华光潭水电公司程控交换网优化方案研究

邵春林

（浙江浙能华光潭水力发电有限公司，浙江 杭州 311300）

0 引 言

浙江浙能华光潭水力发电有限公司属于梯级调度电站，电站下辖一、二级电站及一、二级坝区，管理区设置在二级电站。全厂站共有4台机组，其中一级电站装设有2台单机容量30 MW的混流式水轮发电机组，二级电站装设有2台单机容量12.5 MW的混流式水轮发电机组，总装机85 MW。一、二级电站均为常规引水式电站，由2个大坝和2个厂房组成。一、二级电站首尾相距22 km左右。华光潭水电站现有的生产调度交换机与大坝同步建成，至今已有13年。现有的生产调度交换机由调度交换主机、多功能调度台、PCM设备以及录音系统等组成。

原先使用的程控交换机属于早期传统数字式程控交换机，存在开发性不好、维护成本高、只有单纯的语音业务、无法实现语音及其他数据的融合、无法部署VoIP电话以及不具备无线手持终端等业务的接入等缺点，不适应电厂通信网络的发展。

1 光纤通信网络改造设计原则

光纤通信与计算机网络集成技术逐渐融为一体，具有大容量、绝佳的保密性以及不容易受电磁干扰等优点。光纤通信技术被广泛应用于电力行业通信系统。电力系统通信中常利用同步数字传输系统（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）技术在多站点之间组建光纤环网。SDH设备是一种将复接、线路传输和交换等功能融为一体并由统一网管系统操作的综合信息传送网络，可以传输数据、语音、视频以及图像等各种信息。

对于华光潭水电站生产区程控交换网络存在的问题，应进行升级改造，统一构建一套完整、可靠以及智能的光纤通信网络系统，以承载生产区所有功能业务系统的信息通信和数据交互，并保证其运行的安全、可靠以及稳定。光纤通信网络应遵循以下原则。第一，遵照开放性原则，符合各类相关标准。第二，具有高安全性和可靠性，满足电力行业程控交换系统安全和可靠的运行要求。第三，具备良好的扩展性，便于其他业务以及系统的扩展增加。第四，具有良好的可维护管理性，便于专业人员进行运行管理监视和日常故障处理。第五，具备优秀的自愈能力，可以在极短的时间内恢复故障，不造成所有业务的中断[1]。

2 传统程控交换网络组网模式

华光潭程控交换网络以光潭二级电站为总调，采用二级汇接的网络结构。各级厂站侧应实现华光潭语音交换网络的全面覆盖。

目前，华光潭电站主要采用广哈MAP512设备程控交换组网方式。一级站及两个坝区之间通过SHD及PCM设备连接，与办公楼之间通过大对数线的物理形式实现华光潭调度语音交换网的覆盖，且使用环路中继接入杭州供电公司调度网。程控交换网拓扑如图1所示。

图1 华光潭电站生产区光纤通信网络拓扑图环网架构（改造前）

3 传统程控交换网络存在的问题

传统的程控交换网络业务单一，不可实现数据、语音以及图像等的业务融合，且不能部署VoIP电话及无法支持无线手持终端等业务的接入，不适应电厂通信网络的发展，存在开发性差和维护成本高的缺点。从原设备运行状况来看，由于设备投运年限已久，其中的主控CPU、主控时隙板以及总线板等均存在不同程度的老化，存在系统性能下降、故障频率增加以及部分配件已经停止生产等不利情况。

4 程控交换网优化所需设备

厂房现场及坝区程控调度交换系统由于线路的局限性仍采用老式组网方式。接入电站升级后的光纤环网系统中，一级坝、一级站以及二级坝作为终端各配置一套SDH设备、一套PCM设备以及一台汇聚交换机接入业务系统，二级站作为中心管理站配置一套SDH设备、三套PCM设备、一台汇聚交换机以及一台管理终端。

SDH作为整个网络核心设备，具备光口、网口以及2M E1接口等。光口负责SDH之间互联形成光环网。网口负责接入交换机等网络设备组建网络结构。2M E1口负责接入PCM设备实现话音通信。对汇聚交换机进行VLAN划分，在不改变各业务系统VoIP地址网段的情况下接入所在站点的信息业务系统，包括内部局域网系统等。PCM设备负责接入所在站点所有通信话音设备。厂站调度电话机经由厂站数据网络和杭州调度网络实现互通。调度交换系统设备统一基于程控系统和数据网络承载。

5 程控交换网优化解决方案

根据设计思路优化升级华光潭电站程控交换系统及其网络。程控交换机更新为HARRIS CCS-IXP 256型设备，并新增MPGW板用于实现VoIP网络通信，使设备不仅具备传统的调度和电路交换功能，还能在广域范围内实现VoIP电话和厂房内部移动式VoIP电话等业务。

厂房及坝区之间交换网接入由新型SDH设备组成的光纤环网中。新SDH设备由1台华为OSN500和3台华为OSN1500组成环形网。各个站点分别配置一套PCM，通过2M口来实现电路交换，并且采用环路中继，通过音频配线架接入杭州供电公司调度网。

新增一块MPGW板用于注册VoIP电话。MPGW板接入厂站管理区综合数据网，通过综合数据网络实现用户放号，并且通过在一、二级站厂房内部署无线AP实现厂房内部移动式VoIP电话的使用。改造后的华光潭电站生产区光纤通信网络拓扑图环网架构如图2所示。华光潭电站厂站侧用户需求共120门。本工程按照模拟用户112部MPGW板和128部VoIP电话的接入容量进行考虑，模拟和配置VoIP用户接口板，用户容量满足华光潭电站未来5年的接入需求。

图2 华光潭电站生产区光纤通信网络拓扑图环网架构（改造后）

5.1 用户网VoIP化解决方案

程控交换机MPGW板件通过网口接入厂区综合数据交换机，实现网络互通，完成用户电话VoIP化[2]。

5.2 一、二级站无线VoIP电话解决方案

由于一二级厂房内部空间较大，厂站内部电话部署分散且地下厂房有两层，手机移动信号丢失严重，不利于日常工作的沟通，且在机组开机状态下噪声较大无法听到厂房内部壁挂电话的响铃声。

基于厂站管理区综合数据网通过SDH光纤环网系统与一二级站的数据互通，在一二级厂站内部署一定数量的无线AP，实现厂房VoIP电话专用无线网络的覆盖，从而实现无线手持式VoIP电话的应用，极大地方便了日常工作的开展。厂房覆盖VoIP电话专用无线网络如图3所示。

图3 实现厂房覆盖VoIP电话专用无线网络

5.3 华光潭水电站光纤环网的成果体现

基于SDH系统环网结构，华光潭水电站光纤环网占用光纤资源极少，新增业务不需要增加光纤链路成本。基于SDH的环网结构，每个站点均有两个传输方向，任一方向的光缆中断仍可实现保护，保障数据业务向环网另一个方向的传输不中断，从而不影响任何信息系统的通信和数据的交互，提升了网络通信的可靠性和稳定性。此外，华光潭水电站光纤环网配置了网管系统，实现了全网实时监视控制、管理维护以及故障定位等，节省了人力和物力[3]。

6 规划电话号码范围和拨号方式等

所选广哈CCS型交换机预定数字用户数量112门和VoIP用户128门，一、二级站及一、二级坝各使用20门电话号码，128门VoIP电话能满足办公区使用需求。实际分配号码时，以保留原先使用的号码为原则，办公室因线路变更保留重要外线号码，其余号码用于保障未来应用。升级改造前后的电话号码范围分别如表1和表2所示。

表1 升级改造前的电话号码范围

表2 技术改造后电话号码范围

7 调度台的升级及录音功能的提升

一方面，调度台可以接入两个号码，一个用于普通号码，另一个用于紧急号码，而用户在紧急状况下可以拨打紧急号码。调度台对收到的紧急来话和普通来话分别采用不同的声/光提示方法加以区分，并且新型调度台支持VoIP及数字的共同使用，拥有并席、热线、群呼、会议以及广播等功能。

另一方面，录音系统可以对所有调度话机进行自动实时录音，用移动硬盘和DVD光盘刻录等进行备份，能显示并记录主叫和被叫号码，具有可以同时对多路电话进行录音、监听以及查询等功能，保障了调度交换网络的数据安全[4]。

8 交换网VoIP化解决方案的优势

8.1 实现网络结合，降低运营成本

程控交换网络VoIP化优化，采用统一的控制管理平台并提供统一的业务，摒弃了原有用户交换的跳线工作，减少了维护人员工作量。不同的用户通过网络享受相同的服务，实现了数字交换和电路交换共存，提升了网络利用率。

8.2 实现业务和用户综合接入

软交换网络可以通过网关连接传统模拟电话用户，通过无线AP实现无线VoIP用户接入，综合数据网接入VoIP电话。通过多功能调度台，可实现多号码使用、广播、会议以及群呼等特殊功能。

8.3 扩容便捷且维护方便

程控交换机系统可以通过增加板卡进行用户扩容，根据扩容数量增加相应VoIP电话或者模拟电话，不需音频布线工程和维护工程。

9 结 论

本次程控交换网络的优化结合了传统程控交换网络的可靠性、VoIP技术的灵活性与有效性等优点，对老电厂交换网的升级和优化具有重要作用，节省了电厂维护人员的工作量，促进了电力通信系统多业务融合和电力通信网络智能化的发展。