随着5G的深入建设,国内的数字化转型开始进入加速发展期。越来越多的企业关注和接触数字化和智能化,希望借此重塑自身商业模式,找到属于自己的转型升级之路。

其实,5G作为一项通信技术,它主要的目标在于开启“万物互联”时代。而连接,只是数字化转型的起点,毕竟连接的方式可以是很多种,例如Wi-Fi、卫星、4G、NB-IoT、lora等。

企业在建立连接的同时,更应该关注的是业务需求——自己的需求到底是什么?是为了连接而连接,还是为了需求而连接?

如果是基于需求而连接,那么,“接入无关”的IMS,就成了数字化转型成败的关键。

▉ 从电路交换到分组交换,IMS应运而生

自从上世纪60年代日本学者梅棹忠夫首次提出信息化之后,随着计算机和网络技术的快速发展,全球各国普遍接受了这一概念,并投入了大量资源予以建设,取得了一定的成果。

我国的信息化起步较晚,大约在上世纪90年代,才掀起了第一波信息化建设的高峰。

早期的国内企业信息化,重点建设对象是企业内部行政办公网络,包括内部固话网络、计算机局域网等。随着多媒体技术的兴起,视频会议、视频电话系统也逐渐流行起来,进入了不少企业单位。

从技术的角度来说,企业内部信息网络有三个明显的发展趋势:其一,从有线扩展到无线;其二,从低速发展为高速;其三,从多架构网络发展为统一融合的IP网络。

公共通信网络,也有同样的发展趋势。一方面,以电路交换为主的传统PSTN网络、2G CS移动电话网络需要进一步向前演进;另一方面,移动上网需求爆发,数据业务崛起,以3G PS、4G LTE为代表的分组交换网络出现并快速发展,最终带来了移动互联网的空前繁荣。

无论是专网通信,还是公网通信,都需要考虑电路交换向IP分组交换进行演进和融合的问题,要想办法满足跨平台多媒体业务的实现需求。

于是乎,一个全新的通信平台标准出现了,那就是——IMS

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▉ IMS,究竟有什么用?

IMS,全名叫做IP Multimedia Subsystem,IP多媒体子系统。它最早在3GPP R5版本中提出,旨在为3G用户提供多媒体服务。后来,到了4G时代,它的技术标准逐渐成熟,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。

尤其是VoLTE业务的大规模商用与推广,让很多人认识了IMS。去年,国内运营商共同发布的5G消息(RCS)业务,再次将IMS推向了舞台中央。

IMS究竟是什么?为什么它能解决前面提到的融合通信需求?除了VoLTE和5G消息业务,它还能够给我们带来什么?

其实,IMS(IP Multimedia Subsystem)的命名本身,就已经向我们透露了一部分答案。

首先,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。

其次,Multimedia(多媒体),是指IMS可以实现多媒体业务。

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,如下表所示:

最后,Subsystem(子系统),表明IMS是整个通信系统的一个重要组成部分,可以配合其它网络,实现功能。例如,IMS与LTE进行配合,可以实现VoLTE。IMS与5G配合,可以实现VoNR业务。IMS与即时消息配合,可以实现RCS。……

简单来说,IMS就是部署在IP网络上的“呼叫服务器”。通过它的控制协调,IP网络上的用户就可以互相进行视频电话这样的多媒体业务。

IMS的目标,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。

也有人说,软交换不是也具备类似IMS的通信能力吗?

事实上,软交换远不如IMS。软交换作为程控交换向IP化过渡的产品,没有统一标准。而IMS是国际确立的下一代通信核心网标准,大家都在积极探索应用落地。不过,受制于专业要求高、投入研发代价大、时间周期长、商业模式不清晰等因素,IMS至今没有很好的应用落地解决方案。

▉ IMS的内部架构

IMS的内部架构较为复杂,网元和接口较多,业务流程也比较繁琐。

从宏观上来看,IMS体系架构采用分层设计的思想,总共分为四个层次结构,分别是业务层、控制层、传送层、接入层。

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IMS网络架构图

这种分层架构,将业务应用、呼叫控制、传输承载进行彻底分离,功能之间采用标准的业务开放接口,方便逐步进行部署。同时,它也实现了与接入无关,便于固网与移动网的融合。数据库进行集中存储的方式,也利于运维和管理。此外,它还能够有效支持QoS控制机制和网络安全机制。

具体网元方面,最需要关注的是CSCF(呼叫会话控制功能)网元。它是整个IMS网络的核心,支持SIP协议,处理SIP会话。

根据功能不同 ,CSCF分为三种类型:P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF。它们在组网时,物理上可以是合一的,也可以分别部署,主要取决于IMS的业务接入方式、接入点位置、业务容量和处理能力,以及用户业务具体需求等因素。

▉ IMS的垂直行业应用案例

IMS基于自身的平台能力,可以在包括能源、电力、教育、物流、金融等各行各业满足用户的定制化需求,发挥更大的商业价值。

我们以国家电网公司为例,具体看看IMS究竟是如何赋能企业数智化转型的。

国家电网的数字化转型

众所周知,国家电网是国内企业规模最大的公司之一。因为业务的需求,该公司在很早之前就建立了公司行政交换网。早期的时候,行政交换网经历了从模拟交换到数字交换。后来,为了适应打造全球一流能源互联网企业的目标,国家电网行政交换网从程控交换直接跳过NGN,向IMS演进。

2018年,国家电网全面建成覆盖总部和27家省级电力公司的IMS行政交换核心网,并逐步实现了互联互通。

如今,基于IMS技术设计的这张行政交换网,满足了企业即时通信、音视频会议、智能拨号方面的各种融合通信需求,实现了跨地区、跨部门之间的互联互通。IMS不仅提升了企业办公业务效率,还大幅降低了运维难度和成本。

对于国家电网公司来说,IMS的价值远远不止行政办公领域。公司的电网核心业务通信能力和安全生产保障能力,也在逐渐被IMS改造升级。

随着5G和全光网络的普及,像国家电网这样的工业、能源企业的通信方式正在发生变革。网络的带宽不断增加,网络的时延不断减小,使得以往在科幻片中才可以看到的数字智能生产场景变得触手可及。越来越多的电网生产数据、经营数据等实时信息,需要多媒体手段进行获取、传递和分析处理。

例如,借助AR头盔和蓝牙手表,以及AR眼镜等,可以对一线生产人员身体健康状况进行体征检测预警,对电子工单执行情况进行跟踪,进一步基于“四不两直”和“四个管住”对施工/抢修现场进行安全规范和场景识别,实现按需通信。

既可以通过实时视频和跨部门视频会议的形式,寻求后方的技术支持,也可以采集现场的影像信息,发给后方进行分析。这些技术手段,有助于安全生产管控及运检效率提升,以及故障问题的及时处理,保障电力网络运行安全。

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AR头盔(鸿天科技)

再例如,借助基于IMS的调度指挥通信产品,支持应急场景下的智慧调度,支持对终端自主加密的安全认证接入,支持保密通信。在图形化管理下,便于快速构建前后方指挥通道,实现流畅沟通。

多媒体指挥调度系统(鸿天科技)

很多人可能会问,为什么国家电网要建设专网,而不是使用运营商的公网呢?

主要是因为公网采用了运营商网络的设计和建设管理经验,难以适用于国家电网专网业务和管理特性。此外,公网在安全可靠、自主可控、按需定制方面,也不如专网更能符合国家电网公司的需求。

实践证明,IMS技术作为国际普遍认可的通信技术标准,为国家电网公司“能源互联网”战略目标实现提供了有力的支撑,也为电力行业的数智化应用研究探索提供了优质的土壤。

2030碳达峰、2060碳中和,信息和通信(ICT)高度融合的网络将是国家电网实现这一目标的关键,没有标准引领多系统融合解决方案,信息孤岛、数据碎片化、网络烟囱及信息通信网络安全等问题很难解决。

对于其它各个行业来说,IMS在国家电网的应用落地具有很高的参考价值。各行业可以基于IMS和5G,打造安全可靠的专网万物互联应用场景,解决数字化转型面临的终端安全可信接入认证管控、多系统融合难、网络安全等问题。

▉ IMS的未来

基于扁平化结构的IMS网络,是固移融合的基础,也是统一协同的支撑。

全球统一的技术标准规范,国内外运营商的一致支持,都为IMS的持续发展扫清了障碍。IMS现在是世界公认的核心网主流技术标准,是现代通信网络不可或缺的组成部分。

尤其对于政企专网市场来说,IMS面对的是一个蓝海。几乎所有的企业,都对IMS有着原生的需求。IMS所赋予的多媒体能力,是企业信息化、数字化、智能化的基本出发点。没有IMS,企业的数字化转型将无从谈起。

目前,除了多媒体会话业务之外,IMS还在电信增值业务平台、应急指挥调度、企业级融合通信系统等领域进行了广泛使用,均有优异表现。

IMS厂家方面,华为中兴作为一线设备商,占有较大的市场份额。他们主要侧重5G网络及通信运营商应用服务。国外的话,诺基亚贝尔、爱立信、AT&T等公司,都在探索研究IMS的应用落地方案。

值得一提的是,国内新兴技术创新型企业,也在IMS领域开始发力。例如鸿天科技(www.hente.cn),主要提供软硬件分离企业级的轻量化、定制化、应用自主数字化班组的IMS解决方案。该企业专注IMS应用研发十余年,解决了制约应用落地多项关键技术,已经申报发明中国及美国专利50余项,2020年实现了全国首个广电700M电力5G应用落地项目案例。

鸿天IMS核心系统

未来,随着国家数字化转型的深入推进,企业专网通信市场的不断开启,相信IMS将会迎来更广阔的未来!

—— 全文完 ——