区域电力行政建设与测试

本文作者：许源工作单位：泰州供电公司

泰州地区电力行政交换网建设于1997年，主要由泰州电力公司地区调度大楼HARRIS-LX程控交换机和4个县公司程控交换机组成，地区公司本部交换机容量1216台，28条2M中继线路，分别与各电信运营商、省电力公司行政交换机、地区调度交换网以2M中继线路连接，在地区公司本部配置了管理和计费服务器。泰州地区原行政交换网状况如图1所示。泰州地区原行政交换网基于电路交换技术，大量采用2M中继路由，为电力系统生产调度、行政办公提供必要的支撑。由于技术落后、系统建设年代久远，在使用、维护和安全方面都存在隐患。如其备件和系统盘在市场上已难觅踪迹，系统维护和数据备份很不方便；行政交换机主机虽采用1+1备份，但主机系统无法实现异地容灾备份；供电公司生产区、培训中心与电力公司本部距离较远，供电所地点分散在郊区乡镇，其行政电话一般采用通信电缆、远端模块和PCM终端放号，给维护带来很多不便。因此，对原行政软交换网络进行改造已迫在眉睫。

软交换系统配置在泰州电力公司本部和灾备点各配置1台相同容量的语音综合交换机和会话边界控制器，构成地区级交换平台，泰州电力公司本部与灾备点软交换设备构成双归属，2套设备均实现与公网电信运营商中继互联。语音综合交换机、会话边界控制器、网元管理系统（ElementManagementSystem，EMS）、网络管理系统（NetworkManagementSystem，NMS）、业务管理系统（ServiceManagementSystem，SMS）、综合接入设备管理系统（IntegratedAccessDeviceManagementSystem，IADMS）、计费系统等通过数据通信网互联。所有IAD电话账号由语音综合交换机统一注册管理，承担语音业务。语音综合交换机直接通过数据通信网管理分布在办公区、生产区和变电站的IAD、IP电话设备，并经会话边界控制器与泰州电力公司管理信息系统（ManagementInformationService，MIS）互联，管理本部乡镇供电所的IAD设备。泰州地区电力行政软交换系统如图2所示。双归属容灾模式该工程采用双归属机制保证软交换系统的可靠性。“双归属”机制是防止软交换设备瘫痪或出现突发灾害事故时可提供紧急通信的一种容灾机制。根据用作备份设备的不同数量，“双归属”组网模式可分为3种工作方式：“主备”、“互助”和“N+1”。其中，“主备”方式为受控设备被连接到2个互为备用的SS上，一旦主用SS出现故障，将立即启用备用SS，系统内所有受控设备均重新注册到备用的SS上，从而保证系统继续正常运行。在“互助”方式中，受控设备连接到2个设为互助方式的SS上，2台SS平均管辖系统内各受控设备，当其中一台SS出现故障时，故障方管理的受控设备将立即纳入互助方的管理中，确保系统中所有受控设备正常运行。在“N+1”方式中，系统中存在N+1台SS设备，其中指定“1”台作为系统的备份SS，当N个正常工作的任意一台SS出现故障时，备份的“1”台SS将接管其后续的管理业务，保证系统中所有受控设备正常运行。为了保证软交换系统具备更高的可靠性，该工程建设中将语音综合交换机、会话边界控制器及综合接入设备、智能终端等受控设备采用“主备”模式进行组网。系统配置2套互为主备的软交换设备，中继媒体网关（TrunkingMediaGateway，TG）、接入网关（AccessGateway，AG）等受控设备连接到主备2套软交换设备上，在正常情况下，主交换设备处于工作状态，受控设备仅受主交换设备控制。备用交换设备平时不承载业务，通过“心跳”感知主交换设备的运行状况，随时准备进入控制状态，接管主交换设备业务。网络安全行政软交换系统在电力系统中的应用必须考虑网络安全问题，泰州地区电力行政软交换系统将会话边界控制器作为用户终端和软交换系统之间的，解决NAT和网络安全问题，使系统得到安全保证。建立在通信数据网上的软交换设备SS通过会话边界控制器管理泰州电力公司MIS网络上的IAD、IP电话等智能终端，但对泰州电力公司MIS网络的用户软交换系统，拓扑结构不可见，即使是通信数据网上的终端，也只能通过会话边界控制器访问泰州电力公司MIS网络。因此可有效隐藏软交换核心网的拓扑，从而有效防止软交换网络受到攻击，进而较好地提高软交换网络架构的安全性。会话边界控制器可有效控制NAT穿越问题，用于通信数据网和泰州电力公司MIS网络之间的地址转换，实现用户信息（如用户名、主叫号码和域名）和IP地址的绑定，在用户注册时可根据绑定规则判断该用户是否具有注册权限，较好地防止终端进行非法漫游。

电力行政软交换系统对网络的可靠性和安全性有较高需求，在其投入运行前，需要实施可靠性和安全性测试。本次工程测试主要包括双归属测试和容灾测试。双归属测试泰州地区行政软交换系统“双归属”机制通过本部和灾备点（姜堰公司）各配置1台边界控制器和软交换机，并采用1+1互为备份的方式，保证当其中任一台软交换设备出现故障时，分布在泰州电力公司MIS网和数据通信网的IAD、IP电话能及时注册到新的设备上，从而确保通信畅通。正常情况下MIS网络用户通过边界控制器1注册到SS1，数据通信网用户经内网直接注册到SS1，行政软交换网络组网模式如图3所示。检测行政软交换系统主备“双归属”性能的具体测试过程如下。预置条件：数据通信网和MIS网数据传输正常，单向延时<40ms，包丢失率<0.1%；边界控制器、软交换机和IAD等接入网关设备正常；主备SIP服务器运行正常；主备软交换机数据完全一致。测试步骤和结果如下。1）检查SS1和SS2、边界控制器运行情况，确认本部设备作为主用系统运行，网管系统运行正常。检查IAD、IP电话机在线注册情况、中继电路状态、CPU占用率，工作人员进行本地及跨区基本呼叫和业务测试，确认软交换系统运行正常。2）检测MIS网IAD“双归属”。如图3所示，测试人员通过网管系统确认6号IAD设备注册在边界控制器1，手动断开边界控制器1与MIS网之间的网线FE1，观测6号IAD的16个电话用户注册状况，各电话用户先后归属到边界控制器2的时间为31~78s；手动恢复网线FE1连接，观测6号IAD的电话用户恢复至边界控制器1的注册时间为22~69s。手动断开边界控制器1与SS1之间Eth0网线，观测到6号IAD电话用户归属到边界控制器2的时间为28~88s，手动恢复Eth0网线连接，观测到6号IAD恢复归属到边界控制器1的时间为25~92s。3）检测数据通信网IAD“双归属”。测试人员通过网管系统确认21号IAD设备已注册在SS1，将SS1手动倒换到SS2（拆除SS1与外界设备连接网线），观测到21号IAD电话用户归属到SS2设备的时间为19~82s。手动恢复SS1至正常运行，观测到21号IAD电话用户恢复归属到SS1的时间为20~77s。容灾测试泰州地区行政软交换系统的容灾方案主要包括设备自身板卡备份和异地系统备份。设备电源、主板和2M中继板卡均冗余配置，主处理板以太网口冗余配置，确保系统与外界网络连接的高可靠性，同时在姜堰县电力公司同步配置一套软交换系统作为行政电话异地容灾。系统组网如图2所示，测试步骤和结果如下。1）设备板卡备份测试。测试人员模拟本局用户A、本局用户B正常通话，模拟本局用户C与局外公共交换电话网络（PublicSwitchedTelephoneNetwork，PSTN）用户D正常通话，工作人员做以下单板操作，呼叫应可保持，并且通话正常。测试项目包括主备单板倒换测试和主备板冗余网口测试，每个单板的测试包括命令倒换、手工倒换、拔插主用板、拔插备用板。测试结果：主板冗余双网口切换不影响正常通话、主备系统处理板切换不影响正常通话、电源板卡插拔不影响正常通话、冗余2M中继板卡切换不影响与PSTN中继连接。经测试，以上测试项目均能满足系统需求。2）异地容灾测试。确认本部及姜堰软交换系统所有设备运行正常，IAD均注册在本部SS1，工作人员同时断开本部边界控制器1和SS1与MIS网、通信数据网的连接，测试电话出现中断现象，113s后测试电话恢复正常，网管系统显示系统已运行在姜堰容灾系统，内部用户之间及内部与PSTN用户之间通话恢复正常。3）网络容灾测试。工作人员通过网管确认系统所有设备运行正常，人工关闭本部边界控制器1与SS1之间的内部交换机，观测到边界控制器1经2s通过SDH网络至姜堰灾备交换机重新与本部SS1联通，过程中测试电话中断，115s后IAD重新注册成功，用户通话正常。

行政软交换直接为电力系统调度生产和经营管理提供基础通信服务，必须确保其通话质量和可靠运行。泰州地区电力行政软交换系统采用“双归属”和异地容灾建设方案，通过使用边界控制器将软交换内网与泰州电力公司MIS网进行有效隔离，在保证通话质量的同时确保系统网络安全。经测试，MIS网和通信数据网的IAD各项指标符合呼叫接续要求，双归属、异地容灾功能及切换时间均在设计要求范围。随着电力系统软交换技术的应用，交换系统性能检测必须在常规电话交换功能测试基础上，增加通过双归属、异地容灾和网络安全检测，及时发现软交换系统在安全性能上的不足，为进一步优化电力系统行政软交换系统提供依据。