5G 网络对运营商的挑战

2020-06-17

广东通信技术 2020年5期

1 序言

2019年是中国5G商用元年，工信部向中国电信、中国移动、中国联通和广电网络发放了5G牌照，拉开了中国5G正式商用的序幕。到2019年年底，3家运营商在超过50个城市提供业务，共同发布了5G的业务资费，建设了13万个5G基站，运营商发布了各自5G的战略和商业模式，积极与各行各业共建生态基地、行业应用中心、业务体验中心。各地政府也加大了对5G的扶持力度，出台了各项政府信息化、智慧城市、工业4.0、自动驾驶等鼓励政策。5G成为促进产业转型升级、中国制造、数字经济、协调发展的社会共识，成为弯道超车、科技强国的直接推动力。

作为5G技术的直接使用者、5G网络直接的建设者和5G业务的提供者，运营商面对5G建设和运营，还是存在很多不确定，技术的成熟性、商业模式、运营方式，5G跟传统电信运营有着较大的不同。如何直面5G 的问题，有效地进行技术突破、运营转型和商业模式创新，是运营商面临的直接挑战。

2 5G技术架构的挑战

5G作为一个代际更迭的移动通信技术，其设计的目标是未来的移动宽带业务、物联网业务和高可靠性低时延业务。根据ITU-R IMT2020工作组的技术规划，5G的主要技术指标如图1、表1所示。

要实现5G的广连接、高带宽、低时延技术指标，5G的无线技术和和核心技术都要进行创新。无线的技术包括OFDM、Massive MIMO、QAM256等技术提升速率的技术，还有包括多频协同，上行增强等技术，解决无线覆盖的问题。由于5G的大多数运营频段在毫米波，基

增减、服务升级、资源配置更加灵活。5G的业务有很大一部分是2B业务，政企和行业客户的需求差异很大，对网络的快速适配、个性化定制的要求很高。网络切片、客户定制核心网络将会是5G业务成功的关键。

5G新的技术和网络架构，对运营商的网络组织和建设提出了新的要求。云基础设施、vDC、服务化架构的概念，来自于互联网、IT技术领域，传统CT领域的网络建设方案和经验，并不完全适合。新的网络规划、设计、系统集成和运维系统都还在摸索之中，需要运营商的网络建设领域引入互联网和IT人才，建立基于云架构的5G网络规划方案，设计方案，集成方案和设备技术规范，加快5G网络的建设。5G 网络组织架构如图4所示。

图4 5G网络组织架构

5GC云资源池的部署策略如下。

① 以DC为主要通信节点的网络规划，根据DC所在网络不同的功能定位，分为地市DC节点、省级DC节点和全国DC节点。DC节点采用云化架构，支持NFV和SDN。

② 核心网控制功能的设置在省级DC上，原则上独立配置，不和其他应用共享资源池，核心网跨DC要有冗余配置，最好做1+1配置。

③ 物理服务器采用非亲和性配置，原则上相同功能的VNF的不同实例部署在不同物理机上。

④ 集群内采用N+1负载分担，承载VNF的业务流量，提高可靠性。

⑤ 虚机、物理机、集群支持东西向和南北向的多路径访问。

⑥ 服务器，架顶交换机要做相关集成测试，保证功能和性能。

运营商面对5G新技术的挑战，应及早做好准备，做好设计方案、建设方案、验收方案和业务方案，才能快速适应云化架构和开放体系的技术要求。

3 5G商业模式的挑战

传统通信网络面对是主要是公众客户，业务主要是语音和语音增值（固定和移动）、数据接入（固定和移动）、专线、IPTV、和资源出租等，商业模式有基于距离的、时长的、流量的计费模式，也有基于单次的（短信），由于IP技术的引入和竞争、提速降费，整体的用户数已将达到饱和，流量的价值也越来越低，加上5G的投资和运营费用巨大，运营商采用传统的商业模式，无法支持5G网络建设和业务发展，迫切需要探索新的商业模式，寻求新的增长模式。2019年运营商主要统计数据如表2所示，业务收入同比增长如图5所示。

图5 2019电信收入增长图（信息来源：互联网信息编辑）

表2 2019年第三季度主要数据统计

2019年，运营商出现了收入和利润增长双降的局面，整个行业进入了饱和，迫切需要新的市场空间和创新商业模式。

5G为运营商的发展空间和商业模式改变提供的契机，首先从市场规模看，拓展了物联网、车联网、工业互联网领域，连接数量的扩大，意味网络价值的增加。网络能力的增强，可以将网络能力延伸到以前无法涉及的领域，如高清视频、VR/AR、自动驾驶、高可靠性的连接的控制等，增加连接的附加值，商业模式可以从原来的流量经营，拓展到网络定制、质量定制、服务定制、网络能力开放等多种模式组合，结合网络云化，把网络从通信领域拓展到信息服务领域，数值经济领域，成为经济转型、技术创新的驱动力。5G的直接产出和间接产出如图6所示，2030年5G的主要应用领域的市场规模如表3所示。

图6 5G直接产出和间接产出预测（信息来源：5G经济社会影响白皮书）

表3 5G主要行业领域2030市场规模预测（信息来源：5G经济社会影响白皮书）

5G时代，运营商的商业模式转型如图7所示，是要形成以连接为主、多种商业模式协同的多业务发展模式。

（1）连接为主的大带宽流量经营。传统的接入型管道型业务的升级换代。

（2）连接为主，通过SDN等技术，提供端到端的质量型专线管道业务。

（3）连接为主，特定对象的网络切片业务。实现多点互联、多点流量工程的业务。

图7 5G商业模式框架

（4）连接为主，消息类业务和消息类生态圈开放（RCS业务）。

（5）云网一体的业务，提供“管道+云+安全”的企业信息化基础设施资源型业务，为用户提供资源和集成方案。

（6）与网络连接能力和质量保障的应用型业务。移动视频通信、高清语音、移动会议、在线教育、视频监控、VR/AR。

（7）与机器设备连接型业务相关的行业应用。重点在安全认证、连接控制和管理。

（8）与能力开放有关的业务。建设基于认证能力、用户位置、网络质量状态、用户通信状态、用户安全状态、用户自维护能力的开放平台，支持第三方业务的发展。

5G商业模式创新的建议：要支持多业务和商业模式，运营商要加大5G网络的相关配套系统的建设。

（1）5G运营系统与云网运营系统的协同，确保端到端连接型、资源型、集成性业务的运行管理。

（2）网络切片管理系统是提供行业定制网络的关键手段，是组网型业务、高质量业务等业务生成工具，建议尽快自主开发。

（3）MEC，是行业应用的业务平台，与5G核心网一起构成移动行业应用的基础，也是运营商连接行业应用的纽带。运营商要大力研发MEC，向第三方提供通用的MEC开发平台，促进第三方采用运营商的MEC平台，提供各种行业应用。

（4）网络使能开放平台，就是把5G网络的能力（如认证、计费、位置、状态、质量等）开放给第三方，嵌入到第三方应用，加快第三方业务的发展。

（5）RCS平台的构建，RCS运营系统的开发，API的开放。

（6）产业生态的业务开发需要与5G对接的仿真网络。运营商要提供公共的网络仿真平台，为第三方业务提供开发平台服务，降低5G业务开发的门槛，加快行业应用的 5G网络应用。

4 5G运营模式的挑战

5G网络，对运营商的运维和运营都是一个挑战。运营商同时要面对2G/3G/4G/网络与5G网络共存，网络的规划、设计和建设的复杂度是一个挑战；云化资源池、服务化架等IT技术对运营商运维人员也是挑战；网络切面、MEC和云网协同的客户化定制，对全视角运维系统的开发是一个挑战。此外网络能耗、网络安全，能力开放等，是5G运营商需要重点考虑的问题。

技术复杂带来的运维挑战，首先体现在无线网的多网协同，尤其是4G/5G的协同上，4G/5G将在一个长期共存。运营商首先会考虑是是5G的独立组网（SA）还是非独立组网（NSA）。非独立组组网就是5G只是无线接入，LTE作为无线接入锚点，核心网采用4G的核心网，网络结构简单，投资节省，但业务只能是简单eMBB业务；独立组网(SA)，不仅有独立的无线网，还有独立的核心网，4G/5G在控制面靠AMF与MME互通，转发面统一5G锚点，实现业务连续性。独立组网能提供网络切片，网络定制和低时延高可靠性业务，是真正的5G网络。但SA同时带来投资大，维护界面增多，5G无线网络由于采用多天线技术，无线参数配置复杂。考虑语音业务，4G/5G需要共同支持VoLTE，VoLTE要尽快取代2G的语音业务。

云架构的5G核心网基础设施，服务化架构是核心网的控制模式，也是运营商的挑战。目前厂家提供的5G核心网基本都是基于自己的云平台研发的，云管、VNFM、VNFO也是各自的系统，如果云资源池和5G核心网不是一个厂家的，运维不仅要管云，还要管虚拟化的网元、管信令控制，管理界面复杂，故障的定位较难。同时安全边界模糊，特别是虚机、总线、存储的划分只是逻辑边界，资源的冲突不可避免，除了考虑传统的网络攻击外，还要考虑内部的虚机逃逸、虚拟资源冲突、误操作带来的安全风险。所以需要综合的运维管理系统，专业的资源配置系统和整体安全防护理念。