调度交换网（共7篇）
调度交换网 篇1
0 引言
传统的调度电话网采用电路交换技术, 其基本特点是面向连接, 具有实时性强、时延小等特点, 但电路交换的线路利用率低、电路持续时间长、通信效率低且电话功能单一、扩展新业务能力有限。随着交换技术的不断发展, 传统程控电话交换机市场需求逐步萎缩, 大部分设备厂家已停止研发投入和缩小生产规模, 如果延续采用基于电路交换的设备进行更新和扩容, 一是背离交换技术向分组交换演进的趋势;二是设备厂家对于现有设备运行维护的后续技术支持能力存在不确定性。
为此, 在调度电话网建设中应用软交换技术, 可以满足省、市、县公司程控电话交换机更新、扩容的需求, 通过承载网将调度电话延伸至变电站, 替代PCM以降低部署成本;同时可以与国家电网公司信息化应用紧密融合, 提供丰富的多媒体应用, 提高办公效率, 提升用户体验。
1 山东电力调度电话交换网现状
1.1 山东电力调度电话交换网概况
目前山东省电力调度组网采用二级汇接、三级交换的组网原则[1], 即以省公司为一级汇接中心、各地区调度为二级汇接中心, 以所辖县、变电站、电厂等终端接入。省调主要负责全省各市公司单位和超高压公司以及500 k V变电站等直调厂站的汇接, 市公司主要负责本区域内500 k V变电站以及220 k V变电站等其他直调厂站的汇接任务。
山东省电力公司共配置3台电路调度交换机, LH型调度交换机1台, IXPCCS调度交换机2台, 其中2台放置在省公司, 1台放置在备调 (潍坊供电公司) , 3台调度交换机通过2 M中继互联, 共同承载组网的汇接任务。各市公司电路调度交换机分别通过2个独立路由采用2 M中继方式同省调的主调和备调电路调度交换机互联。山东98个县调度交换均是电路交换, 其中45个县具有专用电路交换机, 53个县不具备专用调度交换机, 调度电话通过市公司PCM放小号实现。
1.2 存在的主要问题
1) 县公司调度交换方式不统一。山东全省共有98个县, 其中53个县没有独立的电路调度交换机, 45个县设置有独立的电路调度机。从县一级调度设备类型看, 型号繁多, 不方便统一管理, 从而给运维和排障带来一定难度。
2) 电路调度交换机设备落后, 业务扩展能力差。目前, 电路调度交换机的主要设备厂商中, 华为、中兴等厂商已经停产, 山东电网主要使用的专业调度交换机厂商仍有一定的产能。在运电路调度交换机已运行10年以上, 很多调度机型号面临停产或减产, 对于设备更新换代需求较为迫切。电路调度交换的主要业务包括调度电话、录音等。现有的数字电路系统越来越不能满足企业IP化、多媒体化的发展需求, 并且由于交换方式和带宽的限制, 只能实现基本的音频功能, 很难在现有系统上进行多媒体业务的扩展。不能适应未来系统信息化、视频化和数据化的发展要求。
3) PCM带来的浪费。由于历史原因, 各变电站和市、县公司大量使用PCM设备, 末端可靠性较差, 维护极为不便。并且随着安控和自动化等调度业务的新建、改造, 传统64 k通道接口被逐步淘汰, 新建厂站的PCM设备一般仅供调度交换放小号使用, 设备利用率低, 资金大量浪费。另外PCM设备的级联也给调度系统增加了不稳定性。
4) 不符合国家电网公司“三集五大”建设原则。随着“大运行”体系建设工作的推进, 山东电网将逐步实施“调控一体化”的运行管理模式, 该模式下要求各级变电站监控业务与电网调度业务高度融合。当前在运的电路交换设备显然不能满足“三集五大”建设原则, 建设全网范围内统一的调度软交换平台势在必行。
2 软交换技术
软交换的概念是1997年由朗讯公司贝尔实验室提出来的[2], 目的是将现有的电路交换网与IP、异步传输模式 (Asynchronous Transfer Mode, ATM) 、公共交换电话网 (Public Switched Telephone Network, PSTN) 等网络融合。软交换实现了业务和呼叫控制相互分离, 呼叫控制与承载相互分离。因此可以在网上提供更加灵活的业务, 同时又可以开放交换、接入、业务以及控制间的协议。
引入软交换技术后, 就可以实现将视频、数据、语音等多媒体业务都集成在一个纯IP的底层网络, 这样既可以做到与电力系统当前基于TDM的网络进行互通, 又可以做到与移动通信网、因特网等网络的互通, 能较好地解决电力通信网络现存的问题。
2.1 软交换相关协议
会话初始协议 (Session Initiation Protocol, SIP) 是在IP网络上进行多媒体通信的应用层控制协议。IP多媒体子系统 (IP Multimedia Subsystem, IMS) 是一种全新的多媒体业务形式, 能够满足未来终端客户更新颖、更多样化的多媒体业务需求。因此它被认为是下一代网络的核心技术, 也为解决移动与固网融合, 引入视频、数据、语音三重融合等差异化业务提供了全新思路。
SIP协议借鉴了Internet的标准和协议的设计思想, 并在风格上遵循其一贯坚持的简练、开放、兼容和可扩展等原则, 也正是凭借简单、易于扩展、便于实现等诸多优点得到了业界的广泛青睐, 成为NGN的重要协议。因此, 山东电力调度电话网系统宜采用SIP协议。
2.2 软交换网络体系架构
软交换系统由业务/应用层、会话控制层、核心传输层和媒体/接入层4层架构组成, 软交换网络体系架构[3]如图1所示。
1) 业务/应用层:由应用服务器、媒体服务器组成, 利用了系统提供的应用编程接口, 通过提供业务的生成环境, 完成业务创建、维护功能。
2) 会话控制层:作为软交换系统的控制核心, 能实现协议适配、呼叫处理、资源管理等功能, 并作为系统的对外接口与其他系统进行互联互通。
3) 核心传输层:即负责软交换系统承载及传输的网络。
4) 媒体/接入层:用以实现各种类型的信令、媒体流的转换, 从而接入系统, 包含信令网关和媒体网关2部分:媒体网关又分为中继媒体网关、接入媒体网关、综合接入设备3种类型, 可以实现不同业务的接入。
3 山东电力调度电话交换网建设原则
3.1 部署方式
软交换网络的部署方式可采用集中式部署和分布式部署。
在省公司本部核心节点部署一套大容量调度软交换核心平台, 地市公司及县供电公司部署中继网关接入当地用户级交换机 (Private Branch Exchange, PBX) , 中继网关或IP电话通过调度数据网接入集团公司本部软交换核心平台。这种方式投资虽然较低, 但系统可靠性相对较差, 且核心节点工作量压力和损耗非常大, 一旦核心节点出现故障, 可能导致全网瘫痪, 所以不建议采取这种方式部署。
分布式部署是在省公司本部、各地市供电公司均部署软交换平台, 以总线形式统一接入调度数据网, 地市公司所辖县供电公司、各变电站部署接入网关或IP电话接入当地软交换平台 (见图2) 。
采用这种组网方式, 可以增强全网软交换系统可靠性, 满足坚强智能电网的建设要求。同时, 将系统运维工作落实到各地市供电公司, 有利于实现分区管理、属地维护。因此, 山东电力调度电话交换网软交换平台的建设应优先考虑分布式部署。
3.2 1+1容灾建设
应考虑建设软交换系统异地容灾备份, 进一步提高调度电话交换网的安全性和可靠性。容灾备份方案如下。
1) 在潍坊备调部署软交换核心服务器1套, 作为省公司本部的容灾备份系统。省调和备调的软交换服务器通过2 M中继互联。
2) 在省公司本部部署软交换核心服务器1套, 作为超高压公司的容灾备份系统。省调和超高压公司的软交换服务器通过2 M中继互联。
3) 每个地市在地调和备调各上1套调度软交换系统, 互为备份。地调和备调的软交换服务器也通过2 M中继互联。
3.3 市县一体化统筹建设
随着国家电网公司“三集五大”体系建设和地县级电网将逐步实施“调控一体化”的新的运行管理模式, 110 k V及以上变电站将采取地区直调, 35 k V及以上变电站地区将由市公司直采, 县公司在调度管理中的地位发生改变。从政策适应性和经济性考虑, 在各地市公司统一配置软交换系统, 实施市县一体化建设, 县公司不再配置调度交换机, 终端电话部署在各县公司及各相关变电站, 由所属市公司统一管辖, 并接入市公司调度软交换系统, 是一种较优化的建设方案。
通过市县一体化建设, 取消了县一级的汇接功能, 可以实现扁平化管理, 提高了管理和运维效率, 避免了重复投资。
3.4 软交换承载网多样化
如图3所示, 地市公司 (地调) 和地区容灾中心 (备调) 以上的调度软交换系统独立运行, 分别承载在2个不同的网络。市公司配置的调度软交换系统可以根据PTN网络和调度数据网建设情况:当调度数据网不具备2套设备的情况下, 可先承载在PTN网络上, 等到调度数据网2套设备全部建成后, 再将IP终端转移到调度数据网承载。届时, 各地市公司 (地调) 和地区容灾中心 (备调) 新上的软交换系统会分别独立承载在调度数据网Ⅰ和调度数据网Ⅱ。每个地区局所管辖的各变电站、县公司应配置2套IP电话 (或IAD接入网关) , 形成完全独立的2套调度系统, 可以保证容灾的可靠性。
2套调度软交换系统宜采用不同厂家的设备, 这样有利于市场竞争和避免垄断。另外, 由于不同的厂家所采用技术不完全相同, 在产品的应用实践中有利于软交换技术的发展。基于网络安全考虑, 新上软交换设备应全部采用国产品牌。
3.5 调度安全性
由于软交换技术在电力系统中尚没有经过长期应用实践的检验, 电路交换在一定时期内还不能完全退出调度交换网。因此软交换调度组网在一定时期内应继续利用原有的电路交换系统, 并使两者之间能互相通信, 即电路交换系统可作为软交换系统的备份继续发挥作用。当软交换网络发生故障时 (根据当前电力系统内软交换设备的运行情况, 软交换系统故障率高于电路交换) , 应能在第一时间将业务切换到电路交换机。今后, 随着软交换技术的成熟和故障率的降低, 逐步退出电路交换系统, 最终形成全软交换的调度电话交换网。
4 结语
为适应交换技术的发展和“三集五大”政策的要求, 在保证调度安全性的前提下, 整合现有资源, 在山东电力调度交换网有计划、有步骤地应用软交换技术, 是未来电力系统调度通信的发展方向。
参考文献
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[2]郭经红, 张官元.软交换平台在下一代电力通信网络中的应用[J].电力系统通信, 2007, 28 (5) :24–27.GUO Jing-hong, ZHANG Guan-yuan.Application of softswitch platform in next generation electric power communication network[J].Telecommunications for Electric Power System, 2007, 28 (5) :24–27.
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调度交换网 篇2
目前, 在电力系统调度交换专网中, 依然以传统电路交换机技术为主, 实现全网调度交换业务的部署。虽然现有调度交换网依托电力系统专网, 为电力系统调度及生产业务提供稳定、可靠的服务, 但随着IP网络及交换技术的快速发展, 用户对业务的需求已经不局限于语音及低速的数据业务。在如何满足未来调度交换业务迅速发展的需求, 提高系统组网的灵活性等方面, 传统电路交换网络正在成为业务发展的瓶颈[1,2,3]。
在充分发挥传统网络稳定性的前提下, 传统的电路交换技术向基于软交换的下一代网络过渡是大势所趋。软交换是下一代网络技术中为语音、数据、视频业务提供呼叫、控制、业务功能的核心设备。软交换能够快速提供原有网络难以提供的新业务, 软交换的应用必将为今后电力系统通信网络技术和业务转型提供重要的战略机遇和发展空间。
1 电力系统调度交换网概况
目前, 省公司电力调度交换网基本以二级汇接、三级交换为主, 即省调中心、省备调中心为一级汇接中心, 省内各地调中心为二级汇接中心, 而地调以外的县调、变电站等, 则作为三级交换层, 整个网络结构具有明显的分层分级汇接功能。
省公司电力调度交换网一般以2M数字中继、Q信令进行统一组网。省调及省备调中心作为一级汇接中心, 其作用是主要汇接各地调调度交换机, 直调变电站、直调电厂。目前, 有部分省主调中心采用2套调度交换机作为不同站点的汇接, 也有部分省主调中心采用1套调度交换机;而备调中心一般在异地, 采用1套调度交换机方式。地调作为二级汇接中心, 其主要作用是汇接相应的地区变电站、直调变电站、县调、电厂等站点, 并作为三级交换层的站点与省调相互之间通信。目前, 有部分省份地调中心采用2套调度交换机作汇接用, 也有部分省份地调中心采用1套调度交换机。省、地、变电站、县调等一般具有独立调度交换机的站点, 均需要设置独立的管理系统, 由当地维护人员进行维护。
传统电力调度交换网络架构如图1所示。
2 软交换技术概述
2.1 软交换技术的原理
软交换的主要设计思想是业务与控制分离、承载与接入分离, 把传统变换机功能实体离散分布在网络中。软交换技术是一种功能实体, 为软交换网络提供具有实时性要求的业务呼叫控制和连接控制功能。其实现基于分组交换, 在原有电路交换机的基础上, 将业务功能、控制功能和接入功能相分离, 形成软交换网络的应用服务器、控制设备、信令网关和各种接入媒体网关。软交换网络可以同时向用户提供语音、数据、视频等业务, 采用分层的网络结构, 使组网更加灵活方便。整个网络被分成边缘接入层、核心传送层、控制层和业务层, 以及各种类型的接人终端, 即把控制和业务的提供与媒体层分离[4]。基于软交换技术的网络结构如图2所示。
2.2 软交换在电力系统中的应用优势
1) 软交换可以简化网络结构、减少运行维护投入。经过了几十年的不断发展进步, 电力通信网已经发展成拥有微波通信网、光纤传输网等综合性网络, 传输通道众多。利用软交换网络可以对这些网络进行融合, 简化系统结构, 方便管理和维护。
2) 提高系统安全性和服务质量。软交换由于采用了开放式的平台, 完全可实现多元化业务的部署。与传统电路交换技术方式不同的是, 软交换组网过程中, 可结合IP承载网的组网技术、路由技术、网络安全隔离等技术手段, 组网方式更加灵活, 可以更好地满足系统运行安全性的要求。
3 电力调度交换网软交换改造原则
软交换的引入将针对电力通信网应用现状及发展要求, 旨在提高整个系统的安全性和可靠性, 为电力调度系统的安全稳定运行提供保证。因此, 以软交换为核心技术进行调度交换网组网改造时应该遵循一定改造原则, 使电力调度系统在安全稳定的前提下, 获得循序渐进的平滑过渡。
1) 保护兼容现有系统, 电路交换与软交换系统将长期共存。虽然软交换与电路交换相比有较多优势, 但由于电路交换组网已经在全国电力通信网中全面建设, 其普及率相当高, 软交换很难完全取代。因此, 采用软交换技术后, 对目前应用的交换系统应该具有一定的兼容性, 并平滑过渡, 不仅使资源利用达到最大化, 也符合电力通信专网的稳定、可靠的要求。
2) 融合电路交换调度的优势, 互为主备。电路交换技术在调度应用中, 可靠性和安全性很高, 因此, 软交换在现阶段应该充分发挥这种优势, 特别在调度台终端, 能够融合电路交换和软交换双平台运行, 达到可靠安全的要求。电路交换和软交换系统之间, 能够形成一定的主备用关系, 即当IP网络出现故障后, 原来的传统交换能够在第一时间将业务切换过来。
3) 引入新的技术业务模式, 扩展调度系统的业务类型。在以软交换为核心的分组网络中, 通过计算机技术和通信技术的融合, 可以实现业务内容的多样化。为此, 借助软交换技术, 在新的调度模式中, 需要引入新的技术业务模式, 否则, 单纯采用语音, 则与传统业务并无差别, 无法体现软交换技术的先进性。
4 电力调度交换网软交换改造方案
基于电力调度交换网改造原则, 在原有运行系统的基础上, 通过软交换技术改造, 可使电力调度系统全面实现语音、视频、图像、数据、多媒体等业务应用。电力调度交换网软交换改造方案如下:
4.1 软交换平台建设
在省调及备调设置软交换核心服务器作为软交换核心交换平台, 具备1+1冗余热备及高可用性, 并同时布置网管、录音、媒体控制等业务服务器, 系统中的各个终端都能够提供双归属功能, 当平台两套设备IP分开规划的时候, 所有的终端设备都能够同时注册到两套核心平台上, 实现双归属。
4.2 调度台配置
各站点配置的软交换调度台均为双模视频调度台, 具备跨网多机同组的功能。新增调度台拥有软交换接口及电路交换接口, 同时注册到软交换服务器及电路交换机, 两侧网络同时工作互为备用, 具有极高的安全可靠性。可任意定义混合接口中的其中一个为主用接口或备用接口, 也可定义为两者同时主用, 即当调度台呼叫软交换侧用户时, 由软交换网口连接;当调度台呼叫电路交换机用户时, 可由电路交换接口连接, 因此, 具有高智能选择功能, 其可靠性更高。
4.3 软交换和现有系统的兼容
所有具备调度交换机的站点在保持原有连接方式不变的基础上, 采用IP中继网关方式连接到专用IP网络, 同时也能够与软交换网络的其他设备通信。在省调、地调的2台交换机中配置中继网关, 作为2M数字中继组网的备用路由选择。在各站点的扩展用户中, 可以采用IP话机、视频话机、模拟网关等终端设备, 通过模拟网关延伸出多个模拟话机, 实现全多媒体业务。
4.4 IP网路建设
软交换系统网络可以依托电力系统光传输网络, 并建立虚拟专用网承载软交换调度业务。
软交换调度交换网构架如图3所示。
5 结论
基于软交换技术的电力调度交换网, 可能够为电力系统提供视频通信、视频会议、数据会议、电子白板、同步浏览等新业务, 满足新型业务的拓展, 将是未来电网调度交换业务发展的重点。文章以现有调度交换系统为基础, 阐述了基于软交换技术的电力调度交换网的改造原则和改造方案, 可使电力调度系统在安全稳定的前提下, 获得循序渐进的平滑过渡, 对其未来在电网调度交换系统中更好地实现业务的部署提供参考。
参考文献
[1]徐培文, 工鹰, 尹宁曼, 等.软交换及其管理技术[M].北京:机械工业出版社, 2006.
[2]周勇, 郭晓玉.软交换技术及其在电力通信中的应用[J].电力系统通信, 2012 (233) :5-8.
[3]张建周, 樊强, 徐伟.电力调度软交换通信网的建设研究[J].电力系统通信, 2012 (233) :5-8.
调度交换网 篇3
为适应坚强智能电网的建设需要, 结合大运行体系调控一体化的模式, 调整优化公司系统的调度功能, 以实现国调、网调运行业务一体化运作。同时, 随着特高压电网的建设和区域联网加强, 调度系统数据量成倍增加, 电网运行更加复杂, 跨网局或同区域各省局之间的调度将越来越多, 促使调度方式更加灵活可靠。
本文研究开发的基于软交换架构的智能调度交换系统, 实现了公司系统以语音为主的调度系统向集语音、视频和数据为一体的多媒体融合调度系统的提升, 系统是一个开放的、可第三方编程的业务平台, 可有效扩展调度系统的应用范围, 很好地解决新老系统渐进、共存、互补问题[1,2]。本文提出的系统通过在浙江电力的实际应用验证了在电力调度工作中的适应性和可行性, 符合电网调度技术发展方向。
1 调度交换网现状
全国电力系统的调度程控交换网大多始建于20世纪90年代初, 现今普遍存在设备老化、故障频发的现象, 且无法与“大运行”体系下的调度业务有机融合, 在部署模式上存在较大局限性[3,4]。
1) 现有调度电话系统设备陈旧[5]。浙江省现网中的23台调度程控交换设备大部分是20世纪90年代早期的行政交换网设备退换下来的, 经过软件升级改造成为调度通信网的调度机, 其中9台运行年限至2013年将达到或超过20年, 其余14台运行年限达到或超过10年, 部件老化, 厂家不再提供备件, 运行设备缺乏足够的硬件质保和技术支持, 对电网安全生产构成威胁。
2) 现有调度台软件走死、数据丢失等故障频发。在新建被调对象时, 对于部署远端模块或者数字调度台的变电站, 必须通过传输设备的E1通道来传送;对于设置调度电话单机的变电站, 必须配套使用PCM设备才能实现用户延伸, 而PCM设备在通信业界也渐趋停产, 设备质量问题日益突出。据统计, 2011年至2012年造成调度电话业务故障的主要原因是调度台和PCM设备故障。
3) 现有调度交换网技术局限, 无法满足“大运行”体系下调控一体化的工作模式。调度运行人员提出了夜服呼转、人机绑定、身份识别、应急视频、录音定位查找、操作票联动等重要功能的迫切需求, 原有程控调度交换机无法实现, 给调度运行带来不便和安全风险[6]。“大检修”体系下大部分变电站无人值班, 目前有部分采用公网移动电话作为操作手机, 无法实现本地录音。
4) 现有调度程控交换技术无法支持跨大区异地互备的灵活组网模式, 制约了大型网络异地灾备和集中运维的架构需求[7]。
2 调度软交换组网架构选择
为验证国家电网公司“两层四级”网络架构的可行性, 以及备份机制的合理性, 本文研究模拟国家电网公司架构组网, 搭建了三级功能架构实际网络, 调度软交换系统处理采用分层工作架构, 自上到下分为调度业务处理层、呼叫处理层、控制平台承载网和调度终端[4], 调度软交换系统分层架构如图1所示。
系统覆盖省调、备调、嘉兴地调、温州地调、500 k V王店变、500 k V瓯海变、220 k V禾城变、220 k V里洋变、海盐县调、乐清县调、紧水滩电厂等11个调度域, 模拟国家电网公司系统分层组网架构形成省地县一体化智能调度通信系统, 为国家电网公司在全国电力系统内推广调度软交换提供现场运行实例。调度软交换系统组网架构如图2所示。
3 调度软交换关键技术实现
虚拟桌面、控制平面、网关仿真等系统关键技术的引入, 不仅使软交换组网架构在智能化、灵活性、可靠性等各方面得到提升, 而且使调度交换网络从传统只提供语音业务, 扩展到集成语音、视频、桌面共享、文件传输的全方位功能, 保留现有调度习惯的同时, 充分结合调度员的用户体验, 提高了工作效率和安全性。
3.1 虚拟桌面技术构建“智能调度台”
通过对新型调度台技术分析, 发现调度台虽然面临分布范围广、功能和性能要求高、安全性和可靠性要求高等挑战, 但同时又是具备功能性一致、复制性很强、需要的用户个性化应用和配置非常少的专用系统。因此, 调度台更适合于集中式的部署, 即将调度台的核心部件, 如操作系统、应用软件、数据处理等功能集中部署在中心站点, 而分布在网络中各个站点的调度台硬件只提供外部输入和数据展现的功能, 这些完全符合目前主流的“云计算”技术中的一个重要应用, 即虚拟桌面技术。在中心站点后台构建“桌面调度云平台”, 在服务器端为每个调度台用户定义相应的资源, 集中管理调度台所需要的操作系统、软件、数据处理等重要因素, 虚拟终端所需的输入输出 (如音视频、指纹识别、语音识别、录音服务等装置) 将被送到云平台进行集中处理, 而调度台桌面系统通过瘦终端来部署, 本身不提供任何的数据处理, 只通过图形显示协议, 将桌面视图的图像内容传送到虚拟终端。保证调度员的操作终端和后台处理处于完全隔离的状态, 大幅提升使用过程的安全性。既实现了调度台的集中管理, 也有效地提高了调度台本身的可靠性。虚拟桌面调度系统原理如图3所示。
研究中采用基于虚拟桌面基础架构 (Virtual Desktop Infrastructure, VDI) 的解决方案构建用户专属的虚拟机, 并在其上部署桌面版Windows用于提供服务。用户能够获得一个完整的桌面操作系统环境, 与传统的本地计算机的使用体验十分接近。而用户虚拟桌面能够做到性能和安全的隔离, 并拥有服务器虚拟化技术带来的其他优势, 服务质量可以得到保障。
1) 灵活快速的部署:只需要在中心“云”端为每个调度台终端分配合理的资源, 并配置相应的操作系统和调度台软件, 就能够实现调度台的快速下发部署, 不需要每个调度台单独安装软件。
2) 高效的软件维护能力:只需要对“云”端的调度台软件进行集中维护, 就能实现全网调度台的统一维护和管理, 不需要单独对每个调度台进行管理。
3) 提高终端的安全性:由于终端采用支持VDI技术的瘦客户端, 自身并没有操作系统和软件, 终端没有病毒感染等安全性问题, 所有的安全性问题全部在中心“云”端解决。
4) 极强的迁移能力:从固定方式的调度台到移动调度台, 不需要再根据移动终端的操作系统, 对软件实现迁移, 只需要在移动终端上启动相应的虚拟桌面软件, 就能够连接到“云”端, 自动实现了调度台软件的在线“迁移”。
5) 可靠性大大提高:部署在“云”端的服务器, 不仅能够实现本地的冗余机制, 而且能够实现异地的系统“漂移”, 极大提升异地备份的能力。
3.2 控制平面技术实现“调度云路由”
传统跨中心的呼叫处理通常有2种方式:一种是在每个中心之间建立语音SIP中继;另一种是在中心设立关守, 关守作为汇接局的作用存在, 各中心之间的呼叫必须通过关守完成。上述2种方式在部署时, 虽然都能够达到调度软交换的呼叫部署要求, 但都存在一定的缺陷。
对于SIP中继两两互联方案, 需要在任意2个呼叫处理中心之间建立SIP中继和拨号规则。由于呼叫处理中心数量众多, 如果需要建立两两之间的互联SIP中继及拨号规则, 必然要求大量的配置, 部署的工作量太大。一旦有新的呼叫处理中心加入, 还需要在新增节点向全网中其他节点建立互联SIP中继及拨号规则, 维护的难度很大。而且这种部署方式忽略了大型网络中各节点的层级关系, 另外, SIP中继和拨号规则的配置为静态方式实现, 一旦出现配置修改, 需要人工对所有呼叫处理中心的配置进行变更, 工作量巨大。网络出现故障, 也无法实现自动倒换, 倒换的规则都是人工设定的。
对于关守汇接方案, 在中心节点设立关守, 其他节点都与关守建立SIP中继及拨号规则, 两两之间的呼叫都通过关守完成。这种方案有效地避免了需要大量配置SIP中继和拨号规则的问题, 网络管理运维的工作量大大降低;通过设立两级关守, 第1级部署在国网层, 第2级部署在各省中心, 也能够很好地体现国网“二层四级”的构架。但关守与所辖中心之间的SIP连接和拨号规则为静态配置, 很难反映当前的真实情况, 当呼叫处理中心出现配置变更时, 往往需要人工修改关守和其他所有呼叫处理中心的配置。当网络出现故障时, 倒换原则也是人工设定的, 一旦人工设定的倒换规则不生效, 将导致业务中断, 网络不会自动选路及倒换。
另外, 调度软交换系统的推广和部署不是一蹴而就, 中间必然存在长时间的调度软交换系统和原有调度程控交换系统双网并存的情况, 这就要求双网互为备份, 以体现系统的平滑过渡。2张网络备份机制的实现, 需要通过E1语音中继和相应拨号规则的匹配来完成, 配置完全为静态方式实现, 而且配置逻辑的复杂性和工作量对系统管理员都提出了巨大的挑战。作为软交换语音处理核心的SIP中继和拨号规则, 是调度软交换平台非常重要的一个环节, 配置的智能化和简捷性将直接影响到整个系统的推广前景。相对静态的配置方式, 已经无法满足调度软交换高可靠性和高灵活性的要求, 需要有更智能化的技术来替代。经过研究和测试, 启动智能控制平面实现SIP中继和拨号规则的动态更新和学习, 真正构建“调度云路由”的呼叫处理平台。控制平面系统原理如图4所示。
呼叫平台引入了智能化的调度软交换控制平面, 通过控制平面服务注册协议和控制平面转发协议, 实现了电话号段和SIP中继自动宣告、自动学习、自动路由的功能。每个呼叫处理中心只需要发布自身的号段和SIP中继信息, 而不再需要配置与其他节点的关联关系和拨号规则。当网络中某一节点号段信息或中继信息需要变更时, 呼叫处理器只需要修改本端的配置, 控制平面就能够将这些更新信息发布到全网, 不再需要在网络中其他节点静态变更配置内容。当故障出现时, 控制平面会自动将故障内容宣告到全网, 网络中的其他节点实施更新拨号规则数据库, 控制平面还会依据当前网络现状, 自动计算备份路由并宣告给全网, 以此实现网络的自动倒换能力。另外, 控制平面自身具备了软交换网络拨号规则与传统程控网络拨号规则自动迂回的功能, 当来自控制平面侧的拨号规则完全失效后, 系统会自动将拨号走向指定到原有调度程控网络及与其互联的语音中继网关。通过这种方式, 有效实现了由调度软交换平台到调度程控交换网络的自动倒换能力, 尤其可以大幅度提升大型复杂调度软交换网络的运行效率。
3.3 网关仿真技术实现“双网异机同组”
为了实现原有调度交换系统由程控交换向软交换的平滑演进, 必然要求新旧2个系统实现互联互通。在过渡期间, 调度软交换用户可以与调度程控交换用户实现互通, 并通过新一代调度台实现异机同组功能, 同时, 又不能让调度员感知使用习惯和底层支撑服务的改变。软交换调度系统与调度程控交换网的互联分为中继互联和调度终端协议互联2个部分。上层软交换系统与下层现有的星形调度程控交换网采用网网叠加方式。在现有调度程控交换网中, 省调交换机与各地调调度交换机形成星形交换网平面。
软交换系统在省地构架两级系统后, 在省调和地调分别采用中继网关与现有程控调度机通过Q.SIG信令中继对接。2个系统形成叠加结构, 在叠加结构之上, 各自的调度终端去实现跨系统同组。各自的调度终端都是从属各自系统, 相互独立, 但在逻辑上设计了同组网关和同组逻辑模块, 通过同组网关的逻辑仿真, 实现上位软交换调度平面的调度终端、与下位平面程控调度终端的同组逻辑功能。实现2个平面软交换调度终端跨交换机、跨程控与软交换网络的不同制式调度台的双网异机同组, 具体实现了软交换调度台和传统调度台双向代答、并席等核心调度功能。
这样在2个平面各自具备实时备份的机制下, 又实现各交换网平面实时无缝的互为备用关系, 这是一种融合备用的高可靠备份方式。适应各种主站冗余备份、切换运行机制, 完全突破了传统用户级交换机 (Private Branch Exchange, PBX) 交换系统的束缚。终端结构简单, 提高了系统可靠性, 将为调度软交换网与原有调度程控交换网实现渐进、共存、互补并最终平滑替代奠定坚实的技术基础。软交换调度系统与传统调度系统互联同组结构如图5所示。
3.4 集中录音定位
调度软交换录音系统部署采用分布式部署结构, 调度IP话机与软交换呼叫控制服务器之间, 通过信令连接控制部分 (Signal Connection Control Part, SCCP) 信令连接, 实现软交换呼叫控制服务器对调度IP电话的呼叫控制。录音服务器与软交换呼叫控制服务器之间, 通过计算机电话集成 (Computer Telephone Integration, CTI) 接口连接, 获取所有电话的状态信息。通过IP电话媒体流复制录音方式将所有的媒体流, 通过话机内部的DSP芯片, 直接复制后发送到录音服务器, 实现所有调度IP电话的录音。录音系统的部署经济实用、便捷可靠, 实现分布式快速定位查询。录音系统部署结构如图6所示。
4 系统多级备份及安全机制
系统在主控平台、调度软件、IP承载网、智能调度台及电话终端等各部件均采用备份机制。主控系统采用“异地多点热备份”的N:1冗余运行结构;调度系统配置了相应的主备调度服务器, 拥有各自独立的数据库服务器和Web服务器, 相当于主备调度软件系统同时在线运行。调度终端在注册到主备服务器上时, 同时接收来自主备服务器的信息, 当某套系统出现故障后, 可以自动使用另一套系统的消息和控制功能, 从而实现主备服务器之间的无缝切换;IP承载网采用在现有行政软交换广域数据网中划分MPLS/VPN, 从核心节点、Qo S、线路和转发路径、业务隔离、接入控制、防病毒等多方面设计;智能调度台部分采用虚拟桌面的部署方式, 前端的VDI避免了人为的存储设备接入导致病毒入侵;终端部分采用双归属及本地自存活来保证可靠运行;IP/MAC地址绑定和用户名/密码的双重认证机制, 保证只有具备合法身份的用户才能分配到电话号码。
5 基于软交换架构的调度交换网应用运行分析
基于软交换架构的调度交换网已在浙江电力的11个调度域稳定运行1年, 形成省地县一体化智能调度交换系统。期间经受了台风和冰冻雨雪灾害等极端时期的密集调度状态考验, 新的智能调度台界面更加友好和人性化, 提供了语音、视频、图像、多方应急会议、夜服呼转、人机绑定、数据多媒体调度和调度站点快速查找等新功能, 嵌入了调度操作票系统, 使得调度操作更加智能化, 大大提高了电力调度运行人员的工作效率。新的智能调度台可预先存储电力调度运行人员姓名、照片、职级、指纹等信息, 提供了指纹、语音、视频图像等多重身份认证识别功能, 可以充分保证接发令人员信息准确性, 提高电力调度安全水平。
同时, 系统实现了全网集中录音, 各调度台录音信息可以按姓名、日期、事件归类快速定位查找。系统在无缝接替原有调度台所有功能的基础上, 实现调度软交换系统与现有调度程控交换网并列运行, 满足电网“大运行”模式下电力调度运行人员提出的各种迫切的新业务需求, 极大地提高了电力调度工作效率和安全水平。
6 结语
作为电力新型应用的调度软交换系统, 本身所应该具有的新型功能和服务会不断变化和提升, 需要随着日常的使用和研究, 进一步增加和扩展如调度文件的传送、图像监控资源的实时调用、面部识别技术等新功能。同时, 测试不同厂家系统之间互联互通协议及控制方式, 定义不同设备在各个层级的开放标准, 形成不同设备之间接口规范显得尤为重要。
摘要：通过分析现有电力调度程控交换网向新一代智能调度交换系统平滑演进的可行性, 提出一种基于软交换架构的调度交换系统, 解决了调度软交换与现有调度程控交换网系统互连、双网异机同组的难题, 完整实现了现有调度程控交换网的全部功能。新的调度交换系统中基于虚拟桌面的IP智能调度台, 无缝接替原有调度台的所有功能, 满足电网大运行模式下调度员的业务新需求, 极大提高了工作效率。
关键词：电力通信,调度软交换,虚拟桌面,控制平面,网关仿真,异机同组
参考文献
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调度交换网 篇4
电力调度交换网是电网专用通信网络之一,作为电力调度的重要支撑系统,调度交换网为电网运行的组织、指挥、指导和协调提供技术保障。随着电网规模不断扩大、结构日趋复杂,电网运行的压力不断增加,电力通信网络也面临着“更可靠、更高效、更智能”的应用需求。为了更好地服务于电力调度,调度交换网需要不断完善。
软交换是下一代网络(NGN,Next Generation Network)的核心技术,其指导思想是呼叫控制与媒体传输承载相分离,通过软件实现基本呼叫控制功能。
软交换主要提供连接控制、翻译和选路、网关管理、呼叫控制、带宽管理、信令、安全性和呼叫详细记录等功能。运用软交换技术可以灵活便捷地实现网络的覆盖,同时能提供多媒体增值业务。近年来软交换技术获得了广泛应用。
贵州电力调度交换网紧跟新技术发展趋势,实施网络改造完善调度语音服务,在加固原有电路交换网架结构的同时引入软交换技术,利用已建成的调度数据网搭建冗余的调度交换网络。
1 现状分析
1.1 调度交换组网现状
贵州电力调度交换网经过多年建设,覆盖了贵州中调调度范围内的地调、电厂和220 kV及以上变电站,约120个站点。改造前调度交换网是单核心星形结构,贵州中调配置一套核心调度交换机,地调、500 kV变电站通过2 M通道星形汇接至中调。电厂、220 kV变电站通过二线、四线、环路等64 k通道接入中调。
随着应用需求的不断提高,现有调度交换网络的不足日益凸显,主要表现为以下几方面。
1)单交换核心:单核心不满足N-1要求,容灾性差,一旦核心交换机故障将造成整个网络崩溃。同时核心设备的容量已接近满配置,系统扩容困难。
2)不能灵活组网:采用点对点的联网方式,新建厂站要接入调度交换网受到传输设备和通道资源的限制。
3)带宽局限:多数厂站通过64 k通道接入调度交换网,带宽受到严重局限,不能提供多媒体业务。
4)依赖PCM设备:模拟通道容易产生串音、干扰等固有缺陷,造成通话质量难以得到保证,且随着PCM设备的逐渐退出运行,提供调度语音业务必须另辟蹊径。
1.2 调度数据网建设现状
贵州电力调度数据网是用路由器组建的大型广域网络,2009年建成投运,覆盖贵州中调、地调、220 kV及以上变电站、电厂。
调度数据网主要基于IP-over-SDH技术组网,分为骨干层、汇聚层、接入层。骨干层间带宽≧155 Mbit/s,汇聚层至骨干层带宽≧8×2 Mbit/s,接入层至汇聚层带宽≧2 Mbit/s。骨干节点选择中调、枢纽500 kV变,汇聚节点选择地调、500 kV变,其余站点为接入节点。除中调配置2台路由器外,其余骨干节点和汇聚节点均配置一台路由器。
骨干节点间成网状互联,汇聚节点至骨干节点配置一台直联路由器和一台迂回路由器,接入节点配置2台路由器,分别接入2个汇聚节点。
调度数据网依据“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的技术原则组建,广域网组网采用多协议标签交换(MPLS,Multi-Protocol Label Switching)及虚拟专用网络(VPN,Virtual Private Network)技术实现。主要承载生产控制大区业务,按照安全等级分为控制区(安全区Ⅰ) VPN和非控制区(安全区Ⅱ)VPN。网络支持QoS,可确保网络拥塞时重要业务优先传送。
按照《电力二次系统安全防护规定》和《南方电网电力二次系统安全防护技术实施规范》等规范要求,生产控制大区业务应通过二次安全防护系统接入调度数据网。
2010年,贵州电力调度数据网实现了二次安全防护系统覆盖,二次安全防护系统在调度数据网各节点部署了控制区纵向互联交换机、非控制区纵向互联交换机、纵向互联硬件防火墙、横向互联硬件防火墙和纵向加密认证装置等设备,实现了业务的有效逻辑隔离和有条件跨VPN互通。其中,中调、地调、500 kV变电站、电厂的二次安防系统设备采取冗余配置,220 kV变电站的二次安防系统设备采取单配置。同一VPN内的不同业务通过划分不同VLAN来实现逻辑隔离。目前贵州电力调度数据网通过二次安防系统已成功承载了调度EMS、电能计量等生产控制大区业务。
贵州电力调度数据网和二次安全防护系统的建成为调度交换冗余网络提供了IP传送平台。
2 改造方案
2.1 总体方案
贵州调度交换网一方面对原有电路交换网络进行改造,将核心节点的一台调度交换机改造为2台Harris 2020交换机,将500 kV鸭溪变等6个枢纽500 kV变电站设置为主网汇接点,通过2条E1通道分别接入2台核心交换机,其余配置交换机的站点增加一条到主网汇接点的E1通道,形成分层汇接的网络结构;另一方面引入软交换技术,建设G2S软交换系统,并通过二次安防系统接入调度数据网,向各变电站、电厂提供IP调度电话。2台核心交换机配置内置中继网关(SIPU),实现与软交换系统的互联。总体改造方案如图1所示。
2.2 软交换主站接入方案
在主站,软交换核心服务器1+1冗余热备,全网IP网元设备受双服务器控制,能实现故障无缝切换,提高软交换网络的安全性。调度语音业务按照《南方电网通信网络生产应用接口技术规范》应接入非控制区VPN。软交换主站与二次安防系统非控制区交换机联接的防火墙应采用冗余配置。软交换主站接入方案如图2所示(图中省略了二次安防系统控制区相关设备和其他接入调度数据网的业务)。
2.3 站端接入方案
在站端,从非控制区交换机网络接口直接连接IP话机。IP电话主要覆盖220 kV及以上变电站、电厂。站端接入方案如图3所示。
2.4 IP地址规划
软交换系统采用静态IP地址,方便对设备进行管理和故障定位。
2.4.1 主站地址规划
2台G2S软交换系统核心服务器为达到冗余,需要5个IP地址,其余设备分别需要1个IP地址,每路电话一个IP地址,并考虑一定扩展空间,主站应分配32个IP地址。
2.4.2 变电站/电厂地址规划
变电站/电厂至少布放2部IP电话,并考虑一定扩展空间,应分配8个IP地址。
2.5 带宽需求分析
采用语音质量更好的G.711编码格式,每路语音的带宽在100 kbit/s以内。
视频格式基于H.264,带宽最大不超过400 kbit/s,加上其他应用,一路IP电话带宽在512 kbit/s以内。核心服务器需要处理并发呼叫,考虑带宽100 Mbit/s。
3 基于调度数据网的软交换系统的优势
3.1 多级冗余
调度交换网络从网络层面到话路层面实现了多级冗余,可以满足N-1要求。
3.1.1 网络冗余
软交换和电路交换形成了既互相联接又相对独立的2个平面,实现了网络层面的冗余。
3.1.2 核心设备冗余
软交换网采用双核心,当其中一台核心服务器不可用时,所有的IP电话可无缝切换到另一台核心服务器上,从而实现核心设备的冗余。
3.1.3 路由冗余
基于调度数据网,每个节点上都至少配置有一台直联路由器和一台迂回路由器,实现了路由的冗余。
3.1.4 话路冗余
各厂站都可使用模拟电话和IP电话,同时与中调调度通话,IP电话数量也可以根据使用需要灵活配置,实现了话路的冗余。
3.2 网络专用,业务安全
构建在调度数据网基础上的软交换系统首先在物理层面上实现了与电力企业其他数据网及外部公共信息网的安全隔离。软交换系统作为业务接入生产控制大区的非控制区(安全区Ⅱ),安全区之间采用防火墙实现逻辑隔离。处于同一安全区内的业务之间也划分了不同VLAN,进行逻辑隔离。可见软交换业务通过多重保护,具有很高的安全性。
3.3 QoS保障
由于调度数据网采用MPLS/VPN技术进行广域组网,并采用DifferServ技术保障业务的QoS。IP电话业务对抖动和延时要求较高,可通过配置较高优先级来实现QoS。
3.4 灵活覆盖新站点
在调度数据网覆盖的站点,只需在软交换核心服务器和调度数据网进行必要的数据配置,在站端联接IP话机,就能方便地接入调度软交换网络,从而实现新站点的迅速覆盖。如果系统需要扩容,也只需对核心设备进行扩容,并相应增加IP地址段即可。
3.5 灵活建立异地备调系统
由于软交换系统接入调度数据网的便捷性,可以在调度数据网覆盖的异地站点灵活部署软交换备用主站,实现异地备调的快速建立。利用双归属的技术优势,在主调核心层服务器1+1冗余热备的基础上,异地再设置一套软交换服务器,所有的网元设备都能够同时注册到2套软交换服务器中,当主调调度中心不可用时,备调调度中心能迅速投入调度指挥。
3.6 方便实现多媒体调度
只需设置相应硬件设备,软交换系统即可方便地提供视频调度、视频会议、同步浏览、电子白板、文件传输等多媒体调度功能。
4 结语
贵州调度软交换系统的建成为省级电力调度交换网引入软交换技术提供了成功案例,为调度交换网络向全软交换演进奠定了良好的基础。今后贵州调度交换网还应当深入研究挖掘软交换技术的特色应用,为电力调度提供更可靠、智能、便捷的服务。
摘要：为更好地服务于电力调度,调度交换网需要不断优化网络结构、提高网络可靠性。分析了贵州电力调度交换网络存在的问题,讨论在已建成调度数据网络和二次安全防护系统的前提下,利用软交换技术组建冗余调度交换网络的可行性,给出了软交换系统组网方案,指出主站端和用户端的接入方式,以及IP地址和带宽的规划要求。方案的成功实施,证明了通过调度数据网络和二次安全防护系统能够承载软交换调度语音系统,且调度交换网的发展方向是全软交换。
调度交换网 篇5
河南电力调度交换网是在早期专线调度电话基础上新投运的系统。新系统在Q信令、2 M中继组网的基础上,增加了传输实时视频、网管信息的辅助性网络,简称视频网络。视频网络通过MSTP光传输网提供的以太网通道进行组网。试运行期间,某地调二层交换机因一次误自环产生大量无用数据包,造成业务拥塞,进而使调度台死机。为避免此类情况再发生,需对视频网络进行VLAN改造,增强抗风险能力。
1 调度交换网概况
河南电力调度交换网采用2 M Q信令中继的方式互联,网络分为三层,省调为交换中心,地调为汇接中心,220 kV厂站为终端交换站,层间采用双独立路由连接。500 kV厂站分别与省调和郑州变、获嘉变2 M连接,同时接入河南电力调度交换网和华中电力调度交换网。
为满足电力调度对可视化通信的需求以及提升调度交换机网管功能,调度交换网又增加了视频网络用于传输实时视频和网管信息,如图1所示,其中D20是普通调度台,D20IV是视频调度台,二者采用2B+D方式连接至调度交换机的同时,又通过网线连接至本地网络交换机。试运行初期视频网络使用统一地址编号,网络结构呈星型,省调可与各地调传送数据,各地调之间不能互访。
视频网络是调度交换网的亮点,电力调度员下调度令时不再是仅能听到远端厂站值班员的声音,也能看到对方视频,同时交换网内任何一设备的告警信息都能及时全面地反馈到省调。但它的弱点是客观存在的,如不加强维护,就容易产生网络广播风暴。
当视频网络中存在大量无用数据包时,调度台网卡会不停判断到达的数据包是否发给自己,耗尽CPU资源,使调度台运行缓慢直至死机[1]。此时重启调度交换机是无用的,只有通过隔离调度台和视频网络才能使电话恢复正常。省调、地调的调度台和网内各维护终端均不能避免,影响范围非常广,因此,需对视频网络进行VLAN改造,使省调和地调隔离,视频信息和网管信息隔离。
2 VLAN简介
2.1 VLAN原理
VLAN即虚拟局域网(Virtual Local Area Network),可将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段,从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术,所用协议为IEEE颁布的802.1Q,目前三层以上交换机大多支持VLAN协议。
VLAN的目的主要是为解决交换机在局域网互连时无法限制广播的问题,它在以太网帧的基础上增加了VLAN头,用VLAN ID把用户划分为不同的工作组,限制工作组间的用户互访。借助VLAN技术,能将不同地点、不同物理网段、不同用户任意组合在一起,形成一个虚拟的网络工作组,与物理上形成的LAN有着相同的属性[2]。
2.2 VLAN划分规则
1)根据端口划分VLAN是最常用的一种方式。多个交换机的多个不同端口可以定义为一个VLAN,形成一个虚拟工作组,而不用考虑该端口所连接的设备(见图2)。
2)根据MAC地址划分VLAN,即设置网络中每个主机的MAC地址属于哪个组。该方法优点是当用户物理位置移动时,即从一个交换机换到其他的交换机时,VLAN不用重新配置。
3)其他还有根据网络层划分、根据IP组播划分等方法。
需要注意的是,同一个VLAN的网络节点之间可直接通信,而不同VLAN的网络节点之间通信则必须经过路由器[3]。
3 VLAN改造方案
视频网络共涉及19个区域(省调交换中心和18个地调汇接中心),每个区域包含D20调度台、D20IV调度台、网管监控设备、维护终端、三层交换机和集线器等网络设备,其中D20IV视频调度台产生的数据量最大。根据业务类型和网络现状,VLAN划分选择在三层交换机上按端口进行划分。
在省调新增1台路由器,型号是华为3COM的MRS20-10,提供地址过滤、端口过滤、路由转换和业务汇接等功能,各地调通过路由器与省调通信。省调、各地调均配置3台集线器,分别将电调室、通调室和交换机房的D20调度台接入到本地三层交换机,D20IV调度台直接连接到各地三层交换机。
将省调、各地调的D20IV调度台、D20调度台、维护终端和网管监控设备划分为不同的VLAN,网关都指向省调,实现本地调度台的集中维护和同组信息共享。以上方案实现了不同用途网络设备的隔离,相互之间不能互访,保障网管系统和各地调度台的安全使用。
3.1 三层交换机端口用途
省调、各地调均配置1台支持VLAN协议的24口三层交换机,端口用途如表1所示,其中单号端口为主用,双号端口为备用。
3.2 VLAN划分方案
省调和18个地调共分配19个网段,每个网段都是一个C类地址网段(192.168.1～19.x/28,x表示0～255,28表示子网掩码为28位),每个网段又通过子网掩码划分为16个子网[4]。由于每个站点的网络设备数不超过64个,x的实际范围为0～63,因此,仅有4个子网被使用。例如,省调前2个子网为192.168.1.0～192.168.1.15和192.168.1.16～192.168.1.31;郑州地调前2个子网为192.168.2.0～192.168.2.15和192.168.2.16～192168.2.31,以此类推。
每个子网内的第1个可用地址设置为网关地址(网段中最大地址为广播地址,最小地址为组播地址,都不能用)。子网与子网之间无法直接通信,必须通过路由器转发才行。由于网内只有1台路由器,不需要对路由器的广域网口规划特别的网址,仅把各个网关地址配置给路由器的相应端口作为虚拟接入地址即可。
在省调端路由器配置虚拟子网76个,每个站点分配4个子网,并且配置静态路由让子网之间能够互相通信,在路由器中配置访问控制列表(ACL)进行通信控制。
对应于每个站点的4个子网,三层交换机做如下配置:
1)把所有1、2端口与级联端口23、24设置为一个VLAN,使监控网管类设备只能插在1、2口,且只能跟省调端网管服务器进行通信,IP地址必须按IP规划配置;
2)把所有3-6端口设置为一个VLAN,使视频调度台只能插在3至6口,且只能跟省调端视频调度台进行通信,IP地址必须按IP规划配置;
3)把所有7-10端口设置为一个VLAN,使普通调度台只能插在7至10口,且只能跟省调端普通调度台进行通信,IP地址必须按IP规划配置;
4)把所有15-16端口设置为一个VLAN,使维护终端类设备只能插在15至16口,且只能跟省调端维护终端类设备进行通信,IP地址必须按IP规划配置,至此,VLAN配置完毕。
4 结语
VLAN技术虽不能从根本上杜绝广播风暴的发生,但它能将网络隔离为多个工作组,且每个工作组与物理LAN有相同属性,因此,对广播风暴起到了有效的抑制作用。建议规模较大的网络采用支持VLAN协议的三层以上交换机或路由器,合理进行网络规划,降低日常维护风险,保障网络安全稳定运行。
参考文献
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调度交换网 篇6
关键词：软交换,电力调度,交换系统,应用
电力调度系统的重要性不言而喻, 其在电力产生中的作用是不可替代的, 它的存在保证电力生产运行的稳定与安全性。在时代不断进步的今天, 我国的电力行业也在不断的持续发展, 电网变得越来越重要, 并且对调度系统的要求也提高到一个新的层次, 主要表现在电网调度的功能以及可靠性和数量上。提高电力调度水平最常见的使用方式就是让以太网介入到其中, 虽然现在的通信技术已经比较成熟完善, 但是在使用过程中还是存在问题, 比如进行联网的投资成本太大, 信号指令统一难实现等等。
1 软交换技术
软交换技术其实是在IP网络通信平台上开始实现的技术, 该技术的出现为PSTN电话解决了难题, 真正做到将视频、语音一体融合。软交换将其功能实体化, 为各种用户提供所需呼叫与链接控制服务, 该功能的出现正式未来发展网络技术控制与呼叫的关键所在, 所以软交换技术就是根据电力调度系统特点搭建出新型的电力调度系统。
电力调度交换系统要使用软交换系统的目的就在于通过该技术可以拓展系统中的电话IP语音业务, 突破传统电力系统中的单一语音功能。不过从另一个层次来看, 想要实现该技术也是面临巨大的挑战与技术问题。比如, 软交换技术难与电力调度特点融合。因此发展利用软交换系统应用到电力调度系统中是目前想要提高电力调度系统运营效率的重要难题。
2 电力调度系统的发展现状
我国一些比较发达的经济城市中, 调度交换机的使用用户已经达到一定数量, 不过虽然发展前景十分良好, 但是依旧存在不小的问题与不足:
2.1 未实现调度交换机联网
不少地区的电力企业中, 市县与变电站交换机之间是相互独立的, 正是因为这样的特点才无法实现联网, 阻碍了电网未来发展与完善, 因此想要实现电力调度交换机联网就要在市县的电力公司之间设置交换站点, 为联网提供物质基础。
传统调度技术为了联网使用的是E1接口来进行一对一的对接, 但是使用该方法效率不高, 为了提高效率, 使用汇接点调度方式进行交换机联网, 使用该方式也依旧存在一些问题, 电网不断发展, 联网的变电站也会不断增加, 不过交换机的槽位却变得更加紧张, 这样就对企业发展扩大以及电网的发展造成阻碍。
2.2 变电站的调度电话预备不足
调度电话的存在是必要的, 它可以昂祝变电站与变电站之间能够更方便的交流, 因此在电网不断发展之后, 应该要增加调度电话的使用数量, 不过现在大部分市县级变电站使用的都是PI:M复接设备, 但是使用该设备的操作十分复杂, 出现故障的可能性也十分大, 因此想要解决该问题就要建立专门使用的电话通道, 这样才能够让调度效率提升。
2.3 调度通信系统不完善
电力调度生产中通信系统是十分重要的组成, 它的设置就是为了保障电力系统能够正常稳定的运行, 因此在正常情况下, 企业的电力调度交换机都会放置在交换网的连接点位置。当调度交换机在运行中出现问题, 就会对通信质量产生影响, 不仅造成通信系统稳定性降低, 还会影响系统中其他功能的发挥。我国虽然电力企业不少, 但是发展水平层次不齐, 这也让各家企业的调度通信系统不完善, 所以在使用过程中要维护好, 防止通信出现中断等问题。
3 软交换技术在电力调度交换系统中的应用
3.1 调度交换机组网方案
让软交换技术放在电力调度交换机使用需要依靠SDH传输网络, 不仅需要该网络的支持, 还要其他设备的帮助, 包含IP通讯设备、可视调度设备以及电网控制的设备等等。在程控交换机系统中还需要ZM一IP里的继板和标准程控交换机的支持来进行组网, 外置E1网关和IP技术进行外援帮助。
在网内调度交换机内进行传输信息的质量想要保障就要使用ZM一IP里的继板, 除此之外还需要与l OM以太网相连接, 连接之后再将其并入到SDH光纤环网中。之后, 还要外置E1网关, 该连接方式与网内调度交换机的连接方式是一样的。
3.2 后备调度通信系统方案
一般企业会为电力调度交换系统配置多台ip多媒体调度台, 这样不仅能够让视频通信更方便外, 还能够与用户进行ip电话语音通信。不过同步数字体系设备以及以太网汇聚板又拥有两种交换功能。Ip多媒体调度台与交换机可以利用太网汇聚板进行相互之间的呼叫和通信。
每个调度交换机的汇接点都会有ip多媒体调度台, 这些调度台所拥有的功能就可以直接通过快捷键来对对方进行呼叫或者通话, 或者也可以让调度交换组允许将其调度到可以通话的频道上去, 这其中就已经包含了ip通话。使用过程中不仅可以使用通话呼叫功能, 还能够根据通话的时间、呼叫进出来查看记录, 因此也具备了监听以及录音的作用。
4 结语
结合种种论述, 电力调度交换系统可以借助软交换技术来实现, 这当然也是需要建设在IP技术的基础上的, IP多媒体调度系统包括IP电话以及IP多媒体调度台, 将这些进行完善与拓展才能够实现电力调度交换系统组网。而通过对软交换技术在电力调度系统中的应用进行分析探讨将会对未来电网发展提供能够新的方式。
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安徽电网调度软交换融合组网建设 篇7
目前,安徽电网调度电话交换网采用多级汇接层次清晰的星状网络,由省调、地区汇接局、接入端局组成。调度电话交换设备是以电路交换技术为核心的数字程控交换平台。数字程控交换发展至少已有数十年的经历,技术成熟性比较高。但是,数字程控交换技术是业务和呼叫控制、呼叫与承载于一体的交换技术,存在着以下几个问题:1业务单一,主要是语音业务,新业务拓展困难;2带宽的增加困难,发展前景窄;3成本高,维护困难等,不利于新时期高效率要求的工作管理及工作模式[[1]]。
传统程控交换技术存在很大缺点,为了适应新的业务需求,下一代网络应运而生。下一代网络将是一个可以提供话音、数据、视频和多媒体等各种业务的综合网络体系结构,采用开放的网络架构,业务与呼叫分离、呼叫与承载分离,使业务真正独立于网络,能灵活方便地提供各种业务[[2]]。而软交换所具有的特点和功能,恰恰适应了下一代网络体系结构的需要。软交换能够传输数据、语音、视频等多媒体数据,拥有媒体网关接入、呼叫控制、业务提供、资源管理、互连互通等功能,具有高带宽、多业务、功能强大、接入灵活、费用低、易维护的优点[[3]]。
为了保障电力生产、调度指挥的不间断,提高电网的防灾减灾能力,国网公司“三集五大”体系要求加强省调标准化建设、同质化管理,促进地县调专业集约融合,要同步完成备用调度体系建设,建立涵盖各层级的备用调度体系,建设软交换系统。安徽公司根据国网公司“十二五”通信网规划,结合现有设备运行状况和实际需求,按照渐进、共存、互补的原则,逐步开展软交换系统建设,实现调度电话热备的功能,达到国网容灾目标[[4]]。安徽电网实现调度软交换组网将面临以下几个问题:
(1)调度软交换必须满足容灾要求,即省调调度遭受重大灾害瘫痪时,省备调需要安全、稳定、可靠的发挥生产调度指挥任务,因此如何设计建设安全、稳定、可靠,并满足各层级接入的省备调调度软交换架构是一个重大难题。
(2)全省500KV及以上变电站、发电企业分布在各个地市不同地点,分布范围广,各站点采用不同的技术体制,如何实现低成本、高效率地完成全省组网。
(3)各站点通过不同的网络实现互联互通,网络带宽等基础条件不一,为实现多媒体调度增大了难度,如何设计调度软交换架构,不仅能够实现多媒体调度功能,满足多媒体调度所需的性能指标,同时不能增加调度人员的操作难度。
本文将结合电力行业的特点,研究探讨安徽电网调度软交换系统融合组网方案,该方案既能增加调度交换网的安全可靠性,又能实现各层级、各站点的接入以及多媒体调度业务。
1 安徽电网调度软交换系统融合方案
为了保障电力生产、调度指挥的不间断,安徽电网调度软交换融合组网方案需要保证调度软交换网络与调度程控交换网络相对独立,即保证调度程控交换网不受影响。调度程控交换网络与调度软交换网络形成调度电话的主备网络,当调度程控交换网出现故障时,调度电话可以通过调度软交换网络实现互通,从而提高安徽电力调度电话可靠性。为了达到上述要求,提出不同的调度软交换融合方案,具体方案如下所述。
方案一(直连方式融合组网):省(备)调、地调都部署调度软交换系统,调度软交换系统通过中继网关直接与本地调度程控交换机相连[[5]],调度席新增1台模拟话机通过接入网关接入调度软交换系统,如图1所示:
该方案不需要额外的数据通道,建设成本低,程控交换网络覆盖的地方都可接入。但是该方案没有增加调度电话网络的可靠性,调度席电话的增加,增大了调度人员操作难度,并且不能满足多媒体调度功能。
方案二(汇接方式融合组网):省(备)调、地调都部署调度软交换系统,省、市、500KV变电站及建有程控交换机的站点均采用中继网关[[6]],通过综合数据网与省备调软交换系统相连,如图2所示:
该方案中被调用户接入本地程控交换机,通过调度程控交换网络或者调度软交换网络与省调互通,调度软交换网络作为调度电话的备用,提高了调度电话网络的可靠性,程控交换网络覆盖的地方都可接入,不会增加调度人员的操作难度。但是该方案不满足多媒体调度功能,并且可扩展性差。
方案三(智能接入融合组网):省(备)调、地调都部署调度软交换系统,省、市程控交换机采用中继网关与软交换系统相连,所有站点采用双模调度台、智能话机与省(备)调软交换系统相连,如图3所示。
该方案与方案二相比,被调用户可以直接通过调度软交换网络与省(备)调互通,可靠性更高,不仅程控交换网络覆盖的地方能够接入,调度数据网覆盖的站点也能接入,并且满足多媒体调度,同时不会增加调度人员的操作复杂度,可扩展性高。但是该方案布线较多,施工量大。
方案三中省(备)调都部署调度软交换系统,汇接地市调度软交换,形成冗余,省调调度遭受重大灾害瘫痪时,省备调可以安全、稳定地发挥生产调度指挥任务,提高了安徽电力调度电话容灾能力。方案三增加了一条不同于原有调度程控交换网2M路由的IP路由,当调度程控交换网出现故障时,调度电话仍然可以通过调度软交换网络实现互通,提高了安徽电力调度电话可靠性。并且可以提供视频调度、文件发送等多媒体调度功能,为拓宽电力调度手段,提供新的网络支持和应用。综上所述,方案三满足安徽电网调度软交换融合组网要求。
2 安徽电网调度软交换组网实施方案
按照国家电网公司经济型原则[[7]],安徽公司充分利用现有通信技术和资源开展调度软交换融合组网建设。但是利用方案三进行组网建设时,存在以下几个问题:
(1)承载网络:选择何种的承载网,既满足各站点的接入,又满足调度软交换业务要求。
(2)接入方式:调度软交换服务器采用何种接入方式接入数据通信网,实现链路冗余,提高调度软交换系统的可靠性。
下面将对以上两个问题进行探讨,认真分析安徽电网调度软交换融合组网建设具体实施时存在的问题,并提出解决方案。
2.1 承载网络分析
采用方案三进行调度软交换融合组网建设时,利用数据网作为调度软交换的承载网络,调度软交换业务对带宽、实时性、安全机制、Qo S等性能有着较高的要求[[8]],选择何种的承载网成为调度软交换融合组网实施的重要问题之一。安徽电网调度软交换承载网的选择,可以考虑以下3种方案:
(1)SDH以太网资源组网。利用各站点SDH传输设备上的以太网可用网口资源组成承载网,地区各站点汇聚至地市备调,地市备调分别汇聚至省调以及省备调,覆盖省调、地调、部分110KV及以上变电站。
(2)调度数据网。调度数据网采用省调、地调、县调三级结构的双平面数据网,覆盖地区所有的110KV及以上变电站、电厂。
(3)数据通信网。数据通信网骨干层采用网状拓扑、双设备、双路由的可靠结构,主要覆盖省调、地调、500KV及以上变电站。数据通信网接入层采用环网拓扑、双设备汇接至骨干节点,主要覆盖县调、110KV及以上变电站。数据具有较好的网络带宽和可靠性保障。
下面将从带宽保证、实时性、安全机制、Qo S等方面对三种承载网方案进行详细分析比较,选择合适的数据网作为安徽电网调度软交换承载网,对比分析结果见表1。
由表1可知SDH以太网和调度数据网带宽不满足调度软交换业务需求,无法承载大量的语音和视频业务,并且未部署Qo S机制,不能保证调度软交换业务质量。调度数据网实时性较差,不满足调度软交换业务对实时性的要求,且运维时涉及多个专业,协调复杂。而数据通信网覆盖范围广、带宽资源丰富,实时性满足调度软交换业务要求,并部署了安全业务隔离和Qo S机制,保证了调度软交换业务质量和安全可靠性。因此,安徽电网选择数据通信网作为调度软交换承载网。
2.2 接入方式分析
选择数据通信网承载调度软交换,调度软交换服务器需要接入数据通信网,由于省(备)调、地调各站点存在两台数据通信网路由器,因此调度软交换平台应采用何种接入方式接入数据通信网,实现链路冗余,提高调度软交换系统的可靠性,是本节探讨的问题。
按照调度软交换平台接入网关设置的不同[[9]],调度软交换平台接入数据通信网的方式可分为以下两种:
方式一:二层接入方式,网关设置在数据通信网其中一台路由器上,由路由器承载区域调度软交换业务之间的路由选择。
方式二:三层接入方式,网关设置在调度软交换汇聚交换机上,由汇聚交换机承载区域调度软交换业务之间的路由选择。
对比两种接入方式可知,二层接入方式,实施简单方便,但是网关设置在数据通信网其中一台路由器上,由路由器承载区域调度软交换业务之间的路由选择,数据内部转发效率低,并且单链路接入,可靠性低。三层接入方式网关设置在调度软交换汇聚交换机上,由汇聚交换机承载区域调度软交换业务之间的路由选择,数据内部转发效率高,且有备用链路,可靠性高。因此,安徽电网调度软交换平台采用三层接入方式。
3 调度软交换系统融合组网总体方案
结合安徽电网调度软交换与程控交换融合方案以及组网实施方案,提出安徽电网调度软交换系统融合组网方案,该方案既能增加调度交换网的安全可靠性,又能实现各层级、各站点的接入以及多媒体调度业务。
3.1 省公司部署
在省公司部署有一套调度软交换平台,在阜阳省备调部署另外一套调度软交换平台(Soft Switch,SS),配置相同的软交换平台、业务服务器、中继网关及多媒体调度台,设置为双归属关系,即调度终端注册到省调及省备调的服务器,正常情况下,省调SS提供所有业务,备调SS则处于非激活状态,当主用SS出现故障,备调SS将被激活。两套调度软交换平台采用三层接入方式接入到数据通信网骨干层,并通过中继网关与原有程控调度交换机实现互连互通。多媒体双模调度台既接入原有调度程控交换机,又接入调度软交换平台。程控调度交换机与软交换调度系统实现跨网同组[[10]]。
3.2 地市公司部署
安徽省电力各地市公司部署一套调度软交换系统,配置核心平台、业务服务器、中继网关、多媒体双模调度台,采用三层接入方式接入到数据通信网接入层,与地市公司调度程控交换机实现互连互通。
3.3 总体方案
综上所述,安徽电网调度软交换系统融合组网方案如图4所示。省(备)调、地调软交换平台采用三层接入方式分别接入到数据通信网骨干层和接入层,500KV及以上变电站、直调站点调度终端设备“双归属机制”接入数据通信网骨干层,其他被调点软交换终端设备就近接入数据通信网接入层,同时注册到地调软交换服务器。
3.4 方案分析
本方案中省调、省备调都部署了调度软交换系统,采用“双归属机制”汇接地市调度软交换和500KV及以上变电站调度终端,省调调度遭受重大灾害瘫痪时,省备调可以安全、稳定的发挥生产调度指挥任务,增加了安徽电力调度软交换容灾能力。
方案增加了一条不同于原有调度程控交换网2M路由的IP路由。并且考虑了调度终端的备份,若调度站点只有1台调度程控终端,增加1台调度软交换终端,当原有调度程控终端异常时,该软交换终端仍能保障调度电话业务的畅通;若调度站点有多台调度终端,所有调度终端采用跨网同组技术同时接入调度程控交换系统与调度软交换系统,当调度程控交换网出现故障时,调度电话仍然可以通过调度软交换网络实现互通,提高了安徽电力调度电话可靠性。
数据通信网覆盖范围广、带宽资源丰富,实时性满足调度软交换业务要求,并部署了安全业务隔离和Qo S机制,本方案采用数据通信网作为调度软交换承载网,既保证了调度软交换业务质量和安全,又能实现各层级、各站点的接入以及多媒体调度功能。
4 结语
电力调度是为了保证电网安全稳定运行、对外可靠供电、各类电力生产工作有序进行而采用的一种有效的管理手段,电力调度对调度系统安全可靠性有极高的要求。结合电力行业的特点,提出了安徽电网调度软交换系统融合组网方案,该方案调度软交换采用“双归属机制”,增加了调度交换的容灾能力。充分利用了现有通信技术和资源,将调度程控交换系统与调度软交换系统有机融合,当调度程控交换系统出现故障时,调度电话业务可以通过调度软交换系统实现互通,提高了安徽电网调度交换系统的可靠性,采用数据通信网作为调度软交换承载网,既保证了调度软交换业务质量和安全,又实现各层级、各站点的接入以及多媒体调度功能。
参考文献
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