基于软交换技术的电力调度交换系统研究

张海宁，许长清，郑征，姜元建

基于软交换技术的电力调度交换系统研究

张海宁，许长清，郑征，姜元建

随着坚强智能电网建设的深入开展，基于软交换技术融合语音、视频、数据业务构建新一代电力调度交换系统成为必然趋势。在深入研究当前各个主流软交换设备厂商统一通信平台的基础上，提出了一种电力调度软交换系统架构，开发支持各厂商CTI协议的通信中间件，实现电力调度通信系统与不同厂商统一通信平台的集成。对于架构中调度服务器的基本通信业务服务功能，给出了基于CSTA协议的具体实现方法。

软交换；统一通信；计算机电信集成；多媒体调度

0 引言

目前，电力调度电话交换网采用电路交换技术体制，随着坚强智能电网建设的深入开展，传统程控交换技术难以提供除语音通话功能以外的新业务需求。软交换技术作为下一代网络的核心技术，其发展已经非常成熟，在运营商网络广泛应用，采用软交换技术构建新一代电力调度交换系统能够满足调度通信业务发展需求和通信的高可靠性要求[1-2]。

本文研究的基于软交换架构的调度交换系统是一个开放的业务平台，能够与当前各个主流软交换设备厂商的统一通信平台集成，实现语音调度、可视调度与协同调度，从以语音为主的调度系统向融合语音、视频、数据为一体的多媒体调度系统提升。

1 CTI与软交换技术

CTI（Computer Telecommunication Integration，计算机电信集成）技术[3]，是呼叫中心系统的核心技术，跨越了计算机技术和电信技术两大领域，通过计算机对交换系统进行管理和控制，不仅可以实现传统的电话语音业务，还可以实现各种多媒体增值业务，主要的标准协议有CSTA、TAPI、TSAPI、JTAPI等。

软交换技术的核心是控制层与承载层分离，实现业务控制与呼叫控制的分离，媒体传送与媒体接入功能的分离，采用分组网实现媒体流的承载，融合语音、视频和数据业务，克服了PSTN电话的缺点，是现代通信技术的发展方向[4]。

基于软交换技术的统一通信平台，将语音、视频、传真、电子邮件、WEB、移动短消息和多媒体数据等所有信息类型集合为一体，能够让人们无论任何时间、任何地点，都可以通过任何设备、任何网络，获得声音、图像和数据的自由通信。各个主流厂商的通信平台提供标准的接口协议，通过CTI集成技术，将电力业务系统集成到软交换平台上，融合语音、视频、数据以及移动应用，通过增强“内部智能”，帮助各部门协同工作，提高事务执行处理的效率。

2 电力调度交换系统设计方案

2.1 系统架构

本研究提出的电力调度交换系统由软交换统一通信平台和调度通信系统组成，软交换统一通信平台采用华为、思科等主流软交换设备厂商大型成熟的平台，充分保证系统的可靠性与稳定性。在此基础上，针对业务需求开发生成独立的调度通信系统（包括调度服务器、调度台、调度网管、数据库服务器、录音服务器等设备）兼容各主流厂商的平台，系统的典型结构图1所示：

图1 调度软交换系统典型结构

(1) 软交换统一通信平台

由核心软交换机、语音网关、IP电话（调度台手柄和调度电话）等构成底层的软交换平台，并根据业务需求配置数据协同、即时通信、多点会议、媒体服务等服务器提供多媒体协同服务，整个系统由软交换平台提供核心服务，可以为基本业务/多媒体业务呼叫的建立、保持和释放提供控制功能，包括呼叫处理、连接控制和资源控制等，支持基本的双方呼叫控制功能和多方呼叫功能。

(2) 调度服务器

调度服务器是调度通信系统的核心，主要包括注册服务、调度服务、数据服务、通信中间件等模块。调度服务器作为服务器端接受调度台的注册并按配置的调度台组信息管理同组的调度台，与调度台之间采用SIP协议传输调度业务请求/响应、以及系统实时运行事件。通过CTI协议监控注册在软交换平台上的调度台手柄和调度电话的运行事件，上送给同组的调度台进行状态呈现，分析处理各调度台的操作请求，实现调度策略管理，为调度员提供多媒体调度业务的服务。

(3) 调度台

调度台是调度通信系统的重要设备，为调度员提供系统运行状态监测和多媒体调度操作控制的界面，一般配置左、右两个调度手柄。调度台通过调度服务器实现对呼叫的控制，接收、处理调度服务器上送的系统实时运行事件在界面上呈现状态。调度员通过简单直观的图形化界面实时了解系统状态的变化，提供方便的调度业务功能按键便于调度员使用，提高工作效率。调度手柄注册在软交换平台上，在调度台故障时，调度手柄仍然可以进行简单的电话操作，提高了系统通信的可靠性。

(4) 调度网管

调度网管实现调度通信系统的管理配置，提供完善的使用界面。为了保证系统的安全性和正确配置，分为超级管理员、管理员和用户，登录系统时进行用户名、密码及权限的认证。提供了对系统地区、部门、管理员、调度员、调度台、调度台组、同组热键布局、通信录、设备信息、软件版本、历史运行记录等信息数据的管理维护，管理员可根据权限对以上信息进行配置管理，用户仅能进行信息的查询。

(5) 录音服务器

录音服务器实现调度台通话的全程录音、记录管理维护，录音记录和值班调度员相关联，为调度台提供录音记录的检索、回放。录音服务器对网络中传输的RTP/RTCP协议进行识别解码，实现语音的录制、存储。调度IP电话的录音可以采用会议录音、网络镜像录音、媒体流复制录音3种录音方式，其中IP电话媒体流复制录音技术最为先进，在部署方式、部署成本、对网络架构的影响、维护成本等方面都有较大的优势。

基于软交换架构的调度交换系统相比程控交换系统，结构更加灵活，部署更加便利，具有多种冗余备份、切换运行机制，完全突破了程控交换系统的束缚，能够提供融合语音、视频和数据的多媒体业务服务，实现语音调度、可视调度与协同调度，系统业务功能如图2所示：

图2 电力调度软交换系统业务功能

2.2 安全备份机制

软交换统一通信平台的核心软交换机采用本地热备、异地双归属的冗余运行结构，主用系统部署在调度中心，备用系统部署在备用中心或枢纽变电站等综合条件优越的站点，主备系统之间信息实时同步，通过运行检测机制在主用系统运行异常的情况下，实现主备系统之间的快速切换。呼叫控制实现3级灾备：第一级为主用系统内部的本地双活热备，第二级为主用系统和备用系统之间的异地双归属，第三级为综合网关的远端自存活，通过综合网关接替软交换机的工作，并接入现有调度交换系统。

调度台配置左、右双手柄工作，调度服务器采用双机双活的机制为调度台提供调度业务服务，实现负载均衡和过负荷保护机制，在软交换平台采用主用、备用系统异地双归属部署时，在异地同样部署两台调度服务器，充分保证系统的安全、可靠性。调度台还可以采用虚拟桌面的建设方式，调度台实体运行在通信机房服务器上，调度员桌面上通过虚拟桌面终端外接键盘、鼠标、显示器，即可操作后端服务器上的调度台。虚拟桌面的方式，最大限度的保证了调度台的安全性，前端的虚拟桌面终端避免了人为存储设备接入导致病毒入侵，后端的虚拟化技术，保证了调度台软件故障时的快速恢复和切换。

3 调度服务器基本功能实现

调度服务器通过开发实现CTI通信中间件将电力调度通信业务集成到软交换平台上，支持不同设备厂商的CTI接口协议，监测、控制调度手柄和调度电话，完成系统实时运行状态的采集。本文以华为公司CSTA(Computer Supported Telecommunications Applications，计算机支持的电信应用)协议说明调度服务器基本通信功能的实现。

3.1 CSTA协议（第三阶段）

CSTA协议（Ecma-269）中指定CSTA服务是作为请求/响应交互进行建模，对于CSTA事件，无响应生成。调度服务器（客户端）和华为软交换机（服务端）通过TCP/IP传输CSTA XML文档，消息格式如图3所示：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 Header(00) Length Invoke ID XML message body

图3 TCP without SOAP

Header值00表示XML消息格式为TCP without SOAP，Length表示所有的数据长度，包括XML消息体长度以及前面8个字节的消息头数据长度；Invoke ID为4个ASCII数字字符，在调度服务器控制操作请求消息中创建新的ID值，软交换机处理该请求后，回复的响应消息需要携带同样的ID，值9999表示事件。

调度服务器使用应用程序会话服务（Ecma-354）和华为软交换机建立关联，调度服务器发送Start Application Session（启动应用程序会话）服务请求来建立一个应用程序关联，关联建立后调度服务器根据心跳间隔使用Reset Application Session Timer（重置应用程序会话计时器）服务保持和华为软交换机之间的会话。交换子域呼叫、设备和连接之间的关系如图4所示：

图4 呼叫、设备、连接之间的关系

调度服务器通过Ecma-269中提供的呼叫控制服务&事件来观察和操作呼叫、设备之间的连接关系，呼出时典型的呼叫事件序列如图5所示：

图5 呼出时典型的呼叫事件序列

3.2 调度台注册/注销

调度台注册/注销是调度服务器实现调度台、调度台组管理的重要部分，调度台注册请求携带左、右手柄号码、组号码等信息，调度服务器响应注册请求，通过Monitor Start（监视开始）服务向华为软交换机请求监视调度台的组号码、左、右手柄以及同组热键界面布局中需监视的调度对象的事件报告，监视类型为设备类型。调度台注册成功后，调度服务器与调度台之间通过心跳间隔发送心跳消息维护链路，心跳中断后，调度台重新发起注册。

3.3 外呼/强插/强拆功能

外呼功能建立调度台与另一方的通话，调度服务器发送Make Call（发起呼叫）服务请求，携带主叫号码、被叫号码、免提模式参数，autoOriginate参数取值Prompt/Do Not Prompt设置调度手柄是振铃接听后发起呼叫或直接免提发起呼叫。

xmlns="http://www.ecma-international.org/standards/ecma-323 /csta/ed6">

若被叫方为低级别用户且当前处于通话/听拨号音/听忙音/拨号等状态时，调度台可对低级别用户强插形成3方通话或强拆形成与低级别用户通话。在被叫号码参数中携带强插/强拆业务码实现对低级别用户的强插/强拆功能。

3.4 应答功能

应答功能实现调度台接听来电，对已分配到调度台手柄振铃的来电，摘机直接应答或按键应答，调度台按键应答时调度服务器发送Answer Call应答呼叫服务请求（携带调度手柄号码和接听的来电呼叫标识）。对于呼叫组号码处于排队状态的来电，调度服务器发送Directed Pickup Call（代答呼叫）服务请求，携带队列中将被代答的连接(来电呼叫标识和组号码)、调度手柄号码。

xmlns="http://www.ecma-international.org/standards/ecma-323 /csta/ed6">

3.5 会议功能

会议功能实现多个成员加入到同一个电话呼叫中同时进行交流，会议由发起方和发起方定义的会议成员共同参与。调度服务器首先发送Make Connection（创建连接）服务请求建立会议呼叫，携带手柄号码、免提模式、原因、最大会议成员数、开始时间、持续时间等参数。

xmlns="http://www.ecma-international.org/standards/ecma-323 /csta/ed6">

未携带开始时间startTime参数为创建即时会议，否则创建预约会议，当召开预约会议时调度服务器在到达开始时间后发送Answer Call应答呼叫服务请求连接呼叫。然后依次发送Single Step Conference Call(单步会议呼叫)服务请求携带会议呼叫连接、会议成员、参与类型等参数，将其它的会议成员添加到此呼叫中，从而实现多方会议的功能。

xmlns="http://www.ecma-international.org/standards/ecma-323

/csta/ed6">

Active

4 总结

本文针对电力调度通信业务的需求，提出了一种电力调度软交换系统架构，架构中的调度服务器是系统的核心，管理系统中的调度台，采集调度手柄和调度电话的运行状态，并为调度台提供调度通信业务服务，通过开发支持当前各主流软交换设备厂商CTI接口协议的通信中间件，实现电力调度通信系统与不同厂商统一通信平台的集成。基于华为公司平台的CSTA协议完成了调度通信基本业务功能的开发、测试以及现场实际运行，系统稳定可靠。下一步还将在调度台上集成协同终端融合语音、视频、数据业务，如视频会议协同、即时消息、桌面共享、文件互传等多媒体业务，实现具备语音调度、可视调度、协同调度等功能的新一代电力调度交换系统，丰富智能调度中心的多媒体通信业务，为智能电网安全、优质、经济的运行提供技术保障。

[1] 郭经红,等.电力多业务通信与交换平台的建设及演进[J].电力系统通信,2012,33(239): 1-5.

[2] 王庆铸,等.电力“十二五”语音交换网的演进[J].电力系统通信,2011,32(223):77-81.

[3] 张小纲.基于CTI技术的呼叫处理功能的设计与实现[D].西安:西安电子科技大学,2011.

[4] 杨放春,等.软交换与IMS技术[M].北京:北京邮电大学出版社,2007: 35-42.

Research of Power Dispatching Exchange System based on Softswitch Technology

Zhang Haining1, Xu Changqing1, Zheng Zheng1, Jiang Yuanjian2
(1.Economic and Technology Research Institute of Henan Electric Power Company, Zhengzhou 450052, China; 2. Information Technology & Communication Company NARI Group Corporation, NanJing 210003, China)

With the development of the strong and smart grid, constructing a new generation of the power dispatching exchange system based on softswitch technology which convergence of audio, video and data services has become an inevitable trend. Based on an in-depth research of the mainstream softswitch equipment manufacturers unified communications platform, it gives a kind of the power dispatching exchange system architecture which can support the development of a communication middleware for CTI protocol of various manufacturers and realize the integration of the power dispatching communication system with various manufacturers unified communications platform. An implementation of a basic communication business function describing in this architecture for the dispatch server based on CSTA protocol has been given.

SoftSwitch; Unified Communications; Computer Telecommunication Integration; Multimedia Dispatching

TP311

A

1007-757X (2014)10-0035-03

2014.05.09）

张海宁（1971-），女，山东荣成，河南省电力公司经济技术研究院，高级工程师，研究方向：电力通信网络规划设计与研究咨询工作，郑州，450052许长清（1973-），男，河南郑州，河南省电力公司经济技术研究院，高级工程师，研究方向：电力信息通信技术研究与网络规划工作，郑州，450052郑 征（1979-），男，河南南阳，河南省电力公司经济技术研究院，高级工程师，硕士，研究方向：电力通信系统设计与设备应用研究工作，郑州，450052姜元建（1973-），男，江苏东台，南瑞集团公司信息通信技术分公司，工程师，研究方向：电力通信设备的研发、应用工作，南京，210003