公司IMS行政交换网建设及创新攻略

0 引言

从20世纪80年代后期开始,国家电网公司交换网建设逐步由最初的步进制交换过渡到程控交换技术,已形成“四级汇接、五级交换”的网络架构,网络规模已覆盖至全部地市级及以上单位、74%以上的县供电企业和95%以上的35 kV等级以上变电站。不论从网络规模、用户规模还是业务应用,交换网都已经成为公司电力生产和日常办公最重要的网络之一,涉及到网络、设备、通道、码号、互通等各层面内容,其业务不仅涵盖了公司各单位,还包含了与南方电网、发电企业、水电企业以及其他电力企业互联互通。但随着通信技术不断发展以及设备老化,现网系统被迫面临着技术升级和改造,需要通过一系列技术手段和策略,保证下一代交换网的设计、建设以及现网设备的平滑过渡。

 1 现状调研

现状调研是一切工作的基础,充分掌握现状情况是后续工作成功的重要保证。该阶段工作的基本要求是“全面、规范、深入”,全面是要覆盖交换网所涉及的各方面,包括设备、资源、投资、运维、管理、标准等;规范是调研格式及数据要求统一;深入是要覆盖到网络的每一个节点和细节。2012年至2013年,通过访谈和问卷的形式,对公司总部及所属5个分部、27个省公司及直属单位行政交换网和调度交换网的资源状况和设备情况从多个维度、多个层次进行了调研,从“网络架构、设备资源、码号资源、信令协议、业务应用、运维能力、机房及能耗、备品备件”等方面进行了综合分析和评价,准确掌握了公司交换网络现状和面临存在问题。

2013年5月组织华为、中兴、哈里斯等主流厂商召开研讨会,针对交换设备的研发、生产与售后,结合公司交换网后续运维展开讨论,确保后续系统及设备升级的可行性;8月,工作组实地考察了公司电力生产及办公相关业务部门的实际需求,进一步论证系统升级的必要性。通过广泛的调研和深入的分析,编制了《公司行政交换网设备资源现状调研分析报告》、《公司行政交换网号码资源现状调研分析报告》、《公司行政交换网业务需求匹配度研究分析报告》,为下一步技术路线选择提供了数据支撑。

 2 体制论证

技术体制的选型密切关系着网络运行安全、建设成本和演进方向,因此需充分结合现网情况,从网络演进的必要性、可行性,以及业务提供能力、产业链现状等多个方面对新技术体制进行全面的分析和论证,为技术体制的选型提供参考依据,最终明确网络的演进方向。对交换网技术体制选型而言,主要面临着软交换和IMS技术2种技术,两者均是IP通信技术,且在公网运营商及行业均有成熟应用,因此需要考虑的因素繁多,需要客观的综合分析与评价。

公司下一代交换网技术体制选择采用了“先测试、后论证”的工作方法,最终确定采用IMS技术作为公司下一代交换网技术路线。整体测试工作分为3个阶段：第一阶段为单系统测试阶段,主要测试内容包括：单厂家IMS核心网设备测试、多媒体和语音业务测试、终端测试等;第二阶段为多厂家实验室互通测试阶段,主要测试各厂家不同IMS之间的业务互通功能,包括多媒体业务和语音业务的互通、不同厂家IMS单系统的性能测试等内容;第三阶段为试点单位IMS互通测试,主要在现网测试各试点单位IMS之间的互通性和试点单位IMS与行政交换网设备、运营商公网设备的互通性。

2014年5月,工作组编制了《公司IMS行政交换网测试总体总体方案》以及《IMS核心网设备测试规范》等29项测试规范,分别在江苏、山东、天津开展中兴、华为、上海贝尔3个主流厂家设备指标测试工作,单系统测试和互通测试共计1 500项;互联互通及跨地区业务测试,共1 900项。通过测试验证了各主流厂家IMS系统与公司现网互通的可行性;验证了业务互通的技术方案、IMS系统在容灾、话务质量方面指标要求;以及对不同厂家核心网和接入设备之间的兼容性,最终确定了IMS技术作为公司下一代交换网的技术路线。

 3 总体设计

在确定IMS行政交换网为技术路线后,工作组以“解决现网存在问题,协同发展、保护现有投资,提升业务支撑能力,实现平滑演进”为目标,明确提出采用“先核心、后接入”建设模式,遵循“统一技术体制、统一规划、统一建设”原则,“十三五”期间建成“架构稳固、运维便利、资源合理、业务丰富”的IMS行政交换网^[1-6],组网架构如图1所示。

图1 公司IMS行政交换网整体组网架构Fig.1 IMS administrative exchange network framework

根据上述工作目标,工作组先后制定了《公司IMS行政交换网总体设计》、《公司IMS行政交换网关键技术及网络迁移演进方案》、《公司IMS行政交换网网络承载需求与建设模式》、《IMS行政交换网综合接入解决方案》、《IMS行政交换网典型设计》、《公司IMS业务的无线通信专网组网技术研究》等6项技术方案^[7-9],制定了行政交换网全网的规划部署研究工作,以及引入IMS技术后,网络架构组织方式、核心网元设置方式、业务平台部署方式、对数据承载网的接入和安全需求、接入网的部署方式、网管系统建设方案、配套资源需求等内容,并要求各单位必须在开展IMS交换网建设前从全省的高度开展全网规划设计。

2015年1月,公司下发了《国家电网公司IMS行政交换网建设指导意见》,要求公司总部及27家省公司遵循“先核心、后接入”的原则,“十三五”期间全面建成IMS核心网,并要求公司各单位结合自身情况,按照总部及省公司的演进规划和接入原则开展接入网建设,灵活接入IMS 核心网,实现平滑演进。

 4 标准体系

长期以来,公司各单位电话交换网络的建设和改造均从解决短期、局部问题的角度出发,以“各自为战”的方式进行交换网建设和组网,未能充分考虑到交换网技术最新的发展趋势。这种建设方式割裂了交换网全网统一编号、互联互通的技术特性,限制了公司交换网统一组网和设备的集中部署,难以支撑公司交换网的全网升级和长期发展,也难以通过交换网演进支撑公司“三集五大”的发展战略。因此,需要公司总部层面牵头开展对下一代交换网组网架构、编号方案、互联互通以及网络演进方案的研究和统一规划,采取“自上而下”的方式指导交换网的全网升级和长期发展,因此,IMS行政交换网标准体系成为IMS网络建设的基石和保障。

2014年在确定公司电话交换网演进技术体制基础上,为指导公司IMS行政交换网统一规划、统一标准、统一建设,按照“统一体系、分工负责、层次清晰、急用先行、逐步完善”的工作思路,重点考虑技术内容、产业发展情况和行业标准化基础,逐步构建出以技术体制演进为切入点,从总体要求、关键技术、建设及运维3个方面制定了11项技术规范,涵盖了设备、网络、终端、业务等层面的技术要求,保障并规范公司IMS行政交换网的有序建设,标准框架如图2所示。

图2 IMS行政交换网标准体系框架Fig.2 IMS administrative exchange network standard system

该系列标准主要解决下一代交换网建设的组网方式、设备部署、路由方式、互联互通等全局性技术问题,用于指导下一代交换网的全网统一规划、统一建设、统一部署;关键技术标准主要解决下一代交换网设备功能性能、接口协议、业务流程、接入网及终端等关键技术;工程建设和管理类标准主要制定下一代行政交换网的设计深度、验收、网络运行管理等,指导交换网设备采购、建设和运行维护^[10-12]。

 5 业务创新

为充分发掘IMS网络架构的技术特点和业务能力,加快构建“架构稳固、运维便利、资源合理、业务丰富”的公司IMS行政交换网,进一步探索适合国家电网公司发展需求的业务创新应用及部署方式,使公司IMS行政交换网更好地服务安全生产及行政办公,2016年开展IMS行政交换网业务可行性论证研究。经论证,虽然IMS技术体制并不实际提升交换网络自身的增值业务能力（即IMS交换网自身业务能力仍仅限于提供语音业务核心交换能力,会议和数据类业务本身与IMS核心网技术无关）,但IMS技术与传统电路交换网主要区别在于引入了终端接入无关性,同时满足基于IMS核心网标准的ISC接口开展第三方增值类业务开发和接入的能力,实现了业务接入的统一性。

基于IMS交换网构建语音、会议、数据类业务应用（如统一通信业务）,可实现上述各类业务基于IMS交换平台统一部署管理,共享音视频通话和融合会议等跨终端通信能力,且能够进一步将所构建的各类业务能力向现有信息系统提供标准的第三方业务接口,将有关通信业务能力向其开放,使各类生产办公信息通信系统具备调用IMS行政交换网的通信能力,促进信息通信融合,提升员工工作效率。可以说,IMS交换网的主要优势在于资源的整合,并将业务能力提供给其他信息系统灵活调用。IMS行政交换网业务能力^[13-15]见表1所列。

表1 IMS行政交换网业务能力Tab.1 IMS administrative exchange network business capabilities

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