国家电网公司调度软交换演进可行性分析

王艺桦 黄鑫 李芹 张鑫 卜宪德

摘要：针对国网公司电力调度交换网演进需求及试点现状，提出了调度软交换的演进不确定因素，制定验证方案并测试论证软交换在公司调度交换网应用中的业务匹配、可靠性、互联互通及组网架构等情况，为国网公司下一代调度交换网络的演进提供可行性分析。

关键词：软交换;电力调度;下一代网络

中图分类号：TM734

文献标志码：A

1 引 言

国家电网公司经过对公司行政交换网现状的全面调研、技术体制论证、验证方案及相关设备的测试，现已明确了公司行政交换网从电路交换（程控交换）技术向IP多媒体子系统（IMS）技术演进，在“十三五”期间全面建成IMS核心网。国网公司调度交换网已历经二十多年，随着交换网技术的发展以及对基于视频的多媒体调度业务需求，传统电路交换业务能力显现出不足，不能满足新的调度的需求。并且现网设备存在老化、部分设备型号停产等问题，在运行维护和电网安全生产方面存在隐患和威胁，传统电路调度交换网客观存在技术演进的需求。

随着公司整体运维能力的不断提升，调度交换网主/备调的双网架构可以保证在电力调度正常运行的同时进行演进;传输网，数据网提供带宽的增加也为调度交换网技术转型提供了有力的保障。调度交换网已具备了网络演进的基础条件，可以适时地在调度交换网中引入下一代交换技术，发挥规模化优势，解决现网存在问题。

2 演进组网架构及不确定因素

下一代网络（NGN）中的软交换（SS）和IMS是目前应用最广泛、最成熟的基于IP的交换技术，两种技术体制各有所长。

软交换技术成熟度高、商用规模较大、网元设备少、网络架构清晰、运行维护难度低、部署灵活、对于Qsig信令兼容性较好，获得主流调度交换网设备厂商的支持，已在调度交换网中有试点应用;IMS虽然结构比软交换复杂，但是其网络架构更先进、业务提供能力更强大、接口开放、标准协议统一、有更开放的开发环境，提供传统电话业务的同时，更适合提供多媒体融合业务，在安全和Qos保障方面也更进一步，但目前只有少数主流电信级设备厂商有能力生产开发，在调度交换网设备产业链中还没有成熟产品。同时现有的IMS设备投资相对较高，更适合于集中部署的、大容量的网络，对于调度交换网分级的调度管理关系不是非常适合[1]。

从技术层面分析，软交换和IMS技术均有能力实现电力调度交换网应用。但从调度业务需求和设备产业链分析，软交换技术更适合于作为一个实际可行的演进方向。目前，在公司调度交换网的国、分、省、地、县整体网络架构中，在国调、5个分调均已部署了软交换平台，形成了国分调音视频一体化远程调度系统。山东、江苏、蒙东、甘肃、四川等一半以上省调、相关地调及少数县调也开展了软交换平台研究及试点建设。电力软交换调度系统（在软交换机基础上增加调度服务器、调度台等设备来承载电力调度通信业务）均通过中继网关（TG）与电路（程控）调度系统相连，实现与电路调度交换机（ PBX）互通。公司现行调度软交换整体分层演进架构如图1所示。

以国调节点为例，软交换平台配置及组网互通方式如图2所示。软交换平台采用本地1+1备份的方式进行冗余，配置会议、资源、录音及网管等服务器用于实现语音、视频调度功能及多媒体会议功能，并实现本地录音录像和网管维护终端。软交换平台通过数字中继方式接入本地调度电话设备，实现与现有调度交换机互通。软交换平台通过IP承载网接入下级软交换平台，实现各自调度台（调度员进行调度电话操作使用的前台设备）、调度电话、IP话機之间的互通。

其中，第一层国分调一体化的软交换平台主要完成视频调度会议，未开展其他调度业务功能。第二层已建软交换调度系统的省、地市单位均自行进行试点应用，缺少统一规划。从现网软交换调度系统的应用现状来看，当前软交换调度系统还存在很多不确定因素，主要分析结果如表1所示：

通过上述不确定因素分析可知，虽然下一代软交换技术已趋于成熟，但由于电力调度业务应用的特殊性，其调度功能匹配、可靠性、互联互通能力、业务路由接续将直接影响从传统电路调度交换系统向基于软交换技术的电力调度交换系统的演进可行性，需对这些不确定因素逐一进行验证。

3 验证方案

针对上述在调度软交换演进中存在的不确定因素，提出电力软交换调度系统测试验证方案，并参考研发实力、现网已有试点应用、现网电路交换系统占比等因素，对8个主流厂家的软交换调度系统开展测试验证，为公司调度交换网演进提供可行性分析。

（1）调度业务功能匹配测试方案

按照一套完整的软交换调度系统来搭建测试图3，对常用电力调度语音业务、多媒体会议等可视化业务、网络管理维护项目进行测试，验证软交换调度系统能否满足传统电路交换网调度以及更高要求的基于网络的多媒体调度业务需求等。

（2）系统可靠性测试方案

调度交换网运行稳定对于电网安全至关重要，调度交换网存在紧急事件或设备发生故障时，对软交换调度系统处理集中话务的性能指标及容灾和冗余能力有较高要求。按照图3中搭建的软交换调度系统，验证其系统呼叫性能、语音通话质量、系统容灾备份、系统故障率能否满足调度交换网的高稳定性和高可靠性要求。

（3）异厂家设备互联互通测试方案

按照各试点网省公司保留现有电路交换网资源，同时新建软交换网络作为电路交换网的备份网络的实际情况，开展相关调度新业务的应用测试，验证异厂家调度系统之间的点到点通话能力、调度业务等的互联互通支撑情况。

互联互通第一阶段：先对国家标准《电力软交换系统及接口技术规范》中所定义的软交换调度系统对接其他软交换的Ig-A、Ig接口进行协议一致性测试，对接接口如图4所示，保证所有厂家的调度软交换均采用标准的协议方式实现调度业务。

互联互通第二阶段：综合考虑公司调度交换网在网设备市场占有、技术支持、综合能力、测试工作量等因素，进行异厂家软交换调度系统间、软交换调度系统与电路调度系统间的互通对接测试，测试拓扑如图5、图6所示。进行软交换调度系统间互联互通测试时，选择2个主流厂家的软交换调度系统作为主对接系统，其他厂家软交换调度系统分别与其进行互联互通。进行软交换调度系统与电路调度系统间互联互通测试时，选择3个主流厂家的电路调度系统作为主对接系统，其他厂家软交换调度系统分别与其进行互联互通。在保证其他厂家均能够与主对接的3个厂家实现互通后，则8个厂家采用统一的接口协议和标准的实现流程，可实现任意厂家两两互联均可实现互通。

（4）演进组网架构可行性测试方案

在演进组网架构中，上下级调度单位的软交换设备通过IP承载网互连，也分别与同级别的电路交换设备互连。软交换调度系统需要满足上下多级调度和某电路节点故障情况下切换备用网络的路由接续要求，如图7所示。所以按照应用话务路由需求，搭建软交换调度系统路由接续测试图8进行测试。

4 互联互通验证结果分析

4.1 调度功能验证分析

调度业务功能的验证结果如表2所示，对于厂家设备不支持的功能，由于各厂家在调度台开发时并未按照统一功能要求进行，而是按照各自的功能设计及用户需求定制所开发，后续按照统一功能要求完善功能即可，并不影响整体调度业务实现。

4.2 可靠性验证分析

系统可靠性验证结果如表3所示，8个厂家的性能测试结果均能满足现网调度容量的需求，且各厂家具备支持更强性能要求的硬件配置，可根据实际需求配置相应的硬件来满足不同规模的组网要求。对于不支持G.729语音编解码的设备，则在组网中将影响G.729语音通话业务的横向联通。多数厂家提供的软交换调度系统通过单设备板卡热备及系统间的容灾，能够实现双归属组网，保证调度交换网的容灾性能和可靠性。

4.3 互联互通验证分析

互联互通验证结果如表4所示。由于电力软交换设备的国家标准发布较晚，目前还存在厂家未按照标准进行协议开发的情况，直接影响了其互联互通的能力。软交换调度系统间的广播、会议、视频编码等调度功能要求，以及软交换调度系统与电路调度系统间的强插、强拆、监听等调度功能实现方式，在标准中尚未进行详细的定义，因此各厂家在实现方式上存在一定的差异性。在互联互通测试过程中，根据测试需求，各厂家统一协议实现流程，并进行相应的整改后，完成了软交换调度系统间互联互通所有项目测试，实现了调度功能的互联互通。

4.4 路由接续验证分析

路由接续验证结果如表5所示，在软交换调度系统与电路调度系统间进行强插、强拆、监听调度业务时，需要先比较优先级，但在IP侧的会话初始协议（SIP）和电路侧的公共信道信令协议（Qsig）之间，优先级字段转换识别规则并未在相关标准中进行定义，软交换调度系统在测试过程中经过统一要求，厂家按照统一要求进行改进后，良好的实现了多级调度软交换组网下，同层或上下层多级调度业务触发时，软交换调度系统所需具备的话务路由接续能力，保证业务互联正常。同时也满足了软交换和电路混合组网时，因电路某段故障，需要话路路由迂回的要求。

4.5 整体验证总结

从整体验证情况来看，调度软交换系统对调度业务功能匹配、可靠性、互联互通、组网可行性都能实现良好的支持。调度软交换系统支持传统电路交换网的调度业务以及基于网络的多媒体调度业务;能實现软交换调度系统间、软交换调度系统与电路调度系统间调度业务功能的互联互通;用户可根据部署需求选择不同容量和性能支撑的设备;支持多级组网架构和路由接续能力，可满足电力调度交换网的演进需求。

同时调度软交换系统目前还存在一些问题，比如，电力调度软交换互联互通标准中未定义的监听、广播、视频编解码等互通协议内容，还需进行完善;当前调度台异机同组功能（连接在不同调度系统上的调度台同组）只能在同厂家实现等。从目前的实际应用出发，调度台异机同组的需求多存在于同一管辖区域，涉及到同组成员间的状态共享及成员之间的互操作、设备及网络管理维护，必须有更高要求的安全性机制及统一的管理监控接口做支撑，现阶段更适合在同厂家设备中开展，运营维护简单方便。等后期规划统一的软交换调度系统网管接口，实现集中管控功能后，可考虑发挥异厂家调度台同组的灵活性优势。

5 结束语

国网公司现行电路调度交换网客观存在IP化演进需求，同时也具备承载网带宽等网络演进的基础条件。软交换技术作为一个适合的、实际可行的演进方向，通过实验室的测试，进一步验证了软交换调度系统的演进可行性。国网公司尽快完善电力调度软交换国家标准内容，作为现网调度软交换系统及后续调度交换网开展IP调度业务、互通协议、运维管理的依据。同时，应加快调度交换网的技术体制论证步伐，制定统一的演进组网、承载网等部署方案，指导各级调度单位协同进行网络演进。

参考文献

[1]杨一鸣，胡蓉，李晓静，等，电力调度交换网演进设想[J].电信工程技术与标准化，2016，29（11）：50-55.

[2] GB/T 31998-2015电力软交换系统技术规范电力软交换系统技术规范[S].2015.

[3]谢小军，苏涛，安徽电网调度软交换系统融合组网可靠性研究[J].电力信息与通信技术，2015，14（4）：96 -101.

[4] 张思拓，谢尧，李钢，等，电力调度数据网双平面演进方案[J].电力信息与通信技术，2015，13（7）：50-55.

[5] 王丹，屈海兵.论软交换技术在电力调度系统中的应用[J].现代工业经济与信息化，2017，（136）：68-69.

[6]DL/T 795 - 2001电力系统数字调度交换机行业标准[S].2001.