電力調度通信專網中運用軟交換技術的研究分析

王 浩，孫 濱

（國電南瑞南京控制系統有限公司，江蘇 南京 211106）

0 引 言

軟交換技術是電力調度工作中的一項重要技術，隨著電力調度通信專網的普及，軟交換技術成為了重要的研發方向，具有較好的發展前景。因此，電力企業要提高軟交換研發和改造投入，進一步優化電網配置，保證電網能夠滿足人們日益增長的使用需求。

1 軟交換概念

軟交換的概念最初在美國提出。在當時的企業網絡中，大部分的用戶都已經使用以太網電話，在這一背景下，一企業研發出了一種以電腦服務器為主要遠程操控軟件的系統，做出了以設備唯一地址為基礎的交互功能。這個理念提出后，使得用戶無須另外鋪設網絡，而是通過IP局域網共用來實現對設備的運行與維修，從而減少了系統的開銷以及資源的重復消耗，讓整個網絡更易于維護。由于其結構簡單，很多廠家都能為其提供類似的解決方案，因此該軟件迅速席卷市場。為增強網絡的綜合運行效率，改進網絡的總體狀況，使網絡的質量、開放以及安全得到保障，受到IP PBX的啟發，行業內產生了將過去的設備零件化，實現把不同功能處理分開的想法。它們基于統一的協議，并以純軟件來完成，因此就出現了軟交換技術[1]。

2 軟交換的基本原理

2.1 軟交換結構

軟交換的基本理念是把各項工作的處理過程分開，通過標準化的協議和界面來確保網絡的連通和正常通信。其結構性功能如圖1所示，功能包括與工作人員實時聯系、傳遞業務信息、實現計費、為使用者提供選擇、解析地址、互相通信以及協助工作人員實現功能管理等。服務端的網關、信令網關、對話協議終端、H248終端等各種終端，通過各種軟交換的各種功能相互結合，實現了軟交換的互聯和通信。

圖1 軟交換結構性功能

2.2 呼叫控制功能

軟交換裝置能夠控制從建立到結束的全部呼叫，其中包含呼叫處理控制和連接控制，通過智能聯通實現檢驗，加強對資源的控制。

軟交換機不僅能夠對與呼叫控制相關的數據進行分析和加工，而且對呼叫的建立和監控具有支持作用，能夠對業務交換功能的呼叫控制信息進行分析和處理。交換系統能夠控制呼叫中的各方，具有包括邀請對話人員加入、提示工作人員退出、對不同對話進行隔離以及實現旁聽等功能。

在大多交互過程中，軟交換設備可以通過用戶摘機、撥號以及掛機等方式實現對不同關口的控制，利用撥號音和振鈴音等各種不同的信號音來實現對媒體網關的管理，并根據用戶的需要給出相應的編碼。

軟交換中，通過SS7/IP與外部的信令網絡進行連接，在這種情況下，軟交換機沒有內置信令網關，而它主要承載的通常是客戶和服務之間的協議，能夠執行二次撥號等業務的請求，從而控制媒體關口發送無線語音控制請求。

2.3 業務提供功能

隨著交換網絡的不斷發展和變化，為了適應網絡更新和技術挑戰，軟交換機必須具備公共交換電話網絡（Public Switched Telephone Network，PSTN）和綜合業務數字網絡（Integrated Service Digital Network，ISDN）的全部服務能力。軟交換機能夠完成的業務主要包括實現智能化任務建設、通過第三方實現增值業務以及新的業務拓展等。

2.4 資源管理功能

軟交換技術通過相關技術的核心平臺和線上服務設備實現，能夠實時統計、分配、控制以及處理網絡中的各種資源，如站點統計、資源監測、設備配置等，從而達到資源管理的目的。

2.5 協議功能

由于軟交換的開放性十分強，能夠兼容多種協議，因此不同的通信關口、應用服務器以及應用設備等都能和軟交換機進行連接，通過標準化的協議來實現軟交換機之間的連接和互通，保證了整個通信網絡的安全。協議包含不同呼叫類型的協議、能夠實現傳輸控制的協議（如TCP、UDP、SCTP等）、媒體控制協議（如H248MGCP等）、應用協議（如ParlayAPI、INAP、MAPRADIUS等）以及管理協議等[2]。

3 某電力調度交換網使用情況

3.1 案例信息

廣東省級電力調撥交換網為一級匯接中心，市供電公司為二級匯接中心。省公司負責全省各電力公司及500 kV變電站的匯接工作，安排了3個調度室，負責此次網絡的第一級匯接任務，它們分別是省公司廣州廣哈調度交換機A、B機和某省級備調(安裝于某市級電力調度控制中心)交換機C機。各供電公司的調度設備主要負責區域內500 kV變電站、220 kV變電站、電廠等其他設備的匯接工作。每個地區都設有500 kV變電所，并與該地區電力公司的調度交換機相連，以實現迂回保護[3]。電力調度通信網絡拓撲如圖2所示。

3.2 普通地區調度組網情況

廣州市級供電下屬有3座500 kV變電站和兩座直調電廠，要實現聯網，必須要有7座2M以上的網絡環境。網絡連接的基礎方式如下，廣州市級屬電力公司采用2M網絡與廣東省公司A型計算機進行連接，將其作為與省公司連接的主用路由，500 kV變電站連接2M做保護路由，并將一個2M網絡連接到省公司備用線路，同時與周邊區域內另外兩座500 kV變電站通過2M網絡相連接。圖3為交換機組網連接示意圖。

圖3 地調交換機與行政交換機組網連接

3.3 電力調度軟交換組網

（1）軟交換核心平臺穩定可靠。在新一代網絡中，提供了諸如媒體網關控制、業務提供以及信令互通等功能，通過軟交換系統來實現對用戶的實時要求，因此構建一個安全的軟交換平臺，就是構建一個可以向下一代網絡（Next Generation Network，NGN）過渡的關鍵技術條件。這一次的設計就是要滿足更高的技術要求，構建NGN的趨勢，在核心控制區設置關鍵的設備。該系統具有良好的可擴展性和兼容性，能夠滿足新一代NGN的組網設備，并進行了組網計劃。

（2）實現基于網絡的遠端規模放號。利用軟交換平臺可以靈活地進行網絡放號。軟交換與IP網絡緊密相連，它的設備均以IP為基礎，其核心控制端是整個地址網絡的掌控者，可以實現IP網元的互連。這樣，IP網元的特性和編號就可以以軟交換服務器為基礎，構成靈活的移動放號網路[4]。

（3）電路交換的互連互通。設置軟交換平臺后，在軟交換機和常規電路交換機的基礎上，采用中繼網關、信令網關（以Q信令為主）來進行互聯。使得軟交換平臺業務能夠與常規的程控調度網相結合，可有效保障已有的調度通信投入，改善網絡的運營安全。

（4）基于軟交換的可視通信。因為有了軟交換平臺，所以通信不再僅僅用于語音交流，還可以進行視頻通話，使通信業務有了質的飛躍，提高了用戶的使用體驗和生產力。從而適應了電力調度對通信不斷變化的要求[5]。

（5）實現基于軟交換的新業務。在新業務、新功能的基礎上，使其與原來的電路交換機不同。主要包含的新業務有遇忙回撥、語音郵箱、彩鈴、自動總機、即時消息、同步瀏覽以及電子白板等。這種新型的業務可以通過特定的媒體服務器和業務服務器來實現，從而達到對電力調度的智能化調度要求。

3.4 軟交換系統特點分析

整個系統的構建需要層次分明，主要實現視頻、數據和多媒體的調度，各個節點對應配置了軟交換機調度終端，使得各個節點的互連更加直觀。省公司調度臺使用雙模混合接口調度臺，既可以滿足當前調度交換接口，也可以滿足軟交換調度臺的性能特點。把軟交換和電路交換技術結合起來，可以最大限度地解決IP的安全性問題。為了進一步增強網絡的安全性能，需要在兩臺服務器之間進行雙歸屬，同時使用跨網雙機同組，使軟交換和電路交換之間相互連接[6]。

3.5 多媒體調度功能

3.5.1 視頻調度

傳統的電話網僅能提供一種話音服務，而在IP分組交換的基礎上，軟交換可以為用戶提供更多視頻和數據的調度服務。進行語音對話時，使用者能夠通過輸出設備看到彼此的影像，從而使得調度人員在運行過程中更加直觀、準確地進行調度，這樣人性化的設計能夠給人帶來較好的交流體驗。

3.5.2 IP調度

軟交換是基于IP的數據包傳輸網絡，能夠實現多媒體語音、數據以及視頻等的調度和通信。IP調度是新一代軟交換平臺，它能夠構建具有控制、分組、交換等功能的平臺，實現IP的智能化調度[7]。

4 電力調度通信專網中應用軟交換技術的應用前景

4.1 滿足智能電網的多業務接入需求

智能電網能夠在電網調度過程中實現多種業務自動化，同時保證這些業務都被接入網絡，得到統一管理[8]。該技術是當前電網工作的主要發展方向，能夠同時滿足接入電網中各項業務的需求，整合電網中不同的運行平臺與業務[9]。

4.2 網絡結構擴展性強

軟交換可以選用扁平化架構，還可以使用分級的交換式架構，實現靈活的架構配置。在電力部門中，實現扁平化架構通常是通過在市供電公司中配置一套較大容量的軟交換核心，利用交換平臺實現市公司與負責區域供電部、電站、電廠之間多媒體形式的IP通信。分級的交換中心架構通過在市一級的供電公司與區域內供電部分別設置軟交換平臺，保證兩級交換中心能夠各自運行，不會互相影響。通過統一化的網絡管理，能夠讓資源合理分散，既能統一管理，又能保證系統可靠性[10]。

5 結 語

電力企業要發揚電力調度通信專網中軟交換技術的優勢。實際應用中，提高軟交換技術的覆蓋率，優化組網，實現視頻調度。通過多種技術相結合，促進電力調度工作的發展，提高區域內電力系統的穩定程度。