網、終端接入網、承載網、業務層組成，采用扁平化組網模式，利用公司通信數據網進行業務承載。

4.2 IMS核心網建設規劃

4.2.1 核心網設備部署

為給用戶提供更可靠、更優質的語音通信和智能辦公服務，江西公司IMS行政交換網核心網計劃采取異地容災備份方式，即在省公司本部和省調備調（鷹潭公司）配置同等規模、功能一致的兩套IMS核心設備，并接入承載網（數據通信網），實現與接入層及其他省網公司互通。兩套IMS核心網設備采用容災互備運行方式，主用IMS系統失效時備用接管全網的業務。

4.2.2 媒體網關設備部署

媒體網關設備（IM-MGW），主要功能為提供IMS與傳統PSTN、PLMN等網絡互通的話音媒體通道資源。江西電力行政電話業務主要以局內話務為主，而出局話務主要以地市與省公司之間通話為主，跨省話務相對較少。同時，在原電路交換網用戶割接至IMS網絡后，MGW只剩下與公網互通的功能，后續隨著與公網的互通方式向IP互通方式演進，MGW網元將逐漸淘汰。為節約成本，提升經濟效益，IMS媒體網關設備部署方式應與核心網設備一致，采用集中部署方式，在省公司本部和省調備調（鷹潭公司）各配置1套，形成1+1容災備份方式，各地市出局話務由省公司集中出局。

4.3 IMS接入網改造規劃

江西公司行政交換網目前主要有電路交換和軟交換兩種技術體制的行政交換網絡，電路交換覆蓋全省各級單位，軟交換覆蓋省公司本部、鷹潭公司備調、南昌公司、萍鄉公司、柘林電廠、昌南基地。

IMS已經明確作為國網公司行政交換網演進技術體制，軟交換系統不再建設、擴容，為保護投資，充分利用現有設備，下階段IMS建設過程中，擬將現有軟交換系統通過整體接入的方式接入IMS系統。

將軟交換SS分別接入省公司及備調站IMS的MGCF，TG與IMS的IM-MGW互通，將軟交換系統整體割接進IMS。

“十三五”期間，江西公司所轄各單位將全面完成IMS行政交換網改造，為保證建設改造期間辦公電話正常使用，各單位進行改造期間，應按前投運IMS后退出電路交換原則進行。省公司、地市公司、縣公司及直屬單位均配置AG，供電所（營業廳）辦公場所根據實際需求，配置AG或IAD，將用戶割接至IMS網后退出電路交換機。各統調電廠原則上保留現有電路交換，如需改造，應按總體原則，配置AG接入IMS核心網。

4.4 路由策略

IMS交換網內用戶呼叫路由應遵循以下總體規則。

（1）IMS網內呼叫：行政IMS交換網絡用戶之間的呼叫原則在IMS網內進行呼叫接續。由于SBC部署在省公司，省內呼叫路由均至省公司，再接續到被叫所在地市。

（2）IMS用戶呼叫電路交換網用戶：在新建的IMS網絡沒有完全替換原有行政電路交換網之前，兩張網絡將有一段共存期，IMS用戶呼叫原行政電路交換網用戶時，應采取就遠出網的原則。IMS呼叫路由應疏通至IMS與原行政電路交換網最遠的互通點，后續的話務路由遵循原行政電路交換網已有路由原則。

（3）電路交換網用戶呼叫IMS用戶：原行政電路交換網用戶呼叫IMS用戶時，呼叫應遵循原行政交換網現有路由原則路由至IMS網絡，再由IMS網絡根據被叫號碼將該呼叫路由至被叫用戶。

（4）IMS用戶呼叫公網運營商用戶： IMS用戶呼叫公網運營商用戶時，IMS呼叫路由應在本地接入公司，后續的話務路由遵循公網現有路由原則。

（5）公網用戶呼叫IMS用戶：公網用戶呼叫IMS用戶時，呼叫應遵循公網現有路由原則（就遠出網）路由至江西電力行政IMS交換網絡后，IMS網絡根據被叫號碼將該呼叫路由至被叫用戶。

4.5 號碼資源

根據《國網電網公司IMS行政交換網系統規范第1部分總體技術要求》要求：每個IMS用戶應分配1個IMPI、一個或多個IMPU。

（1）私有用戶標識（IMPI）是分配給用戶的靜態簽約數據，在歸屬網絡用戶簽約有效期內有效，用于對IMS用戶進行鑒權認證。IMPI在所有的注冊請求消息中使用，用于注冊、鑒權和授權、管理等目的。各類終端宜使用相同的編碼原則，如：用戶名@ims.jx.sgcc.com.cn。

（2）公有用戶標識（IMPU）是用戶之間進行通訊的標識，也可以用來在HSS中標識用戶數據。IMPU可以采用SIPURI格式或者TELURI格式。TELURI采用E.164編號，以“tel：”開頭。TELURI為固定號碼，宜采用現有行政交換網用戶號碼，即934PQABCD。SIPURI用于在IMS網絡中進行路由，每個IMS用戶都應分配一個和其TELURI對應的SIPURI。SIPIURI以“sip：”開頭，如sip：934123456@jx.sgcc.com.cn。

（3）終端碼號分配方案，固定硬終端包括：SIP硬終端及POTS話機。固定硬終端應分配一個TELURI格式和一個SIPURI格式的IMPU，TELURI為固定碼號。SIPURI用戶名部分國網全編號號碼格式，無其他后綴。SIPURI和TELURI也可通過手工配置寫入終端。固定硬終端應分配一個唯一的IMPI，IMPI通過SIPURI格式的IMPU導出，導出規則為去掉SIPURI的“sip：”，IMPI也通過手工配置寫入終端。

（4）為便于江西電力行政交換網整體割接和改造，確保用戶號碼改造前后一致，保障用戶體驗，改造IMS行政交換網E.164號碼方案仍與現網保持一致。

5 結語

為適應公司發展和新形勢下的業務需求，更好地支撐公司經營管理和企業優質服務，根據公司“十三五”通信網規劃，IMS行政交換網改造作為“十三五”期間公司通信網的重要建設任務和技術體制演進工作，應遵循“先核心，后接入”的總體原則，按照“統一規劃”“統一標準”“統一實施”的基本要求，省公司先期開展IMS核心網建設，其他各級單位通過現網的交換設備或新建IMS接入網設備，建成互通高效、穩定可靠的行政交換網絡，以滿足公司用戶行政電話業務需求。同時，為充分利用IMS多業務支撐能力，提升用戶體驗，根據總體技術方針，結合業務需求，開展基于IMS的多媒體業務應用探索。

參考文獻

[1] 王玉東，王卉，劉麗榕.電力系統行政交換網絡演進方案研究[J].電力系統通信，2013（34）：1-2.

[2] 國家電網公司IMS行政交換網建設指導意見[Z].

[3] 國家電網公司IMS行政交換網建設總體設計方案[Z].