0 引言

從20世紀80年代后期開始,國家電網公司交換網建設逐步由最初的步進制交換過渡到程控交換技術,已形成“四級匯接、五級交換”的網絡架構,網絡規模已覆蓋至全部地市級及以上單位、74%以上的縣供電企業和95%以上的35 kV等級以上變電站。不論從網絡規模、用戶規模還是業務應用,交換網都已經成為公司電力生產和日常辦公最重要的網絡之一,涉及到網絡、設備、通道、碼號、互通等各層面內容,其業務不僅涵蓋了公司各單位,還包含了與南方電網、發電企業、水電企業以及其他電力企業互聯互通。但隨著通信技術不斷發展以及設備老化,現網系統被迫面臨著技術升級和改造,需要通過一系列技術手段和策略,保證下一代交換網的設計、建設以及現網設備的平滑過渡。

 1 現狀調研

現狀調研是一切工作的基礎,充分掌握現狀情況是后續工作成功的重要保證。該階段工作的基本要求是“全面、規范、深入”,全面是要覆蓋交換網所涉及的各方面,包括設備、資源、投資、運維、管理、標準等;規范是調研格式及數據要求統一;深入是要覆蓋到網絡的每一個節點和細節。2012年至2013年,通過訪談和問卷的形式,對公司總部及所屬5個分部、27個省公司及直屬單位行政交換網和調度交換網的資源狀況和設備情況從多個維度、多個層次進行了調研,從“網絡架構、設備資源、碼號資源、信令協議、業務應用、運維能力、機房及能耗、備品備件”等方面進行了綜合分析和評價,準確掌握了公司交換網絡現狀和面臨存在問題。

2013年5月組織華為、中興、哈里斯等主流廠商召開研討會,針對交換設備的研發、生產與售后,結合公司交換網后續運維展開討論,確保后續系統及設備升級的可行性;8月,工作組實地考察了公司電力生產及辦公相關業務部門的實際需求,進一步論證系統升級的必要性。通過廣泛的調研和深入的分析,編制了《公司行政交換網設備資源現狀調研分析報告》、《公司行政交換網號碼資源現狀調研分析報告》、《公司行政交換網業務需求匹配度研究分析報告》,為下一步技術路線選擇提供了數據支撐。

 2 體制論證

技術體制的選型密切關系著網絡運行安全、建設成本和演進方向,因此需充分結合現網情況,從網絡演進的必要性、可行性,以及業務提供能力、產業鏈現狀等多個方面對新技術體制進行全面的分析和論證,為技術體制的選型提供參考依據,最終明確網絡的演進方向。對交換網技術體制選型而言,主要面臨著軟交換和IMS技術2種技術,兩者均是IP通信技術,且在公網運營商及行業均有成熟應用,因此需要考慮的因素繁多,需要客觀的綜合分析與評價。

公司下一代交換網技術體制選擇采用了“先測試、后論證”的工作方法,最終確定采用IMS技術作為公司下一代交換網技術路線。整體測試工作分為3個階段：第一階段為單系統測試階段,主要測試內容包括：單廠家IMS核心網設備測試、多媒體和語音業務測試、終端測試等;第二階段為多廠家實驗室互通測試階段,主要測試各廠家不同IMS之間的業務互通功能,包括多媒體業務和語音業務的互通、不同廠家IMS單系統的性能測試等內容;第三階段為試點單位IMS互通測試,主要在現網測試各試點單位IMS之間的互通性和試點單位IMS與行政交換網設備、運營商公網設備的互通性。

2014年5月,工作組編制了《公司IMS行政交換網測試總體總體方案》以及《IMS核心網設備測試規范》等29項測試規范,分別在江蘇、山東、天津開展中興、華為、上海貝爾3個主流廠家設備指標測試工作,單系統測試和互通測試共計1 500項;互聯互通及跨地區業務測試,共1 900項。通過測試驗證了各主流廠家IMS系統與公司現網互通的可行性;驗證了業務互通的技術方案、IMS系統在容災、話務質量方面指標要求;以及對不同廠家核心網和接入設備之間的兼容性,最終確定了IMS技術作為公司下一代交換網的技術路線。

 3 總體設計

在確定IMS行政交換網為技術路線后,工作組以“解決現網存在問題,協同發展、保護現有投資,提升業務支撐能力,實現平滑演進”為目標,明確提出采用“先核心、后接入”建設模式,遵循“統一技術體制、統一規劃、統一建設”原則,“十三五”期間建成“架構穩固、運維便利、資源合理、業務豐富”的IMS行政交換網^[1-6],組網架構如圖1所示。

圖1 公司IMS行政交換網整體組網架構Fig.1 IMS administrative exchange network framework

根據上述工作目標,工作組先后制定了《公司IMS行政交換網總體設計》、《公司IMS行政交換網關鍵技術及網絡遷移演進方案》、《公司IMS行政交換網網絡承載需求與建設模式》、《IMS行政交換網綜合接入解決方案》、《IMS行政交換網典型設計》、《公司IMS業務的無線通信專網組網技術研究》等6項技術方案^[7-9],制定了行政交換網全網的規劃部署研究工作,以及引入IMS技術后,網絡架構組織方式、核心網元設置方式、業務平臺部署方式、對數據承載網的接入和安全需求、接入網的部署方式、網管系統建設方案、配套資源需求等內容,并要求各單位必須在開展IMS交換網建設前從全省的高度開展全網規劃設計。

2015年1月,公司下發了《國家電網公司IMS行政交換網建設指導意見》,要求公司總部及27家省公司遵循“先核心、后接入”的原則,“十三五”期間全面建成IMS核心網,并要求公司各單位結合自身情況,按照總部及省公司的演進規劃和接入原則開展接入網建設,靈活接入IMS 核心網,實現平滑演進。

 4 標準體系

長期以來,公司各單位電話交換網絡的建設和改造均從解決短期、局部問題的角度出發,以“各自為戰”的方式進行交換網建設和組網,未能充分考慮到交換網技術最新的發展趨勢。這種建設方式割裂了交換網全網統一編號、互聯互通的技術特性,限制了公司交換網統一組網和設備的集中部署,難以支撐公司交換網的全網升級和長期發展,也難以通過交換網演進支撐公司“三集五大”的發展戰略。因此,需要公司總部層面牽頭開展對下一代交換網組網架構、編號方案、互聯互通以及網絡演進方案的研究和統一規劃,采取“自上而下”的方式指導交換網的全網升級和長期發展,因此,IMS行政交換網標準體系成為IMS網絡建設的基石和保障。

2014年在確定公司電話交換網演進技術體制基礎上,為指導公司IMS行政交換網統一規劃、統一標準、統一建設,按照“統一體系、分工負責、層次清晰、急用先行、逐步完善”的工作思路,重點考慮技術內容、產業發展情況和行業標準化基礎,逐步構建出以技術體制演進為切入點,從總體要求、關鍵技術、建設及運維3個方面制定了11項技術規范,涵蓋了設備、網絡、終端、業務等層面的技術要求,保障并規范公司IMS行政交換網的有序建設,標準框架如圖2所示。

圖2 IMS行政交換網標準體系框架Fig.2 IMS administrative exchange network standard system

該系列標準主要解決下一代交換網建設的組網方式、設備部署、路由方式、互聯互通等全局性技術問題,用于指導下一代交換網的全網統一規劃、統一建設、統一部署;關鍵技術標準主要解決下一代交換網設備功能性能、接口協議、業務流程、接入網及終端等關鍵技術;工程建設和管理類標準主要制定下一代行政交換網的設計深度、驗收、網絡運行管理等,指導交換網設備采購、建設和運行維護^[10-12]。

 5 業務創新

為充分發掘IMS網絡架構的技術特點和業務能力,加快構建“架構穩固、運維便利、資源合理、業務豐富”的公司IMS行政交換網,進一步探索適合國家電網公司發展需求的業務創新應用及部署方式,使公司IMS行政交換網更好地服務安全生產及行政辦公,2016年開展IMS行政交換網業務可行性論證研究。經論證,雖然IMS技術體制并不實際提升交換網絡自身的增值業務能力（即IMS交換網自身業務能力仍僅限于提供語音業務核心交換能力,會議和數據類業務本身與IMS核心網技術無關）,但IMS技術與傳統電路交換網主要區別在于引入了終端接入無關性,同時滿足基于IMS核心網標準的ISC接口開展第三方增值類業務開發和接入的能力,實現了業務接入的統一性。

基于IMS交換網構建語音、會議、數據類業務應用（如統一通信業務）,可實現上述各類業務基于IMS交換平臺統一部署管理,共享音視頻通話和融合會議等跨終端通信能力,且能夠進一步將所構建的各類業務能力向現有信息系統提供標準的第三方業務接口,將有關通信業務能力向其開放,使各類生產辦公信息通信系統具備調用IMS行政交換網的通信能力,促進信息通信融合,提升員工工作效率。可以說,IMS交換網的主要優勢在于資源的整合,并將業務能力提供給其他信息系統靈活調用。IMS行政交換網業務能力^[13-15]見表1所列。

表1 IMS行政交換網業務能力Tab.1 IMS administrative exchange network business capabilities

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