基于IMS对于构建零信任电力信息通信网络应用与研究

安康鸿天科技股份有限公司 郝立鸿 国网陕西省电力公司安康供电公司 刘 禾 马元林 刘 鑫

传统的专网通信技术已无法满足时代发展的需求。企业需对内部通信网络进行全面升级，以满足业务高速发展的需要。种类众多的通信和IT 技术正在被企业所接受，融入到这场百年一遇的变革之中，包括5G、园区光网络（PON）、Wi-Fi6/7、Cat.1、NB-IoT、eMTC 等。在这些底层连接技术之上，以IMS 为代表的围绕业务提供服务的技术和平台，正在发挥重要作用。

1 IMS 与数字电力专网

IMS 英文名叫做IP Multimedia Subsystem，IP 多媒体子系统。最早提出于20世纪90年代末，当时被认为是国际公认的下一代核心网络通信技术。2022年6月冻结的3GPP R5版本，完成了对IMS 的早期标准定义，从而将其推到了商用阶段。在世界各大运营商全面IP 化的浪潮下，IMS 是必不可少的重要系统，是实现固定通信网和移动通信网融合的统一标准，是通信网络从TDM 向IP 演进的基石。

IMS 命名中的IP 代表IMS 基于IP 承载、完全采用了IP 技术。IMS 的核心协议是SIP（Session Initiation Protocol，会话初始协议）。这是IETF基于Internet 量身定制的应用层控制协议。它独立于底层协议之上，非常开放灵活，具有很强的扩展性，特别适合多媒体通信。Multimedia（多媒体）是指IMS 可实现多媒体业务。传统理解的多媒体业务是语音、图像、音频、视频等。IMS 标准对多媒体业务进行了更细致的划分，包括IP 电话类业务、多媒体会议类业务、协同办公类业务、通信助理业务等。Subsystem（子系统）表明IMS 是整个通信系统的一个重要组件，可配合其它网络系统实现业务功能。如，与LTE 进行配合可实现VoLTE，与5G 配合可实现VoNR 业务，与即时消息配合可实现RCS。

IMS 就是部署在IP 网络上的“多媒体服务器”。通过它的控制协调，IP 网络上的用户就可互相进行视频电话这样的多媒体业务。IMS 的核心目标是构建一个与接入无关、支持广泛多媒体业务的融合平台，为IP 网络赋能，为客户需求服务。IMS 诞生于3G、成熟于4G。它的技术标准逐渐完善，得到各大主流运营商的广泛认可，并在全球范围内应用普及。

基于多时相高分四号卫星图像的积雪范围分布和基于HJ-1B卫星图像的积雪范围分布见图4、图5，其中灰色表示积雪覆盖区.结果显示，高分四号卫星积雪监测覆盖面更广，单幅图像空间范围约是HJ-1B CCD图像的4倍.在两类数据的重叠区域，提取的积雪空间分布具有较好的趋势一致性.

对IMS 技术优势的认知不足。IMS 作为国际通信技术标准在普通用户中的知名度较低。其实IMS的技术优势是非常明显的。它相比软交换更“软”、业务定义更规范严谨，安全可靠性更高，主要优势在于：多媒体通信交换能力。多媒体交换是IMS 区别于软交换的关键。IMS 不仅支持SIP 协议视频通话，同时支持VoLTE/VoNR 视频通信，具备与不同RTC 和监控媒体流的多视场交互能力，还具备涉及应急通信保障的全业务呼叫转移能力。IMS 底层技术架构演进及关键技术标准优化补充，对商业模式及应用落地有很大的促进作用；标准引领多系统融合的重要作用。IMS 不仅可实现软交换的VoIP业务，更重要的是将有效地对网络资源、用户资源及应用资源进行管理，提高网络的智能性。以IMS标准引领多系统（子系统）融合，使得用户可跨网络并使用多种终端，感受融合的通信体验。

对IMS 技术定位的认知差异。在IMS 落地早期，很多人对IMS 技术定位的认知存在偏差，认为IMS 仅是立足“打电话”需求，和传统软交换技术“差不多”。甚至有部分软交换设备厂家以此来“误导”用户，试图拖延IMS 的普及。这种做法阻碍和制约了IMS 技术在电网数字化转型中的关键技术突破和研究。

国网的组网架构采用国网、省公司两级汇接制。随着时间的推移，网络结构更加错综复杂、边界更加模糊，网络安全、各种终端和系统维护量巨增，协同能力弱、应急保障效率低、多媒体通信能力差，以及开放性不足等问题逐渐扩大。所有这些都极大制约了国网“数智电网”建设目标的实现。

国家电网在2018年以前就开始引入IMS 技术。目前国家电网的电力行政交换网已逐渐演变到IMS交换技术体制。IMS 作为国际确立的新一代通信交换技术“标准”地位，是国际公认的固移融合网络标准，也是3GPP 标准。3G/4G/5G 会持续使用IMS，未来6G 也是如此。6G 标准制定的过程中也需要IMS 技术标准同步优化补充。国家电网引入IMS 技术，不仅是对能源电力企业转型研究的一种促进，也能探索突破制约应用落地的关键技术难题，对国家电网信息与通信融合标准化制订有非常重要的意义。加强IMS 在国内电力专网领域的研究和探索，对增强中国在IMS 国际标准的话语权有举足轻重的关键作用。

随着5G 新一代通信技术发展，国网迫切需要建设以零信任网络安全为基础，以先进通信技术标准为引领的新型信息通信融合网络，以此支撑企业数字化转型。涉及最后一公里的接入终端可信接入管控、多系统及应用协同融合、跨网络安全互通等系列难题，都需要尽快解决。所以将IMS 引入电力通信专网建设是大势所趋，也是时代必然[1]。

IMS 技术开放性不足导致标准制定和应用落地困难。IMS 的应用落地速度不理想，与全球对IMS的应用仍停留在探索阶段有一定关系。更关键的原因在于厂家的开放性不足。IMS 虽然作为一种技术标准，但应用需结合用户自身需求开发。鉴于设备厂家的开放性不足，国家电网即便有强大的专业开发能力，也无法有效参与到IMS 标准制定和应用落地关键技术研究中。由此所涉及到构建零信任信息通信网络的安全、最后一公里接入、多系统协同和应用互通等问题，直接制约了进一步融合AI、大数据、云计算等先进技术向数字化转型的研究和探索。

300余名汽车后市场专家人士出席了本次活动，中国汽车维修行业协会常务副秘书长王逢铃、广东省道路运输协会机动车检测分会会长罗少泽、迪威欧亚董事长刘晓冰分别为会议致辞。会上众多行业领军人物针对维修连锁、汽车配件供应链等话题发表演讲。放心联合认证中心董事长底彦彬发表以中国汽车维修连锁产业发展分析为主题演讲；北京新汽联科技有限公司CEO张科发表了以中国汽车配件产业供应链发展机遇为主题的演讲随后，驷惠科技董事长项展洲介绍了CAASA软件联盟。进入圆桌论坛环节，CAASA成员单位代表围绕“汽车技术企业发展趋势及行业责任”展开深入探讨。汽车照明协会会长秦立庆以维修与供应链场景下的科技创新为题发表演讲。

为电网5G 应用落地及数字化转型探索一种领先的解决方案。IMS 作为5G 核心交换承载平台，在电网5G 应用落地探索中，也同样涉及网络安全、最后一公里接入、多系统协同及应用互通等系列难题。因此，在以“安全”为红线的零信任网络战略规划及建设中，围绕IMS 标准探索开发制约应用落地难的关键技术，不仅能助力电网行政办公通信网和调度通信网标准规范统一，同时为电网5G 应用落地及数字化转型探索一种领先的解决方案。

2 电网引入IMS 技术面临的主要困难

但国网内部的信息系统繁多，难以高效协同，已成为中国当下数字化转型的重点研究课题。信息和通信技术融合，推动电网数字化程度不断加速，网络规模急剧扩大，电网的“神经末梢”以爆炸的形式快速扩张。在支撑电网安全的信息通信网络体系中容纳了千千万万的终端和设备。传统以语音为主的程控交换技术，面临停产停服、高能耗、应急修复能力弱等问题。而软交换技术又存在标准不统一、业务扩展难、协同交互能力弱等问题，它们无法适应电网数字化发展需求。

电力通信专网是国内企业专网通信最具代表性的一个专网类型。近年来在国家电网公司的大力推动下，电力专网的数字化转型也在紧锣密鼓地进行之中。电力专网是实现电力数字化转型的基础平台，是保障电网调度指令畅通的重要支撑。在国网已实现全光纤资源35kV 以及以上厂站、自有物业办公场所/营业所全覆盖基础网络上，国网的网络资源、信息化程度处于全国领先水平。

对构建零信任信息通信网络有标准引领研究价值。网络安全关系国家安全。构建零信任网络、协同电网与信息通信网络中各种资源实现数字化转型，必须要有“统一标准”引领。国家电网引入IMS，并基于实际应用破解制约落地的关键技术障碍，对构建电网零信任信息通信网络有标准引领的意义，也有重要研究价值。

由于老年患者各项器官机能均存在不同程度的衰老,再加上伴有一种或多种基础疾病,且骨科手术创伤较大,同时术后精神障碍与手术麻醉方案存在密切的关系,若患者未接受有效安全的麻醉处理,则会导致老年患者术后出现短期认知功能障碍。因此,有效的麻醉方案对手术治疗的老年骨科患者是非常重要的[1-5]。本次研究对象选择我院在2016年8月~2017年9月接诊治疗的60例行手术治疗的老年骨科患者,分析全身麻醉和硬膜外麻醉对老年骨科患者术后短期认知功能的影响效果,通过本组研究结果显示,实验组患者术后短期功能障碍发生率明显低于参照组患者,组间差异明显,P<0.05,存在统计学意义。

3 IMS 在电网5G 应用探索中的作用

早在2019年国内运营商正式商用5G 前，大约在2017年电力专网就启用了针对5G 的的应用研究。此后针对“电力+5G”的各种应用场景，集团总部和各地电网公司与不同的通信运营商合作开展了深度不一的试点测试。例如，陕西电力联合合作伙伴开展了首家广电700MHz 低频段5G 的电力应用试点，主要结合电力供电服务指挥当前无法指挥到具体工作人员、无法监督管控现场工作情况及进展、无法精准管控指挥、指挥失联等业务现状，围绕5G 在单兵指挥和应急抢修中的应用，进行了深入的测试和验证。

首先，基于IMS 技术标准，经过电力专家团队指导，开发出国际首款5G 物理隔离多媒体通信网关，解决电力IMS 专网与运营商IMS 核心网超低延时视频类业务互通障碍；其次，通过双向四因子终端KEY 加密技术开发，进一步强化与IMS 专网视频类业务互通终端的安全隔离审核，构建起安全为基础的零信任信息通信网络体系。以此建设起无使用范围和场景限制的双向指挥系统，实现单兵装置接入，完成单兵指挥监督。经过5G 试点应用验证及开发，最终破解了多项制约应用落地的关键技术障碍。

标准架构只考虑了策略的执行,并没有考虑QoS调用后的效果,调用效果应该以用户感知为标准。在互联网上,用户感知通过以下三个指标来体现:丢包、时延以抖动。如果不能达到用户感知的提升效果,甚至触发反效果,将造成用户反感以及互联网应用服务提供商的投诉,无法为移动运营商提供收入。时延、丢包以及抖动的解释如图3所示。

党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央高度重视党的纪律建设，把纪律建设提升到了全面从严治的高度，并不断贯彻落实习近平关于党的纪律建设讲话的精神实质，党的纪律建设全面加强。党的十九大更是在总结历史创新经验基础上，首次将纪律建设纳入党的建设总体布局并写入党章，彰显了以习近平同志为核心的党中央坚持用纪律管党治党的决心和意志。

IMS 技术本身已足够成熟，自国内运营商4G 网络全面引入IMS 以来，其应用已取得很多的成果和经验。但因关键技术障碍、专业认知、商业模式和开放性等一直处于探索阶段的原因，其应用落地还有很大空间。2021年9月国内三大运营商实现IMS网间互联互通，预示着以IMS 为标准引领的全新通信网络生态体系建设拉开帷幕。

国家电网公司顺应能源革命和数字革命融合发展的趋势，创造性地提出了建设“建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业”的战略目标。陕西省电力积极响应国网提出的双碳和数字化转型探索文件精神，率先开展IMS 技术在电网中的试点应用，并取得了全国领先的成果。相信随着时间的推移，IMS 与电力专网通信的融合将变得更加紧密。IMS 将在更多的专网场景落地发芽，并孵化出种类繁多的数字多媒体应用，帮助企业提升生产效率，改进业务流程，助力企业成功实现数字化转型。