面向5G和數(shù)字化服務(wù)的運(yùn)營系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究

史庭祥 徐法祿 張 強(qiáng) 楊 立

1.中興通訊股份有限公司；2.移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)多媒體技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

0 引言

隨著全球數(shù)字化浪潮風(fēng)起云涌，包括大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)據(jù)挖掘和商業(yè)分析等數(shù)字技術(shù)深刻改變著各行各業(yè)。作為信息時(shí)代的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供者的通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商，在4G時(shí)代和IT互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)一起完成個(gè)人消費(fèi)市場的數(shù)字化建設(shè)，5G時(shí)代將推動(dòng)千行百業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，其中的原因、困難和挑戰(zhàn)有以下幾點(diǎn)：（1）運(yùn)營組織機(jī)構(gòu)的舊模式難以適應(yīng)數(shù)字服務(wù)要求和用戶價(jià)值導(dǎo)向，如前端規(guī)劃部門和后端運(yùn)營部門各自為政，各自考核指標(biāo)各自導(dǎo)向；（2）基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)陳舊，用戶響應(yīng)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間無法快速協(xié)同，缺乏支撐運(yùn)營的及時(shí)性、可靠性和智能化的手段，同時(shí)運(yùn)維費(fèi)用高昂；（3）缺乏以用戶和合作伙伴為中心的數(shù)字化產(chǎn)品和服務(wù)，目前仍然以CT封閉系統(tǒng)推動(dòng)技術(shù)方案和產(chǎn)品更新；（4）運(yùn)營流程落后，若運(yùn)營流程依然以網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和業(yè)務(wù)發(fā)展為中心，將無法適應(yīng)數(shù)字化社會(huì)所需的快速、持續(xù)和多變的服務(wù)發(fā)展方向。

1 運(yùn)營系統(tǒng)的新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

基于5G和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的大背景，作為最主要的核心價(jià)值之一，運(yùn)營商如何為“運(yùn)營”能力打造“新引擎”是本文探討的話題。運(yùn)營商以往以網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)為中心，但隨著人口增長趨緩，移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的大眾化和普惠性使資費(fèi)觸及天花板，互聯(lián)網(wǎng)等OTT服務(wù)商搶奪了幾乎所有的增值業(yè)務(wù)，使得運(yùn)營商的經(jīng)營無法再以網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)為中心，必須轉(zhuǎn)變成以“用戶和合作伙伴”為中心，為運(yùn)營系統(tǒng)構(gòu)建新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

1.1 統(tǒng)一運(yùn)營和云網(wǎng)協(xié)同

以MEC運(yùn)營系統(tǒng)為例，國內(nèi)的通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)CCSA為支持統(tǒng)一運(yùn)營，提出MEC運(yùn)營管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的業(yè)務(wù)、運(yùn)營和運(yùn)維功能，并將三個(gè)方面的功能集于一身。ETSI早在2016年發(fā)布的MEC管理系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范中，就將引入客戶服務(wù)門戶（CFS Portal）作為運(yùn)營商面向行業(yè)客戶訂閱以及監(jiān)控相關(guān)應(yīng)用的入口，這是運(yùn)營系統(tǒng)的新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的第一個(gè)要素。

另一方面，和傳統(tǒng)管理方式不同，云網(wǎng)協(xié)同的目標(biāo)是支撐統(tǒng)一服務(wù)門戶和接口開放，改造網(wǎng)管和編排層，引入開放網(wǎng)絡(luò)使能系統(tǒng)（OES），這是第二個(gè)要素。如圖1，替代傳統(tǒng)方式的綜合網(wǎng)管（OSS），OES在北向與營帳和訂單系統(tǒng)（BSS）采用統(tǒng)一接口，南向與多個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)的EMS接口，并和多云管理平臺(tái)交互，滿足跨資源池的應(yīng)用編排和部署。

圖1 運(yùn)維和部署融合方式下的運(yùn)營系統(tǒng)

1.2 面向資源、平臺(tái)和應(yīng)用

具備上述兩個(gè)要素后，隨之而來的是，運(yùn)營系統(tǒng)的新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)面向資源、平臺(tái)能力和應(yīng)用三個(gè)層次，提供資源自動(dòng)化部署、應(yīng)用快速上線、自動(dòng)化維護(hù)和自維護(hù)門戶等特性，這是第三個(gè)要素。具體包括：（1）設(shè)備自動(dòng)化部署；（2）應(yīng)用快速上線；（3）自動(dòng)化維護(hù)；（4）自維護(hù)門戶。

以國內(nèi)某運(yùn)營商的多種應(yīng)用落地邊緣DC的維護(hù)方案為例，圖2顯示邊緣DC部署三類應(yīng)用：（1）類似運(yùn)營商傳統(tǒng)增值業(yè)務(wù)（VAS）的自營應(yīng)用；（2）基于平臺(tái)原生服務(wù)（PaaS）開發(fā)的自營應(yīng)用；（3）基于PaaS開發(fā)的第三方應(yīng)用。眾多的邊緣DC分布在本地，本地機(jī)房處于偏遠(yuǎn)的地理位置，而且缺乏維護(hù)資源，為每個(gè)邊緣DC配置一名專門的網(wǎng)絡(luò)管理員顯得極為不經(jīng)濟(jì)。為此，需要建立集中式的維護(hù)系統(tǒng)和自服務(wù)式的本地維護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含維護(hù)門戶，統(tǒng)一的網(wǎng)管和自動(dòng)化部署工具，并支持自動(dòng)化部署、應(yīng)用快速上線、自動(dòng)化維護(hù)和自維護(hù)門戶等新特性。

圖2 遠(yuǎn)程維護(hù)和自維護(hù)方案

2 數(shù)字化轉(zhuǎn)型的多維度探討

面向5G和數(shù)字化服務(wù)，運(yùn)營商對(duì)運(yùn)營系統(tǒng)實(shí)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型，涉及網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)營多個(gè)維度。上一節(jié)描述的是第一個(gè)維度，即建立“新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)”，用于改造和增強(qiáng)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)營系統(tǒng)，例如構(gòu)建虛擬化網(wǎng)絡(luò)和統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維系統(tǒng)，適應(yīng)低成本運(yùn)營、彈性網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)快速上線等新要求，有利于運(yùn)營系統(tǒng)向用戶和合作伙伴為中心轉(zhuǎn)型。

以此為基礎(chǔ)，如下從運(yùn)營角度探討三個(gè)維度的轉(zhuǎn)型：服務(wù)、經(jīng)營、關(guān)系。相應(yīng)的，以軟件和智能技術(shù)為核心的運(yùn)營系統(tǒng)需要新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和技術(shù)平臺(tái)，可預(yù)見的未來，軟件產(chǎn)品將大規(guī)模代替專業(yè)人士，實(shí)現(xiàn)自治網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

2.1 服務(wù)轉(zhuǎn)型之租賃業(yè)務(wù)

2C2H市場的“增量不增收”，即流量紅利見頂，使得2B行業(yè)應(yīng)用成為5G市場的爭奪高地，圍繞合作伙伴提升網(wǎng)絡(luò)價(jià)值勢(shì)在必行。為此，運(yùn)營商需要轉(zhuǎn)變理念，實(shí)施服務(wù)維度的轉(zhuǎn)型，即從側(cè)重服務(wù)“終端”到重點(diǎn)服務(wù)“合作伙伴”。

顯然，合作伙伴的應(yīng)用和運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)結(jié)合最緊密的是邊緣云，即“邊-云-網(wǎng)”協(xié)同場景。隨著開拓MEC市場時(shí)重點(diǎn)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)租賃業(yè)務(wù)，運(yùn)營商將從“網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤胺桨讣煞?wù)和平臺(tái)服務(wù)提供者”。

當(dāng)為第三方的應(yīng)用提供部署和運(yùn)營等服務(wù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程的不同階段蘊(yùn)含著“服務(wù)收費(fèi)”的不同場景。如圖3所示，集成第三方的應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程一般包括如下步驟：

圖3 服務(wù)收費(fèi)的場景和驅(qū)動(dòng)力

（1）需求：需求導(dǎo)入，包括需求收集和安排計(jì)劃。導(dǎo)入的項(xiàng)目包括多種需求子項(xiàng)：如應(yīng)用類型和復(fù)雜度需求，部署方式需求，集成環(huán)境需求，驗(yàn)證內(nèi)容需求等。

（2）分析：需求分析，包括調(diào)研環(huán)境的可用性，確定集成方案，提供商務(wù)報(bào)價(jià)。

（3）設(shè)計(jì)：提供高層設(shè)計(jì)和低層設(shè)計(jì)，測(cè)試方案和測(cè)試用例等。

（4）驗(yàn)證：支持輸出集成測(cè)試報(bào)告和工程交付方案。

（5）交付：該階段提供集成驗(yàn)收?qǐng)?bào)告。

服務(wù)收費(fèi)有三種場景，即“資源租賃”、“平臺(tái)服務(wù)”和“知識(shí)咨詢”，這三種場景依次是“賣資源”、“賣服務(wù)”和“賣價(jià)值”，這是服務(wù)轉(zhuǎn)型商業(yè)模式的演進(jìn)方向，也是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)化的三種場景。

從技術(shù)發(fā)展的角度，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)化的演進(jìn)路徑呈現(xiàn)多個(gè)階段。如圖4所示，業(yè)界的云計(jì)算正在由虛擬機(jī)提供的虛擬化技術(shù)向云原生和容器技術(shù)過渡。除硬件消耗少、能耗低和彈縮快外，采用容器化技術(shù)有利于實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的“跨云”操作。云原生的基礎(chǔ)設(shè)施依賴廣泛的生態(tài)系統(tǒng)才能發(fā)展起來，主要依賴第三方合作伙伴的支持力度，相應(yīng)地需要云原生平臺(tái)的認(rèn)證系統(tǒng)，以便持續(xù)擴(kuò)大生態(tài)圈。

圖4 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)化的技術(shù)演進(jìn)路徑

下一個(gè)階段將憑借AI/IoT數(shù)據(jù)管理和集成交付能力，打造數(shù)字化資產(chǎn)和數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，推動(dòng)運(yùn)營商轉(zhuǎn)型為數(shù)字化經(jīng)營實(shí)體。第三個(gè)階段稱之為“自治網(wǎng)絡(luò)”，如自動(dòng)駕駛技術(shù)賦能車輛系統(tǒng)，AI將賦能網(wǎng)絡(luò)管理，實(shí)現(xiàn)無人運(yùn)維系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)能力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。最后階段作為遠(yuǎn)景目標(biāo)暫命名為“服務(wù)網(wǎng)絡(luò)”，該階段AI將賦能應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用自動(dòng)調(diào)入或調(diào)出網(wǎng)絡(luò)，按用戶需求實(shí)時(shí)部署和運(yùn)行，同時(shí)支持自動(dòng)產(chǎn)生新應(yīng)用和新服務(wù)，實(shí)現(xiàn)隨需設(shè)計(jì)和智能開發(fā)。對(duì)比電商，后三個(gè)階段分別對(duì)應(yīng)：（1）“網(wǎng)上商店”，即數(shù)字化的運(yùn)營系統(tǒng)+人工運(yùn)維保障；（2）“無人商店”，即自主運(yùn)行的運(yùn)營系統(tǒng)+AI運(yùn)維保障；（3）“服務(wù)入口”，即自服務(wù)、自維護(hù)的運(yùn)營系統(tǒng)。

2.2 經(jīng)營轉(zhuǎn)型之能力生態(tài)

4G網(wǎng)絡(luò)對(duì)運(yùn)營商的最大價(jià)值是“流量紅利”，流量消費(fèi)的業(yè)務(wù)屬性具備差異化特點(diǎn)。為此，運(yùn)營商已嘗試開放一些典型能力。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的到來，為滿足行業(yè)客戶的本地化和個(gè)性化需求，互聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用落地邊緣云已成為運(yùn)營商擴(kuò)展業(yè)務(wù)的新機(jī)會(huì)，相應(yīng)的邊緣云、MEC系統(tǒng)和邊云協(xié)同正成為當(dāng)前熱門話題。

邊緣云平臺(tái)提供開放的無線網(wǎng)絡(luò)能力服務(wù)，并通過應(yīng)用使能接口開放給應(yīng)用端。這些能力包括無線網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)、帶寬管理和位置服務(wù)，也包括核心網(wǎng)的相關(guān)能力，如“及時(shí)準(zhǔn)確的用戶狀態(tài)信息”，“定制化的網(wǎng)絡(luò)功能參數(shù)”，“基于動(dòng)態(tài)深度報(bào)文檢測(cè)（DPI）的靈活QoS策略”和“個(gè)性化切片和流量路徑管理”等。可見，MEC系統(tǒng)需要基于運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)能力集構(gòu)建“能力開放框架”，并以此打造“第二增長曲線”，即從經(jīng)營“基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)”轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)營“核心能力”，包括能力運(yùn)營、能力開放和能力渠道等三個(gè)模塊，其中，能力開放是基礎(chǔ)，渠道和運(yùn)營是兩翼。

能力開放模塊，采用3GPP啟動(dòng)的通用API框架標(biāo)準(zhǔn)（CAPIF），將能力開放分為四個(gè)邏輯功能：CAPIF核心功能，API公開功能，API發(fā)布功能和API管理功能，后三個(gè)功能可以下沉到邊緣云進(jìn)行分布式部署，如圖5，分布在多個(gè)區(qū)域，而核心功能采用集中部署方式。

圖5 能力平臺(tái)建設(shè)

相比網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營時(shí)期的經(jīng)營基礎(chǔ)來源于“網(wǎng)絡(luò)”，“能力渠道”是能力經(jīng)營時(shí)期的能力來源，比如呼出能力（OBD Call），互動(dòng)式語音應(yīng)答（IVR）能力和群發(fā)短信能力等以往納入增值業(yè)務(wù)范疇，轉(zhuǎn)變?yōu)橐越M件化和服務(wù)化方式提供給第三方的應(yīng)用用于集成，實(shí)現(xiàn)后向收費(fèi)。能力開發(fā)模塊優(yōu)先調(diào)用同區(qū)域的能力渠道，以最小成本獲取相關(guān)能力。

所謂能力生態(tài)建設(shè)，除“能力開放”和“能力渠道”外，最重要的是打造“能力運(yùn)營”模塊，具體包括三個(gè)方面：（1）管理能力集，包括運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的能力集和第三方的應(yīng)用提供的能力集，根據(jù)業(yè)界發(fā)展趨勢(shì)和第三方應(yīng)用的需求，深度定制和挖掘網(wǎng)絡(luò)能力，向全業(yè)務(wù)能力開放、能力線上化和服務(wù)化等方向推進(jìn)；（2）孵化第三方應(yīng)用：聚焦開發(fā)者，搭建能力商店和能力DevOps系統(tǒng)，構(gòu)建第三方應(yīng)用的孵化平臺(tái)，打通從能力到應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)鏈；（3）托管第三方應(yīng)用：支持能力按需申請(qǐng)和分配等，對(duì)第三方的應(yīng)用統(tǒng)一管理和監(jiān)控其運(yùn)行和維護(hù)。

2.3 關(guān)系轉(zhuǎn)型之?dāng)?shù)字化建設(shè)

數(shù)字化轉(zhuǎn)型將以終端用戶和合作伙伴為中心，即將“終端用戶和合作伙伴”從屬“運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)營系統(tǒng)”的關(guān)系改變?yōu)榍罢咧鲗?dǎo)后者。重塑兩者關(guān)系的核心是打造數(shù)字化的服務(wù)模式。該模式對(duì)外呈現(xiàn)三大特點(diǎn)：數(shù)字化流程，數(shù)字化技能和數(shù)字化咨詢。

如圖6所示，以合作伙伴為例，集成第三方的應(yīng)用支持在線和自動(dòng)化流程。類似C2C網(wǎng)購流程，第三方和運(yùn)營系統(tǒng)的交互過程被“數(shù)字化流程”限制和管控，消除應(yīng)用集成的隨意性。運(yùn)營系統(tǒng)的業(yè)務(wù)模塊之間實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)的自動(dòng)化流轉(zhuǎn)，其中核心的兩個(gè)業(yè)務(wù)模塊是“大數(shù)據(jù)引擎”和“模型庫”。該數(shù)字化流程一般概述為：（1）第三方的應(yīng)用通過Web門戶訪問運(yùn)營系統(tǒng)；（2）大數(shù)據(jù)引擎根據(jù)第三方選擇的業(yè)務(wù)類型，從模型庫選擇相應(yīng)的“流程模型”；（3）在數(shù)字化流程的控制下，第三方完成應(yīng)用開通流程，相關(guān)信息錄入數(shù)字化資產(chǎn)庫；（4）第三方的操作軌跡納入大數(shù)據(jù)分析，對(duì)典型操作進(jìn)行建模，納入模型庫管理，并以AI訓(xùn)練流程模型，實(shí)現(xiàn)自治。

面對(duì)“咨詢”需求時(shí)，大數(shù)據(jù)引擎根據(jù)學(xué)習(xí)情況調(diào)用模型庫獲得合適的應(yīng)答，以便改進(jìn)咨詢服務(wù)，并根據(jù)咨詢結(jié)果將有益、可分享的部分保存為“技能”，實(shí)現(xiàn)“技能”的數(shù)字化留存。“咨詢”的數(shù)字化技術(shù)，不僅將咨詢的特定結(jié)果轉(zhuǎn)換為以資產(chǎn)形式存在的“數(shù)字化技能”并導(dǎo)入數(shù)字化資產(chǎn)，而且對(duì)典型技能納入模型庫的“咨詢模型”管理，既實(shí)現(xiàn)咨詢的自動(dòng)應(yīng)答、提升咨詢處理效率，又洞察用戶和業(yè)務(wù)的關(guān)聯(lián)度、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題和需求，為優(yōu)化業(yè)務(wù)流程提供數(shù)字化手段。

3 結(jié)束語

流量紅利時(shí)代的末期，5G網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字化技術(shù)大發(fā)展為運(yùn)營商進(jìn)入2B行業(yè)創(chuàng)造良機(jī)。運(yùn)營能力是運(yùn)營商的核心業(yè)務(wù)能力之一，如何結(jié)合數(shù)字化轉(zhuǎn)型并打造面向5G和數(shù)字化服務(wù)的運(yùn)營系統(tǒng)是值得深思的話題。本文力求從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)角度為運(yùn)營商打造數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新引擎，推出圍繞服務(wù)、經(jīng)營和關(guān)系三個(gè)維度的轉(zhuǎn)型探討。

5G時(shí)代是大連接和產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代，前者對(duì)應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，后者是邊緣計(jì)算。如果運(yùn)營系統(tǒng)能減少4G時(shí)代的舊觀念和舊思路的束縛，拋棄網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者的舊角色，擁抱服務(wù)提供者的新定位，必將在追求“連接規(guī)模”的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的藍(lán)海市場，和追求“平衡收益和規(guī)模”的個(gè)人移動(dòng)寬帶的紅海市場，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。