基于智能运营平台的核心网数字化运营实践与思考

2022-02-20高功应马田丰尼松涛中国联合网络通信集团有限公司北京00033中讯邮电咨询设计院有限公司郑州分公司河南郑州450007

邮电设计技术 2022年1期

高功应，马田丰，李蓉，尼松涛（.中国联合网络通信集团有限公司，北京 00033；.中讯邮电咨询设计院有限公司郑州分公司，河南郑州，450007）

0 前言

随着5G 系统协同发展以及虚拟化、切片、MEC 等新技术引入，核心网网络运维和优化难度明显增加，特别是5GC 核心网具有分层解耦、设备节点众多等特点，性能、告警、感知等各类问题总量增加且定位困难。核心网专业一方面得益于属于上层网络，网元及网管集中化程度较高，网络质量指标问题点较少，便于数据采集工作的开展；另一方面，核心网业务流程和网元类别复杂，关键KPI 指标繁多，不利于场景聚焦，而且根因分析涉及多专业协调，不利于智能运维快速反应要求。

传统人工方式难以满足网络保障SLA 要求，需要引入一系列自动化平台和智能化手段，以实现水平跨域、垂直跨层的端到端智能分析，提供智能化故障预防预测功能，提高运维效率，最终实现可视、可控、可评测的数字化运营目标。

1 核心网数字化运营背景及目标

1.1 核心网运营平台现状

中国联通全国核心网网管支撑系统总体架构分为“集团+大区”2 级架构，如图1 所示，供集团、大区和省级3 级使用。集团级网管由OSS 2.0 和一级NFVO构成，2类系统之间形成主备关系。

图1 核心网网管支撑系统架构图

集团一级NFVO 为核心网一级网管平台，为集团5GC 及其他核心网子域提供管理维护手段，实现全网核心网一点可视和支撑数字化运营；为大区提供一点接入全网能力，实现跨大区的指标分析及问题定位能力。目前集团一级NFVO 平台在实现5GC 统一纳管、资源可视的基础上，已开展vIMS 大区化、集中IMS、固网IMS、骨干核心网、切片/专网/MEC 等统一纳管，如图2所示。

图2 核心网一级NFVO功能架构图

大区级网管层面由厂家OMC/NFVO+、反拉终端（OSS 2.0）和大区综合监控系统形成主备，大区核心网综合网管系统满足大区/省分公司日常实际生产维护工作以及面向切片/专网/MEC自动化运营支撑需求。

1.2 核心网运营痛点

全新的网络形态和网络规模给5G 网络运维工作带来了极大的挑战。随着管理对象日益增多，网络可能产生的故障大幅增加，人工监控手段已无法满足运维需求。核心网专业主要有以下几方面问题。

a）客服投诉痛点：网络信息向前台推送能力弱，缺乏用户签约状态数据前台查询能力；用户感知投诉问题定位困难，解决周期长等。

b）网络维护痛点：对云化网络设备跨域跨层关联、数据关联能力，故障提前预警能力，网络质差指标根因定位分析能力等需求迫切。

c）规划建设痛点：网络容量负荷自动预警能力不足。

d）行业客户痛点：5G 专网、切片和MEC 业务开通相对独立，不具备快速开通和同开同停能力，不能满足客户自服务和业务指标可视化等需求。

1.3 核心网数字化运营目标

核心网数字化转型的一个重要目标是依托数字化平台工具能力提升，打造自动化和智能化的融合核心网，面向规、建、维、营全流程，提升网络自动化、智能化能力，提升网络效率。在网络规划方面，实现数据实时分析、规划自动化；在建设方面，实现网络自动编排、快速扩缩容、自动化配置、自动测试等；在维护方面，实现故障自动定位与自愈、智能监控、故障预防预测等；在优化方面，实现业务质量实时监测和网络自动调优。

2 核心网智能运营平台构建及应用

2.1 总体思路

平台工具是实现数字化运营的核心竞争力，核心网数字化运营支撑平台需满足可视、可控、可评、智能决策的功能目标，实现云网业协同和CT/IT 融合目标，打造支撑生产作业、通信保障、安全生产和5GC 大区化运营的集约化云网运营体系，实现集约化项目全生命周期管理的规建维营一体，实现TCO 效能最优，如图3所示。

图3 数字化运营总体思路

核心网智能运营平台将以信息化的手段提升规、建、维、优全流程数据分析及应用，通过AI 赋能、数据赋能，实现智能化全过程运营。

2.2 智能化平台构建

结合数字化运营需求以及目前平台现状，核心网智能化运营平台可采用分层架构打造，如图4所示。

数据获取层为上层应用统一提供数据采集能力，统一不同主设备厂家指标规范及KPI/KQI 筛选规则；核心能力层提供AI 感知分析能力、编排配置能力、自动规建优化能力以及统一能力开发接口；智能应用层面向智能规建、智能运维、智能运营的不同场景，提供落地的应用实现。

2.2.1 一级NFVO系统

运营商通过打造全国集中的一级NFVO 系统（见图5），提升智能化能力;通过采集云核心网5GC 2C/2B/vIMS/EPC/CS 等多域网元的硬件/虚层/业务三层的CM/PM/告警数据统一纳管和关联，实现多种智能化网管增强能力和数字化运营目标，包括迭代优化网络周报/月报专题数据统计整理、工程建设数据/项目采购信息/经营分析用户及终端数据常态化统一汇总分析及呈现、5G 2B 及物联网用户信息查询、网元局数据核查/网络自动巡检/网络容量预警及KPI 质差根因定位等。

图5 集团一级NFVO网络架构图

2.2.2 自动拨测系统

全网部署自动拨测系统，提升测试效率，降低人力和终端成本消耗，自动化拨测比例达到70%以上。

利用仿真拨测平台实现测试即服务的TaaS 能力，仿真UE+NR 对接全网AMF/UPF，如图6 所示，针对初始注册（SUCI）成功率、Service Request成功率、Xn切换成功率、5G/4G 切换成功率等12 项信令面指标，Web/视频/FTP 上传下载/EPSFB 语音等5 项用户面业务进行仿真测试，实现周期性业务拨测监控、设备升级扩容拨测、开网全国漫游测试等场景不同程度的自动化。

图6 自动化拨测系统业务架构图

2.2.3 优化及预警系统

运营商按大区部署核心网优化和故障预警增强功能，提升满足投诉处理、用户保障、故障预警、故障关联分析、5G核心网指标分析等需求的能力。

在核心网优化增强方面，通过采集CHR 数据，支持用户业务流程还原、问题根因分析，实现用户级问题的快速处理，辅助运维人员快速闭环用户投诉问题，保障VIP 用户体验；基于关键指标、业务失败次数统计，结合CHR 数据关联分析，实现问题根因分析和故障对象分析，辅助运维人员及时发现网络问题，评估和分析业务质量，优化网络指标。

在故障预警增强方面，引入故障主动探测功能，对5GC 网元关键业务流程进行实时仿真探测，根据网元业务流程，识别前后端网元故障引起的网络故障和容灾风险；结合实时关键KPI 指标、网元状态、网络仿真探测结果实现网元故障定界，按等级实现故障预警，辅助维护人员容灾倒换决策；容灾倒换过程中，实时监控用户数变化和关键业务指标，辅助判断倒换发生后业务恢复情况，实现容灾恢复过程的可视可管。

2.2.4 VoLTE端到端优化系统

运营商按大区部署VoLTE 端到端分析系统，实现语音业务跨域端到端关联分析，支撑解决网络语音问题，提升网络服务质量。

基于5GC/IMS 大区化架构，部署VoLTE 端到端系统，通过无线、核心网、IMS多域数据的关联，进行端到端全流程评估VoLTE/EPS Fallback 业务，实现问题发现、问题原因定界、问题优化解决的闭环处理，如图7所示，支撑业务质量评估、专项优化、客服投诉、运营支撑等应用。

图7 网络优化及故障处理流程图

2.3 典型应用场景分析

以核心网质差根因分析场景为例，平台工具自动采集性能、xDR、CHR等数据，通过大数据关联分析，并结合数据模型AI学习，实时发现劣化指标以及预测指标发展趋势，综合端到端信令分析和呼叫日志分析等分析能力，深入分析指标异常原因进行根因分析和定界定位，固化设备、终端、业务等多因素专家经验算法库，将问题和解决方案直接派单到一线维护人员，实现工单闭环管控。总体流程如图8所示。其中的关键指标来源如表1所示。

表1 关键指标来源表

图8 质差分析流程

系统从5GC、IMS 专业网管或NFVO 获取相关KPI的性能统计数据。关键要求如下。

a）统计数据时间粒度：专业网管性能数据统计粒度为5 min。

b）数据及时性：延迟时间不得超过5 min，例如20：00—20：05生成数据，系统提取时间不超过20：10。

c）原始数据齐全：尝试、成功次数，各类原因失败次数等原始统计项均需上报，以便对各统计项进行波动分析，更有针对性发现问题。

d）测量对象最小原则：网管上有关KPI 指标的测量对象齐全，并且细分统计到支持的最小粒度（例如TAC），以便进行精准定位。

假设预警时间为M0，当前KPI 指标数据为P0，运营商网络质量KPI考核标准为J1。通过测算网络质量历史运行情况中的环比指标P1 和同比指标测算P2，以及指标预警阈值算法MAX（J1，P1，P2），确定阈值。其中P1算法和P2算法如下。

P1=average（Pn），Pn=上一监控时级周期时点内每小时P数据（监控时级周期可调整）。若监控周期时点为一天24 h，M0 为18：00，则Pn为前日18：00 至当日18：00的P数据；若监控周期时点为一天12 h（08：00—20：00），M0 为18：00，则Pn为前日18：00 至前日20：00，以及当日08：00至当日18：00的P数据。

P2=average（Pn），Pn=上一监控日级周期内每天M0 时的P数据（监控日级周期可调整）。若监控日级周期为一周，M0 为18：00，则Pn为当日所在之前一周内18：00的P数据。

指标经验库如表2所示。