基于IMS對于構建零信任電力信息通信網絡應用與研究

安康鴻天科技股份有限公司 郝立鴻 國網陜西省電力公司安康供電公司 劉 禾 馬元林 劉 鑫

傳統的專網通信技術已無法滿足時代發展的需求。企業需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。種類眾多的通信和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5G、園區光網絡（PON）、Wi-Fi6/7、Cat.1、NB-IoT、eMTC 等。在這些底層連接技術之上，以IMS 為代表的圍繞業務提供服務的技術和平臺，正在發揮重要作用。

1 IMS 與數字電力專網

IMS 英文名叫做IP Multimedia Subsystem，IP 多媒體子系統。最早提出于20世紀90年代末，當時被認為是國際公認的下一代核心網絡通信技術。2022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 命名中的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。Multimedia（多媒體）是指IMS 可實現多媒體業務。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。Subsystem（子系統）表明IMS 是整個通信系統的一個重要組件，可配合其它網絡系統實現業務功能。如，與LTE 進行配合可實現VoLTE，與5G 配合可實現VoNR 業務，與即時消息配合可實現RCS。

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。

基于多時相高分四號衛星圖像的積雪范圍分布和基于HJ-1B衛星圖像的積雪范圍分布見圖4、圖5，其中灰色表示積雪覆蓋區.結果顯示，高分四號衛星積雪監測覆蓋面更廣，單幅圖像空間范圍約是HJ-1B CCD圖像的4倍.在兩類數據的重疊區域，提取的積雪空間分布具有較好的趨勢一致性.

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：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，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；標準引領多系統融合的重要作用。IMS 不僅可實現軟交換的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，使得用戶可跨網絡并使用多種終端，感受融合的通信體驗。

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，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。

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。

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逐漸演變到IMS交換技術體制。IMS 作為國際確立的新一代通信交換技術“標準”地位，是國際公認的固移融合網絡標準，也是3GPP 標準。3G/4G/5G 會持續使用IMS，未來6G 也是如此。6G 標準制定的過程中也需要IMS 技術標準同步優化補充。國家電網引入IMS 技術，不僅是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。

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[1]。

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。

300余名汽車后市場專家人士出席了本次活動，中國汽車維修行業協會常務副秘書長王逢鈴、廣東省道路運輸協會機動車檢測分會會長羅少澤、迪威歐亞董事長劉曉冰分別為會議致辭。會上眾多行業領軍人物針對維修連鎖、汽車配件供應鏈等話題發表演講。放心聯合認證中心董事長底彥彬發表以中國汽車維修連鎖產業發展分析為主題演講；北京新汽聯科技有限公司CEO張科發表了以中國汽車配件產業供應鏈發展機遇為主題的演講隨后，駟惠科技董事長項展洲介紹了CAASA軟件聯盟。進入圓桌論壇環節，CAASA成員單位代表圍繞“汽車技術企業發展趨勢及行業責任”展開深入探討。汽車照明協會會長秦立慶以維修與供應鏈場景下的科技創新為題發表演講。

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。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。

2 電網引入IMS 技術面臨的主要困難

但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。

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 以及以上廠站、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。

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。

由于老年患者各項器官機能均存在不同程度的衰老,再加上伴有一種或多種基礎疾病,且骨科手術創傷較大,同時術后精神障礙與手術麻醉方案存在密切的關系,若患者未接受有效安全的麻醉處理,則會導致老年患者術后出現短期認知功能障礙。因此,有效的麻醉方案對手術治療的老年骨科患者是非常重要的[1-5]。本次研究對象選擇我院在2016年8月~2017年9月接診治療的60例行手術治療的老年骨科患者,分析全身麻醉和硬膜外麻醉對老年骨科患者術后短期認知功能的影響效果,通過本組研究結果顯示,實驗組患者術后短期功能障礙發生率明顯低于參照組患者,組間差異明顯,P<0.05,存在統計學意義。

3 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 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，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。

標準架構只考慮了策略的執行,并沒有考慮QoS調用后的效果,調用效果應該以用戶感知為標準。在互聯網上,用戶感知通過以下三個指標來體現:丟包、時延以抖動。如果不能達到用戶感知的提升效果,甚至觸發反效果,將造成用戶反感以及互聯網應用服務提供商的投訴,無法為移動運營商提供收入。時延、丟包以及抖動的解釋如圖3所示。

黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央高度重視黨的紀律建設，把紀律建設提升到了全面從嚴治的高度，并不斷貫徹落實習近平關于黨的紀律建設講話的精神實質，黨的紀律建設全面加強。黨的十九大更是在總結歷史創新經驗基礎上，首次將紀律建設納入黨的建設總體布局并寫入黨章，彰顯了以習近平同志為核心的黨中央堅持用紀律管黨治黨的決心和意志。

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，其應用已取得很多的成果和經驗。但因關鍵技術障礙、專業認知、商業模式和開放性等一直處于探索階段的原因，其應用落地還有很大空間。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“建設具有中國特色國際領先的能源互聯網企業”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，助力企業成功實現數字化轉型。