软交换技术在地区电力通信网中的应用

刘硕钰, 季文嬿

(国网江苏省电力有限公司 南通供电分公司，江苏 南通 226006)

0 引言

随着网络的迅猛发展，用户对新业务的需求不断增加，在传统的基于TDM的PSTN网络中，提供给用户的各项功能都直接与交换机有关，业务和控制都是由交换机完成的。由于采用依靠交换机和信令来提供业务，所以必须在交换机的技术标准和信令标准中对开放的每项业务进行详细规范，在增加新的业务时必须要对交换机或信令做相应的改造，每提供一项新业务都需要较长的时期。

软交换技术将呼叫控制和承载连接分离[1]，构建一个统一的网络平台，即软交换网络，通过这个平台同时承载话音、视频和数据等各项综合业务，并提供开放式的业务层标准接口，引入新业务。

1 软交换技术

软交换技术是NGN网络的核心技术。如果说传统的电信网是基于程控交换机的网络，那么下一代分组话音网则是基于软交换的网络。

1.1 概念

软交换又称为呼叫AGENT、呼叫服务器或媒体网关控制[2]。软交换技术独立于传送网络，把呼叫控制功能从媒体网关中分离出来，实现了呼叫控制和媒体网关之间的开放和标准化。软交换主要完成了呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务，并向第三方提供可编程能力。

1.2 主要功能

软交换在网络中的位置将被分成接入传送层、媒体层、控制层和业务层[3]，即把控制和业务的提供从媒体层中分离出来，具有以下主要功能：

1) 媒体网关接入功能

该功能可以连接各种媒体网关，如PSTN/ISDN的IP中继媒体网关、用户媒体网关、无线媒体网关、数据媒体网关等，完成H.248协议功能。同时，还可以直接与H.323终端和SIP客户端终端进行连接，提供相应业务。

2) 呼叫控制功能

呼叫控制功能实现了基本呼叫的建立、维持和释放，所提供的控制功能包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等。

3)业务提供功能

软交换支持PSTN/ISDN交换机提供的全部业务，包括基本业务和补充业务；同时还可以与现有智能网配合，提供现有智能网提供的业务。

4)互联互通功能

目前，存在2种比较流行的IP电话体系结构，1种是ITU-T制定的H.323协议，另1种是IETF制定的SIP协议标准，两者是并列的、不可兼容的体系结构，均可以完成呼叫建立、释放、补充业务、能力交换等功能。软交换实现了对以上2种协议的同时支持。

1.3 优点

1) 可以使用基于IP包的承载传送，克服了TDM网络中容量不足的缺点；

2) 具有开放式端点的拓扑结构，既能良好地传送话音，也能支持数据业务；

3) 将网络的承载部分与控制部分相分离，允许二者分别演进，有效地打破了单块集成交换的结构；

4) 在各单元之间使用开放的接口，允许运营者为其网络的每一部分购买最理想的产品。

2 软交换技术在电力通信网中的优势

电力通信网是世界上目前分布最广的网络之一，有光纤、微波、载波等多种传输介质，从而形成了光纤网、微波网等多种网络形式，且各种网络都有自己的交换设备、复接设备等。当信息需要在不同介质的网络间传输时，就需要进行转换。这种转换不但造成了资源的浪费，同时也对整个电力通信网的管理带来了很大的不便，而软交换技术的引入，将会带来很多显著的效果。

2.1 电力通信网中网络互通

电力通信网中的电话网是一种交换网络，而且拥有电力系统独有的载波电话网络；同时电力通信网中也存在计算机网络，它们是以IP协议为基础的分组网络。软交换可以提供支持多种信令协议的接口，可以很好地实现电话网和计算机网之间的信令互通及不同网关的互操作问题。这就是使得计算机网可以更方便地对电话网进行管理和支持，电话网也可以和计算机网络配合，更好地提供服务。

2.2 提供各种增值业务

目前，电力通信网中传输的信息主要是语音和数据，但随着网络的演进和计算机技术的不断发展，对视频业务和多媒体业务也提出了新的要求。软交换技术不但能很好地支持语音业务，而且利用开放式的应用程序接口(API)，非常便于提供新业务。如在电力系统呼叫中心(也称客户服务中心)中引入软交换技术，可以用更低的成本、更短的周期为用户提供更好的服务，更好地树立电力系统的形象。

2.3 统一不同介质的网络

电力通信网中存在多种传输介质，且各自较独立，若采用软交换技术，在一台交换服务器上可对多种介质的信息进行交换，既省掉了复杂的转换环节，提高了网络的可靠性，又避免了对多种传输介质的分别管理，提高了运维的方便性，而且在经济方面避免了设备的浪费。

2.4 其他方面的功能

软交换具有操作维护功能(主要包括业务统计和告警等)[4]。对业务繁杂的电力系统来说，软交换可以对各种业务进行统一的统计，若出现故障还可以及时地发出告警信号；另外，软交换还可以采集详细的清单，实现对用电量和电话费等的计费。

3 软交换技术在地区电力通信网中的应用

3.1 概述

根据江苏省电力通信规划方案，南通地区建设了行政电话软交换平台，将语音、视频、数据和多媒体等接入到软交换网内，并通过信令网关、中继网关等设备与电力行政电话交换专网和公网PSTN互联。目前软交换项目硬件配置如下：

市公司：配置核心设备(IBX10000)1套作为主用，另配置中继网关(TCG)1套；

县公司：配置中继网关(TCG)1套，海门县公司作为地区灾备点额外配置核心设备(IBX10000)1套作为备用；

市县公司相关用户均使用IAD接入。

其中，IBX10000为软交换系统中的核心控制设备，位于软交换网络中的控制层，统一接入通信数据网。市公司和县公司之间通过IP网络互联，市县公司出局方式采用E1(2M)和原哈里斯的程控交换机PBX互联，其出口均从哈里斯PBX上出局，如图1所示。

图1 南通和各县公司软交换网络拓扑图

3.2 网络构建

目前，南通地区数据专网由通信数据网和电力信息内网构成。通信数据网主要承载生产类业务，电力信息内网主要承载日常办公业务。为保证软交换核心设备的安全访问机制，市县公司核心设备(IBX10000、TCG)均部署在通信数据网上，办公场所、变电站、供电所等IAD部署在电力信息内网上。为了实现2个网络中的软交换设备能够互相通信，需在互联路由器上配置相关路由，以保证电力信息网中的IAD与通信数据网中的核心设备能够正常通信。此种情况下，提供2种软交换网络组网方案。

a) 静态路由方案

采用路由的方式实现通信数据网和电力信息网的软交换设备相互通信。正常情况下，IAD通过IP中继注册到南通市公司IBX10000，当市公司IBX10000发生故障后可自动注册到海门备用IBX10000。市县公司TCG通过E1使用PRI信令连接原行政交换机已达到拨打外线功能。

b) NAT组网

电力信息网的软交换设备与通信数据网通信，电力信息网的IP地址将被映射为通信数据网上的IP地址，逻辑上所有的软交换设备将采用通信数据网的地址通信。如图2所示，电力信息网下IAD的IP地址172.24.82.99将被映射成为80.65.0.99，逻辑上实现与通信数据网中软交换设备处于同一网络之中，最终所有软交换设备逻辑上均处于通信数据网中。

图2 南通市区软交换网络拓扑图

南通和各县公司的软交换网络结构一致，网络拓扑图如图3所示。

图3 南通市县公司软交换NAT网络拓扑图

两张网络在市县公司通过防火墙进行互联，电力信息网中软交换设备只能通过本地区的防火墙来访问通信数据网中的软交换设备，各地区电力信息网中通信数据网段路由的出口只可以是该地区的防火墙，保证了电力信息网中各地区通信数据网段路由传递的范围仅限于该地区，地区间不能传递。例如海安电力信息网路由器不能通过南通电力信息网路由器访问通信数据网。

3.3 方案比较

静态路由模式比较简单，只要在电力信息网和通信数据网的互联路由器上做大段的路由双向重发布，保证南通电力信息网与SIP对接地区的通信数据网路由可达，但是这种做法的结果就是双网合一，不符合网络安全需求。

NAT组网不需要将电力信息网路由发布到通信数据网中，逻辑上所有软交换设备采用通信数据网的IP地址通信。

综上所述，南通地区选取了NAT方式进行组网。

3.4 IP地址规划

采用NAT组网方式，需要对南通地区相关终端进行IP地址规划，相关地址规划如表1-表3所示。

表1 南通地区MIS网IP地址表

表2 南通通信数据网业务IP地址表

表3 南通地区通信数据网互联IP地址表

续表3

3.5 安全策略

南通地区使用中兴软交换设备。南通现有软交换设备一部分下挂在综合信息内网(以下简称为MIS网)中，一部分下挂在通信数据网中。为了实现不同网络中的软交换设备能够互相通信，同时确保2个网络之间互访的安全性，本次组网采用在防火墙上做NAT地址转换来隔离MIS网与通信数据网。

南通和各县公司的MIS网中软交换设备只能通过本地区的防火墙来访问通信数据网中的软交换设备，各地区MIS网中通信数据网段路由的出口只可以是该地区的防火墙，应保证MIS网中各地区通信数据网段路由传递的范围仅限于该地区，地区间不能传递。例如海安MIS网路由器不能知道通过南通MIS网路由器可以访问通信数据网。最终MIS网中软交换设备的IP地址会被防火墙映射成为通信数据网的IP地址，逻辑上所有软交换设备均使用通信数据网的IP地址进行通信。

电力信息网配置路由策略，避免80.0.0.0/8的路由发布到电力信息网其他地区，确保南通市区电力信息中软交换设备只能通过本市区的防火墙来访问其他软交换设备。通信数据网配置南通软交换业务地址网段的静态路由。

防火墙配置172.0.0.0/8的静态路由，下一跳为与防火墙相连的电力信息网设备；配置80.0.0.0/8的静态路由，下一跳为与防火墙相连的通信数据网设备；配置电力信息网地址到通信数据网的映射关系。

如南通电力信息网下的IAD想要通过海门的防火墙来跟海门的软交换设备通信，数据从南通电力信息网往海门传递时是可以经过其他地区的防火墙，并被地址转换，但是因为通信数据网南通软交换的业务地址的出口仅在南通，不在其他地区，数据从海门往南通的电力信息网时必须经过南通防火墙。

4 结语

软交换是新、旧网络融合的枢纽。软交换网络既可以最大限度地保护现有通信网络的投资，又能降低网络建设和运行维护成本，实现了业务的快速部署，满足了不同用户需求。软交换的出现为电力通信网的可靠运行提供了坚强支撑。下一步南通供电公司将继续深化软交换在增值业务方面的应用，不断提高电力通信网运维水平和服务质量。