摘要：軟交換技術是電力調(diào)度交換網(wǎng)的發(fā)展方向和趨勢，文章提出了一種可行的將調(diào)度軟交換交換和云計算技術相結合的方法，并重點介紹了云調(diào)度平臺的架構設計和功能組件。文章最后探討了基于云計算的電力調(diào)度軟交換系統(tǒng)的應用場景和實現(xiàn)方式，為電力公司調(diào)度軟交換系統(tǒng)的建設提供思路和建議。

    0 引言

    隨著下一代通信技術的高速發(fā)展，以及電信運營商NGN網(wǎng)絡的多年可靠運行，基于軟交換的調(diào)度通信技術已逐漸成熟。與此同時，電力通信傳輸網(wǎng)的大規(guī)模建設和完善也解決了調(diào)度軟交換傳輸帶寬的瓶頸問題，為調(diào)度軟交換的發(fā)展提供了必要條件。因此，建設以NGN技術為基礎的調(diào)度軟交換系統(tǒng)，已成為電力通信調(diào)度必然的發(fā)展方向和趨勢。

    調(diào)度軟交換系統(tǒng)具有寬帶化、多媒體、應用擴展性、業(yè)務融合性等特性，可以實現(xiàn)與視頻監(jiān)控/會議、SCADA、電子操作票、電力態(tài)勢標繪系統(tǒng)等其他相關業(yè)務系統(tǒng)進行互通和綜合調(diào)用，打造可視調(diào)度、應急調(diào)度和協(xié)同調(diào)度等符合未來智能電網(wǎng)調(diào)度通信需求的新業(yè)務。但是隨著業(yè)務的不斷增多和技術的不斷發(fā)展，以及電網(wǎng) “三集五大”的戰(zhàn)略推進，調(diào)度軟交換系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)和信息也將呈現(xiàn)爆炸性的增長，這無疑為系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和業(yè)務應用帶來巨大挑戰(zhàn)。

    云計算具有分布式的計算和存儲特性，易于擴展和管理，因此在調(diào)度軟交換系統(tǒng)中引入云計算技術，構建云調(diào)度系統(tǒng)，對調(diào)度軟交換系統(tǒng)和其他調(diào)度通信業(yè)務相關系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源和處理資源進行整合，從而大幅提高調(diào)度軟交換系統(tǒng)的綜合處理能力和實時控制能力，具有重要的研究價值和意義。

    1 云計算在調(diào)度軟交換中的實現(xiàn)方式

    云計算最基本的特征是在網(wǎng)絡上將資源當作服務來提供，包括應用程序、計算能力、存儲能力、網(wǎng)絡、編程工具，甚至通信服務和協(xié)作工作等。云計算是一種能夠?qū)�動態(tài)伸縮的虛擬化資源通過IP網(wǎng)絡以服務的方式提供給用戶的計算模式，云計算的資源是動態(tài)擴展且虛擬化的，終端用戶不需要了解云中基礎設施的細節(jié)，不必具有專業(yè)的云技術知識，也無需直接進行控制，只關注自身真正需要什么樣的資源以及如何通過網(wǎng)絡來獲得相應的服務。

    調(diào)度軟交換遵循NGN業(yè)務與控制分離、承載與接入分離的分層分塊的體系結構，因此可以在業(yè)務應用層快速提供新的擴展業(yè)務，為了實現(xiàn)對業(yè)務的集中管理以及調(diào)度通信業(yè)務與其他諸如視頻、會議、監(jiān)控、監(jiān)測系統(tǒng)的融合互通，可通過以調(diào)度業(yè)務為核心，應用云計算技術，構建基于云計算的電力綜合信息調(diào)度軟交換平臺（以下簡稱云調(diào)度平臺），實現(xiàn)對語音業(yè)務，視頻監(jiān)控、視頻會議等視頻業(yè)務，以及短信、郵件、遙感遙測數(shù)據(jù)、預案、電子工作票等數(shù)據(jù)業(yè)務的整合，并在此基礎上實現(xiàn)多業(yè)務的聯(lián)動，如音視頻聯(lián)動調(diào)度、語音/視頻/定位信息的聯(lián)動調(diào)度等。云調(diào)度平臺可以幫助調(diào)度員實現(xiàn)對各類業(yè)務子系統(tǒng)資源的統(tǒng)一調(diào)用與管理，有效地實現(xiàn)各類業(yè)務子系統(tǒng)間的聯(lián)動和數(shù)據(jù)共享。

    云調(diào)度平臺位于整個軟交換調(diào)度體系的業(yè)務應用層，其通過OCP協(xié)議（Operator Communication Protocol）與調(diào)度軟交換設備通訊，進行協(xié)議解析與構建以及負責處理具體的調(diào)度業(yè)務邏輯，同時通過南向業(yè)務接口與錄音錄像、網(wǎng)管、視頻會議等其他業(yè)務層的系統(tǒng)對接。云調(diào)度平臺的客戶端（調(diào)度臺）是調(diào)度業(yè)務的呈現(xiàn)界面，為調(diào)度員提供調(diào)度操作界面。云調(diào)度平臺同時支持基于C/S和B/S的組網(wǎng)架構，每個云調(diào)度平臺服務器可以下掛多個調(diào)度終端，并支持對調(diào)度終端進行分級操作，實現(xiàn)多級大規(guī)模調(diào)度組網(wǎng)。另外多臺云調(diào)度平臺服務器之間可以通過數(shù)據(jù)和業(yè)務服務總線，基于動態(tài)負載均衡策略和統(tǒng)一資源調(diào)配機制，將分布在不同物理地點的調(diào)度軟交換機和相關電力調(diào)度通信基礎設施用結構化的方式整合在一起，構成一個高可靠、高性能的云調(diào)度系統(tǒng)，實現(xiàn)對電力調(diào)度通信業(yè)務的快速、高效的分析處理。應用云計算技術的調(diào)度軟交換系統(tǒng)組網(wǎng)邏輯拓撲如圖1所示：

圖1 云計算在調(diào)度軟交換中的應用

Fig.1 Application of Cloud computing in Dispatching Soft-switch

    2 基于云計算的調(diào)度軟交換架構設計

    一般來講，云計算的主要思路是對基礎資源虛擬化以形成的資源池，進行統(tǒng)一的調(diào)度和管理，并為用戶提供包括從下到上的3個層次的服務：基礎設施即服務（IaaS）、平臺即服務（PaaS）和軟件即服務（SaaS），每一層服務既可以對上一層次提供服務，也可以為用戶提供信息服務。云調(diào)度平臺在通IP網(wǎng)絡的基礎上提供各種業(yè)務資源的統(tǒng)一管理和動態(tài)分配而實現(xiàn)云計算，并利用 SOA 架構為用戶提供安全、可靠、便捷的各種應用和服務，用戶可以在任何時間、地點，用任何可以連接到網(wǎng)絡的終端設備來訪問這些服務。

    云調(diào)度平臺的總體架構設計可分為三個邏輯層面，系統(tǒng)拓撲如圖2所示：

圖2 云調(diào)度平臺架構設計

Fig.2 Architecture Design of cloud dispatching

　　1) 基礎資源層

    基礎資源層位于架構的最底層，包括物理資源和虛擬資源，是云計算服務的基礎設施。其作用是為上層提供云計算資源，包括計算、存儲、網(wǎng)絡等硬件資源以及調(diào)度軟交換、視頻監(jiān)控、定位、監(jiān)控檢測等業(yè)務子系統(tǒng)，為被調(diào)度用戶和調(diào)度指揮人員員提供IaaS服務，實現(xiàn)對硬件資源和各業(yè)務子系統(tǒng)快速的訪問和管理。

    2) 平臺業(yè)務層

    平臺業(yè)務層位于基礎資源層之上，實現(xiàn)基于基礎資源層提供的業(yè)務資源，提供一個高可用的、可伸縮的、易于管理的云平臺服務器中間件，本層為整個云調(diào)度系統(tǒng)的核心，平臺業(yè)務層包含以下重要組件：

    系統(tǒng)服務總線：基于云計算的特性以及電力系統(tǒng)大規(guī)�？鐓^(qū)域組網(wǎng)的需求，云調(diào)度系統(tǒng)是一個大規(guī)模分布式的組網(wǎng)架構，需要支持靈活的網(wǎng)絡拓撲，可以根據(jù)系統(tǒng)需求將多個云調(diào)度平臺服務器靈活地組建為樹型、網(wǎng)狀、星型等結構，并可以動態(tài)地調(diào)整，實現(xiàn)多級調(diào)度應用。系統(tǒng)服務總線通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)和控制信息的整合，加入了高效的消息排序、同步、狀態(tài)遷移和容錯機制，實現(xiàn)對分布在各處的云調(diào)度平臺服務器的有機整合，實現(xiàn)各節(jié)點之間超低時延的可靠的消息傳輸和底層業(yè)務資源功能共享，構建統(tǒng)一的云調(diào)度系統(tǒng)。

    負載均衡服務器：基于云計算的調(diào)度軟交換系統(tǒng)是一個包含有為數(shù)眾多且承擔不同角色和任務的大型網(wǎng)絡，為此，加入動態(tài)負載均衡及資源調(diào)配機制可以很好的解決大規(guī)模系統(tǒng)的有效管理問題。在系統(tǒng)中部署負載均衡服務器實時地偵測全網(wǎng)運行狀態(tài)，收集重要節(jié)點和區(qū)域網(wǎng)絡的壓力負荷信息，基于這些信息，系統(tǒng)可以動態(tài)地調(diào)整和均衡全網(wǎng)范圍內(nèi)不同區(qū)域資源的壓力負荷。特別在某些節(jié)點失效,或是網(wǎng)絡小面積故障的情況下，失效部分的角色功能可以由臨近節(jié)點暫時承擔。在故障網(wǎng)絡恢復之后, 按照系統(tǒng)設定的策略重新接管自己的處理功能。

    業(yè)務子系統(tǒng)邏輯模塊：業(yè)務子系統(tǒng)邏輯模塊通過主動或被動的接口，將各業(yè)務子系統(tǒng)接入平臺，并將各業(yè)務子系統(tǒng)功能進行虛擬化，封裝成抽象的業(yè)務功能單元，實現(xiàn)整個云調(diào)度平臺的資源池的構建與部署，最終將業(yè)務功能提供給全平臺用戶使用。業(yè)務子系統(tǒng)邏輯模塊可以實現(xiàn)對資源池進行管理，包括資源的申請、分配、檢測、調(diào)度、回收等。同時，業(yè)務子系統(tǒng)邏輯模塊提供平臺與子系統(tǒng)交互數(shù)據(jù)的關聯(lián)及管理，提供各業(yè)務模塊數(shù)據(jù)的關聯(lián)及存儲，實現(xiàn)統(tǒng)一協(xié)作能力。

    通信層/接口模塊：接口服務器作為平臺的通信層，負責綜合云調(diào)度平臺與調(diào)度軟交換等各類子系統(tǒng)的通信，維護平臺與第三方系統(tǒng)的接口單元及平臺提供給子系統(tǒng)的開放接口，以及開放接口調(diào)試用的沙盒環(huán)境。

    數(shù)據(jù)庫：提供用戶、設備等數(shù)據(jù)的關聯(lián)及存儲；提供各業(yè)務模塊數(shù)據(jù)的關聯(lián)及存儲；提供平臺與子系統(tǒng)交互數(shù)據(jù)的關聯(lián)及管理。

    公共服務模塊：為業(yè)務系統(tǒng)提供靈活的部署、運行與管理環(huán)境，公共模塊主要包括維護管理、數(shù)據(jù)配置、日志查看、安全策略等功能。

    3) 界面呈現(xiàn)層

    界面呈現(xiàn)層的作用是為終端用戶消費云調(diào)度服務提供統(tǒng)一規(guī)范的接口，終端用戶（調(diào)度臺）通過專用入口通道進入云調(diào)度平臺服務器，訂制和消費其所需的服務，調(diào)度員可以在統(tǒng)一界面中調(diào)用各類資源，實現(xiàn)指揮調(diào)度、語音通信、視頻監(jiān)控、GPS定位、軌跡追蹤、告警聯(lián)動等功能。云調(diào)度平臺的界面呈現(xiàn)部分同時支持B/S和C/S架構，調(diào)度界面可以運作在專業(yè)的多媒體觸摸屏調(diào)度臺，也可以定制在MID等智能移動終端上，統(tǒng)一門戶為平臺的使用者提供統(tǒng)一的操作環(huán)境，系統(tǒng)根據(jù)用戶的權限分配不同資源以實現(xiàn)不同業(yè)務功能。

    在通訊系統(tǒng)保障的前提下，對電力調(diào)度指令等重要調(diào)度操作進行錄音錄像，完整的記錄下調(diào)度臺及調(diào)度通訊電話的通話記錄，可以為日后的事故分析及日常管理提供原始數(shù)據(jù)，是調(diào)度系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)。然而錄音錄像系統(tǒng)在運行過程中會產(chǎn)生大量的實時數(shù)據(jù)，并且在長期的應用過程中積累下海量的數(shù)據(jù)，從而導致一系列存儲和管理問題。云調(diào)度系統(tǒng)基于云調(diào)度平臺和高速分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，有效的整合網(wǎng)絡上獨立的存儲節(jié)點，在不增加新設備，不改變硬件物理位置的情況下，實現(xiàn)了錄音文件的云端存儲，解決了海量信息的存儲和管理問題，充分保障了全網(wǎng)錄音錄像存儲空間的有效利用和錄音文件的安全，為電力調(diào)度通信部門查找事故責任、監(jiān)督工作質(zhì)量提供重要手段和依據(jù)。

    3.2 負載均衡和多機冗余

    調(diào)度軟交換設備的核心部件一般都采用了1+1冗余熱備的方式，能有效的保證設備的可靠性，但是在不可抗性因素前，調(diào)度軟交換設備或者云調(diào)度平臺的故障會造成整個本地調(diào)度通信系統(tǒng)的癱瘓。在采用云技術的電力調(diào)度軟交換組網(wǎng)中，調(diào)度軟交換設備和云調(diào)度平臺同時與負載均衡服務器直接通信，負載均衡服務器監(jiān)控到某個或幾個節(jié)點的節(jié)點失效，從全網(wǎng)中按照地域優(yōu)先尋找工作負荷較低的其他節(jié)點，把失效節(jié)點的工作內(nèi)容轉(zhuǎn)移過來，當故障恢復的時候，計算能力重新遷移回來。同時，云調(diào)度平臺服務器之間通過系統(tǒng)服務總線進行實時數(shù)據(jù)同步，保證業(yè)務遷移時，調(diào)度用戶和調(diào)度指揮人員原有的數(shù)據(jù)、業(yè)務、使用習慣的一致性，提高系統(tǒng)的高穩(wěn)定性和實現(xiàn)系統(tǒng)對故障的透明處理。

    3.3 多業(yè)務子系統(tǒng)聯(lián)動

    虛擬化技術是云計算基礎框架的基石，云調(diào)度平臺基于虛擬化技術將物理資源進行抽象封裝以供上層業(yè)務調(diào)用，因此云調(diào)度平臺不僅僅可以實現(xiàn)多個廠家的調(diào)度軟交換設備接入，還支持跨業(yè)務系統(tǒng)的資源調(diào)用，并通過平臺內(nèi)的業(yè)務子系統(tǒng)功能邏輯模塊實現(xiàn)各個業(yè)務子系統(tǒng)資源的聯(lián)動，提供集成的消息和統(tǒng)一協(xié)作能力。比如在云調(diào)度平臺中融合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)在調(diào)度臺上查看視頻監(jiān)控畫面和控制攝像機云臺，還可以通過對監(jiān)控攝像機和調(diào)度電話在數(shù)據(jù)庫中的映射，使得當調(diào)度臺和調(diào)度電話進行通訊時，會自動在調(diào)度臺上彈出該調(diào)度電話周圍的視頻監(jiān)控畫面，實現(xiàn)視頻聯(lián)動。另外還可以通過云調(diào)度平臺和預案數(shù)據(jù)庫以及SCADA系統(tǒng)的聯(lián)動，實現(xiàn)實時遙感遙測數(shù)據(jù)查詢，以及突發(fā)情況時的自動告警和緊急聯(lián)動調(diào)度。

    3.4 并行計算/集成計算引擎

    云調(diào)度平臺支持大規(guī)模多系統(tǒng)接入組網(wǎng)，通過并行計算模式和集成計算引擎，可以實現(xiàn)全調(diào)度軟交換系統(tǒng)內(nèi)的狀態(tài)資源共享和大規(guī)模數(shù)據(jù)的實時處理。當發(fā)生緊急情況時，調(diào)度一線的常備調(diào)度人員無法確保所有的緊急呼叫均能被及時處理，此時可以通過權限許可，將一線的調(diào)度業(yè)務進行并行顯示、并行處理，由其他節(jié)點的調(diào)度臺進行協(xié)同調(diào)度，體現(xiàn)云調(diào)度系統(tǒng)全網(wǎng)資源共享的優(yōu)勢，為有效控制災難提供支援。

    另外當調(diào)度軟交換系統(tǒng)進行全網(wǎng)會議/群呼等這種大業(yè)務量應用操作時，系統(tǒng)內(nèi)的大量數(shù)據(jù)和計算，從最底層的調(diào)度軟交換設備及云調(diào)度平臺向調(diào)度指揮中心進行逐級處理和提交，把傳統(tǒng)方式難以完成的計算轉(zhuǎn)換成可解決的小規(guī)模計算問題，同時對大量數(shù)據(jù)的分布處理，也可以有效降低傳輸網(wǎng)絡的帶寬壓力，避免執(zhí)行大業(yè)務量應用時的網(wǎng)絡擁塞。云計算技術賦予調(diào)度軟交換系統(tǒng)的這種強大的計算處理模式，可以為調(diào)度員提供更快的、更有效的調(diào)度管理操作。

    3.5 便攜式調(diào)度臺

    云調(diào)度系統(tǒng)由云調(diào)度平臺提供統(tǒng)一界面呈現(xiàn)入口的云端特性，使得調(diào)度臺客戶端不僅僅可以使用專業(yè)的觸摸屏調(diào)度臺，還可以定制在PC機、便攜電腦、平板電腦、智能手機等終端上，實現(xiàn)調(diào)度臺備份、突發(fā)情況時領導的遠程指揮以及以及現(xiàn)場快速部署調(diào)度系統(tǒng)等應用。

    4 結語

    云計算以共享云中各節(jié)點的計算資源和存儲資源為根本目的，以給終端用戶提供所需的業(yè)務能力為主要職能。通過在調(diào)度軟交換系統(tǒng)中引入云計算技術，可以極大的提高調(diào)度軟交換系統(tǒng)的業(yè)務處理能力、資源優(yōu)化能力、應用調(diào)控能力，為電力調(diào)度軟交換系統(tǒng)的建設提供了一個可行的發(fā)展思路，為進一步全面建設智能電網(wǎng)提供堅實的技術基礎。

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