湖南电力调度软交换组网的探索

龚辉波，周舟，陈运生

(湖南省电力公司调度通信局，湖南长沙410007)

电力调度是电网安全稳定运行的关键环节。电力调度交换网是电力系统专用的调度电话网，是确保电网安全生产的重要通信手段和基础设施。电力调度交换网在可靠性、易操作性等方面的要求与一般的公用电话交换系统有很大的区别。随着电网规模的扩大和自动化程度的提高，对电力调度交换网在组网模式、增值服务等方面提出了更高的要求。基于IP网络的软交换技术实现了集语音、视频和数据于一体的多媒体调度，为具有实时性要求的业务提供呼叫控制和连接控制功能，是下一代网络(NGN:Next Generation Network)的呼叫与控制核心，代表了新型调度交换网络的发展方向。

1 湖南电力调度交换网现状

目前，湖南电力调度交换网的设备采用无阻塞时分数字程控调度总机，省调建设的双机调度交换机系统作为全省调度交换网络的核心节点，在14个地调区域汇接交换站、3个网内电厂建设单机冗余配置的独立调度交换机，形成一个由省调的交换中心层、各地区局的汇接层和网内电厂等一般交换层3个等级组成的分级网络结构的数字交换网(见图1:调度交换组网结构图)。调度交换机间采用2M数字中继电路组网。14个地调通过2条完全不同的物理路由分别接入省调A，B机;网内电厂一个路由接入所属地调调度交换机，另一路由接入省调B机;220 kV变电站通过2个不同的64K通道分别接入省调和地调调度交换机。信令方式为Q.SIG。

图1 调度交换组网结构图

2 备调软交换建设

目前正在建设的备调通信系统作为湖南省调度交换组网的一部分，先行开展软交换部署试点，为全面实施调度软交换组网开展有意义的尝试。项目计划在备调设置软交换核心服务器1台，备调软交换机通过数字中继网关与主调、14个地调及艾家冲500 kV变的调度交换机采用2 Mb/s Q.SIG信令连接 (见图2:备调调度交换组网结构图)，主调交换机与备调交换机实现异地异机同组，主、备调调度台采用同一号码，主调正常情况下，呼叫该号时，主、备调调度台同时振铃，主调失效时，备调振铃，实现主备调2套完全独立的调度交换系统无缝互通。

图2 备调调度交换组网结构图

3 软交换承载网的选择

数据通信网是软交换系统的承载平台，是确保软交换系统运行质量基础。目前湖南省已具备2张覆盖全省的IP数据承载网，即信息网和调度数据网。信息网主要用于承载电力系统内部SG186等办公自动化系统Ⅲ区业务，调度数据网用于承载调度自动化Ⅰ区和Ⅱ区的业务，这2张数据承载网均已形成一定规模，理论上具备承载软交换业务的能力。但目前这2张网络主要承载的是数据类业务，而语音和实时视频业务较少;根据软交换对IP承载网的技术要求，并结合湖南电力现有IP数据网络情况，详细分析如下:

(1)信息网。信息网的可靠性和故障切换设计是以信息内网业务的需求为依据，省内各二级单位通过防火墙接入省公司信息网一级网，地市电业局防火墙采用双机热备，分别与地市局信息网路由器相连，其余单位为单防火墙接入信息网，网络的可靠性较高，但故障切换时间为秒级别，较难做到软交换系统所需的毫秒级别。

对于业务的安全隔离，目前信息网未应用MPLS(Multi-ProtocolLabelSwitching) VPN(Virtual Private Nerwork，虚拟专用网络)进行业务间的隔离。而对于调度软交换这种端到端的业务，需要全程开通单独的语音VPN，以实现软交换业务与其他业务的安全隔离。

对于服务质量保证，由于信息网承载业务以非实时数据为主，对时延、抖动等指标要求不高，因此信息网上未部署严格的服务质量保证体系，也未实现SLA(Service Level Agreement)监测机制。因此，在现有信息网上进行调度软交换业务的承载，需对整网进行改造和调整，使之通过划分语音VPN并部署相应的QOS策略，满足调度软交换业务的承载需求，配置调整工作量很大。

(2)调度数据网。调度数据网承载调度系统的实时和非实时业务，按照相关安全防护要求在数据网边界 (路由器与接入交换机CE之间)均部署了防火墙及正反向安全隔离装置，可靠性相对较高高，故障判断和切换依靠主备路由，基本满足软交换故障切换时间要求。

对于业务需求带宽，根据ITU，G.114定义软交换语音和视频流量对网络的时延要求为单向最大不超过150 ms，抖动的要求为单向不超过30 ms，丢包率不超过1%，带宽要求需要根据信号采用的压缩格式和并发数来计算，为保证最佳的话音和视频质量，将数据封装包头也计算在内后，每路语音所占带宽约为80 K，每路标清视频所占带宽约为450 K，按照并发50路语音和10路视频计算，数据网带宽为80K×50+450K×10=8.5 M。在实际业务上线运行时，为实现网络轻载以保证传送质量，所需带宽可能远超上述带宽要求，而调度数据网以承载带宽较低的调度业务为主，目前省中心核心层至地市中心汇聚层链路带宽为9×2 M，变电站接入层至地市中心汇聚层链路带宽为2 M，很难满足软交换业务的带宽的要求。

对于服务质量在线监测能力，调度数据网依然以数据流量为主，不具备单独的语音VPN，未实现SLA监测机制。因此，在现有调度数据网上承载调度软交换业务，需对全网进行带宽升级扩容，并调整相应的安全策略，同时部署相应的VPN及QOS策略，会对运行业务造成一定影响，实施难度较大。

从以上分析可知，目前已有的信息网和调度数据网，为满足调度软交换系统承载的要求都需进行规模较大的升级扩容和配置调整，工程量和具体实施难度较大。因此湖南省计划主要通过基于光传输设备提供以太网专线方式，进行调度软交换业务的承载。

4 软交换的组网方案

电力调度软交换组网存在2种模式:分级模式和集中模式。分级模式类似目前电路交换的应用模式，譬如省网规模一般只分2级:省调和地 (市)调;集中模式，譬如全省设置若干个中心 (一般不超过4个)，只有在中心才部署软交换核心平台，非中心位置不部署核心平台，只部署应用服务器、接入设备和终端设备等。分级模式优点:符合原有的业务管理模式，维护管理职责比较清晰，如配置维护等;降低全网的IP负荷;单点故障影响范围小。集中模式优点:集中管理，中心权限较大。考虑到运行维护管理职权划分和属地化管理的需要，湖南省计划采用省地一体化建设，软交换核心分级模式。

调度软交换组网建议各地 (市)设置区域调度软交换系统、省调设置省级调度软交换系统，区域内调度电话通过区域软交换系统进行号码解析与寻址，跨区调度电话通过各区域的软交换核心之间的IP中继进行号码解析与寻址，各地 (市)原有数字调度程控交换机采用E1中继网关与软交换设备互联，互为主备。对调度值班室席位配置多媒体调度台，对其他调度用户可以配备普通的IP话机或者IP视频话机，另外也可以使用软终端来进行通信。特别需要提出的是，因组网各节点均配置1台数字程控交换机和软交换设备，若要实现“异机同组”功能，需使用具有双接口的双模智能调度台，融合 IP接入与 ISDN(Integrated Service Digital Network)2种技术，一侧接入程控交换机2B+D—U接口，另外一侧使用RJ45标准SIP协议接口注册到软交换服务器，双接口热备运行，当任何一侧的传输通道或调度接口出现故障时，双模调度台自动切换到另一侧系统。

原有的电路交换调度系统提供语音调度，新建软交换调度系统提供语音、视频和数据业务。中继网关提供IP网络和PSTN(Public Switch Telephone Network)网络的语音和基本通信信令互通外，使得电路调度终端和软交换调度终端可以混合通信，系统从调度台、接入层、网络层、交换控制层以及业务层提供多重冗余融合可靠性保障，支持异地互备和异地自备等方式实现“异机同组”。

5 软交换系统与PSTN相融合后的功能应用

目前，湖南电力调度交换系统省调站具有主备2套程控调度交换机实现冗余热备，调度台双机同组，各地 (市)均有独立程控调度交换机。鉴于电力调度通信的高可靠性、实时性要求，电力调度通信可采用传统电路交换与IP软交换双网双技术融合的渐进式的可靠过渡方式。

核心软交换SIP服务器宜实现冗余热备功能，以提高系统的可靠性及稳定性，采用中继网关与程控交换机互连，除提供基本语音业务之外，还可提供视频和丰富的数据调度业务，调度员在通话的同时也可通过视频通信手段，辅助文件传输、即时消息等方式，信息得以全方位的向相关部门和人员进行传达，可以有效提升工作效率、减少误差，必要时可开启调度指挥过程的视频录像功能，方便事后进行经验总结或责任追溯。

目前，湖南省电力公司加大对地县调专业管理，调度录音作为一种有效的监管手段，其重要性日益凸显;传统电路交换系统只能提供在录音设备上查询调度录音，通过配置软交换系统后，可支持在调度台上查询调度录音文件，并在调度台设定Web录音查询页面，实现本地和远程录音查询。

对于调度员常用的EMS，OMS及动环监控等系统，均可利用软交换调度台的数据通信功能同步浏览，直接在调度台上通过IE浏览器方式作为客户端按权限访问各个系统，并可把网页内容推送至下级调度对象，实现调度模式与EMS，OMS及动环等系统的紧耦合，相较于传统的需在调度室独立建设EMS，OMS等系统工作站的方式，极大地简化了调度员的日常工作，也有效地降低了经济资源的消耗。

为最大程度地利用原有程控调度交换机的功能，并兼顾调度员的使用习惯，可适当考虑采用IP双模话机同号码应用、变电站内无线移动单兵调度等特色功能。

6 结束语

综上所述，基于软交换与PSTN相融合的组网方案，通过E1中继网关和多模智能调度台实现双网的无缝互通，保障2种系统的融合性、可靠性，使湖南电力调度交换系统同时具备电路交换、分组交换2个不同性质网络，具有互为备份的冗余功能，实现湖南电力调度交换网从传统的电路交换向基于IP的软交换技术的平滑过渡。展望未来，软交换技术提供的新业务，如视频调度、视频会议、数据业务等，极大地方便了调度员在通信的同时进行信息共享，提供了多样化的交流方式，从而使得调度业务可以更加准确、迅速。

〔1〕广州广哈通信有限公司.软交换系统技术手册〔Z〕.2007.

〔2〕强磊.基于软交换的下一代网络组网技术〔M〕.人民邮电出版社，2005.

〔3〕陈建亚，余浩.软交换与下一代网络〔M〕.北京:北京邮电大学出版社，2002.