江西电力IMS行政交换网技术演进和建设规划

田晖

摘 要：电力行政交换网作为公司重要的语音业务网，在电网安全生产和企业经营管理中发挥了重要作用。随着用户需求的提升，以及软交换、IMS等技术的日益成熟和普及，公司现有采用电路交换组网方式的行政交换网的发展面临着技术演进、网络结构调整、设备更替等一系列挑战。为适应信息时代技术的快速发展和产品的更新换代，按照国网公司总体规划，“十三五”期间，电力行政交换网将逐步演进至IMS，充分发挥其资源利用率高、业务应用多元化等优势，建设“架构稳固、运维便利、业务丰富”的电路行政交换网络，为公司员工提供更为智能的语音、多媒体、移动办公等服务。

关键词：行政交换网 IMS 江西电力

中图分类号：TN919.8 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）01（b）-0007-05

自程控交换在江西电力系统应用至今，历经30余年的发展，建成了以电路交换技术为核心，覆盖系统内各级行政单位和部门的行政交换网，为员工提供了优质、可靠的语音、传真等通信服务 “十二五”期间，公司全面完成“三集五大”体系建设，企业信息化进程全力提速，而现有行政交换网络已难以适应公司管理体制和业务需求的变革，面临着技术演进和设备更替等诸多问题和挑战。近年来，在运营商公网，随着技术的发展和用户需求的提升，交换技术演进已全面开展，软交换和IMS技术被广泛应用，同时，国网公司通过一系列技术研究和實际论证，已明确将IMS技术作为公司行政交换网技术的演进方向，为用户提供更智能、更多元化的服务。

1 江西电力行政交换网现状

目前，江西公司共有行政交换站点156个，设备170套，网络覆盖595个行政办公单位、变电站和统调电厂，用户达6.7万余线，网络主要采用电路交换技术组网，部分单位开展软交换试点应用，网架结构按照“星型结构、分级组网”的原则，采用“三级交换，两级汇接”方式组网，省公司向上接入国网、华中电力行政交换网，同时作为地市公司、直属电厂、直属单位和各并网发电企业的汇接局；地市公司向上接入省公司汇接局，作为县公司和发电企业的汇接局，组网信令采用R2+DTMF和中国1号、7号及Q信令。

随着管理体制和业务需求的变革，现有电力行政交换网已不适应公司发展的要求，络架构复杂、设备种类过多、功能单一等缺陷逐渐暴露。同时，由于技术发展和需求变化，厂家已逐步停止传统电路交换设备的研发和生产，而江西公司目前在网运行大都采用此类设备，设备超期服役，大面积老化，进而引起网络维护困难、系统运行不稳定等诸多问题。因此，改造江西电力行政交换网，完成现有网络向IMS技术的演进势在必行。

2 IMS技术

2.1 IMS基本概念

IMS（IP Multimedia Subsystem）即IP多媒体子系统， 被认为是下一代网络的核心技术， 是在软交换完成控制与承载分离的基础上，进一步实现了呼叫控制层和业务控制层的分离，使其网架结构更为开放和灵活。IMS可提供全新的多媒体业务形式，其在保留语音服务的基础上，实现数据传输、视频会议、移动办公等功能，能够满足终端客户更新颖、更多样化的多媒体业务需求。

2.2 IMS体系架构

IMS采用业务、控制、承载相分离的体系架构，由业务/应用层、会话控制层和承载控制与接入层组成。

业务/应用层：由各种应用服务器组成，提供各种业务实现，如PSTN仿真业务集、Centrex业务集、呈现业务、即时消息业务等。

会话控制层：IMS的核心层，具有呼叫控制、安全管理、业务触发、资源控制、网络互通等核心功能。

承载控制与接入层：将各种接入网络汇总到IMS核心网中，完成对现有网络的互通及对承载的控制。

2.3 IMS核心功能实体

本地用户服务器HSS：作为用户信息存储的数据库，主要存放用户认证信息、签约用户的特定信息、签约用户的动态信息、网络策略规则和设备标识寄存器信息，用于移动性管理和用户业务数据管理。

呼叫会话控制功能CSCF：IMS的呼叫控制核心，它的主要作用是在IP传输平台上实现多个实时业务的分发，具有中心路由引擎、策略管理和策略执行等功能，根据各自不同的主要功能分为代理呼叫会话控制功能P-CSCF、问询呼叫会话控制功能I-CSCF和服务呼叫会话控制功能S-CSCF。

多媒体资源功能MRF：主要完成多方呼叫与多媒体会议功能。MRF由多媒体资源功能控制器MRFC和多媒体资源功能处理器MRFP构成，分别完成媒体流的控制和承载功能。

网关功能：主要包括出口网关控制功能BGCF，它是IMS域与外部网络的分界点；媒体网关控制功能MGCF是IMS网络与传统电路交换网实现互通的功能实体；媒体网关MGW主要完成IMS网络与电路交换网之间的媒体转换。

3 演进原则

3.1 IMS核心网建设原则

为实现江西电力行政交换网由电路交换和软交换向IMS的演进，公司应按照“先核心、后接入”原则，优先开展IMS核心网建设，后期逐步改造电路交换和软交换设备，并接入IMS核心网。依照国网公司总体规划，结合IMS技术特点，公司IMS核心网建设应遵循以下原则。

（1）IMS行政交换网核心网元采用集中部署原则，各单位不宜再建设包括IMS核心网设备、电路交换设备、软交换设备在内的独立行政交换系统。

（2）核心网宜采用双机异地互备方式进行容灾，选择通信网主节点（省公司）及第二汇聚点（省备调）各部署一套。

（3）设备应包括会话控制（S/P/I-CSCF）、用户数据库（HSS）、域名解析及号码映射（DNS/ENUM）、多媒体资源控制及处理（MRFC/MRFP）、媒体网关控制（MGCF）、接入网关控制（AGCF）、中继媒体网关（IM-MGW）、会话边缘控制（SBC）以及业务应用设备（AS包括MMTel、统一通信等）及其接入数据承载网CE设备。

3.2 电路交换演进原则

为节省投资和保护现有设备资产，江西电力行政交换网中投运年限未超过10年的电路交换设备原则上不退运，直接接入省公司IMS核心网；投运超过10年或容量不足且无法扩容的电路交换设备考虑退运，并向IMS技术演进改造，接入省公司IMS核心网。

未超过运行年限设备的接入原则：继续保留使用，并将现有的电路交换机采用E1中继方式与省公司IMS系统的IM-MGW互联互通。超过运行年限或容量无法满足需求的设备退网改造原则：设备退出运行，并配置AG设备取代电路交换设备，AG设备接入数据通信网，通过SIP-I协议接入省公司IMS系统的SBC。

3.3 软交换演进原则

为节省投资和保护现有设备资产，江西电力行政交换网中投行年限未超过10年的软交换设备原则上不退运，直接接入省公司IMS核心网；超过10年活容量不足且无法扩容的软交换设备考虑退运，其用户直接接入省公司IMS系统。

未超过运行年限设备的接入原则：继续保留使用，并使现有的软交换设备采用SIP中继与省公司IMS系统的SBC互联互通。超过运行年限或容量无法满足需求的设备退网改造原则：核心设备退出运行， AG/IAD等接入设备割接至省公司IMS系统，采用SIP协议由数据通信网承载。

4 建设规划

4.1 IMS行政交换网架构

IMS行政交换网由核心网、终端接入网、承载网、业务层组成，采用扁平化组网模式，利用公司通信数据网进行业务承载。

4.2 IMS核心网建设规划

4.2.1 核心网设备部署

为给用户提供更可靠、更优质的语音通信和智能办公服务，江西公司IMS行政交换网核心网计划采取异地容灾备份方式，即在省公司本部和省调备调（鹰潭公司）配置同等规模、功能一致的两套IMS核心设备，并接入承載网（数据通信网），实现与接入层及其他省网公司互通。两套IMS核心网设备采用容灾互备运行方式，主用IMS系统失效时备用接管全网的业务。

4.2.2 媒体网关设备部署

媒体网关设备（IM-MGW），主要功能为提供IMS与传统PSTN、PLMN等网络互通的话音媒体通道资源。江西电力行政电话业务主要以局内话务为主，而出局话务主要以地市与省公司之间通话为主，跨省话务相对较少。同时，在原电路交换网用户割接至IMS网络后，MGW只剩下与公网互通的功能，后续随着与公网的互通方式向IP互通方式演进，MGW网元将逐渐淘汰。为节约成本，提升经济效益，IMS媒体网关设备部署方式应与核心网设备一致，采用集中部署方式，在省公司本部和省调备调（鹰潭公司）各配置1套，形成1+1容灾备份方式，各地市出局话务由省公司集中出局。

4.3 IMS接入网改造规划

江西公司行政交换网目前主要有电路交换和软交换两种技术体制的行政交换网络，电路交换覆盖全省各级单位，软交换覆盖省公司本部、鹰潭公司备调、南昌公司、萍乡公司、柘林电厂、昌南基地。

IMS已经明确作为国网公司行政交换网演进技术体制，软交换系统不再建设、扩容，为保护投资，充分利用现有设备，下阶段IMS建设过程中，拟将现有软交换系统通过整体接入的方式接入IMS系统。

将软交换SS分别接入省公司及备调站IMS的MGCF，TG与IMS的IM-MGW互通，将软交换系统整体割接进IMS。

“十三五”期间，江西公司所辖各单位将全面完成IMS行政交换网改造，为保证建设改造期间办公电话正常使用，各单位进行改造期间，应按前投运IMS后退出电路交换原则进行。省公司、地市公司、县公司及直属单位均配置AG，供电所（营业厅）办公场所根据实际需求，配置AG或IAD，将用户割接至IMS网后退出电路交换机。各统调电厂原则上保留现有电路交换，如需改造，应按总体原则，配置AG接入IMS核心网。

4.4 路由策略

IMS交换网内用户呼叫路由应遵循以下总体规则。

（1）IMS网内呼叫：行政IMS交换网络用户之间的呼叫原则在IMS网内进行呼叫接续。由于SBC部署在省公司，省内呼叫路由均至省公司，再接续到被叫所在地市。

（2）IMS用户呼叫电路交换网用户：在新建的IMS网络没有完全替换原有行政电路交换网之前，两张网络将有一段共存期，IMS用户呼叫原行政电路交换网用户时，应采取就远出网的原则。IMS呼叫路由应疏通至IMS与原行政电路交换网最远的互通点，后续的话务路由遵循原行政电路交换网已有路由原则。

（3）电路交换网用户呼叫IMS用户：原行政电路交换网用户呼叫IMS用户时，呼叫应遵循原行政交换网现有路由原则路由至IMS网络，再由IMS网络根据被叫号码将该呼叫路由至被叫用户。

（4）IMS用户呼叫公网运营商用户： IMS用户呼叫公网运营商用户时，IMS呼叫路由应在本地接入公司，后续的话务路由遵循公网现有路由原则。

（5）公网用户呼叫IMS用户：公网用户呼叫IMS用户时，呼叫应遵循公网现有路由原则（就远出网）路由至江西电力行政IMS交换网络后，IMS网络根据被叫号码将该呼叫路由至被叫用户。

4.5 号码资源

根据《国网电网公司IMS行政交换网系统规范第1部分总体技术要求》要求：每个IMS用户应分配1个IMPI、一个或多个IMPU。

（1）私有用户标识（IMPI）是分配给用户的静态签约数据，在归属网络用户签约有效期内有效，用于对IMS用户进行鉴权认证。IMPI在所有的注册请求消息中使用，用于注册、鉴权和授权、管理等目的。各类终端宜使用相同的编码原则，如：用户名@ims.jx.sgcc.com.cn。

（2）公有用户标识（IMPU）是用户之间进行通讯的标识，也可以用来在HSS中标识用户数据。IMPU可以采用SIPURI格式或者TELURI格式。TELURI采用E.164编号，以“tel：”开头。TELURI为固定号码，宜采用现有行政交换网用户号码，即934PQABCD。SIPURI用于在IMS网络中进行路由，每个IMS用户都应分配一个和其TELURI对应的SIPURI。SIPIURI以“sip：”开头，如sip：934123456@jx.sgcc.com.cn。

（3）终端码号分配方案，固定硬终端包括：SIP硬终端及POTS话机。固定硬终端应分配一个TELURI格式和一个SIPURI格式的IMPU，TELURI为固定码号。SIPURI用户名部分国网全编号号码格式，无其他后缀。SIPURI和TELURI也可通过手工配置写入终端。固定硬终端应分配一个唯一的IMPI，IMPI通过SIPURI格式的IMPU导出，导出规则为去掉SIPURI的“sip：”，IMPI也通过手工配置写入终端。

（4）为便于江西电力行政交换网整体割接和改造，确保用户号码改造前后一致，保障用户体验，改造IMS行政交换网E.164号码方案仍与现网保持一致。

5 结语

为适应公司发展和新形势下的业务需求，更好地支撑公司经营管理和企业优质服务，根据公司“十三五”通信网规划，IMS行政交换网改造作为“十三五”期间公司通信网的重要建设任务和技术体制演进工作，应遵循“先核心，后接入”的总体原则，按照“统一规划”“统一标准”“统一实施”的基本要求，省公司先期开展IMS核心网建设，其他各级单位通过现网的交换设备或新建IMS接入网设备，建成互通高效、稳定可靠的行政交换网络，以满足公司用户行政电话业务需求。同时，为充分利用IMS多业务支撑能力，提升用户体验，根据总体技术方针，结合业务需求，开展基于IMS的多媒体业务应用探索。

参考文献

[1] 王玉东，王卉，刘丽榕.电力系统行政交换网络演进方案研究[J].电力系统通信，2013（34）：1-2.

[2] 国家电网公司IMS行政交换网建设指导意见[Z].

[3] 国家电网公司IMS行政交换网建设总体设计方案[Z].