張海寧，許長清，鄭征，姜元建

基于軟交換技術(shù)的電力調(diào)度交換系統(tǒng)研究

張海寧，許長清，鄭征，姜元建

隨著堅強智能電網(wǎng)建設(shè)的深入開展，基于軟交換技術(shù)融合語音、視頻、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)構(gòu)建新一代電力調(diào)度交換系統(tǒng)成為必然趨勢。在深入研究當前各個主流軟交換設(shè)備廠商統(tǒng)一通信平臺的基礎(chǔ)上，提出了一種電力調(diào)度軟交換系統(tǒng)架構(gòu)，開發(fā)支持各廠商CTI協(xié)議的通信中間件，實現(xiàn)電力調(diào)度通信系統(tǒng)與不同廠商統(tǒng)一通信平臺的集成。對于架構(gòu)中調(diào)度服務(wù)器的基本通信業(yè)務(wù)服務(wù)功能，給出了基于CSTA協(xié)議的具體實現(xiàn)方法。

軟交換；統(tǒng)一通信；計算機電信集成；多媒體調(diào)度

0 引言

目前，電力調(diào)度電話交換網(wǎng)采用電路交換技術(shù)體制，隨著堅強智能電網(wǎng)建設(shè)的深入開展，傳統(tǒng)程控交換技術(shù)難以提供除語音通話功能以外的新業(yè)務(wù)需求。軟交換技術(shù)作為下一代網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，其發(fā)展已經(jīng)非常成熟，在運營商網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用，采用軟交換技術(shù)構(gòu)建新一代電力調(diào)度交換系統(tǒng)能夠滿足調(diào)度通信業(yè)務(wù)發(fā)展需求和通信的高可靠性要求[1-2]。

本文研究的基于軟交換架構(gòu)的調(diào)度交換系統(tǒng)是一個開放的業(yè)務(wù)平臺，能夠與當前各個主流軟交換設(shè)備廠商的統(tǒng)一通信平臺集成，實現(xiàn)語音調(diào)度、可視調(diào)度與協(xié)同調(diào)度，從以語音為主的調(diào)度系統(tǒng)向融合語音、視頻、數(shù)據(jù)為一體的多媒體調(diào)度系統(tǒng)提升。

1 CTI與軟交換技術(shù)

CTI（Computer Telecommunication Integration，計算機電信集成）技術(shù)[3]，是呼叫中心系統(tǒng)的核心技術(shù)，跨越了計算機技術(shù)和電信技術(shù)兩大領(lǐng)域，通過計算機對交換系統(tǒng)進行管理和控制，不僅可以實現(xiàn)傳統(tǒng)的電話語音業(yè)務(wù)，還可以實現(xiàn)各種多媒體增值業(yè)務(wù)，主要的標準協(xié)議有CSTA、TAPI、TSAPI、JTAPI等。

軟交換技術(shù)的核心是控制層與承載層分離，實現(xiàn)業(yè)務(wù)控制與呼叫控制的分離，媒體傳送與媒體接入功能的分離，采用分組網(wǎng)實現(xiàn)媒體流的承載，融合語音、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，克服了PSTN電話的缺點，是現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展方向[4]。

基于軟交換技術(shù)的統(tǒng)一通信平臺，將語音、視頻、傳真、電子郵件、WEB、移動短消息和多媒體數(shù)據(jù)等所有信息類型集合為一體，能夠讓人們無論任何時間、任何地點，都可以通過任何設(shè)備、任何網(wǎng)絡(luò)，獲得聲音、圖像和數(shù)據(jù)的自由通信。各個主流廠商的通信平臺提供標準的接口協(xié)議，通過CTI集成技術(shù)，將電力業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成到軟交換平臺上，融合語音、視頻、數(shù)據(jù)以及移動應(yīng)用，通過增強“內(nèi)部智能”，幫助各部門協(xié)同工作，提高事務(wù)執(zhí)行處理的效率。

2 電力調(diào)度交換系統(tǒng)設(shè)計方案

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

本研究提出的電力調(diào)度交換系統(tǒng)由軟交換統(tǒng)一通信平臺和調(diào)度通信系統(tǒng)組成，軟交換統(tǒng)一通信平臺采用華為、思科等主流軟交換設(shè)備廠商大型成熟的平臺，充分保證系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上，針對業(yè)務(wù)需求開發(fā)生成獨立的調(diào)度通信系統(tǒng)（包括調(diào)度服務(wù)器、調(diào)度臺、調(diào)度網(wǎng)管、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、錄音服務(wù)器等設(shè)備）兼容各主流廠商的平臺，系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)圖1所示：

圖1 調(diào)度軟交換系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)

(1) 軟交換統(tǒng)一通信平臺

由核心軟交換機、語音網(wǎng)關(guān)、IP電話（調(diào)度臺手柄和調(diào)度電話）等構(gòu)成底層的軟交換平臺，并根據(jù)業(yè)務(wù)需求配置數(shù)據(jù)協(xié)同、即時通信、多點會議、媒體服務(wù)等服務(wù)器提供多媒體協(xié)同服務(wù)，整個系統(tǒng)由軟交換平臺提供核心服務(wù)，可以為基本業(yè)務(wù)/多媒體業(yè)務(wù)呼叫的建立、保持和釋放提供控制功能，包括呼叫處理、連接控制和資源控制等，支持基本的雙方呼叫控制功能和多方呼叫功能。

(2) 調(diào)度服務(wù)器

調(diào)度服務(wù)器是調(diào)度通信系統(tǒng)的核心，主要包括注冊服務(wù)、調(diào)度服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、通信中間件等模塊。調(diào)度服務(wù)器作為服務(wù)器端接受調(diào)度臺的注冊并按配置的調(diào)度臺組信息管理同組的調(diào)度臺，與調(diào)度臺之間采用SIP協(xié)議傳輸調(diào)度業(yè)務(wù)請求/響應(yīng)、以及系統(tǒng)實時運行事件。通過CTI協(xié)議監(jiān)控注冊在軟交換平臺上的調(diào)度臺手柄和調(diào)度電話的運行事件，上送給同組的調(diào)度臺進行狀態(tài)呈現(xiàn)，分析處理各調(diào)度臺的操作請求，實現(xiàn)調(diào)度策略管理，為調(diào)度員提供多媒體調(diào)度業(yè)務(wù)的服務(wù)。

(3) 調(diào)度臺

調(diào)度臺是調(diào)度通信系統(tǒng)的重要設(shè)備，為調(diào)度員提供系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)測和多媒體調(diào)度操作控制的界面，一般配置左、右兩個調(diào)度手柄。調(diào)度臺通過調(diào)度服務(wù)器實現(xiàn)對呼叫的控制，接收、處理調(diào)度服務(wù)器上送的系統(tǒng)實時運行事件在界面上呈現(xiàn)狀態(tài)。調(diào)度員通過簡單直觀的圖形化界面實時了解系統(tǒng)狀態(tài)的變化，提供方便的調(diào)度業(yè)務(wù)功能按鍵便于調(diào)度員使用，提高工作效率。調(diào)度手柄注冊在軟交換平臺上，在調(diào)度臺故障時，調(diào)度手柄仍然可以進行簡單的電話操作，提高了系統(tǒng)通信的可靠性。

(4) 調(diào)度網(wǎng)管

調(diào)度網(wǎng)管實現(xiàn)調(diào)度通信系統(tǒng)的管理配置，提供完善的使用界面。為了保證系統(tǒng)的安全性和正確配置，分為超級管理員、管理員和用戶，登錄系統(tǒng)時進行用戶名、密碼及權(quán)限的認證。提供了對系統(tǒng)地區(qū)、部門、管理員、調(diào)度員、調(diào)度臺、調(diào)度臺組、同組熱鍵布局、通信錄、設(shè)備信息、軟件版本、歷史運行記錄等信息數(shù)據(jù)的管理維護，管理員可根據(jù)權(quán)限對以上信息進行配置管理，用戶僅能進行信息的查詢。

(5) 錄音服務(wù)器

錄音服務(wù)器實現(xiàn)調(diào)度臺通話的全程錄音、記錄管理維護，錄音記錄和值班調(diào)度員相關(guān)聯(lián)，為調(diào)度臺提供錄音記錄的檢索、回放。錄音服務(wù)器對網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)腞TP/RTCP協(xié)議進行識別解碼，實現(xiàn)語音的錄制、存儲。調(diào)度IP電話的錄音可以采用會議錄音、網(wǎng)絡(luò)鏡像錄音、媒體流復(fù)制錄音3種錄音方式，其中IP電話媒體流復(fù)制錄音技術(shù)最為先進，在部署方式、部署成本、對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的影響、維護成本等方面都有較大的優(yōu)勢。

基于軟交換架構(gòu)的調(diào)度交換系統(tǒng)相比程控交換系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)更加靈活，部署更加便利，具有多種冗余備份、切換運行機制，完全突破了程控交換系統(tǒng)的束縛，能夠提供融合語音、視頻和數(shù)據(jù)的多媒體業(yè)務(wù)服務(wù)，實現(xiàn)語音調(diào)度、可視調(diào)度與協(xié)同調(diào)度，系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能如圖2所示：

圖2 電力調(diào)度軟交換系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能

2.2 安全備份機制

軟交換統(tǒng)一通信平臺的核心軟交換機采用本地?zé)醾?、異地雙歸屬的冗余運行結(jié)構(gòu)，主用系統(tǒng)部署在調(diào)度中心，備用系統(tǒng)部署在備用中心或樞紐變電站等綜合條件優(yōu)越的站點，主備系統(tǒng)之間信息實時同步，通過運行檢測機制在主用系統(tǒng)運行異常的情況下，實現(xiàn)主備系統(tǒng)之間的快速切換。呼叫控制實現(xiàn)3級災(zāi)備：第一級為主用系統(tǒng)內(nèi)部的本地雙活熱備，第二級為主用系統(tǒng)和備用系統(tǒng)之間的異地雙歸屬，第三級為綜合網(wǎng)關(guān)的遠端自存活，通過綜合網(wǎng)關(guān)接替軟交換機的工作，并接入現(xiàn)有調(diào)度交換系統(tǒng)。

調(diào)度臺配置左、右雙手柄工作，調(diào)度服務(wù)器采用雙機雙活的機制為調(diào)度臺提供調(diào)度業(yè)務(wù)服務(wù)，實現(xiàn)負載均衡和過負荷保護機制，在軟交換平臺采用主用、備用系統(tǒng)異地雙歸屬部署時，在異地同樣部署兩臺調(diào)度服務(wù)器，充分保證系統(tǒng)的安全、可靠性。調(diào)度臺還可以采用虛擬桌面的建設(shè)方式，調(diào)度臺實體運行在通信機房服務(wù)器上，調(diào)度員桌面上通過虛擬桌面終端外接鍵盤、鼠標、顯示器，即可操作后端服務(wù)器上的調(diào)度臺。虛擬桌面的方式，最大限度的保證了調(diào)度臺的安全性，前端的虛擬桌面終端避免了人為存儲設(shè)備接入導(dǎo)致病毒入侵，后端的虛擬化技術(shù)，保證了調(diào)度臺軟件故障時的快速恢復(fù)和切換。

3 調(diào)度服務(wù)器基本功能實現(xiàn)

調(diào)度服務(wù)器通過開發(fā)實現(xiàn)CTI通信中間件將電力調(diào)度通信業(yè)務(wù)集成到軟交換平臺上，支持不同設(shè)備廠商的CTI接口協(xié)議，監(jiān)測、控制調(diào)度手柄和調(diào)度電話，完成系統(tǒng)實時運行狀態(tài)的采集。本文以華為公司CSTA(Computer Supported Telecommunications Applications，計算機支持的電信應(yīng)用)協(xié)議說明調(diào)度服務(wù)器基本通信功能的實現(xiàn)。

3.1 CSTA協(xié)議（第三階段）

CSTA協(xié)議（Ecma-269）中指定CSTA服務(wù)是作為請求/響應(yīng)交互進行建模，對于CSTA事件，無響應(yīng)生成。調(diào)度服務(wù)器（客戶端）和華為軟交換機（服務(wù)端）通過TCP/IP傳輸CSTA XML文檔，消息格式如圖3所示：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 Header(00) Length Invoke ID XML message body

圖3 TCP without SOAP

Header值00表示XML消息格式為TCP without SOAP，Length表示所有的數(shù)據(jù)長度，包括XML消息體長度以及前面8個字節(jié)的消息頭數(shù)據(jù)長度；Invoke ID為4個ASCII數(shù)字字符，在調(diào)度服務(wù)器控制操作請求消息中創(chuàng)建新的ID值，軟交換機處理該請求后，回復(fù)的響應(yīng)消息需要攜帶同樣的ID，值9999表示事件。

調(diào)度服務(wù)器使用應(yīng)用程序會話服務(wù)（Ecma-354）和華為軟交換機建立關(guān)聯(lián)，調(diào)度服務(wù)器發(fā)送Start Application Session（啟動應(yīng)用程序會話）服務(wù)請求來建立一個應(yīng)用程序關(guān)聯(lián)，關(guān)聯(lián)建立后調(diào)度服務(wù)器根據(jù)心跳間隔使用Reset Application Session Timer（重置應(yīng)用程序會話計時器）服務(wù)保持和華為軟交換機之間的會話。交換子域呼叫、設(shè)備和連接之間的關(guān)系如圖4所示：

圖4 呼叫、設(shè)備、連接之間的關(guān)系

調(diào)度服務(wù)器通過Ecma-269中提供的呼叫控制服務(wù)&事件來觀察和操作呼叫、設(shè)備之間的連接關(guān)系，呼出時典型的呼叫事件序列如圖5所示：

圖5 呼出時典型的呼叫事件序列

3.2 調(diào)度臺注冊/注銷

調(diào)度臺注冊/注銷是調(diào)度服務(wù)器實現(xiàn)調(diào)度臺、調(diào)度臺組管理的重要部分，調(diào)度臺注冊請求攜帶左、右手柄號碼、組號碼等信息，調(diào)度服務(wù)器響應(yīng)注冊請求，通過Monitor Start（監(jiān)視開始）服務(wù)向華為軟交換機請求監(jiān)視調(diào)度臺的組號碼、左、右手柄以及同組熱鍵界面布局中需監(jiān)視的調(diào)度對象的事件報告，監(jiān)視類型為設(shè)備類型。調(diào)度臺注冊成功后，調(diào)度服務(wù)器與調(diào)度臺之間通過心跳間隔發(fā)送心跳消息維護鏈路，心跳中斷后，調(diào)度臺重新發(fā)起注冊。

3.3 外呼/強插/強拆功能

外呼功能建立調(diào)度臺與另一方的通話，調(diào)度服務(wù)器發(fā)送Make Call（發(fā)起呼叫）服務(wù)請求，攜帶主叫號碼、被叫號碼、免提模式參數(shù)，autoOriginate參數(shù)取值Prompt/Do Not Prompt設(shè)置調(diào)度手柄是振鈴接聽后發(fā)起呼叫或直接免提發(fā)起呼叫。

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若被叫方為低級別用戶且當前處于通話/聽撥號音/聽忙音/撥號等狀態(tài)時，調(diào)度臺可對低級別用戶強插形成3方通話或強拆形成與低級別用戶通話。在被叫號碼參數(shù)中攜帶強插/強拆業(yè)務(wù)碼實現(xiàn)對低級別用戶的強插/強拆功能。

3.4 應(yīng)答功能

應(yīng)答功能實現(xiàn)調(diào)度臺接聽來電，對已分配到調(diào)度臺手柄振鈴的來電，摘機直接應(yīng)答或按鍵應(yīng)答，調(diào)度臺按鍵應(yīng)答時調(diào)度服務(wù)器發(fā)送Answer Call應(yīng)答呼叫服務(wù)請求（攜帶調(diào)度手柄號碼和接聽的來電呼叫標識）。對于呼叫組號碼處于排隊狀態(tài)的來電，調(diào)度服務(wù)器發(fā)送Directed Pickup Call（代答呼叫）服務(wù)請求，攜帶隊列中將被代答的連接(來電呼叫標識和組號碼)、調(diào)度手柄號碼。

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3.5 會議功能

會議功能實現(xiàn)多個成員加入到同一個電話呼叫中同時進行交流，會議由發(fā)起方和發(fā)起方定義的會議成員共同參與。調(diào)度服務(wù)器首先發(fā)送Make Connection（創(chuàng)建連接）服務(wù)請求建立會議呼叫，攜帶手柄號碼、免提模式、原因、最大會議成員數(shù)、開始時間、持續(xù)時間等參數(shù)。

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未攜帶開始時間startTime參數(shù)為創(chuàng)建即時會議，否則創(chuàng)建預(yù)約會議，當召開預(yù)約會議時調(diào)度服務(wù)器在到達開始時間后發(fā)送Answer Call應(yīng)答呼叫服務(wù)請求連接呼叫。然后依次發(fā)送Single Step Conference Call(單步會議呼叫)服務(wù)請求攜帶會議呼叫連接、會議成員、參與類型等參數(shù)，將其它的會議成員添加到此呼叫中，從而實現(xiàn)多方會議的功能。

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Active

4 總結(jié)

本文針對電力調(diào)度通信業(yè)務(wù)的需求，提出了一種電力調(diào)度軟交換系統(tǒng)架構(gòu)，架構(gòu)中的調(diào)度服務(wù)器是系統(tǒng)的核心，管理系統(tǒng)中的調(diào)度臺，采集調(diào)度手柄和調(diào)度電話的運行狀態(tài)，并為調(diào)度臺提供調(diào)度通信業(yè)務(wù)服務(wù)，通過開發(fā)支持當前各主流軟交換設(shè)備廠商CTI接口協(xié)議的通信中間件，實現(xiàn)電力調(diào)度通信系統(tǒng)與不同廠商統(tǒng)一通信平臺的集成。基于華為公司平臺的CSTA協(xié)議完成了調(diào)度通信基本業(yè)務(wù)功能的開發(fā)、測試以及現(xiàn)場實際運行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。下一步還將在調(diào)度臺上集成協(xié)同終端融合語音、視頻、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如視頻會議協(xié)同、即時消息、桌面共享、文件互傳等多媒體業(yè)務(wù)，實現(xiàn)具備語音調(diào)度、可視調(diào)度、協(xié)同調(diào)度等功能的新一代電力調(diào)度交換系統(tǒng)，豐富智能調(diào)度中心的多媒體通信業(yè)務(wù)，為智能電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的運行提供技術(shù)保障。

[1] 郭經(jīng)紅,等.電力多業(yè)務(wù)通信與交換平臺的建設(shè)及演進[J].電力系統(tǒng)通信,2012,33(239): 1-5.

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Research of Power Dispatching Exchange System based on Softswitch Technology

Zhang Haining1, Xu Changqing1, Zheng Zheng1, Jiang Yuanjian2
(1.Economic and Technology Research Institute of Henan Electric Power Company, Zhengzhou 450052, China; 2. Information Technology & Communication Company NARI Group Corporation, NanJing 210003, China)

With the development of the strong and smart grid, constructing a new generation of the power dispatching exchange system based on softswitch technology which convergence of audio, video and data services has become an inevitable trend. Based on an in-depth research of the mainstream softswitch equipment manufacturers unified communications platform, it gives a kind of the power dispatching exchange system architecture which can support the development of a communication middleware for CTI protocol of various manufacturers and realize the integration of the power dispatching communication system with various manufacturers unified communications platform. An implementation of a basic communication business function describing in this architecture for the dispatch server based on CSTA protocol has been given.

SoftSwitch; Unified Communications; Computer Telecommunication Integration; Multimedia Dispatching

TP311

A

1007-757X (2014)10-0035-03

2014.05.09）

張海寧（1971-），女，山東榮成，河南省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，高級工程師，研究方向：電力通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計與研究咨詢工作，鄭州，450052許長清（1973-），男，河南鄭州，河南省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，高級工程師，研究方向：電力信息通信技術(shù)研究與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作，鄭州，450052鄭 征（1979-），男，河南南陽，河南省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，高級工程師，碩士，研究方向：電力通信系統(tǒng)設(shè)計與設(shè)備應(yīng)用研究工作，鄭州，450052姜元建（1973-），男，江蘇東臺，南瑞集團公司信息通信技術(shù)分公司，工程師，研究方向：電力通信設(shè)備的研發(fā)、應(yīng)用工作，南京，210003