電力專網(wǎng)通信加速轉(zhuǎn)型，這項技術(shù)再迎機遇……

5G到來之后，給全球通信行業(yè)的發(fā)展帶來了巨大的改變。

這個改變，不僅僅體現(xiàn)在通信技術(shù)的演進(jìn)和升級上，更體現(xiàn)在通信應(yīng)用場景的變遷上。人們不再僅僅關(guān)注以手機為代表的消費互聯(lián)網(wǎng)，而是將更多的注意力放在蓬勃發(fā)展的行業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上。

以工業(yè)制造、能源電力、交通物流、醫(yī)療教育等為代表的百行千業(yè)，都開始引入先進(jìn)的通信技術(shù)，進(jìn)行數(shù)字化智能化改造，走向數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路。

傳統(tǒng)的專網(wǎng)通信技術(shù)，已經(jīng)無法滿足時代發(fā)展的需求。企業(yè)需要對內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面升級，以滿足業(yè)務(wù)高速發(fā)展的需要。

其實，除了5G之外，還有很多通信和IT技術(shù)正在被企業(yè)所接受，融入到這場百年一遇的變革之中，包括園區(qū)光網(wǎng)絡(luò)（PON）、Wi-Fi 6/7、Cat.1、NB-IoT、eMTC等等。

這些技術(shù)基本都屬于底層連接技術(shù)。

今天，小棗君要給大家介紹的，是一個上層通信技術(shù)，是圍繞業(yè)務(wù)和服務(wù)的技術(shù)。沒錯，這個技術(shù)，就是大名鼎鼎的IMS。

█ 什么是IMS

IMS，英文全名叫做IP Multimedia Subsystem，IP多媒體子系統(tǒng)。很多讀者對它的了解，來自此前很火的VoLTE業(yè)務(wù)。還有，去年和今年熱度極高的5G消息（RCS）、5G新通話（VoNR），也都和IMS有密切的聯(lián)系。

IMS最早提出于20世紀(jì)90年代末。當(dāng)時，它被認(rèn)為是國際公認(rèn)的下一代核心網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。2022年6月凍結(jié)的3GPP R5版本，完成了對IMS的早期標(biāo)準(zhǔn)定義，從而將其推到了商用階段。

在世界各大運營商全面IP化的浪潮下，IMS是必不可少的重要系統(tǒng)，是實現(xiàn)固定通信網(wǎng)和移動通信網(wǎng)融合的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，是通信網(wǎng)絡(luò)從TDM向IP演進(jìn)的基石。

IMS真的有這么強嗎？它到底能帶來什么？

其實，IMS（IP Multimedia Subsystem）的命名本身，就已經(jīng)向我們透露了一部分答案。

首先，IP，代表IMS基于IP承載，完全采用了IP技術(shù)。

IMS的核心協(xié)議是SIP（Session Initiation Protocol，會話初始協(xié)議）。這是IETF基于Internet量身定制的應(yīng)用層控制協(xié)議。它獨立于底層協(xié)議之上，非常開放靈活，具有很強的擴展性，特別適合多媒體通信。

其次，Multimedia（多媒體），是指IMS可以實現(xiàn)多媒體業(yè)務(wù)。

傳統(tǒng)理解的多媒體業(yè)務(wù)是語音、圖像、音頻、視頻等。IMS標(biāo)準(zhǔn)，對多媒體業(yè)務(wù)進(jìn)行了更細(xì)致的劃分，包括IP電話類業(yè)務(wù)、多媒體會議類業(yè)務(wù)、協(xié)同辦公類業(yè)務(wù)、通信助理業(yè)務(wù)等。

最后，Subsystem（子系統(tǒng)），表明IMS是整個通信系統(tǒng)的一個重要組件。它可以配合其它網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)業(yè)務(wù)功能。例如，IMS與LTE進(jìn)行配合，可以實現(xiàn)VoLTE。IMS與5G配合，可以實現(xiàn)VoNR業(yè)務(wù)。IMS與即時消息配合，可以實現(xiàn)RCS。……

簡單來說，IMS就是部署在IP網(wǎng)絡(luò)上的“多媒體服務(wù)器”。通過它的控制協(xié)調(diào)，IP網(wǎng)絡(luò)上的用戶就可以互相進(jìn)行視頻電話這樣的多媒體業(yè)務(wù)。

IMS的核心目標(biāo)，是構(gòu)建一個與接入無關(guān)、支持廣泛多媒體業(yè)務(wù)的融合平臺，為IP網(wǎng)絡(luò)賦能，為客戶需求服務(wù)。

IMS誕生于3G，成熟于4G。它的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)逐漸完善，得到各大主流運營商的廣泛認(rèn)可，并在全球范圍內(nèi)應(yīng)用普及。

█ IMS與數(shù)字電力專網(wǎng)

電力通信專網(wǎng)，是國內(nèi)企業(yè)專網(wǎng)通信最具代表性的一個專網(wǎng)類型。

近年來，在國家電網(wǎng)公司（以下簡稱“國網(wǎng)”）的大力推動下，電力專網(wǎng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型也在緊鑼密鼓地進(jìn)行之中。

電力專網(wǎng)是實現(xiàn)電力數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)平臺，是保障電網(wǎng)調(diào)度指令暢通的重要支撐。在國網(wǎng)已實現(xiàn)全光纖資源35kV及以上廠站、自有物業(yè)辦公場所/營業(yè)所全覆蓋基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上，國網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)資源、信息化程度處于全國領(lǐng)先水平。

但是，國網(wǎng)內(nèi)部的信息系統(tǒng)繁多，難以高效協(xié)同，已成為中國當(dāng)下數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重點研究課題。信息和通信技術(shù)融合，推動電網(wǎng)數(shù)字化程度不斷加速，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模急劇擴大，電網(wǎng)的“神經(jīng)末梢”以爆炸的形式快速擴張。在支撐電網(wǎng)安全的信息通信網(wǎng)絡(luò)體系中，容納了千千萬萬的終端和設(shè)備。

傳統(tǒng)以語音為主的程控交換技術(shù)，面臨停產(chǎn)停服、高能耗、應(yīng)急修復(fù)能力弱等問題。而軟交換技術(shù)，又存在標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、業(yè)務(wù)擴展難、協(xié)同交互能力弱等問題。它們無法適應(yīng)電網(wǎng)數(shù)字化發(fā)展需求。

國網(wǎng)的組網(wǎng)架構(gòu)采用國網(wǎng)、省公司兩級匯接制。隨著時間的推移，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加錯綜復(fù)雜、邊界更加模糊，網(wǎng)絡(luò)安全、各種終端和系統(tǒng)維護(hù)量巨增，協(xié)同能力弱、應(yīng)急保障效率低、多媒體通信能力差，以及開放性不足等問題逐漸擴大。所有這些，都極大制約了國網(wǎng)“數(shù)智電網(wǎng)”建設(shè)目標(biāo)的實現(xiàn)。

隨著5G新一代通信技術(shù)發(fā)展，國網(wǎng)迫切需要建設(shè)以零信任網(wǎng)絡(luò)安全為基礎(chǔ)，以先進(jìn)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為引領(lǐng)的新型信息通信融合網(wǎng)絡(luò)，以此支撐企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。涉及最后一公里的接入終端可信接入管控、多系統(tǒng)及應(yīng)用協(xié)同融合、跨網(wǎng)絡(luò)安全互通等系列難題，都需要盡快解決。

所以，將IMS引入電力通信專網(wǎng)建設(shè)，是大勢所趨，也是時代必然。

█ 電力專網(wǎng)引入IMS的意義

國家電網(wǎng)在2018年以前就開始引入IMS技術(shù)。目前，國家電網(wǎng)的電力行政交換網(wǎng)已經(jīng)逐漸演變到IMS交換技術(shù)體制。

國家電網(wǎng)不斷擁抱IMS技術(shù)，到底有什么重要意義？

1、IMS作為國際確立的新一代通信交換技術(shù)“標(biāo)準(zhǔn)”地位。

IMS是國際公認(rèn)的固移融合網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，也是根正苗紅的3GPP標(biāo)準(zhǔn)。不僅3G/4G/5G會持續(xù)使用，未來6G也少不了它。6G標(biāo)準(zhǔn)制定的過程中，也需要IMS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)同步優(yōu)化補充。

因此，國家電網(wǎng)引入IMS技術(shù)，不僅對能源電力企業(yè)轉(zhuǎn)型研究的一種促進(jìn)，也能探索突破制約應(yīng)用落地的關(guān)鍵技術(shù)難題， 對國家電網(wǎng)信息與通信融合標(biāo)準(zhǔn)化制訂有非常重要的意義。

加強IMS在國內(nèi)電力專網(wǎng)領(lǐng)域的研究和探索，對增強中國在IMS國際標(biāo)準(zhǔn)的話語權(quán)，有舉足輕重的關(guān)鍵作用。

2、對構(gòu)建零信任信息通信網(wǎng)絡(luò)有標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)研究價值。

網(wǎng)絡(luò)安全關(guān)系國家安全。構(gòu)建零信任網(wǎng)絡(luò)、協(xié)同電網(wǎng)與信息通信網(wǎng)絡(luò)中各種資源實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，必須要有“統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”引領(lǐng)。

國家電網(wǎng)引入IMS，并基于實際應(yīng)用，破解制約落地的關(guān)鍵技術(shù)障礙，對構(gòu)建電網(wǎng)零信任信息通信網(wǎng)絡(luò)有標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)的意義，也有重要研究價值。

3、為電網(wǎng)5G應(yīng)用落地及數(shù)字化轉(zhuǎn)型探索領(lǐng)先的解決方案。

IMS作為5G核心交換承載平臺，在電網(wǎng)5G應(yīng)用落地探索中，也同樣涉及網(wǎng)絡(luò)安全、最后一公里接入、多系統(tǒng)協(xié)同及應(yīng)用互通等系列難題。

因此，在以“安全”為紅線的零信任網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略規(guī)劃及建設(shè)中，圍繞IMS標(biāo)準(zhǔn)探索開發(fā)制約應(yīng)用落地難的關(guān)鍵技術(shù)，不僅能助力電網(wǎng)行政辦公通信網(wǎng)和調(diào)度通信網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范統(tǒng)一，同時為電網(wǎng)5G應(yīng)用落地及數(shù)字化轉(zhuǎn)型探索一種領(lǐng)先的解決方案。

█ 電網(wǎng)引入IMS技術(shù)面臨的主要困難

在電網(wǎng)引入IMS技術(shù)的過程中，也普遍遇到了一些困難，具體表現(xiàn)在：

1、對IMS技術(shù)定位的認(rèn)知差異

在IMS落地早期，很多人對IMS技術(shù)定位的認(rèn)知存在偏差。

這些人認(rèn)為，IMS僅是立足“打電話”需求，和傳統(tǒng)軟交換技術(shù)“差不多”。甚至有部分軟交換設(shè)備廠家，以此來“誤導(dǎo)”用戶，試圖拖延IMS的普及。

這種觀點和做法，阻礙和制約了IMS技術(shù)在電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的關(guān)鍵技術(shù)突破和研究。

2、對IMS技術(shù)優(yōu)勢的認(rèn)知不足

IMS作為國際通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在普通用戶中的知名度較低。其實，IMS的技術(shù)優(yōu)勢是非常明顯的。它相比軟交換更“軟”、業(yè)務(wù)定義更規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)，安全可靠性更高，主要優(yōu)勢在于：

1）多媒體通信交換能力

多媒體交換是IMS區(qū)別于軟交換的關(guān)鍵。IMS不僅支持SIP協(xié)議視頻通話，同時支持VoLTE/VoNR視頻通信，具備與不同RTC和監(jiān)控媒體流的多視場交互能力。

此外，IMS還具備涉及應(yīng)急通信保障的全業(yè)務(wù)呼叫轉(zhuǎn)移能力。

IMS底層技術(shù)架構(gòu)演進(jìn)及關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化補充，對商業(yè)模式及應(yīng)用落地有很大的促進(jìn)作用。

2）標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)多系統(tǒng)融合的重要作用

IMS不僅可以實現(xiàn)軟交換的VoIP業(yè)務(wù)，更重要的是將有效地對網(wǎng)絡(luò)資源、用戶資源及應(yīng)用資源進(jìn)行管理，提高網(wǎng)絡(luò)的智能性。

以IMS標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)多系統(tǒng)（子系統(tǒng)）融合，使得用戶可以跨網(wǎng)絡(luò)并使用多種終端，感受融合的通信體驗。

3、IMS技術(shù)開放性不足導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)制定和應(yīng)用落地困難

IMS的應(yīng)用落地速度不理想，與全球?qū)MS的應(yīng)用仍停留在探索階段有一定關(guān)系。更關(guān)鍵的原因在于，廠家的開放性不足。

IMS雖然作為一種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但應(yīng)用需要結(jié)合用戶自身需求開發(fā)。鑒于設(shè)備廠家的開放性不足，國家電網(wǎng)即便有強大的專業(yè)開發(fā)能力，也無法有效參與到IMS標(biāo)準(zhǔn)制定和應(yīng)用落地關(guān)鍵技術(shù)研究中。

由此所涉及到構(gòu)建零信任信息通信網(wǎng)絡(luò)的安全、最后一公里接入、多系統(tǒng)協(xié)同和應(yīng)用互通等問題，直接制約了進(jìn)一步融合AI、大數(shù)據(jù)、云計算等先進(jìn)技術(shù)向數(shù)字化轉(zhuǎn)型的研究和探索。

█ IMS在電網(wǎng)5G應(yīng)用探索中的作用

早在2019年國內(nèi)運營商正式商用5G之前，大約在2017年，電力專網(wǎng)就啟用了針對5G的的應(yīng)用研究。

此后，針對“電力+5G”的各種應(yīng)用場景，集團(tuán)總部和各地電網(wǎng)公司與不同的通信運營商合作開展了深度不一的試點測試。

例如，陜西電力聯(lián)合合作伙伴，開展了首家廣電700Mhz低頻段5G的電力應(yīng)用試點。

試點主要結(jié)合電力供電服務(wù)指揮當(dāng)前無法指揮到具體工作人員、無法監(jiān)督管控現(xiàn)場工作情況及進(jìn)展、無法精準(zhǔn)管控指揮、指揮失聯(lián)等業(yè)務(wù)現(xiàn)狀，圍繞5G在單兵指揮和應(yīng)急搶修中的應(yīng)用，進(jìn)行了深入的測試和驗證。

首先，基于IMS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過電力專家團(tuán)隊指導(dǎo)，開發(fā)出國際首款5G物理隔離多媒體通信網(wǎng)關(guān)，解決電力IMS專網(wǎng)與運營商IMS核心網(wǎng)超低延時視頻類業(yè)務(wù)互通障礙。

其次，通過雙向四因子終端KEY加密技術(shù)開發(fā)，進(jìn)一步強化與IMS專網(wǎng)視頻類業(yè)務(wù)互通終端的安全隔離審核，構(gòu)建起安全為基礎(chǔ)的零信任信息通信網(wǎng)絡(luò)體系。以此建設(shè)起無使用范圍和場景限制的雙向指揮系統(tǒng)，實現(xiàn)單兵裝置接入，完成單兵指揮監(jiān)督。

經(jīng)過5G試點應(yīng)用驗證及開發(fā)，最終破解了多項制約應(yīng)用落地的關(guān)鍵技術(shù)障礙。

█ 結(jié)語

IMS技術(shù)本身已足夠成熟，自國內(nèi)運營商4G網(wǎng)絡(luò)全面引入IMS以來，IMS的應(yīng)用已經(jīng)取得了很多的成果和經(jīng)驗。但是，因為關(guān)鍵技術(shù)障礙、專業(yè)認(rèn)知、商業(yè)模式和開放性等一直處于探索階段的原因，IMS的應(yīng)用落地還是有很大的空間。

2021年9月，國內(nèi)三大運營商實現(xiàn)IMS網(wǎng)間互聯(lián)互通，預(yù)示著以IMS為標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)的全新通信網(wǎng)絡(luò)生態(tài)體系建設(shè)拉開帷幕。

國家電網(wǎng)公司順應(yīng)能源革命和數(shù)字革命融合發(fā)展的趨勢，創(chuàng)造性地提出了建設(shè)“三型兩網(wǎng)”世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)。陜西省電力積極響應(yīng)國網(wǎng)提出的雙碳和數(shù)字化轉(zhuǎn)型探索文件精神，率先開展IMS技術(shù)在電網(wǎng)中的試點應(yīng)用，并取得了全國領(lǐng)先的成果。

相信隨著時間的推移，IMS與電力專網(wǎng)通信的融合將變得更加緊密。IMS將在更多的專網(wǎng)場景落地發(fā)芽，并孵化出種類繁多的數(shù)字多媒體應(yīng)用，幫助企業(yè)提升生產(chǎn)效率，改進(jìn)業(yè)務(wù)流程，最終助力企業(yè)成功實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。