电力下一代交换网标准体系建设及应用

0 引言

电话交换网为企业员工日常行政办公和电力生产提供优质、实时、可靠的通信业务,是电力通信网中最重要的网络之一。目前电力企业电话交换网相关标准主要有国家电网公司（以下简称“公司”）企业标准《电力调度交换网组网技术规范》（Q/GDW 754—2012）、电力行业标准《电力系统自动交换电话网技术规范》（DL/T 598—2010）以及国家标准《电力软交换系统技术规范电力软交换系统技术规范》（GBT 31998—2015）。

目前由于部分电路交换设备在网运行时间较长、故障率高以及程控交换设备产能逐渐萎缩,产品及服务难以为继,软交换和多媒体子系统（IP Multimedia Subsystem,IMS）技术开始在电力系统广泛应用。而现有标准已经不能满足指导电力系统电话交换网建设和运行的需求,需要制定新的交换网标准体系以适应新技术的发展和应用。同时,构建新的标准体系可为参与下一代交换网建设的设备制造商、系统集成商、建设部门提供技术指导,保证下一代交换网建设的质量和进度,以及不同厂家系统和设备之间的互操作性,有效保障下一代交换网与现有电路交换网的平滑演进,并实现下一代交换网与数据承载网的协调发展和同步建设。

 1 电力企业交换网建设状况以及现有标准存在的问题

目前电力企业电话交换网在技术演进方面存在软交换和IMS两种技术路线。经调研,在规模不是很大的企业均采用软交换技术构建企业语音电话网,如南方电网公司、发电企业等;在规模较大的企业,如国家电网公司,采用了IMS技术,并计划在“十三五”期间达到全面建成IMS核心网建设目标^[1]。但是,不论是软交换技术还是IMS技术,电力企业下一代交换网的发展演进将使交换网技术能力、网络架构、业务类型等均发生巨大改变,现有的行业和企业交换网技术标准难以满足企业自身发展需求,需要建立与之相适应的下一代交换网标准体系,为下一代交换网建设、演进提供统一的技术依据。

国家电网公司企业标准Q/GDW 754—2012主要规定了由数字交换、数字传输设备组成的调度交换网的组网技术指标、功能、配置、路由设置、信令以及编号方案,适用于国家电网公司系统各级电力调度交换网的网络规划、设计、建设和改造,各发电企业调度交换机接入电力调度交换网的交换节点也应遵守该标准的规定。该标准仅用于电力调度通信系统,主要采用电路交换技术,对软交换及IMS技术没有任何规定,不适用于指导电力企业下一代交换网建设。

电力行业标准DL/T 598主要规定了电话交换网的网络结构、技术指标、编号计划、信令、软交换及IP电话系统的接入、同步、交换机接口性能要求、计费、环境和可靠性要求等。2010年,中国电力企业联合会组织10家单位对该标准进行第一次修订,修订稿于2011年1月9日发布,2011年5月1日实施。第一次修订主要增加了“软交换及IP电话系统的接入”章节内容,同时对其他各章节内容进行了适当修改,但目前来看其存在的主要问题如下。

1）行标中规定全部用户采用统一定长的9位编号格式“9X_lX₂PQABCD”。上述格式中,对于“X_lX₂” （“X_l”为区域电网公司编号,“X₂”为区域电网公司内省公司编号）两位的分配方式,行标已经做详细规定;但对于“PQ” （“PQ”为地市级公司及县公司、省公司直属单位编号）两位的分配方式没有规定,也没有提出统一的分配原则。因此,各单位在实际号码分配过程中既缺乏相关依据,也没有适时制定号码分配及扩充规划,导致号码资源浪费严重,用户号码的编号没有规律,对号码的管理带来一定困难。另外,行标规定 “编号安排要尽量照顾到行政隶属关系和地区的划分,要留有一定的备用号码,以满足长远发展的需求”,但对于既具有行政隶属关系,又在同一地区的单位（如分部与所在地省公司单位等）,行标中没有规定应优先考虑何种因素,导致这类单位编号原则不统一。

2）由于电力企业管理因素,500 kV直调厂站通过直达中继与国家电网公司总部互联,但根据IMS行政建设网建设指导要求,应就近接入到所在省（市）公司IMS核心网,因此需要重新规范国（分）调及直调厂站的接入原则。新建厂站应不再建立与国家电网公司总（分）部行政交换网的直达中继,而随500 kV及以下线路同步建设的通信网接入所在省行政交换网,并由省公司进行号码分配;对少数处于省际交界处,且与所在省无联络线的厂站以及交流串补站、通信中继站等站点,则由国家电网公司总（分）部根据其通信网情况指定接入某省行政交换网,并按其号段规则进行号码分配。

3）行标中缺乏电路交换、软交换、IMS技术3种不同网络互联互通的接口和技术要求,仅仅规定了软交换的接入方式,不能满足企业下一代交换网的建设需求。

国家标准GBT 31998—2015主要规定了电力软交换系统的组成,明确了各部分的主要功能、性能以及基本接口等要求,也包含调度软交换系统的技术要求,该标准对电力软交换系统建设具有指导性,但也存在以下问题。

1）该标准没有规定与原电路交换系统、IMS系统以及公网运营商接口的功能及性能要求,企业间的互联互通以及出网呼叫缺乏相应规定。

2）在调度软交换部分,没有规定Ij-A、Ih、Ie-A、Db以及Da接口功能和性能要求,将导致厂家的调度服务器与调度台及录音录像设备不能互联互通,建设单位只能采购同一厂家的软交换产品才能实现全部调度功能,跨厂家产品调度功能无法实现,这对于调度通信系统的设计、建设和运行存在巨大隐患。

 2 IMS技术标准化现状及分析

根据上述分析,对于独立建设的软交换系统已有国家标准,但对于国家电网公司这种大型企业^[2-3]已经明确采用IMS技术构建下一代电力交换网,截至目前尚缺乏设备、网络、协议、互联互通、运行维护等方面的系列标准,需要借助国内外标准化组织制定的相关框架性规范,制定适用于电力系统的基于IMS技术体制的下一代电话交换网标准体系。

2.1 国际标准制定情况

IMS国际标准组织主要涉及3GPP,在标准制定方面,IMS的每个版本都对设备、接口、业务系统以及业务应用进行了详细描述。其第一个版本是1999年发布的版本99,且最初决定每年推出一个版本。继版本99后,3GPP开始定义版本2000,包括所谓的全IP网络,即后来更名为IMS的部分^[2]。由于意识到IMS的开发不可能在2000年一年之内完成,因此版本2000被拆分成版本4和版本5,最终版本5将IMS引入到3GPP中。目前版本12的标准仍在制定中。此外,在3GPP终结版本5和版本6时,其他标准制定组织也平行完成了IMS规范缩写,包括ETSI TISPAN、3GPP2和Cablelabs。

IMS技术标准包括总体性标准、业务标准、设备接口协议标准、互通类标准及测试标准等。IMS标准中业务标准分为基本话音业务、多媒体基础业务、多媒体增强业务,根据行标和运营商制定的企业标准分析得出,IMS业务中多媒体电话和补充业务、IP Centrex业务、视频业务等是IMS业务标准的重点和发展方向。IMS技术标准化框架如图1所示。

2.2 国内行业标准制定情况

我国通信标准化协会CCSA负责制定IMS国内行业标准,已经发布32项统一IMS标准,主要从总体、业务、设备3个角度开展IMS标准化工作。其中包括总体标准3项,业务标准21项,设备标准
16项。行标是站在行业角度制定的IMS标准,涵盖范围较广,涉及各种IMS业务和网络设备实体功能及接口协议;企标则不同,电信运营商根据自身业务需求、网络资源和网络演进需求,选择性地制定了各自的企业标准。

图1 IMS技术标准化框架Fig.1 Framework of IMS standard system

2.3 国内企业标准制定情况

在企业标准化方面,主要有中国移动、中国电信等制定了相关IMS标准,标准内容涉及设备、业务、接口、协议等方面内容。企标主要是电信运营商根据自身业务需求、网络资源和网络演进需求,选择性地制定的标准。中国移动制定了13项业务技术规范,中国电信制定了11项业务技术规范,内容均涵盖了电路语音业务、补充业务、多媒体电话业务、彩铃业务、群租业务、统一Centrex及点击拨号业务等,覆盖了目前向用户提供的全部业务,促进了不同运营商之间业务系统的互联互通。

在中国移动已制定的IMS企业标准体系中,总体标准3项,业务类标准13项,设备规范25项,协议类标准5项,接口类标准1项。中国移动初期的重点是面向集团、政企客户的多媒体电话、Centrex业务等。中国移动拥有大量移动用户和庞大的移动网络资源,其结合自身实际情况,重点选择基本语音业务（统一Centrex业务、CM-IMS和CS语音及可视电话互通、传真业务）、宽带多媒体基本业务（多媒体电话业务、个人多媒体彩铃业务、多媒体电话及补充业务、企业飞信业务、点击拨号业务）、宽带多媒体增强业务（群组管理业务、录音通知、RCS业务）等进行了标准制定。

在中国电信已制定的IMS企业标准体系中,总体类2项,业务类11项,设备类7项,协议类4项,接口类1项