IMS技术在电力通信行政交换网中的应用研究

滑水亮

（张家口供电公司，河北 张家口 075000）

0 引 言

与新的网络交换技术相比，常规的技术已经无法适应产业发展的需要。常规的技术在诸如视频呼叫等服务上也有一些缺陷。IP 多媒体子系统（IP Multimedia Subsystem，IMS）是未来网络中的主要交换技术，到现在为止，已经有了较为成熟的应用，在国内电网管理交换网络中的应用也将进一步普及[1-4]。

1 目前电力通信行政交换网的现状

电力通信交换网在建立之初，由于建设的发展水平有限，使得构成电力通信网的结构较为复杂且接口较多。但是电力通信交换网也有可以接收到指令更完整、有较强的接受能力、不会造成指令丢失等优点。目前，我国行政交换网使用的是星状结构，也被称为射状结构。该架构可分成2 类：一类是以大行政交换机为主，另一类是以大调度交换机为主。大行政交换机采用“中国一号”信息指令系统，向小型行政交换机和大型调度缓冲机传送，省级行政交换机选择2M 链路，向电信公共网络传送选用2M×7 链路。大调度交换机直接传输到多个小调度交换机，则选择2M×2 数字链路，这是一个接口较多且比较复杂的交换网络，下属分配的多个交换机均属于独立工作。管理者很难准确地了解下属交换机的工作状况，这就很可能会出现问题[5]。

交换机技术的发展历程大概包括程控交换、软交换、IMS 交换的发展历程。

（1）程控交换。从20 世纪80 年代开始，程控交换在全球范围内得到了广泛的应用和发展。在国内，随着电力通信网的不断发展与完善，国家电网公司正在逐渐构建起一个能够涵盖所有层级的行政交换网络，为日常办公管理、电力生产调度等各项工作，提供了一个安全可靠的语音、传真等数据通信等服务。

（2）软式交换机。1998 年，软式交换机出现，是20 世纪最大的一次电话通信创新，一直是电话交换的核心技术。与程控交换技术相比，这项技术最大的区别就是把呼叫与控制功能分离开来，让软件实现呼叫的自动化，来满足用户的各种需要。因此，它是一种相对公开且具有灵活性的方案。此外，这种技术的产生可以对一些多媒体服务功能进行管理。

（3）IMS 交换。21 世纪，随着网际互连协议（Internet Protocol，IP）新技术的出现，已有的电路交换网络已无法适应迅速发展的时代，特别是对音频、视频和图片等多媒体业务的需求，迫切需要新的交换技术来解决当前的网络与服务的整合问题。IMS 技术具备多业务融合的优势，能够逐步走向扁平化、IP化等，是今后行政交换网的发展趋势[6]。

2 IMS 网络体系构架分析

2.1 IMS 网络体系的技术构造原理

IMS 网络体系技术的核心是建立一个平台，利用IMS 系统访问多种终端网络系统。IMS 技术以会话初始协议（Session Initialization Protocol，SIP）为基础，与无关性相结合，还可以实现国际国内漫游、网络资源设限、号码绑定、计费等多种功能[7]。

IMS 技术的功能实现过程可以通过以下3 个部分来描述：一是对于IMS 技术的编程接口，可以高效地完成各种业务的创建、生成和维护；二是以IMS 技术为核心的各系统之间的互联互通为目标，包含了协议适配、呼叫处理、服务代理和资源管理等几个方面的功能分类；三是利用相关的业务信令和媒体流等手段，能够顺畅地与IMS 技术体系进行对接。

2.2 IMS 网络体系网元功能分析

IMS技术的核心主要由IP移动多媒体的网元组成，并且体系中的网元均采用分组传输网作为架构。IMS体系中包含了如下5 个内容：一是呼叫、控制以及回话功能，IMS 技术中的3 个功能实体分别是代理呼叫会话控制功能（Proxy-Call Session Control Function，P-CSCF）、查询呼叫会话控制功能（Interrogating-Call Session Control Function，I-CSCF）和服务呼叫会话控制功能（Serving-Call Session Control Function，S-CSCF）；二是出口网关控制功能，本系统具有2种主要的控制功能，即自动悬着网络和选择媒体网关控制功能（Media Gateway Control Function，MGCF），在使用时，可以按照S-CSCF 的发出请求，再根据来电话号码其他有关信息进行跟踪和判断最终去向；三是MGCF 功能，一种方法是按需对媒体网关（Media Gateway，MGW）的媒体通道进行控制；另一种方法是从MGCF 到CSCF 的选择切换，从而完成IMS 与用户部分（ISDN User Part，ISUP）的呼叫控制协议转换；四是归属签约用户服务器（Home Subscriber Server，HSS），能够将单个使用者的有关资讯储存在中央资料库中；五是媒体资源管理功能，包括媒体资源控制部分（Media Resource Function Controller，MRFC）和媒体资源处理部分（Multimedia Resource Function Processor，MRFP）。

3 用 IMS 技术实现电力通信管理交换网络的设计与实现

3.1 对电力通信业务的需求

按照电力通信业务的功能定位，电力通信业务可以划分为3 个部分。

（1）办公生产的需求。其目的是提高企业的工作效率，满足企业的工作需要。在企业的生产办公中，它的具体内容包括了呼叫记录、即时通信、传真、视频会议、电话会议、语音通话、一号通、文档共享、企业统一通信录以及语音邮箱等功能需求。

（2）业务应用支撑的需求。可以为业务应用提供高效的服务，其中主要包含了支持企业门户和办公自动化（Office Automation，OA）系统等业务应用系统所需要的通信功能。

（3）运行与维护管理的需求。为了保证企业系统安全、稳定、正常的运行，就需要满足一系列的运行和维护的管理系统。

3.2 基于IMS 的电力应用系统模型

IMS 技术使原本只是语音方式进行的通信，逐渐变成了视频、语音及数据合为一体的多媒体融合通信方式。IMS 技术也为企业业务体系及相关应用模型的搭建提供了一个开放平台。基于IMS 的电力应用系统模型如图1 所示。

图1 基于IMS 的电力应用系统模型

3.3 在电力行政交换网中IMS 的应用

IMS 技术体系是核心网的目标构架，具有协议标准化、接入无关性、接口开放性等优点。但是，从系统功能方面来看，IMS 技术提供的只是一个平台，它的具体业务需要业务服务器来提供，要想获得比较丰富的业务应用，就必须由统一通信（Unified Communications，UC）提供。因此，在IMS+UC 的基础上建立的技术方案才可以给用户带来更好的体验。IMS 技术的中心思想是业务、控制、承载分开，并逐渐走向集中式。从目前交换网的实际使用来看，因为专用网的业务覆盖面较窄，规模较小，所以在IMS的引进中，行政交换网一般都是以扁平化的方式将IMS 技术的主网配置在省级企业中，将主网中的容灾节点设置在省级企业中，并将其作为省级数据通信网的第二汇聚点，从而利用数据通信网进行业务[8-10]。将IMS 技术引入到电力行政交换网中的整体结构如图2 所示。

图2 IMS 引入电力行政交换网的总体架构

根据以上整体架构的分析，IMS 技术体系在业务网元规划方面可以分为2 个阶段来进行建设和部署。

第一阶段：可以优先选择那些相对较小、实施困难、与周边应用相关性不是很大、产品标准化程度较高的业务网元，如电话会议、计费及结算应用等。

第二阶段：对其他符合企业需要的服务网络进行进一步的搭建与配置，如公司通信录、一号通、网络传真、语音视频、点击拨号以及日程管理等[11]。通过对服务需求和IMS网元功能关联映射关系的分析，发现在映射过程中，每个IMS 网元与需求类别之间都有一些功能交叉，具体表现如图3 所示。

图3 业务网元映射

4 结 论

交换网络技术在不断向网络融合和多元化业务方向发展的同时，电力通信也在不断向数字化、智能化方向发展，IMS 系统技术的发展也会为新业务的发展产生极大的优势，为智能电网的建设和发展奠定良好的基础。文章以电力通信行政交换网为基础，对IMS网络体系结构的核心功能及构架体系进行了归纳，并对IMS 技术在电力通信行政交换网中的接入技术和应用架构进行了研究，以期为电力通信行政交换网的建设提供一些借鉴。