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              電力專網通信加速轉型,這項技術再迎機遇……

                 2022-07-19 11:22:40    

              5G到來之后,給全球通信行業的發展帶來了巨大的改變。

              這個改變,不僅僅體現在通信技術的演進和升級上,更體現在通信應用場景的變遷上。人們不再僅僅關注以手機為代表的消費互聯網,而是將更多的注意力放在蓬勃發展的行業互聯網上。

              以工業制造、能源電力、交通物流、醫療教育等為代表的百行千業,都開始引入先進的通信技術,進行數字化智能化改造,走向數字化轉型之路。

              傳統的專網通信技術,已經無法滿足時代發展的需求。企業需要對內部通信網絡進行全面升級,以滿足業務高速發展的需要。

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

              這些技術基本都屬于底層連接技術。

              今天,小棗君要給大家介紹的,是一個上層通信技術,是圍繞業務和服務的技術。沒錯,這個技術,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。很多讀者對它的了解,來自此前很火的VoLTE業務。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有密切的聯系。

              IMS最早提出于20世紀90年代末。當時,它被認為是國際公認的下一代核心網絡通信技術。2002年6月凍結的3GPP R5版本,完成了對IMS的早期標準定義,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,是實現固定通信網和移動通信網融合的統一標準,是通信網絡從TDM向IP演進的基石。

              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。

              IMS的核心協議是SIP(Session Initiation Protocol,會話初始協議)。這是IETF基于Internet量身定制的應用層控制協議。它獨立于底層協議之上,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可以實現多媒體業務。

              傳統理解的多媒體業務是語音、圖像、音頻、視頻等。IMS標準,對多媒體業務進行了更細致的劃分,包括IP電話類業務、多媒體會議類業務、協同辦公類業務、通信助理業務等。

              最后,Subsystem(子系統),表明IMS是整個通信系統的一個重要組件。它可以配合其它網絡系統,實現業務功能。例如,IMS與LTE進行配合,可以實現VoLTE。IMS與5G配合,可以實現VoNR業務。IMS與即時消息配合,可以實現RCS?!?/p>

              簡單來說,IMS就是部署在IP網絡上的“多媒體服務器”。通過它的控制協調,IP網絡上的用戶就可以互相進行視頻電話這樣的多媒體業務。

              IMS的核心目標,是構建一個與接入無關、支持廣泛多媒體業務的融合平臺,為IP網絡賦能,為客戶需求服務。

              IMS誕生于3G,成熟于4G。它的技術標準逐漸完善,得到各大主流運營商的廣泛認可,并在全球范圍內應用普及。

              █IMS與數字電力專網

              電力通信專網,是國內企業專網通信最具代表性的一個專網類型。

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

              電力專網是實現電力數字化轉型的基礎平臺,是保障電網調度指令暢通的重要支撐。在國網已實現全光纖資源35kV及以上廠站、自有物業辦公場所/營業所全覆蓋基礎網絡上,國網的網絡資源、信息化程度處于全國領先水平。

              但是,國網內部的信息系統繁多,難以高效協同,已成為中國當下數字化轉型的重點研究課題。信息和通信技術融合,推動電網數字化程度不斷加速,網絡規模急劇擴大,電網的“神經末梢”以爆炸的形式快速擴張。在支撐電網安全的信息通信網絡體系中,容納了千千萬萬的終端和設備。

              傳統以語音為主的程控交換技術,面臨停產停服、高能耗、應急修復能力弱等問題。而軟交換技術,又存在標準不統一、業務擴展難、協同交互能力弱等問題。它們無法適應電網數字化發展需求。

              國網的組網架構采用國網、省公司兩級匯接制。隨著時間的推移,網絡結構更加錯綜復雜、邊界更加模糊,網絡安全、各種終端和系統維護量巨增,協同能力弱、應急保障效率低、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“數智電網”建設目標的實現。

              隨著5G新一代通信技術發展,國網迫切需要建設以零信任網絡安全為基礎,以先進通信技術標準為引領的新型信息通信融合網絡,以此支撐企業數字化轉型。涉及最后一公里的接入終端可信接入管控、多系統及應用協同融合、跨網絡安全互通等系列難題,都需要盡快解決。

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

              █電力專網引入IMS的意義

              國家電網在2018年以前就開始引入IMS技術。目前,國家電網的電力行政交換網已經逐漸演變到IMS交換技術體制。

              國家電網不斷擁抱IMS技術,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“標準”地位。

              IMS是國際公認的固移融合網絡標準,也是根正苗紅的3GPP標準。不僅3G/4G/5G會持續使用,未來6G也少不了它。6G標準制定的過程中,也需要IMS技術標準同步優化補充。

              因此,國家電網引入IMS技術,不僅對能源電力企業轉型研究的一種促進,也能探索突破制約應用落地的關鍵技術難題, 對國家電網信息與通信融合標準化制訂有非常重要的意義。

              加強IMS在國內電力專網領域的研究和探索,對增強中國在IMS國際標準的話語權,有舉足輕重的關鍵作用。

              2、對構建零信任信息通信網絡有標準引領研究價值。

              網絡安全關系國家安全。構建零信任網絡、協同電網與信息通信網絡中各種資源實現數字化轉型,必須要有“統一標準”引領。

              國家電網引入IMS,并基于實際應用,破解制約落地的關鍵技術障礙,對構建電網零信任信息通信網絡有標準引領的意義,也有重要研究價值。

              3、為電網5G應用落地及數字化轉型探索領先的解決方案。

              IMS作為5G核心交換承載平臺,在電網5G應用落地探索中,也同樣涉及網絡安全、最后一公里接入、多系統協同及應用互通等系列難題。

              因此,在以“安全”為紅線的零信任網絡戰略規劃及建設中,圍繞IMS標準探索開發制約應用落地難的關鍵技術,不僅能助力電網行政辦公通信網和調度通信網標準規范統一,同時為電網5G應用落地及數字化轉型探索一種領先的解決方案。

              █電網引入IMS技術面臨的主要困難

              在電網引入IMS技術的過程中,也普遍遇到了一些困難,具體表現在:

              1、對IMS技術定位的認知差異

              在IMS落地早期,很多人對IMS技術定位的認知存在偏差。

              這些人認為,IMS僅是立足“打電話”需求,和傳統軟交換技術“差不多”。甚至有部分軟交換設備廠家,以此來“誤導”用戶,試圖拖延IMS的普及。

              這種觀點和做法,阻礙和制約了IMS技術在電網數字化轉型中的關鍵技術突破和研究。

              2、對IMS技術優勢的認知不足

              IMS作為國際通信技術標準,在普通用戶中的知名度較低。其實,IMS的技術優勢是非常明顯的。它相比軟交換更“軟”、業務定義更規范嚴謹,安全可靠性更高,主要優勢在于:

              1)多媒體通信交換能力

              多媒體交換是IMS區別于軟交換的關鍵。IMS不僅支持SIP協議視頻通話,同時支持VoLTE/VoNR視頻通信,具備與不同RTC和監控媒體流的多視場交互能力。

              此外,IMS還具備涉及應急通信保障的全業務呼叫轉移能力。

              IMS底層技術架構演進及關鍵技術標準優化補充,對商業模式及應用落地有很大的促進作用。

              2)標準引領多系統融合的重要作用

              IMS不僅可以實現軟交換的VoIP業務,更重要的是將有效地對網絡資源、用戶資源及應用資源進行管理,提高網絡的智能性。

              以IMS標準引領多系統(子系統)融合,使得用戶可以跨網絡并使用多種終端,感受融合的通信體驗。

              3、IMS技術開放性不足導致標準制定和應用落地困難

              IMS的應用落地速度不理想,與全球對IMS的應用仍停留在探索階段有一定關系。更關鍵的原因在于,廠家的開放性不足。

              IMS雖然作為一種技術標準,但應用需要結合用戶自身需求開發。鑒于設備廠家的開放性不足,國家電網即便有強大的專業開發能力,也無法有效參與到IMS標準制定和應用落地關鍵技術研究中。

              由此所涉及到構建零信任信息通信網絡的安全、最后一公里接入、多系統協同和應用互通等問題,直接制約了進一步融合AI、大數據、云計算等先進技術向數字化轉型的研究和探索。

              █IMS在電網5G應用探索中的作用

              早在2019年國內運營商正式商用5G之前,大約在2017年,電力專網就啟用了針對5G的的應用研究。

              此后,針對“電力+5G”的各種應用場景,集團總部和各地電網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,陜西電力聯合合作伙伴,開展了首家廣電700Mhz低頻段5G的電力應用試點。

              試點主要結合電力供電服務指揮當前無法指揮到具體工作人員、無法監督管控現場工作情況及進展、無法精準管控指揮、指揮失聯等業務現狀,圍繞5G在單兵指揮和應急搶修中的應用,進行了深入的測試和驗證。

              首先,基于IMS技術標準,經過電力專家團隊指導,開發出國際首款5G物理隔離多媒體通信網關,解決電力IMS專網與運營商IMS核心網超低延時視頻類業務互通障礙。

              其次,通過雙向四因子終端KEY加密技術開發,進一步強化與IMS專網視頻類業務互通終端的安全隔離審核,構建起安全為基礎的零信任信息通信網絡體系。以此建設起無使用范圍和場景限制的雙向指揮系統,實現單兵裝置接入,完成單兵指揮監督。

              經過5G試點應用驗證及開發,最終破解了多項制約應用落地的關鍵技術障礙。

              █結語

              IMS技術本身已足夠成熟,自國內運營商4G網絡全面引入IMS以來,IMS的應用已經取得了很多的成果和經驗。但是,因為關鍵技術障礙、專業認知、商業模式和開放性等一直處于探索階段的原因,IMS的應用落地還是有很大的空間。

              2021年9月,國內三大運營商實現IMS網間互聯互通,預示著以IMS為標準引領的全新通信網絡生態體系建設拉開帷幕。

              國家電網公司順應能源革命和數字革命融合發展的趨勢,創造性地提出了建設“三型兩網”世界一流能源互聯網企業的戰略目標。陜西省電力積極響應國網提出的雙碳和數字化轉型探索文件精神,率先開展IMS技術在電網中的試點應用,并取得了全國領先的成果。

              相信隨著時間的推移,IMS與電力專網通信的融合將變得更加緊密。IMS將在更多的專網場景落地發芽,并孵化出種類繁多的數字多媒體應用,幫助企業提升生產效率,改進業務流程,最終助力企業成功實現數字化轉型。

               
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