IMS技術在電力通信行政交換網中的應用研究

滑水亮

（張家口供電公司，河北 張家口 075000）

0 引 言

與新的網絡交換技術相比，常規的技術已經無法適應產業發展的需要。常規的技術在諸如視頻呼叫等服務上也有一些缺陷。IP 多媒體子系統（IP Multimedia Subsystem，IMS）是未來網絡中的主要交換技術，到現在為止，已經有了較為成熟的應用，在國內電網管理交換網絡中的應用也將進一步普及[1-4]。

1 目前電力通信行政交換網的現狀

電力通信交換網在建立之初，由于建設的發展水平有限，使得構成電力通信網的結構較為復雜且接口較多。但是電力通信交換網也有可以接收到指令更完整、有較強的接受能力、不會造成指令丟失等優點。目前，我國行政交換網使用的是星狀結構，也被稱為射狀結構。該架構可分成2 類：一類是以大行政交換機為主，另一類是以大調度交換機為主。大行政交換機采用“中國一號”信息指令系統，向小型行政交換機和大型調度緩沖機傳送，省級行政交換機選擇2M 鏈路，向電信公共網絡傳送選用2M×7 鏈路。大調度交換機直接傳輸到多個小調度交換機，則選擇2M×2 數字鏈路，這是一個接口較多且比較復雜的交換網絡，下屬分配的多個交換機均屬于獨立工作。管理者很難準確地了解下屬交換機的工作狀況，這就很可能會出現問題[5]。

交換機技術的發展歷程大概包括程控交換、軟交換、IMS 交換的發展歷程。

（1）程控交換。從20 世紀80 年代開始，程控交換在全球范圍內得到了廣泛的應用和發展。在國內，隨著電力通信網的不斷發展與完善，國家電網公司正在逐漸構建起一個能夠涵蓋所有層級的行政交換網絡，為日常辦公管理、電力生產調度等各項工作，提供了一個安全可靠的語音、傳真等數據通信等服務。

（2）軟式交換機。1998 年，軟式交換機出現，是20 世紀最大的一次電話通信創新，一直是電話交換的核心技術。與程控交換技術相比，這項技術最大的區別就是把呼叫與控制功能分離開來，讓軟件實現呼叫的自動化，來滿足用戶的各種需要。因此，它是一種相對公開且具有靈活性的方案。此外，這種技術的產生可以對一些多媒體服務功能進行管理。

（3）IMS 交換。21 世紀，隨著網際互連協議（Internet Protocol，IP）新技術的出現，已有的電路交換網絡已無法適應迅速發展的時代，特別是對音頻、視頻和圖片等多媒體業務的需求，迫切需要新的交換技術來解決當前的網絡與服務的整合問題。IMS 技術具備多業務融合的優勢，能夠逐步走向扁平化、IP化等，是今后行政交換網的發展趨勢[6]。

2 IMS 網絡體系構架分析

2.1 IMS 網絡體系的技術構造原理

IMS 網絡體系技術的核心是建立一個平臺，利用IMS 系統訪問多種終端網絡系統。IMS 技術以會話初始協議（Session Initialization Protocol，SIP）為基礎，與無關性相結合，還可以實現國際國內漫游、網絡資源設限、號碼綁定、計費等多種功能[7]。

IMS 技術的功能實現過程可以通過以下3 個部分來描述：一是對于IMS 技術的編程接口，可以高效地完成各種業務的創建、生成和維護；二是以IMS 技術為核心的各系統之間的互聯互通為目標，包含了協議適配、呼叫處理、服務代理和資源管理等幾個方面的功能分類；三是利用相關的業務信令和媒體流等手段，能夠順暢地與IMS 技術體系進行對接。

2.2 IMS 網絡體系網元功能分析

IMS技術的核心主要由IP移動多媒體的網元組成，并且體系中的網元均采用分組傳輸網作為架構。IMS體系中包含了如下5 個內容：一是呼叫、控制以及回話功能，IMS 技術中的3 個功能實體分別是代理呼叫會話控制功能（Proxy-Call Session Control Function，P-CSCF）、查詢呼叫會話控制功能（Interrogating-Call Session Control Function，I-CSCF）和服務呼叫會話控制功能（Serving-Call Session Control Function，S-CSCF）；二是出口網關控制功能，本系統具有2種主要的控制功能，即自動懸著網絡和選擇媒體網關控制功能（Media Gateway Control Function，MGCF），在使用時，可以按照S-CSCF 的發出請求，再根據來電話號碼其他有關信息進行跟蹤和判斷最終去向；三是MGCF 功能，一種方法是按需對媒體網關（Media Gateway，MGW）的媒體通道進行控制；另一種方法是從MGCF 到CSCF 的選擇切換，從而完成IMS 與用戶部分（ISDN User Part，ISUP）的呼叫控制協議轉換；四是歸屬簽約用戶服務器（Home Subscriber Server，HSS），能夠將單個使用者的有關資訊儲存在中央資料庫中；五是媒體資源管理功能，包括媒體資源控制部分（Media Resource Function Controller，MRFC）和媒體資源處理部分（Multimedia Resource Function Processor，MRFP）。

3 用 IMS 技術實現電力通信管理交換網絡的設計與實現

3.1 對電力通信業務的需求

按照電力通信業務的功能定位，電力通信業務可以劃分為3 個部分。

（1）辦公生產的需求。其目的是提高企業的工作效率，滿足企業的工作需要。在企業的生產辦公中，它的具體內容包括了呼叫記錄、即時通信、傳真、視頻會議、電話會議、語音通話、一號通、文檔共享、企業統一通信錄以及語音郵箱等功能需求。

（2）業務應用支撐的需求。可以為業務應用提供高效的服務，其中主要包含了支持企業門戶和辦公自動化（Office Automation，OA）系統等業務應用系統所需要的通信功能。

（3）運行與維護管理的需求。為了保證企業系統安全、穩定、正常的運行，就需要滿足一系列的運行和維護的管理系統。

3.2 基于IMS 的電力應用系統模型

IMS 技術使原本只是語音方式進行的通信，逐漸變成了視頻、語音及數據合為一體的多媒體融合通信方式。IMS 技術也為企業業務體系及相關應用模型的搭建提供了一個開放平臺。基于IMS 的電力應用系統模型如圖1 所示。

圖1 基于IMS 的電力應用系統模型

3.3 在電力行政交換網中IMS 的應用

IMS 技術體系是核心網的目標構架，具有協議標準化、接入無關性、接口開放性等優點。但是，從系統功能方面來看，IMS 技術提供的只是一個平臺，它的具體業務需要業務服務器來提供，要想獲得比較豐富的業務應用，就必須由統一通信（Unified Communications，UC）提供。因此，在IMS+UC 的基礎上建立的技術方案才可以給用戶帶來更好的體驗。IMS 技術的中心思想是業務、控制、承載分開，并逐漸走向集中式。從目前交換網的實際使用來看，因為專用網的業務覆蓋面較窄，規模較小，所以在IMS的引進中，行政交換網一般都是以扁平化的方式將IMS 技術的主網配置在省級企業中，將主網中的容災節點設置在省級企業中，并將其作為省級數據通信網的第二匯聚點，從而利用數據通信網進行業務[8-10]。將IMS 技術引入到電力行政交換網中的整體結構如圖2 所示。

圖2 IMS 引入電力行政交換網的總體架構

根據以上整體架構的分析，IMS 技術體系在業務網元規劃方面可以分為2 個階段來進行建設和部署。

第一階段：可以優先選擇那些相對較小、實施困難、與周邊應用相關性不是很大、產品標準化程度較高的業務網元，如電話會議、計費及結算應用等。

第二階段：對其他符合企業需要的服務網絡進行進一步的搭建與配置，如公司通信錄、一號通、網絡傳真、語音視頻、點擊撥號以及日程管理等[11]。通過對服務需求和IMS網元功能關聯映射關系的分析，發現在映射過程中，每個IMS 網元與需求類別之間都有一些功能交叉，具體表現如圖3 所示。

圖3 業務網元映射

4 結 論

交換網絡技術在不斷向網絡融合和多元化業務方向發展的同時，電力通信也在不斷向數字化、智能化方向發展，IMS 系統技術的發展也會為新業務的發展產生極大的優勢，為智能電網的建設和發展奠定良好的基礎。文章以電力通信行政交換網為基礎，對IMS網絡體系結構的核心功能及構架體系進行了歸納，并對IMS 技術在電力通信行政交換網中的接入技術和應用架構進行了研究，以期為電力通信行政交換網的建設提供一些借鑒。