卜憲德，李守用，李炳林，田文鋒

（1.國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院，江蘇 南京210003；2.南京南瑞集團(tuán)公司國(guó)際業(yè)務(wù)分公司，江蘇 南京210003）

1 引言

目前，國(guó)家電網(wǎng)公司交換網(wǎng)面臨網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型的問題，需要尋找便于開發(fā)新業(yè)務(wù)、降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行成本、便于統(tǒng)一維護(hù)管理、解決當(dāng)前程控交換設(shè)備停產(chǎn)問題的技術(shù)新途徑。由于公司的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的安全性要求很高，因此從2012年開始對(duì)下一代交換網(wǎng)中應(yīng)用廣泛的軟交換和IMS技術(shù)做了詳盡的分析和論證，最終明確了交換網(wǎng)技術(shù)以IMS技術(shù)為最終發(fā)展方向，并采用“先核心、后接入”的原則建設(shè)IMS交換網(wǎng)。

IMS接入網(wǎng)是IMS交換網(wǎng)的重要組成部分，位于通信網(wǎng)的最底層，是為用戶提供業(yè)務(wù)服務(wù)的窗口。根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）關(guān)于接入網(wǎng)框架的建議（G.902），接入網(wǎng)有3種主要接口，即用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）、業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口（SNI）和維護(hù)管理接口（Q3）。接入網(wǎng)實(shí)際上由業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口和用戶網(wǎng)絡(luò)接口之間的一系列傳送實(shí)體（如線路設(shè)施和傳輸設(shè)施）組成，為供給通信業(yè)務(wù)而提供所需傳送承載能力的實(shí)施系統(tǒng)。

接入網(wǎng)所覆蓋的范圍也由3個(gè)接口定界。網(wǎng)絡(luò)側(cè)經(jīng)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口與業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)（SN）相連；用戶側(cè)經(jīng)用戶網(wǎng)絡(luò)接口與用戶相連；管理方面則經(jīng)Q3接口與電信管理網(wǎng)（TMN）相連。圖1為接入網(wǎng)的接口示意。

圖1 G.902所定義的接入網(wǎng)范圍

根據(jù)G.902的建議，籠統(tǒng)地講，接入網(wǎng)就是指骨干網(wǎng)絡(luò)到用戶終端之間的所有設(shè)備，包含AG設(shè)備、IAD設(shè)備、IP PBX設(shè)備、電路交換機(jī)、PBX交換機(jī)，接入網(wǎng)終端包含POTS話機(jī)、SIP話機(jī)以及軟終端。

圖2 IMS系統(tǒng)架構(gòu)

2 接入網(wǎng)現(xiàn)狀

目前，原交換網(wǎng)絡(luò)呈樹型拓?fù)?，為?級(jí)匯接、5級(jí)交換”的結(jié)構(gòu)，接入網(wǎng)主要覆蓋第5級(jí)縣供電企業(yè)，設(shè)備廠商品牌繁多，大部分設(shè)備運(yùn)行8年以上，廠商維保困難，備品備件嚴(yán)重不足。接入網(wǎng)設(shè)備一般具備本地網(wǎng)管功能，沒有建設(shè)統(tǒng)一的專業(yè)交換設(shè)備網(wǎng)管系統(tǒng)。業(yè)務(wù)主要以解決行政辦公電話為主，同時(shí)作為公司調(diào)度交換網(wǎng)的備用系統(tǒng)，絕大多數(shù)是窄帶業(yè)務(wù)，種類單一。受制于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)能力，國(guó)網(wǎng)公司交換網(wǎng)的業(yè)務(wù)無法部署多媒體等新業(yè)務(wù)。

3 IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

3.1 IMS接入設(shè)備與核心網(wǎng)的關(guān)系

電力系統(tǒng)下一代行政/調(diào)度交換網(wǎng)的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)是以IMS為核心控制層的交換網(wǎng)絡(luò)。IMS系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

IMS網(wǎng)絡(luò)由業(yè)務(wù)層、控制層、接入層組成，不同層面之間采用開放接口協(xié)議，提供以IP為承載的、基于SIP的多媒體會(huì)話業(yè)務(wù)的控制能力和業(yè)務(wù)提供能力。接入層位于IMS網(wǎng)絡(luò)的底層，直接接入用戶終端，接入層設(shè)備通過IP承載網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與核心層設(shè)備的互通。

3.2 IMS系統(tǒng)接入層設(shè)備

在IMS網(wǎng)絡(luò)中，IMS的接入設(shè)備和終端設(shè)備包括以下幾方面。

（1）SIP IAD

支持傳統(tǒng)POTS話機(jī)的接入，采用SIP接入IMS網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)樵撛O(shè)備端口數(shù)量固定，而且單臺(tái)設(shè)備一般不會(huì)超過100線，故常常應(yīng)用在用戶總量較少的場(chǎng)合。

（2）SIP AG

支持傳統(tǒng)POTS話機(jī)的接入，采用SIP接入IMS網(wǎng)絡(luò)。AG可以通過擴(kuò)展機(jī)框來增加容量，接入用戶數(shù)量范圍在100線以上，甚至多達(dá)10萬線，故應(yīng)用在用戶數(shù)量較多的場(chǎng)合。

（3）H.248 AG/IAD

支持傳統(tǒng)POTS話機(jī)的接入，用戶側(cè)的接口與SIP AG和SIP IAD相同，但是采用H.248協(xié)議接入AGCF，再進(jìn)入IMS網(wǎng)絡(luò)。

（4）IP PBX

專用交換機(jī)，同時(shí)具備電話接入和電話交換功能，可通過多種方式接入IMS網(wǎng)絡(luò)；而且IP PBX也同時(shí)提供E1中繼接口，可以不經(jīng)過MGW設(shè)備直接完成與通信運(yùn)營(yíng)商的互聯(lián)互通。因?yàn)镮P PBX安裝在用戶側(cè)，并且提供較多的業(yè)務(wù)功能，用戶可以自行設(shè)置其業(yè)務(wù)功能屬性（AG所提供的業(yè)務(wù)功能需要經(jīng)過IMS業(yè)務(wù)平臺(tái)），所以在需要個(gè)性化設(shè)置語音業(yè)務(wù)的單位使用。

（5）SIP硬終端

外觀類似普通的POTS話機(jī)，部分SIP終端可以提供視頻通話的功能。SIP硬終端的優(yōu)點(diǎn)是可以通過以太網(wǎng)接口接入IP網(wǎng)絡(luò)，不需要AG設(shè)備就可以直接組網(wǎng)通話；SIP硬終端的缺點(diǎn)是價(jià)格高（一般是普通話機(jī)的5～10倍）；需要用戶進(jìn)行終端設(shè)置（用戶需要設(shè)置本機(jī)IP地址和SIP服務(wù)器地址才能使用）；需要額外的電源供電。

（6）SIP軟終端

支持IMS SIP并且通過xDSL、WLAN、LAN接入IMS網(wǎng)絡(luò)的一種軟件客戶端，通常安裝在PC等設(shè)備上。軟客戶端具備移動(dòng)性，Web客戶端也是軟終端的一種形式。

在IMS網(wǎng)絡(luò)的核心交換和控制平臺(tái)建成后，對(duì)于程控交換設(shè)備老化退網(wǎng)的問題還需要通過部署接入層設(shè)備來解決，例如部署AG、IAD、SIP硬終端等方式替換退網(wǎng)程控交換設(shè)備。

4 設(shè)備接入方式

4.1 AG設(shè)備接入方式

AG屬于大容量的用戶接入設(shè)備，安裝在大樓內(nèi)的接入機(jī)房?jī)?nèi)，安裝位置靠近用戶配線架，以利于用戶線的端子分配和跳線。AG最常見的組網(wǎng)應(yīng)用是作為IMS核心網(wǎng)的接入網(wǎng)關(guān)，完成普通POTS話機(jī)的接入。按照公司要求，各省公司都設(shè)有互為熱備份的2臺(tái)匯聚交換機(jī)（CE1和CE2），完成本區(qū)域的業(yè)務(wù)匯聚和上行，AG應(yīng)采用雙上行鏈路，通過2臺(tái)CE進(jìn)入IP承載網(wǎng)，完成與IMS核心網(wǎng)的信令交互，并且通過IP承載網(wǎng)完成與其他AG設(shè)備，或者IAD設(shè)備、SIP終端的媒體流的互通。AG雙上聯(lián)接入方式如圖3所示。

圖3 AG雙上聯(lián)接入方式

4.2 IAD設(shè)備接入方式

IAD主要適用于小容量的場(chǎng)景進(jìn)行IMS語音的服務(wù)。通過IAD設(shè)備接入用戶的POTS話機(jī)，IAD的上行通過IP數(shù)據(jù)網(wǎng)，接入IMS網(wǎng)絡(luò)的邊緣設(shè)備SBC，經(jīng)過SBC的安全審核后，用戶數(shù)據(jù)完成用戶IMS核心設(shè)備和其他用戶數(shù)據(jù)的互通。這種模式具有成本低、安裝靈活的優(yōu)點(diǎn)。IAD設(shè)備接入方式如圖4所示。

圖4 IAD設(shè)備接入方式

4.3 IP PBX接入方式

IP PBX負(fù)責(zé)企業(yè)內(nèi)部所有終端的接入，這些終端不但包含POTS話機(jī)、IP話機(jī)終端，也可以由AG和IAD設(shè)備匯聚的各類語音終端。IP PBX通過公網(wǎng)完成與IMS控制平臺(tái)的互聯(lián)，SIP通過SBC設(shè)備完成與P-CSCF網(wǎng)元的連接。因?yàn)镮P PBX還可以提供E1接口，故還可以與其他的PSTN運(yùn)營(yíng)商相互連接，為本企業(yè)用戶提供呼叫他網(wǎng)用戶的通道。IP PBX設(shè)備接入方式如圖5所示。

4.4 SIP終端接入方式

按照現(xiàn)有的設(shè)備資源和布線資源，SIP終端采用獨(dú)立接入交換機(jī)，接入?yún)R聚交換機(jī)匯聚后，進(jìn)入語音專用的2臺(tái)CE設(shè)備。接入交換機(jī)對(duì)語音數(shù)據(jù)進(jìn)行VLAN標(biāo)簽的標(biāo)記，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到語音CE中。該方式的優(yōu)點(diǎn)在于采用專用的語音接入交換機(jī)，并且對(duì)終端進(jìn)行PoE供電，設(shè)備的可靠性和承載網(wǎng)的QoS均能得到保證，但要對(duì)現(xiàn)有大樓的布線系統(tǒng)進(jìn)行改造，并新增PoE接入交換機(jī)。SIP終端設(shè)備接入方式如圖6所示。

圖5 IP PBX接入方式

圖6 SIP話機(jī)接入方式

5 網(wǎng)管系統(tǒng)

網(wǎng)管系統(tǒng)需具備拓?fù)涔芾?、告警管理、配置管理、性能管理、系統(tǒng)管理、安全管理和操作維護(hù)等功能，并提供北向接口功能。

5.1 總體原則

（1）“帶內(nèi)網(wǎng)管”原則

IMS接入網(wǎng)設(shè)備網(wǎng)管系統(tǒng)采用“帶內(nèi)網(wǎng)管”，網(wǎng)管和核心網(wǎng)采用同一VPN。因此接入網(wǎng)設(shè)備應(yīng)該支持VLAN的劃分，以確保網(wǎng)管數(shù)據(jù)能夠安全進(jìn)入IMS核心網(wǎng)的VPN。

（2）“分權(quán)分域”原則

分權(quán)分域是對(duì)網(wǎng)管系統(tǒng)各個(gè)不同角色的網(wǎng)管人員的操作權(quán)限做出合理的限定。系統(tǒng)管理員擁有網(wǎng)管系統(tǒng)最高的權(quán)限，不但可以瀏覽網(wǎng)元的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，而且可以將網(wǎng)元的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行修改，激活或關(guān)閉部分網(wǎng)元。一般網(wǎng)管人員的權(quán)限則被限定在網(wǎng)元參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)瀏覽的范圍內(nèi)，或者可以更改部分網(wǎng)元的參數(shù)。分域原則是網(wǎng)管人員只能操作本區(qū)內(nèi)的下屬網(wǎng)元的參數(shù)和狀態(tài)，不能跨區(qū)瀏覽和設(shè)置。例如國(guó)網(wǎng)江蘇南京公司的網(wǎng)管人員只能瀏覽南京市內(nèi)的設(shè)備參數(shù)和狀態(tài)，不能瀏覽其他地市的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

5.2 建設(shè)方案

IMS接入設(shè)備網(wǎng)管系統(tǒng)分二級(jí)建設(shè)：在省會(huì)城市建設(shè)省網(wǎng)管中心，在各個(gè)地市建設(shè)地市網(wǎng)管中心。省網(wǎng)管中心集中部署網(wǎng)管服務(wù)器，由網(wǎng)管服務(wù)器提供全部的網(wǎng)管功能，應(yīng)根據(jù)網(wǎng)管數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)容量，合理確定用于存儲(chǔ)的磁盤陣列，根據(jù)數(shù)據(jù)的安全性，確定存儲(chǔ)設(shè)備的冗余性和備份方式。

網(wǎng)管人員通過部署在工作站上的網(wǎng)管系統(tǒng)客戶端程序登錄接入網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)。工作站部署在省網(wǎng)管中心和地市網(wǎng)管中心。接入網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D7所示。

圖7 接入網(wǎng)網(wǎng)管系統(tǒng)拓?fù)?/p>

6 結(jié)束語

本文提出的IMS接入網(wǎng)設(shè)備綜合接入方案適用于公司各種接入設(shè)備及終端應(yīng)用場(chǎng)景，為電力企業(yè)IMS接入網(wǎng)建設(shè)提供了技術(shù)依據(jù)。

[1]田文鋒,畢慶剛,李炳林,等.國(guó)家電網(wǎng)公司行政交換網(wǎng)遷移演進(jìn)方案研究[J].電力信息與通信技術(shù),2015,13(4):1-4.TIAN W F,BI Q G,LI B L,et al.Research of migration and evolution program for the state grid corporation of administrative switched network[J].Power Information and Telecommunication Technology,2015,13(4):1-4.

[2]Signaling flows for the session setup in the IMS based on SIP and SDP:3GPP TS 24.930:2006[S/OL].[2011-03-23].http://www.3gpp.org/DynaReport/23206.htm.

[3]Voice call continuty(VCC)between circuit switched(CS)and IP multimedia subsystem(IMS);stage 2.3GPP TS 23.206.2006[S/OL].[2012-09-12].http://www.3gpp.org/DynaReport/23206.htm.

[4]MIIKKA P,GEORG M.IMS:IP多媒體子系統(tǒng)概念與服務(wù)[M].望育梅，周勝，譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011:27-29.MIIKKA P,GEORG M.IMS:IP multimedia subsystem concept and service[M].Translated by WANG Y M,ZHOU S.Beijing:Machinery Industry Press,2011:27-29.

[5]COMER D E.用TCP/IP進(jìn)行網(wǎng)際互聯(lián),第1卷：原理協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)（第3版）[M].林漢達(dá),譯.北京：清華大學(xué)出版社,1998:1-5.COMER D E.Network interconnects with TCP/IP,Vol 1:protocol theory and system structure[M].Translated by LIN H D.Beijing:Tshinghua University Press,1998:1-5.