面向5G和数字化服务的运营系统的网络架构研究

史庭祥 徐法禄 张 强 杨 立

1.中兴通讯股份有限公司；2.移动网络和移动多媒体技术国家重点实验室

0 引言

随着全球数字化浪潮风起云涌，包括大数据、人工智能、数据挖掘和商业分析等数字技术深刻改变着各行各业。作为信息时代的基础设施服务提供者的通信网络运营商，在4G时代和IT互联网行业一起完成个人消费市场的数字化建设，5G时代将推动千行百业实现数字化，其中的原因、困难和挑战有以下几点：（1）运营组织机构的旧模式难以适应数字服务要求和用户价值导向，如前端规划部门和后端运营部门各自为政，各自考核指标各自导向；（2）基础设施和网络陈旧，用户响应系统和网络系统之间无法快速协同，缺乏支撑运营的及时性、可靠性和智能化的手段，同时运维费用高昂；（3）缺乏以用户和合作伙伴为中心的数字化产品和服务，目前仍然以CT封闭系统推动技术方案和产品更新；（4）运营流程落后，若运营流程依然以网络维护和业务发展为中心，将无法适应数字化社会所需的快速、持续和多变的服务发展方向。

1 运营系统的新网络架构

基于5G和数字化转型的大背景，作为最主要的核心价值之一，运营商如何为“运营”能力打造“新引擎”是本文探讨的话题。运营商以往以网络和系统为中心，但随着人口增长趋缓，移动通信业务的大众化和普惠性使资费触及天花板，互联网等OTT服务商抢夺了几乎所有的增值业务，使得运营商的经营无法再以网络和系统为中心，必须转变成以“用户和合作伙伴”为中心，为运营系统构建新网络架构。

1.1 统一运营和云网协同

以MEC运营系统为例，国内的通信标准化协会CCSA为支持统一运营，提出MEC运营管理平台，实现统一的业务、运营和运维功能，并将三个方面的功能集于一身。ETSI早在2016年发布的MEC管理系统的技术规范中，就将引入客户服务门户（CFS Portal）作为运营商面向行业客户订阅以及监控相关应用的入口，这是运营系统的新网络架构的第一个要素。

另一方面，和传统管理方式不同，云网协同的目标是支撑统一服务门户和接口开放，改造网管和编排层，引入开放网络使能系统（OES），这是第二个要素。如图1，替代传统方式的综合网管（OSS），OES在北向与营帐和订单系统（BSS）采用统一接口，南向与多个产品系统的EMS接口，并和多云管理平台交互，满足跨资源池的应用编排和部署。

图1 运维和部署融合方式下的运营系统

1.2 面向资源、平台和应用

具备上述两个要素后，随之而来的是，运营系统的新网络架构面向资源、平台能力和应用三个层次，提供资源自动化部署、应用快速上线、自动化维护和自维护门户等特性，这是第三个要素。具体包括：（1）设备自动化部署；（2）应用快速上线；（3）自动化维护；（4）自维护门户。

以国内某运营商的多种应用落地边缘DC的维护方案为例，图2显示边缘DC部署三类应用：（1）类似运营商传统增值业务（VAS）的自营应用；（2）基于平台原生服务（PaaS）开发的自营应用；（3）基于PaaS开发的第三方应用。众多的边缘DC分布在本地，本地机房处于偏远的地理位置，而且缺乏维护资源，为每个边缘DC配置一名专门的网络管理员显得极为不经济。为此，需要建立集中式的维护系统和自服务式的本地维护系统。该系统包含维护门户，统一的网管和自动化部署工具，并支持自动化部署、应用快速上线、自动化维护和自维护门户等新特性。

图2 远程维护和自维护方案

2 数字化转型的多维度探讨

面向5G和数字化服务，运营商对运营系统实施数字化转型，涉及网络和运营多个维度。上一节描述的是第一个维度，即建立“新网络架构”，用于改造和增强现有的网络和运营系统，例如构建虚拟化网络和统一的网络运维系统，适应低成本运营、弹性网络和业务快速上线等新要求，有利于运营系统向用户和合作伙伴为中心转型。

以此为基础，如下从运营角度探讨三个维度的转型：服务、经营、关系。相应的，以软件和智能技术为核心的运营系统需要新的网络架构和技术平台，可预见的未来，软件产品将大规模代替专业人士，实现自治网络和服务网络。

2.1 服务转型之租赁业务

2C2H市场的“增量不增收”，即流量红利见顶，使得2B行业应用成为5G市场的争夺高地，围绕合作伙伴提升网络价值势在必行。为此，运营商需要转变理念，实施服务维度的转型，即从侧重服务“终端”到重点服务“合作伙伴”。

显然，合作伙伴的应用和运营商网络结合最紧密的是边缘云，即“边-云-网”协同场景。随着开拓MEC市场时重点发展网络平台租赁业务，运营商将从“网络运营者”转变为“方案集成服务和平台服务提供者”。

当为第三方的应用提供部署和运营等服务时，网络建设过程的不同阶段蕴含着“服务收费”的不同场景。如图3所示，集成第三方的应用的网络建设过程一般包括如下步骤：

图3 服务收费的场景和驱动力

（1）需求：需求导入，包括需求收集和安排计划。导入的项目包括多种需求子项：如应用类型和复杂度需求，部署方式需求，集成环境需求，验证内容需求等。

（2）分析：需求分析，包括调研环境的可用性，确定集成方案，提供商务报价。

（3）设计：提供高层设计和低层设计，测试方案和测试用例等。

（4）验证：支持输出集成测试报告和工程交付方案。

（5）交付：该阶段提供集成验收报告。

服务收费有三种场景，即“资源租赁”、“平台服务”和“知识咨询”，这三种场景依次是“卖资源”、“卖服务”和“卖价值”，这是服务转型商业模式的演进方向，也是网络服务化的三种场景。

从技术发展的角度，网络服务化的演进路径呈现多个阶段。如图4所示，业界的云计算正在由虚拟机提供的虚拟化技术向云原生和容器技术过渡。除硬件消耗少、能耗低和弹缩快外，采用容器化技术有利于实现应用的“跨云”操作。云原生的基础设施依赖广泛的生态系统才能发展起来，主要依赖第三方合作伙伴的支持力度，相应地需要云原生平台的认证系统，以便持续扩大生态圈。

图4 网络服务化的技术演进路径

下一个阶段将凭借AI/IoT数据管理和集成交付能力，打造数字化资产和数据管理平台，推动运营商转型为数字化经营实体。第三个阶段称之为“自治网络”，如自动驾驶技术赋能车辆系统，AI将赋能网络管理，实现无人运维系统、网络能力自动调节系统等。最后阶段作为远景目标暂命名为“服务网络”，该阶段AI将赋能应用，实现各种应用自动调入或调出网络，按用户需求实时部署和运行，同时支持自动产生新应用和新服务，实现随需设计和智能开发。对比电商，后三个阶段分别对应：（1）“网上商店”，即数字化的运营系统+人工运维保障；（2）“无人商店”，即自主运行的运营系统+AI运维保障；（3）“服务入口”，即自服务、自维护的运营系统。

2.2 经营转型之能力生态

4G网络对运营商的最大价值是“流量红利”，流量消费的业务属性具备差异化特点。为此，运营商已尝试开放一些典型能力。随着5G网络的到来，为满足行业客户的本地化和个性化需求，互联网等应用落地边缘云已成为运营商扩展业务的新机会，相应的边缘云、MEC系统和边云协同正成为当前热门话题。

边缘云平台提供开放的无线网络能力服务，并通过应用使能接口开放给应用端。这些能力包括无线网络信息服务、带宽管理和位置服务，也包括核心网的相关能力，如“及时准确的用户状态信息”，“定制化的网络功能参数”，“基于动态深度报文检测（DPI）的灵活QoS策略”和“个性化切片和流量路径管理”等。可见，MEC系统需要基于运营商的网络能力集构建“能力开放框架”，并以此打造“第二增长曲线”，即从经营“基础网络”转变为经营“核心能力”，包括能力运营、能力开放和能力渠道等三个模块，其中，能力开放是基础，渠道和运营是两翼。

能力开放模块，采用3GPP启动的通用API框架标准（CAPIF），将能力开放分为四个逻辑功能：CAPIF核心功能，API公开功能，API发布功能和API管理功能，后三个功能可以下沉到边缘云进行分布式部署，如图5，分布在多个区域，而核心功能采用集中部署方式。

图5 能力平台建设

相比网络经营时期的经营基础来源于“网络”，“能力渠道”是能力经营时期的能力来源，比如呼出能力（OBD Call），互动式语音应答（IVR）能力和群发短信能力等以往纳入增值业务范畴，转变为以组件化和服务化方式提供给第三方的应用用于集成，实现后向收费。能力开发模块优先调用同区域的能力渠道，以最小成本获取相关能力。

所谓能力生态建设，除“能力开放”和“能力渠道”外，最重要的是打造“能力运营”模块，具体包括三个方面：（1）管理能力集，包括运营商网络的能力集和第三方的应用提供的能力集，根据业界发展趋势和第三方应用的需求，深度定制和挖掘网络能力，向全业务能力开放、能力线上化和服务化等方向推进；（2）孵化第三方应用：聚焦开发者，搭建能力商店和能力DevOps系统，构建第三方应用的孵化平台，打通从能力到应用的产业链；（3）托管第三方应用：支持能力按需申请和分配等，对第三方的应用统一管理和监控其运行和维护。

2.3 关系转型之数字化建设

数字化转型将以终端用户和合作伙伴为中心，即将“终端用户和合作伙伴”从属“运营商网络和运营系统”的关系改变为前者主导后者。重塑两者关系的核心是打造数字化的服务模式。该模式对外呈现三大特点：数字化流程，数字化技能和数字化咨询。

如图6所示，以合作伙伴为例，集成第三方的应用支持在线和自动化流程。类似C2C网购流程，第三方和运营系统的交互过程被“数字化流程”限制和管控，消除应用集成的随意性。运营系统的业务模块之间实现全业务的自动化流转，其中核心的两个业务模块是“大数据引擎”和“模型库”。该数字化流程一般概述为：（1）第三方的应用通过Web门户访问运营系统；（2）大数据引擎根据第三方选择的业务类型，从模型库选择相应的“流程模型”；（3）在数字化流程的控制下，第三方完成应用开通流程，相关信息录入数字化资产库；（4）第三方的操作轨迹纳入大数据分析，对典型操作进行建模，纳入模型库管理，并以AI训练流程模型，实现自治。

面对“咨询”需求时，大数据引擎根据学习情况调用模型库获得合适的应答，以便改进咨询服务，并根据咨询结果将有益、可分享的部分保存为“技能”，实现“技能”的数字化留存。“咨询”的数字化技术，不仅将咨询的特定结果转换为以资产形式存在的“数字化技能”并导入数字化资产，而且对典型技能纳入模型库的“咨询模型”管理，既实现咨询的自动应答、提升咨询处理效率，又洞察用户和业务的关联度、主动发现问题和需求，为优化业务流程提供数字化手段。

3 结束语

流量红利时代的末期，5G网络和数字化技术大发展为运营商进入2B行业创造良机。运营能力是运营商的核心业务能力之一，如何结合数字化转型并打造面向5G和数字化服务的运营系统是值得深思的话题。本文力求从网络架构角度为运营商打造数字化转型的新引擎，推出围绕服务、经营和关系三个维度的转型探讨。

5G时代是大连接和产业互联网的时代，前者对应物联网产品，后者是边缘计算。如果运营系统能减少4G时代的旧观念和旧思路的束缚，抛弃网络运营者的旧角色，拥抱服务提供者的新定位，必将在追求“连接规模”的产业互联网的蓝海市场，和追求“平衡收益和规模”的个人移动宽带的红海市场，实现跨越式发展。