5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)數(shù)字運(yùn)營(yíng)方案研究

馮 毅，秦小飛，張 勍

(中國(guó)聯(lián)通智網(wǎng)創(chuàng)新中心，北京 100048)

0 引言

5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)為行業(yè)客戶提供了高速率、低時(shí)延、高可靠的定制化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，可以滿足行業(yè)客戶各種業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求。當(dāng)前，5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入到市場(chǎng)成熟期，越來越多的專網(wǎng)項(xiàng)目在各行各業(yè)進(jìn)行了落地。

5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)組網(wǎng)具有跨地域、跨專業(yè)、跨領(lǐng)域等特點(diǎn)，不同的地域分布、不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備專業(yè)以及不同的生態(tài)合作伙伴嵌套其中[1]，而運(yùn)營(yíng)商作為我國(guó)5G行業(yè)虛擬專網(wǎng)的主要建設(shè)者和運(yùn)營(yíng)者，如何更好地管理運(yùn)營(yíng)全國(guó)的5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)項(xiàng)目成為擺在現(xiàn)實(shí)面前的一道難題。

因此，本文分析了運(yùn)營(yíng)商對(duì)管理5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)的需求后，提出了基于5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)5G專網(wǎng)的數(shù)字化運(yùn)營(yíng)，分析了線上化交付運(yùn)營(yíng)模式、智能運(yùn)維支撐等核心功能和未來演進(jìn)方向，有助于提升運(yùn)營(yíng)商對(duì)5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)的高效管理，助力提升企業(yè)數(shù)字化水平。

1 5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)的價(jià)值

1.1 5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)簡(jiǎn)介

5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)與日常用戶使用的5G 公眾網(wǎng)絡(luò)不同，此專網(wǎng)專門為某一行業(yè)客戶提供服務(wù)，可以通過不同的組網(wǎng)架構(gòu)、豐富的5G 網(wǎng)絡(luò)功能來滿足行業(yè)客戶的定制化的網(wǎng)絡(luò)性能訴求。

當(dāng)前，根據(jù)組網(wǎng)架構(gòu)的不同，業(yè)內(nèi)普遍將5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)分為虛擬專網(wǎng)、混合專網(wǎng)和獨(dú)立專網(wǎng)[2]。虛擬專網(wǎng)為基于運(yùn)營(yíng)商5G 公網(wǎng)為客戶提供5G 服務(wù)，例如切片；混合專網(wǎng)為將一部門用戶面的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如UPF 網(wǎng)絡(luò))進(jìn)行下沉，可為客戶提供本地分流等更靈活的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；獨(dú)立專網(wǎng)則專門為客戶建立一套獨(dú)立的端到端的5G 專網(wǎng)，為客戶提供完全獨(dú)立、定制化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

1.2 運(yùn)營(yíng)商對(duì)5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的需求

5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)在組網(wǎng)架構(gòu)、端到端產(chǎn)品體系上具有跨地域、跨專業(yè)和跨領(lǐng)域的特點(diǎn)。5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)從地域上看，往往涉及多個(gè)地理位置的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，存在跨地區(qū)甚至跨省的情況[3]；從組網(wǎng)架構(gòu)看，覆蓋了無線網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、核心網(wǎng)、邊緣計(jì)算、切片及行業(yè)終端等各專業(yè)的設(shè)備、服務(wù)和軟件等；從產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)性上看，5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)不僅覆蓋網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的內(nèi)容，還包括行業(yè)的定制終端、行業(yè)的生態(tài)軟件商等。

因此，運(yùn)營(yíng)商對(duì)管理5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)的主要需求包括以下幾大類：

(1)信息集中管理：運(yùn)營(yíng)平臺(tái)需集約地管理跨專業(yè)、跨地域和跨領(lǐng)域的項(xiàng)目信息、資源信息、客戶信息等。

(2)線上化交付運(yùn)營(yíng)：實(shí)現(xiàn)專網(wǎng)建設(shè)、服務(wù)開通等端到端的線上化交付，實(shí)現(xiàn)客戶信息的一點(diǎn)集中響應(yīng)以及專網(wǎng)業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)分析等。

(3)智能運(yùn)維支撐：提供對(duì)5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)端到端的監(jiān)控和可視[4]，提供從終端到網(wǎng)絡(luò)，再到業(yè)務(wù)的綜合智能運(yùn)維支撐。

2 5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)的核心功能

根據(jù)運(yùn)營(yíng)商對(duì)5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)的需求，專網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)的主要內(nèi)容和核心功能介紹如下。

2.1 信息集約化管理

由于專網(wǎng)信息跨地域、跨專業(yè)的原因，以及管理全國(guó)5G 專網(wǎng)的訴求，需要對(duì)以下幾類信息進(jìn)行集中管理：

(1)專網(wǎng)項(xiàng)目信息：涵蓋專網(wǎng)項(xiàng)目的客戶信息、合同信息、建設(shè)內(nèi)容、客戶信息等。

(2)專網(wǎng)資源信息：涵蓋專網(wǎng)的終端/號(hào)卡信息、無線網(wǎng)信息、傳輸網(wǎng)信息、核心網(wǎng)信息、邊緣計(jì)算信息等。

(3)其他信息：專網(wǎng)的運(yùn)行性能信息、告警信息、計(jì)費(fèi)信息及深度包檢測(cè)(Deep Packet Inspection，DPI)[5]等信息。

2.2 交付運(yùn)營(yíng)支撐

5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)涉及售前、售中及售后整體的交付運(yùn)營(yíng)流程，如圖1 所示，從售前商機(jī)的獲取、方案的設(shè)計(jì)到售中的產(chǎn)品下單、服務(wù)的開通，以及售后的運(yùn)營(yíng)監(jiān)控、投訴受理等，都需要運(yùn)營(yíng)平臺(tái)提供線上化的交付運(yùn)營(yíng)支撐服務(wù)。

圖1 5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)線上化流程支撐

2.2.1 專網(wǎng)售前線上支撐

平臺(tái)提供5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)的線上化售前支撐服務(wù)，包括商機(jī)的管理、客戶的管理、資源的核查以及網(wǎng)絡(luò)方案的設(shè)計(jì)等。同時(shí)，可以通過建立5G 行業(yè)專網(wǎng)知識(shí)庫(kù)或案例分享等，為全國(guó)5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)的營(yíng)銷人員提供售前支撐。

2.2.2 專網(wǎng)售中線上支撐

5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)涉及多個(gè)專業(yè)的售中支撐，包括無線網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、核心網(wǎng)和邊緣計(jì)算等，因此涉及專網(wǎng)訂單的線上化分拆和委派，各專業(yè)的資源核查、能力或服務(wù)的線上開通和數(shù)據(jù)配置等，以及5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)定制化需求的開發(fā)和交付服務(wù)等。

2.2.3 專網(wǎng)售后線上支撐

5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)的售后支撐包括客戶的投訴受理、咨詢受理和需求受理等集中響應(yīng)功能，以及客戶的業(yè)務(wù)的自主訂購(gòu)與變更、專網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的運(yùn)維監(jiān)控、故障的分析和閉環(huán)管理等功能。

2.3 智能運(yùn)維監(jiān)控支撐

5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)的運(yùn)維監(jiān)控主要包括資源類監(jiān)控、性能類監(jiān)控、告警類監(jiān)控、號(hào)卡/終端類監(jiān)控、用戶/業(yè)務(wù)的感知監(jiān)控，以及IP 溯源[6]、異常流量監(jiān)控等其他智能運(yùn)維監(jiān)控支撐內(nèi)容，整體架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)運(yùn)維監(jiān)控架構(gòu)

2.3.1 資源類監(jiān)控

5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)提供專網(wǎng)項(xiàng)目維度的資源統(tǒng)一監(jiān)控，一點(diǎn)監(jiān)控專網(wǎng)項(xiàng)目端到端的資源信息，包括專網(wǎng)的號(hào)卡/終端、專網(wǎng)的無線網(wǎng)信息(如基站、小區(qū)、BBU、AAU、pRRU)、專網(wǎng)的傳輸網(wǎng)信息(如接入路由器、匯聚路由器、交換機(jī)等[7])、專網(wǎng)的核心網(wǎng)信息(如AMF、SMF、UPF 和獨(dú)立下沉的5G 核心網(wǎng)設(shè)備(獨(dú)立5GC)等)。

2.3.2 性能類監(jiān)控

在對(duì)5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)的資源進(jìn)行統(tǒng)一端到端監(jiān)控之后，5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)需對(duì)專網(wǎng)內(nèi)資源的性能進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控，例如監(jiān)控?zé)o線基站、小區(qū)的接入類、保持類、移動(dòng)性、干擾類等指標(biāo)，監(jiān)控核心網(wǎng)UPF 的網(wǎng)元負(fù)荷、N3/N4 的接口流量指標(biāo)、N4 接口的成功率等指標(biāo)，以及號(hào)卡/終端的撥測(cè)性能數(shù)據(jù)等。

2.3.3 告警類監(jiān)控

同樣，5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)需要對(duì)專網(wǎng)資源的告警信息進(jìn)行集中的監(jiān)控和管理，由于行業(yè)的資源跨專業(yè)、跨地域等特點(diǎn)，運(yùn)營(yíng)平臺(tái)需要對(duì)接各地區(qū)、各專業(yè)的網(wǎng)管進(jìn)行統(tǒng)一的管理，對(duì)于存在網(wǎng)絡(luò)中臺(tái)的運(yùn)營(yíng)商則只需要對(duì)接集團(tuán)一級(jí)的運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)(Operation Support System，OSS)[8]即可。同樣地，需要能實(shí)現(xiàn)對(duì)終端、無線網(wǎng)、核心網(wǎng)和邊緣計(jì)算等端到端的資源告警統(tǒng)一監(jiān)控。

2.3.4 號(hào)卡終端類監(jiān)控

在5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)的業(yè)務(wù)當(dāng)中，行業(yè)客戶最終是通過5G 號(hào)卡和行業(yè)終端進(jìn)行5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)的入網(wǎng)和業(yè)務(wù)使用。因此，運(yùn)營(yíng)平臺(tái)需要對(duì)專網(wǎng)的號(hào)卡和終端進(jìn)行監(jiān)控，包括對(duì)號(hào)卡/終端的在線狀態(tài)、流量使用、業(yè)務(wù)訪問內(nèi)容以及終端類型等進(jìn)行監(jiān)控，并且在必要的情況下可以增加DPI 設(shè)備進(jìn)行終端、號(hào)卡級(jí)別的用戶感知監(jiān)控，例如對(duì)某終端、號(hào)卡的業(yè)務(wù)訪問速率、時(shí)延、抖動(dòng)以及丟包率等進(jìn)行細(xì)致的監(jiān)控；同時(shí)結(jié)合信令分析系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)號(hào)卡、終端的接入情況分析，例如終端號(hào)卡接入專網(wǎng)的成功率、號(hào)卡會(huì)話建立的成功率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)終端號(hào)卡的詳細(xì)的SLA 指標(biāo)監(jiān)控和保障，提供專網(wǎng)業(yè)務(wù)的安全性。

2.3.5 業(yè)務(wù)類監(jiān)控

5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)的安全性是行業(yè)客戶非?？粗氐囊稽c(diǎn)，5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)需要能支持?jǐn)?shù)據(jù)的分流、異常流程的監(jiān)測(cè)、訪問日志的溯源和用戶的IP 溯源等。因此，運(yùn)營(yíng)平臺(tái)需要支持業(yè)務(wù)類的監(jiān)控。

例如針對(duì)訪問行業(yè)專網(wǎng)的流量進(jìn)行監(jiān)控[9]，通過用戶訪問專網(wǎng)的行為和流量進(jìn)行建模，在發(fā)現(xiàn)異常的流量或訪問方式后，及時(shí)進(jìn)行反饋和控制，保障專網(wǎng)的安全性。為實(shí)現(xiàn)此功能，可以通過UPF 本身的流量監(jiān)測(cè)功能以及DPI 的抓包和分析功能，通過對(duì)流量的構(gòu)成和訪問模式建模，以及通過與客戶溝通實(shí)際的業(yè)務(wù)流量構(gòu)成等，進(jìn)行統(tǒng)一的、靈活的規(guī)則設(shè)置[10]，及時(shí)高效地識(shí)別出異常的流量進(jìn)行管控。

同樣，針對(duì)用戶訪問專網(wǎng)業(yè)務(wù)的情況，也需要進(jìn)行日志的回溯。在當(dāng)前的專網(wǎng)中，比較常見的訴求是對(duì)用戶訪問專網(wǎng)所使用的IP 進(jìn)行溯源，由此進(jìn)行用戶的定位和問題的追蹤。例如在校園專網(wǎng)中，校方需要能夠明確知道，在特定的時(shí)間訪問特定服務(wù)器的IP 地址屬于哪一個(gè)學(xué)生或用戶[11]，由此運(yùn)營(yíng)平臺(tái)需要能夠通過對(duì)接適當(dāng)?shù)膶I(yè)網(wǎng)管或綜合網(wǎng)管，進(jìn)行用戶上網(wǎng)的會(huì)話詳單(Call Detailed Record，CDR)的接入和分析，由此提供5G行業(yè)虛擬專網(wǎng)的終端IP 溯源能力。

2.3.6 故障定界定位

5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)跨地域、跨專業(yè)和跨領(lǐng)域特點(diǎn)，決定了其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和端到端路徑的復(fù)雜性，因此當(dāng)5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)的發(fā)生故障、投訴或指標(biāo)異常時(shí)，對(duì)問題進(jìn)行定界定位就顯得非常重要。

通過前文的描述，運(yùn)營(yíng)平臺(tái)已經(jīng)通過對(duì)5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)資源、性能、告警、號(hào)卡終端以及業(yè)務(wù)進(jìn)行了監(jiān)控，并通過DPI、CDR 等多種手段[12]，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)的全方位的監(jiān)控和分析。在此基礎(chǔ)上，通過引入各專業(yè)、各領(lǐng)域的專家規(guī)則以及相應(yīng)的AI 分析手段，運(yùn)營(yíng)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)故障、質(zhì)差指標(biāo)等的定界定位能力，顯著提高運(yùn)營(yíng)商的專網(wǎng)故障處理效率和水平，提高行業(yè)客戶的滿足度。

3 5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)的演進(jìn)方向

除了前文已經(jīng)描述的5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)的核心功能之外，基于前期行業(yè)虛擬專網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)的落地經(jīng)驗(yàn)以及行業(yè)內(nèi)的未來需求，運(yùn)營(yíng)平臺(tái)有以下幾類演進(jìn)功能方向。

3.1 行業(yè)客戶內(nèi)部設(shè)備管理

5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)當(dāng)前主要管理運(yùn)營(yíng)商內(nèi)部的無線網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、核心網(wǎng)、邊緣計(jì)算和號(hào)卡等設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)信息，可以在網(wǎng)絡(luò)層面提供很好的運(yùn)營(yíng)運(yùn)維服務(wù)[13]。但對(duì)于行業(yè)虛擬專網(wǎng)客戶，整個(gè)業(yè)務(wù)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)是作為一個(gè)整體對(duì)行業(yè)客戶的業(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一支持服務(wù)。因此，5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)需要納管行業(yè)客戶企業(yè)的其他信息化系統(tǒng)和企業(yè)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，例如企業(yè)內(nèi)部的監(jiān)控?cái)z像頭、自動(dòng)導(dǎo)引車(Automatic Guided Vehicle，AGV)、機(jī)械臂等行業(yè)終端，以及企業(yè)的交換機(jī)、路由器、防火墻、CPE 路由器和企業(yè)的IT 信息化系統(tǒng)等[14]，依次實(shí)現(xiàn)行業(yè)虛擬專網(wǎng)所有設(shè)備和系統(tǒng)的集中統(tǒng)一管理和控制。

3.2 能力開放

5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)通過對(duì)外開放API，可方便運(yùn)營(yíng)商內(nèi)部系統(tǒng)或行業(yè)虛擬專網(wǎng)客戶企業(yè)的自有系統(tǒng)便捷調(diào)用運(yùn)營(yíng)平臺(tái)能力，尤其對(duì)于大型專網(wǎng)客戶，其往往具備完整的、自由的IT 信息化服務(wù)平臺(tái)，往往需要運(yùn)營(yíng)商能夠以API 的方式提供各種能力供企業(yè)調(diào)用[15]。

能力開放的內(nèi)容和服務(wù)可以包括以下幾類：

(1)5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)的資源、性能和告警等運(yùn)行監(jiān)控統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括各專業(yè)的詳細(xì)的信息以及終端、號(hào)卡等信息，通過集成此類型API 可以對(duì)行業(yè)虛擬專網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

(2)5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)的數(shù)據(jù)能力，包括通過DPI 探針、撥測(cè)等方式獲取的用戶級(jí)別、業(yè)務(wù)級(jí)別的速率、時(shí)延等指標(biāo)，以及網(wǎng)絡(luò)訪問日志的數(shù)據(jù)等，通過集成此類型API 可以獲取行業(yè)虛擬專網(wǎng)用戶業(yè)務(wù)感知情況。

(3)5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)開放，運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)包括運(yùn)營(yíng)商內(nèi)部行業(yè)虛擬專網(wǎng)的訂單信息、工單信息、專網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)分析數(shù)據(jù)等，此類API 主要面向運(yùn)營(yíng)商內(nèi)部系統(tǒng)進(jìn)行開放。通過此類API 可以獲取5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)和現(xiàn)狀，助力業(yè)務(wù)的分析和改進(jìn)。

4 結(jié)論

本文通過分析運(yùn)營(yíng)商對(duì)管理5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)的需求，并結(jié)合運(yùn)營(yíng)平臺(tái)在落地和實(shí)際使用當(dāng)中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，提出了5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)的信息集約管理、線上化交付運(yùn)營(yíng)支撐、智能運(yùn)維監(jiān)控支撐等核心功能以及平臺(tái)的未來演進(jìn)方向。通過打造5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，有助于提升運(yùn)營(yíng)商對(duì)5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)的高效智能管理，提高對(duì)行業(yè)虛擬專網(wǎng)客戶的保障，助力提升企業(yè)數(shù)字化水平。