核电厂群堆电话通讯系统的实践和创新

核电厂群堆电话通讯系统的实践和创新

寇韩雪,李兴盛

福建福清核电有限公司    福建省福州市350000

摘  要：电话通讯系统作为核电厂生产运行、机组检修、电厂应急、日常办公等活动中最为主要的通讯，电话通讯的稳定、可靠性，为机组安全运行提供可靠的保障。

核电厂群堆电话通讯系统实践与创新，在系统功能上进行优化、在系统冗余灾备中创新、在系统可靠性的探究、系统拓展性探究，为核电机组提供多样性、立体性的通讯手段，保证核电厂群堆电话通讯系统的可靠。

关键词：电话系统、冗余、可靠性

1背景

核电厂通讯系统一般包括电话系统、广播声警报系统、内部对讲系统、声力电话系统、综合布线系统、视频监控系统、海事卫星系统等。通讯系统中，电话系统是核电厂生产运行、机组检修、电厂应急、日常办公等活动中最为主要的通讯，系统需要全天不间断可靠运行为机组提供最为基础、方便的通讯手段，电话通讯系统的可靠性成为通讯系统中最为重要的系统。

国内核电厂根据自身的情况特点，电话系统有以租代建、工程总包和业主自建等方式。其中大多数均以程控电话交换机为主，提供无源、可靠的电话信号。某核电根据自身情况和特点，业主自主设计、建设，行成以程控电话交换机为主、软交换机为辅的核电厂群堆电话系统，全厂电话按照10000门资源来规划，系统可平滑扩容。

某核电电话系统从系统规划、设备冗余灾备、系统可靠性提升及系统扩展性探究等方面进行了实践，极大提升了基地电话系统的可靠性。

2系统规划

核电厂电话系统主要由行政生产电话交换机、安全电话交换机、调度电话交换机及办公话机、工业话机终端组成，其中行政生产电话交换机设置在行政办公楼（BA）通信机房、生产检修楼（BX）通信机房，话机终端分布于核岛、常规岛、BOP及办公楼等区域。

国内核电厂根据自身的情况特点，有以租代建、工程总包和业主自建等方式。其中均以程控电话交换机为主，提供无源、可靠的电话信号。某核电电话交换机均为业主自主设计、建设，行成以程控电话交换机为主、软交换机为辅的核电厂群堆电话系统，全厂电话按照10000门资源来规划，系统可平滑扩容。

2.1系统架构

生产检修楼（BX）交换机、行政办公楼（BA）交换机通过内部中继直连，形成内部互连组网。出局电信公网可采用双路由出局或星型路由出局，当单路由故障或中断
时可不影响群堆电话出局。

图1：某电厂电话系统连接示意图

某核电群堆厂0BX楼、7BX和BA楼三套交换机系统，内部组网互联，组建核电群堆电话系统内部专网； 0BX和BA电话交换机分别与公网通过数字中继相连的方式，确保生产、办公的集中化管理和出局相互冗余。

另外生产检修楼（0BX）交换机采用数字中继和核电厂安全电话交换机、省电网的行政生产电话网互连，形成与多类型交换机或网络的互连，为核电机组生产提供便捷、多样、立体的电话接口。

2.2系统互连组网及中继互连优化

系统的互连可包括核心电话网络的互连、中继的互连。按照互连互通的原则某核电厂将0BX/7BX/0BA通过中继和网络互连，分别形成中继和网络环网。

在7BX、0BX和BA楼交换机之间建立中继路由互联，形成中继路由三角环。设置路由的迂回选择：7BX与0BX建立中继路由1，7BX与BA建立中继路由3；路由2作为到达7BX的迂回备选通道。

图2：电话系统网络互联图                    图3：电话系统中继互联图

按照某电厂的交换机配置，中继分配的情况如下：7BX各通过2条2M中继与0BX、0BA相连接，0BA与0BX通过3条2M中继连接，0BX和0BA分别通过7条、5条2M中继出局电信公网。EM安全电话通过1条2M中继与移动公网相连。该配置充分考虑到了各交换机中继授权的数量及话务数据的量，形成0BX、0BA双出局双热备、EM安全电话运营商独立出局，实现可靠、冗余的中继系统实现各交换机均能实现负载均衡的原则，极大提升核电群堆电话通讯的可靠性和经济性，对核电通讯系统提供强有力的保障。

图4：某电厂电话系统中继分配图

3系统冗余灾备

3.1软交换电话系统主机灾备

软交换电话系统中，电话交换机的主机可实现冗余备份功能。交换机通过配备主、备两块的控制服务器ASU板，分别安装于软交换电话交换机机的不同机框中，但是主、备服务器建立了同一个簇群里，对外共用同一个IP地址。IP终端、媒体网关和网管、计费等都注册于对外的同一地址。主用和备用服务器处于热备状态，实现系统冗余。

图5：软交换电话系统主机灾备图

软交换电话交换机的系统冗余主、备服务器设在同一簇内，系统内部自动监测主备服务器的工作状态。当系统发现主用服务器不工作时，自动切换到备用服务器上，接管主用服务器的工作。用户数据配置保持不变。当主用服务器恢复正常时，系统将自动导换回主用服务。

图6：备用服务器激活切换图                    图7：主用服务器自动还原图示

3.2软交换电话系统异地灾备

核电

群堆中存在多个软交换系统统架构一致时，可进行异地灾备设计。例如，某核电厂7BX交换机系统与BA楼交换机系统架构一致，通过系统配置分别在7BX和BA楼交换机建立灾备机框E，在7BX的灾备机框由BA楼的服务器控制，接收BA楼的服务管理，使用BA楼的系统资源；而在BA楼的灾备机框由7BX的服务器控制，接收7BX的服务管理，使用7BX的系统资源。在7BX对重要保障部门的电话分别本系统的号码同时，也从灾备框分配保障电话。或者保障部门电话是IP话机则可同时注册于7BX和BA的两套交换机设备上。

图8:异地灾备图

3.3灾备分机设计

当某通讯机房发生火灾、地震造成电话交换不可用时，灾备分机的设置，对机组的安全运行起着巨大的作用。某核电厂将重要岗位电话使用的灾备分机终端分两种，即IP电话终端和模拟电话终端。IP电话终端允许同时注册多系统，在BX注册地一账户分机A, 同时在BA系统中注册第二账户分机A’（A’的控制有BA楼的MX-ONE服务器控制）。配置分机A’的灾备数据，使得当BX MX-ONE 系统故障时，A’分机等同于A分机进行呼入和呼出业务不受影响。模拟电话终端在BX的灾备机柜中放模拟分机号码A’；A的控制有BA楼的MX-ONE服务器控制。配置分机A’的灾备数据，使得当BX MX-ONE 系统故障时，A’分机等同于A分机进行呼入和呼出业务不受影响。

4系统可靠性提升

4.1重要号码的可靠性提升

核电厂生产运行中存在一些重要岗位和值班室，其中对生产行政生产电话可靠性要求较高。一般重要岗位号码连在一起或分布在同一个LIM框中，及有可能造成重要岗位电话同时故障。可靠性提升就是要能从技术上解决单一故障（单块板卡故障、单个LIM框故障等）对重要岗位和值班室电话通讯造成的影响。通过对岗位重要度的分级和“分散式”布置可从根本上避免单一故障的影响范围。

4.1.1重要岗位号码重要度分级

核电厂保证机组生产运行重要岗位有：值长岗位、副值长岗位、堆操岗位、机操岗位、隔离经理、电气岗位等；重要的值班室有：TC网控值班室、NX核岛辅控值班室、ATE值班室、YA值班室等。以某核电群堆的主控室重要岗位号码分布及重要度分级如下：

（1）主控室重要岗位号码分布

表1：主控室重要岗位号码分布表

（2）重要度分级

按照职责分工和决策权力，岗位或值班室重要度排名如下：

表2：重要岗位号码重要度分级表

（注：五星重要度最高）

4.1.2 号码集中式分布

核电厂程控交换机电话号码一般采用集中式分布：

1号主控室：101/102/103/104/105/106/107（LIM 1）；

2号主控室201/202/203/204/205/206/207（LIM 3）；

3号主控室301/302/303/304/305/306/307（LIM 7）；

4号主控室401/402/403/404/405/406/407（LIM 8）。

集中式分布在管理上清晰简单，但若发生单一故障，将造成单个机组的重要电话均故障，对机组通讯产生很大的影响。

4.1.3 号码“分散式”分布

针对上述情况，重要电话号码分布可采用“分散式”分布。所以可将1-4号机组四星级（值长、副值长岗位号码）和五星级号码（火警号码）分布在LIM 1框上。将其他星级的重要号码，依次按照星级度分布在LIM 2-LIM10模块上。LIM A框分布主控室号码，LIM  B框分布其他岗位号码；LIM奇数框分布奇数机组号码，LIM偶数框分布偶数机组号码。分布在相同框中的号码依次排布在板卡槽位第一个,每块板卡只分配一个新号码。这样规律式的分布既保证消除单一故障，又便于管理和排查故障。

解决方案如下：

LIM1（A框）：106/206/306/406（火警电话）、103/203/303/403（副值长岗位）； LIM1（B框）： 105/205/305/405（值长岗位）；LIM2（A框）： 201/401（2号、4号机组堆操岗位）；LIM3（A框）：101/301（1号、3号机组堆操岗位）；LIM4（A框）：202/402（2号、4号机组机操岗位）；LIM5（A框）：102/302（1号、3号机组机操岗位）；LIM6（A框）：204/404（2号、4号机组备用号码）；LIM7（A框）：104/304（1号、3号机组备用号码）。

核电厂机组重要岗位电话（主控室电话号码、隔离办电话号码、NX辅控值班室电话号码、YA值班室电话号码、常规岛ATE值班室电话号码、TC网控值班室电话号码等），进行重要程度分级、号码分布分析并进行号码分布规划，将重要岗位电话号码普遍集中式分布的模式，优化创新为分散式布置模式，完全保证了单块LIM故障后不会导致重要区域所有电话故障。

4.2重要号码的“一机双号”

行政生产电话交换机对外出局一般均采用单独的运营商出局，运维发现单运营商出局时，但运营商设备故障或光缆中断的概率较大，若单运营商通讯故障将造成所有电话不能出局与外界通讯。为避免单运营商故障造成通讯故障同时提升核电群堆通讯的“绝对”可靠，可采取双运营商出局，即实现重要号码的“一机双号”。

某核电群堆电话系统中电话交换机采用电信与联通（移动）双运营商出局，电话正常情况下主用电信的号码进行呼叫，当电信中继出局中断时采用联通的中继对外通讯（电信出局时是电信号码、联通出局是联通号码，内部短号分机不受影响），实现了电话的“一机双号”，保证应急情况下安全电话的通讯可靠。

5系统扩展性探究

核电厂行政生产电话由早期的程控电话交换机，逐步演变为软交换电话交换机。软交换电话交换机不仅维护简单、方便，而且可进行扩展性的探究。例如软交换电话交换机与视频监控服务器通过SIP中继进行互连，在现场电话网络连通的地方采用便携式的视频监控设备进行设备状态的监测和观察，为机组安全生产提供了多样性、立体性的通讯手段。

图10:电话交换机与生产视频监控系统连接示意图

6结语

结合核电厂群堆电话通讯系统，在系统功能上进行优化：形成三套核心交换机的组网、电话交换机网络双路由的出局、中继分配的优化；在系统冗余灾备中创新：软交换主机的热备及异地的灾备、创新灾备分机的设计；在系统可靠性的探究：重要岗位号码的主机“分散式”分布、 “一机双号”双运营商保障；系统拓展性探究：对软交换系统与生产视频系统的研究，为机组提供多样性的通讯手段。

综上所述，某核电电话系统的实践和创新是对群堆电话系统的提升，对我国自住设计的三代核电“华龙一号”的通讯具有较高的借鉴和参考意义。

参考文献：

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【5】聂晓涛.浅谈程控交换机的管理和维护[J],信息通信2013.