李成 中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所高級工程師

國家電網(wǎng)公司IMS與其他網(wǎng)絡(luò)互通方案研究

李成 中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所高級工程師

結(jié)合國家電網(wǎng)公司通信網(wǎng)現(xiàn)狀，分析了行政電路交換網(wǎng)向下一代網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)過程中IMS與其他網(wǎng)絡(luò)互通的技術(shù)方案。

IMS 電路交換網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)

1 引言

國家電網(wǎng)公司的通信專網(wǎng)始建于20世紀(jì)80年代后期，初期為了保障電力系統(tǒng)內(nèi)部調(diào)度的通信，建設(shè)了調(diào)度交換網(wǎng)，此后又逐步在行政網(wǎng)中建設(shè)了通信網(wǎng)，滿足行政辦公用戶的通信需求，從而形成了以電路交換為主的調(diào)度交換網(wǎng)和行政交換網(wǎng)兩張網(wǎng)絡(luò)。結(jié)合通信技術(shù)發(fā)展趨勢以及國家電網(wǎng)公司業(yè)務(wù)實(shí)際需要，國家電網(wǎng)公司計(jì)劃采用IMS逐步替代現(xiàn)有的行政電路交換網(wǎng)。行政電路交換網(wǎng)覆蓋全國27個(gè)省、直轄市和自治區(qū)，現(xiàn)有的交換設(shè)備分布范圍廣，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)較為復(fù)雜，因此需要分階段完成IMS部署。IMS與現(xiàn)有其他網(wǎng)絡(luò)互通方案是IMS部署階段的關(guān)鍵問題之一，確定合理互通方案將有助于網(wǎng)絡(luò)的順利部署，確保通信服務(wù)平穩(wěn)過渡。

2 國家電網(wǎng)公司行政交換網(wǎng)向下一代交換網(wǎng)演進(jìn)

國家電網(wǎng)公司行政交換網(wǎng)經(jīng)過近30年的建設(shè)，已覆蓋公司系統(tǒng)全部地市級及以上單位、74%以上的縣供電企業(yè)和95%以上的變電站，另接入南方電網(wǎng)、發(fā)電企業(yè)、電力設(shè)計(jì)施工單位等部分電力系統(tǒng)其他單位，目前技術(shù)體制以電路交換為主，并開展了小規(guī)模軟交換系統(tǒng)試點(diǎn)建設(shè)工作；在組網(wǎng)方式上采用了“四級匯接、五級交換”結(jié)構(gòu)，各級交換設(shè)備之間采用2M中繼互聯(lián)；在信令方面，采用以No.7信令為主，在部分地區(qū)還使用了No.1信令、PRA等；在編號方式上，全網(wǎng)用戶按照標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一9位編號。國家電網(wǎng)公司還與公眾電信網(wǎng)存在互通的接口，各地市與當(dāng)?shù)氐墓W(wǎng)運(yùn)營商通過2M中繼互通，為行政交換網(wǎng)的用戶分配公網(wǎng)號碼，實(shí)現(xiàn)專網(wǎng)用戶與公網(wǎng)用戶之間的通話。

由于電路交換網(wǎng)運(yùn)行多年，現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間長、設(shè)備老化，部分設(shè)備已開始停產(chǎn)，繼續(xù)提供高質(zhì)量通信保障將越來越具有挑戰(zhàn)性。通過引入IMS技術(shù)，可逐步減輕電路交換網(wǎng)負(fù)擔(dān)，通過接入層的不斷改造，最終實(shí)現(xiàn)程控交換設(shè)備的退網(wǎng)，從而解決當(dāng)前存在的一系列問題。IMS可提供豐富的多媒體業(yè)務(wù)并可實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)的靈活定制快速部署，為國家電網(wǎng)公司提供新的業(yè)務(wù)模式，提高企業(yè)內(nèi)部溝通效率。由于專網(wǎng)的特殊性，現(xiàn)有行政交換網(wǎng)的技術(shù)體制與公網(wǎng)不完全相同，因此在引入IMS后需要考慮如何實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的連續(xù)性和前向兼容性，確保用戶得到最佳體驗(yàn)。

3 IMS與其他網(wǎng)絡(luò)互通技術(shù)方案分析

IMS與其他網(wǎng)絡(luò)互通從技術(shù)體制上可以分為IMS與電路交換網(wǎng)、IMS與軟交換互通；從網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，國家電網(wǎng)公司內(nèi)部存在電路交換網(wǎng)和軟交換兩種技術(shù)體制，與公網(wǎng)互通主要采用電路方式進(jìn)行互通。因此，國家電網(wǎng)公司IMS與其他網(wǎng)絡(luò)互通存在以下幾種場景：

3.1 IMS與行政交換網(wǎng)中的電路交換網(wǎng)互通方案

由于IMS是分階段部署的，IMS并不能一次替換所有電路交換設(shè)備。在建設(shè)初期，存在IMS與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)互通的場景，隨著網(wǎng)絡(luò)改造的深入，IMS將逐步替代原有的電路交換機(jī)。根據(jù)IMS部署階段的不同，IMS與行政電路交換網(wǎng)互通又可分為IMS與行政電路交換網(wǎng)匯接局互通和IMS替代行政電路交換網(wǎng)匯接局兩個(gè)場景。

（1）場景1：IMS與行政電路交換網(wǎng)匯接局互通

IMS與行政電路交換網(wǎng)匯接局互通時(shí)，IMS與電路交換網(wǎng)之間通過E1連接，采用No.7或PRA協(xié)議與行政電路交換網(wǎng)的匯接局進(jìn)行對接。IM-MGW部署在省公司時(shí)，IM-MGW通過E1鏈路與C3匯接局連接；IM-MGW部署在地市公司時(shí)，IM-MGW通過E1鏈路與C4匯接局連接。IMS的信令網(wǎng)關(guān)（通常內(nèi)置在MGCF中）應(yīng)配置各地市行政電路交換網(wǎng)的號碼與中繼線路的路由數(shù)據(jù)，用于將呼叫接續(xù)到正確中繼線路。IMS與行政電路交換網(wǎng)之間的呼叫采用9位號碼作為路由標(biāo)識(shí)。

行政電路交換網(wǎng)的互通匯接局及其下級交換設(shè)備應(yīng)配置IMS用戶號段的路由數(shù)據(jù)，將行政電路交換網(wǎng)用戶到IMS用戶的呼叫經(jīng)過互通匯接局發(fā)送到IM-MGW所在的局向。

IMS與行政電路交換網(wǎng)匯接局互通的組網(wǎng)架構(gòu)如圖1所示。

IMS用戶呼叫行政電路交換網(wǎng)用戶時(shí)，根據(jù)被叫用戶類型及所在網(wǎng)絡(luò)分為以下3種情況：

●被叫為本省行政電路交換網(wǎng)用戶：主叫S-CSCF通過號碼分析，確認(rèn)被叫為本省行政電路交換網(wǎng)用戶，S-CSCF將呼叫信令發(fā)往MGCF,MGCF根據(jù)被叫號碼字冠分析將呼叫路由至被叫用戶所在地對應(yīng)的原程控網(wǎng)交換設(shè)備，后續(xù)路由遵循行政電路交換網(wǎng)的路由原則。

●被叫為他省行政電路交換網(wǎng)用戶，且被叫省未部署IMS：主叫S-CSCF分析被叫號碼，若被叫省未部署IMS，S-CSCF將呼叫信令發(fā)送給MGCF，MGCF將呼叫發(fā)往本省行政電路交換網(wǎng)互通匯接局（通常為C3），經(jīng)行政電路交換網(wǎng)發(fā)到被叫省，由電路交換網(wǎng)完成后續(xù)呼叫接續(xù)。

●被叫為他省行政電路交換網(wǎng)用戶，且被叫省已部署IMS：采用盡量使用IMS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行呼叫接續(xù)的原則，S-CSCF判斷被叫省存在IMS，則通過IMS網(wǎng)絡(luò)將信令發(fā)送到被叫省的IMS網(wǎng)絡(luò)，由被叫省IMS進(jìn)行后續(xù)的呼叫接續(xù)。

行政電路交換網(wǎng)用戶呼叫IMS用戶，根據(jù)被叫用戶類型分為以下兩種情況：

圖1 IMS與行政電路交換網(wǎng)匯接局互通的組網(wǎng)架構(gòu)

●行政電路交換網(wǎng)用戶呼叫本省IMS用戶：行政電路交換網(wǎng)的匯接局（C3或C4）進(jìn)行被叫號碼分析，將發(fā)往IMS用戶的呼叫送到互通IM-MGW，IM-MGW將呼叫信令發(fā)往S-CSCF，由S-CSCF處理后續(xù)呼叫流程。

●行政電路交換網(wǎng)用戶呼叫他省IMS用戶：主叫匯接局通過字冠分析確定被叫號碼為他省號碼，通過行政電路交換網(wǎng)將呼叫發(fā)往被叫省，被叫省電路交換機(jī)將呼叫發(fā)往被叫省IM-MGW并由S-CSCF負(fù)責(zé)后續(xù)的呼叫處理。

（2）場景2：IMS替代行政電路交換網(wǎng)匯接局

IMS替代行政電路交換網(wǎng)匯接局時(shí)，IMS信令網(wǎng)關(guān)應(yīng)當(dāng)配置被替代匯接局的原有數(shù)據(jù)（包括號碼路由數(shù)據(jù)、信令點(diǎn)編碼等），并且在IM-MGW上配置原匯接交換局與其他交換機(jī)之間的中繼線路。省公司部署的IM-MGW替代C3匯接局，地市公司部署的IM-MGW替代C4匯接局。

IMS替代行政電路交換網(wǎng)匯接局的組網(wǎng)架構(gòu)如圖2所示。

這種場景下IMS用戶與行政電路交換網(wǎng)用戶的呼叫流程與前一種場景相似，IM-MGW取代了原匯接局的角色，完成呼叫的接續(xù)。與前一種場景的主要區(qū)別是：IM-MGW不但完成IMS與行政電路交換網(wǎng)用戶之間的互通，還要完成原有匯接局的功能，即完成行政電路交換網(wǎng)用戶之間呼叫的接續(xù)，因此需要IM-MGW具備匯接功能。

3.2 IMS與行政交換網(wǎng)中的軟交換互通方案

國家電網(wǎng)公司部分省部署了軟交換作為行政電路交換網(wǎng)的補(bǔ)充，軟交換從技術(shù)體制上看與IMS一樣屬于分組交換，IMS與軟交換可采用SIP-I直接互通。根據(jù)國家電網(wǎng)公司部署現(xiàn)狀，在引入軟交換后，軟交換通常采用中繼網(wǎng)關(guān)與行政電路交換網(wǎng)互通，為沿用這種互通方案，減少對軟交換配置的修改，IMS與軟交換也可采用E1互通，均將對方視為電路交換網(wǎng)。因此，IMS與行政電路交換網(wǎng)軟交換可采用IP互通和電路互通兩種方式。

●IP互通方式：通過IP承載網(wǎng)互通，信令層面使用SIP-I協(xié)議，媒體層面使用RTP協(xié)議。采用IP方式互通的優(yōu)點(diǎn)是軟交換和IMS之間可實(shí)現(xiàn)多媒體業(yè)務(wù)。IP互通方式組網(wǎng)架構(gòu)如圖3所示。

●電路互通方式：通過E1鏈路互通，信令層面使用No.7，媒體使用PCM編碼。采用電路方式互通，對于IMS用戶與軟交換用戶之間的呼叫，如果主叫采用視頻呼叫，將協(xié)商為音頻通話。電路互通方式組網(wǎng)架構(gòu)如圖4所示。

圖2 IMS替代行政電路交換網(wǎng)匯接局的組網(wǎng)架構(gòu)

3.3 IMS與公網(wǎng)PSTN互通方案

公眾電信網(wǎng)存在IMS、軟交換、電路交換網(wǎng)等多種技術(shù)體制，國家電網(wǎng)公司現(xiàn)有行政交換網(wǎng)與公網(wǎng)之間使用E1互通，在IMS部署后將沿用這種互通方式。IMS與公網(wǎng)PSTN互通組網(wǎng)架構(gòu)要求如下：

圖4 IMS與行政交換網(wǎng)軟交換互通的組網(wǎng)架構(gòu)—電路方式

（1）IMS與公網(wǎng)PSTN互通信令采用No.7或PRA，IM-MGW側(cè)的中繼鏈路及路由信息配置數(shù)據(jù)與公網(wǎng)運(yùn)營商協(xié)商確定。

（2）IMS與公網(wǎng)互通的出口初期考慮設(shè)置在各地市公司，地市公司向當(dāng)?shù)剡\(yùn)營商申請互通中繼鏈路，并申請本地公網(wǎng)固話號碼，作為本地IMS用戶的公網(wǎng)號碼。IMS與公網(wǎng)的互通點(diǎn)也可設(shè)置在省公司，替代全部或部分地市公司的公網(wǎng)互通點(diǎn)。

（3）IM-MGW設(shè)置在地市公司時(shí)，IM-MGW直接與公網(wǎng)運(yùn)營商的中繼鏈路相連。

（4）IM-MGW設(shè)置在省公司且IMS與公網(wǎng)互通的出口設(shè)置在各地市公司時(shí)，各地市與運(yùn)營商互通的中繼鏈路通過傳輸網(wǎng)連接到省公司的IM-MGW。

IMS與公網(wǎng)PSTN互通的組網(wǎng)架構(gòu)如圖5所示。

在這個(gè)方案中，國家電網(wǎng)公司在各個(gè)地市都與運(yùn)營商有互通接口，主要的原因是各個(gè)地市運(yùn)營商向國家電網(wǎng)公司用戶分配公網(wǎng)號碼，用于用戶的外呼顯示和回?fù)埽瑸楸ＷCIMS引入之后應(yīng)維持各地市與公網(wǎng)互通點(diǎn)，確保號碼資源的正確性，沿用了之前的互通點(diǎn)。今后如能與公網(wǎng)運(yùn)營商協(xié)商在省內(nèi)集中部署互通鏈路，并針對每條中繼配置不同的地市號碼，則能夠減少國家電網(wǎng)公司省內(nèi)傳輸線路和配置數(shù)據(jù)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低運(yùn)維成本。

4 結(jié)束語

國家電網(wǎng)公司行政交換網(wǎng)由電路交換向分組交換演進(jìn)的過程不是一蹴而就的，由于專網(wǎng)的特殊性，IMS與不同網(wǎng)絡(luò)互通時(shí)選取合適的方案能夠有效解決互通中可能存在的技術(shù)問題，從而提升網(wǎng)絡(luò)部署的效率，確保業(yè)務(wù)的可用性和連續(xù)性，為向下一代交換網(wǎng)的平滑演進(jìn)提供有力保障。

Study on Interconnection between IMS and Other Networks byState Grid

Combining current situation of communication network of SGCC（State Grid Corporation of China）, this articleanalyzes the technical solution of inter-working between IMS and other networks in the process of evolution from switchingnetwork to Next Generation Network.

IMS,circuit switching network, network evolution

圖5 IMS與公網(wǎng)PSTN互通的組網(wǎng)架構(gòu)

2015-09-15）