基于NGN技術的電力系統調度交換網組網分析

2021-07-30 02:38:38陳愛芬沈駿杰

通信電源技術 2021年7期

陳愛芬，沈駿杰

（華信咨詢設計研究院有限公司,浙江杭州 310051）

0 引言

目前，電力系統調度交換網主要使用傳統電路交換的方式進行組網，僅能滿足現階段調度服務和生產業務的需要[1]。隨著電網建設的迅速發展以及智能業務和多媒體應用等需求的不斷增加，電網推出適用于調度通信工作的NGN技術替代電路交換技術，不僅能夠滿足傳統的話務業務和低速數據業務需求，而且可以滿足越來越多的多媒體業務的需求，更符合智能電網的發展需要[2]。

1 電力調度交換網組網需求

1.1 安全通信需要

電力調度通信是為電力生產及調度服務，并已成為電網安全、穩定、經濟運行的重要手段，只有高度重視調度交換網的穩定性和安全性才能保證調度服務的穩定性和電網運行的安全性[3]。傳統調度交換網運行年限較長，設備老化嚴重，性能逐步降低，穩定性下降，經常出現故障，為此埋下了較多的安全隱患。且變電站中過度依賴PCM設備，接入業務靈活性不高，容易出現電力事故對電網運行存在重大威脅，直接影響電網的安全穩定[4]。

1.2 多功能需求

傳統調度交換網主要具備通話功能，能夠滿足下達指令、呼叫以及錄音等基礎功能。但在電力調度工作中，對于調度通信業務的需求逐漸增多，傳統交換網難以滿足多元化功能需要[5]。而且隨著通信技術的快速發展和交換技術水平的不斷提升，使電力調度交換網的功能擁有了更大的發展空間。同時電網建設以智能電網為主，調度交換網只能提供基礎交換業務，難以滿足智能化和信息化的業務需求，與智能電網的發展不相適應。因此，融入新的組網技術以滿足電網多功能需求，對于電網發展具有十分重要的意義。

2 NGN技術在調度交換網中的應用優勢

2.1 開放式網絡架構

在調度交換網中應用NGN技術能夠實現電網的改革，支持開展更廣泛的業務。NGN技術可以推動通信業務融合，讓電力系統通信功能更加完善。采用NGN技術組網不但可以利用其網絡結構開放性的優勢提高網絡的開放性，還可以讓制造商和服務商更便利地進入電力市場，優化服務水平[6]。NGN技術的協議和信令均為標準模式，能夠和其他網絡保持互通互聯，且NGN組網具有分層組網的特征，可以根據業務發展需要進行部署，便于后續維護和擴增容量。NGN網絡將控制功能和業務分離，實現真正意義上的業務和網絡獨立，而且供應商和用戶都具有較高的自主性，使網絡具有更強的可持續發展能力。

2.2 支持多元化業務

NGN組網是建立在分組傳送的基礎上，可以滿足數據、視頻以及語音等多種業務傳送的需要，還具有各自的傳送特性，不但滿足了各個業務的實際需求，還提高了服務質量。電網可以針對不同的業務設置不同盈利方案，從而達到按質論價的效果。普通用戶能夠通過分組接入網絡，借助于不同終端和不同設備滿足不同業務需要。NGN組網具有很好的兼容性，允許平滑演進，通過信令網關和媒體網關等接入能夠和Internet、PSTN等網絡連通，從而在對現有網絡設備、資源充分挖掘的基礎上實現互聯互通[7]。如今移動網絡技術快速發展，在電力調度上對于移動服務的需求增多，NGN組網分層特征和部件化特點更有助于移動網絡的實現，能夠充分滿足電力調度的發展需要。

2.3 符合科技發展趨勢

電網調度交換網逐漸引進先進通信技術，IP技術逐漸成為主流趨勢。面對電網先進技術發展和多元化業務的需求，電路交換技術難以滿足安全生產運行需求，更無法開發多元化功能，甚至威脅到電力系統的安全運行。而基于NGN技術的調度交換網組網建設不但具有開放式結構，而且還能實現多元化業務的部署。相比于傳統調度交換，NGN調度組網可以結合路由技術和組網技術等手段，讓交換網組網更為靈活，更能滿足科技發展的需要。在調度交換網組網中引入NGN技術表示傳統交換網和通信技術發展關系密切，未來電力調度交換將更加依賴于調度數據，對此應充分發揮電力數據的價值。

3 NGN技術在電力調度交換網組網的應用

3.1 應用原則

軟交換技術逐漸發展成熟，但在電力系統中應用尚處于起步階段。在電力調度網絡中通過使用軟交換技術可有效改善交換網業務上的相關問題，但電力調度網絡對穩定性有較高的要求，且目前我國電力系統中應用NGN技術尚未形成統一標準。因此在電力調度交換網中應用NGN技術應在保證電力系統調度穩定的基礎上，按照漸進原則進行組網建設，推動電路交換逐漸向IP交換進化。應用NGN技術應當堅持以下原則，一是和電路交換調度網互為主備，二是盡量和已有投資兼容，保證現階段軟交換和電路交換共存，三是豐富交換網業務，擴展調度系統業務[8]。

3.2 組網設計

3.2.1 調度電話組網

調度交換網使用NGN技術后可以實現全電力網絡的IP調度電話部署。調度電話組網是以NGN技術作為基礎平臺，實現全網協同管理。將電路交換機轉變為模擬網關，系統管理模塊由NGN平臺統一管理，實現全電力網的統一業務部署。為了保證調度可靠性和安全性，配置兩套NGN控制設備，該設備具有雙機熱備切換功能。原調度交換機更改為模擬接入網關后可接入原調度電話，并在遠端接入點設置IP電話，通過通信傳輸網實現和NGN平臺的互聯互通[9]。在充分利用現有資源的基礎上升級改造原調度交換平臺，使其逐漸向軟交換呼叫轉移，推動交換網技術改革。原調度交換業務不會出現任何變化，且能實現新業務的無縫接入。

3.2.2 語音網關組網

使用NGN技術部署IP語音網關，該組網建設方式以NGN技術為主組網，進行全網的協同管理。NGN技術平臺負責管理所有的功能模塊，能夠讓全網IP業務得到統一部署。調度交換網部署兩套設備實現雙機切換，在完成核心組網后根據不同業務量進行遠端部署，分別部署不同容量語音網關。遠端部署選擇接入IP調度電話，在IP語音網關中匯入業務進行統一管理，由電網調度信息或者通信專網實現互聯互通。通過部署IP語音網關可以滿足調度網絡安全性要求。遠端接入部署IP語音網關可以從上聯路由進行雙歸屬部署，實現雙路由上聯對主備調平臺的控制，也能讓調度交換業務落地，保證本地交換公共網絡和調度交換網絡達到互聯互通。

3.3 雙網融合并行

3.3.1 網絡架構

根據國家電網要求，推進電路交換網和軟交換網并行組網設計，對調度交換網組網結構設計如下。軟交換組網主要是控制和業務分開，接入和荷載分開，讓各功能離散分布，能夠滿足軟交換網實時性要求。在原有電路交換機基礎上，分離功能，形成應用服務器、信令網關以及控制設備等構成的網絡[10]。軟交換網絡可以滿足視頻和語音等業務，使用分層網絡結構，組網更為便捷靈活。

軟交換網絡架構如圖1所示，網絡被劃分為邊緣接入層、業務層以及核心傳送層等結構，達到分離媒體層、業務層以及控制層的目的。

圖1 軟交換網絡架構

3.3.2 功能設計

軟交換網和電路交換網將作為主備調交換系統雙網融合。一旦本地電路交換網出現故障將第一時間接入軟交換平臺，保證語音網關連續。調度臺設置雙接口并注冊對應的交換系統，保證雙重通信網絡的可行性。軟交換平臺的硬件和軟件模塊均采用熱備冗余備份，讓交換網絡之間切換間隙控制在10 ms左右，保證了交換網穩定性[11]。此外，在軟交換網絡中提供多元化業務服務，讓調度平臺能夠滿足視頻通話、同步顯示、實時溝通以及電子白板等功能，并具備調度專業功能，包括調度呼叫、呼叫轉移、呼叫排隊、呼叫保持、三方通話、錄音以及多組會議等，充分滿足電力調度的需要。

3.3.3 建設軟交換平臺

軟交換網絡使用核心服務器作為交換平臺，具備可用性高設備冗余的優勢，同時可以配置業務服務器，讓系統連接的終端可以實現雙歸屬。此外，在軟交換平臺上對所有終端設備進行注冊，對IP進行分開規劃，從而實現雙歸屬的功能。

3.3.4 配置調度臺

在各個站點設置調度臺，使用雙模視頻調度臺能夠保證跨網多機同組功能的安全可靠性。調度臺具備電路和軟交換兩種接口，注冊電路交換系統和軟交換平臺，雙模接口冗余熱備[12]。兩種接口可以任意定義，不僅能夠將其作為主/副接口，而且也能夠定義為雙主接口。調度臺呼叫對應側用戶，接口自動連接，具有較高智能化水平，保證調度的安全可靠性。

3.3.5 應用案例

目前，某省電力已經將電路交換和軟交換調度并網運行，220 kV和500 kV變電站已經投入使用，有以下兩種組網方式。一是使用PCM設備調度放號，保證網絡通暢穩定。二是未使用PCM設備，通過站端接入設備，或由IP電話接入網，保證和調度臺互通。雙網融合并行能夠最大化降低組網成本，并保證電力調度穩定，交換網通暢。雙網融合并行方案如圖2所示，同時借助于軟交換平臺能夠在交換網中應用多樣化和高帶寬的業務。