朱紅綠，孫麗楠

(中國電信股份有限公司研究院，上海 200122)

0 引言

5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)為行業(yè)客戶提供定制化的網(wǎng)絡及服務[1]，對于企業(yè)來說具有成本優(yōu)勢、安全優(yōu)勢、網(wǎng)絡性能優(yōu)勢[2]。然而，目前5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)對于企業(yè)不可視不可管，不利于企業(yè)根據(jù)業(yè)務需要進行網(wǎng)絡監(jiān)測和維護；專網(wǎng)服務使用不便捷，不利于企業(yè)靈活的業(yè)務開通、流量調(diào)撥等。行業(yè)企業(yè)希望獲得一定的網(wǎng)絡可管可控能力，同時希望5G 網(wǎng)絡的運維管理模式能與企業(yè)現(xiàn)有的網(wǎng)絡及業(yè)務管理體系無縫融合，獲得5G 網(wǎng)絡運維權，同時降低運維成本。

因此，本文提出了5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)自服務方案，以5G 無線、承載和核心網(wǎng)的網(wǎng)絡能力、IT 能力、網(wǎng)管平臺、切片管理平臺等能力為基礎，通過能力開放技術[3]，構建一系列虛擬專網(wǎng)服務能力，封裝標準API 接口，提供給企業(yè)，目的是提升行業(yè)虛擬專網(wǎng)客戶對網(wǎng)絡的使用效率、便捷度和掌控能力。通過該方案的研究，將有助于后續(xù)探討虛擬專網(wǎng)的自主運維、運營模式，快速推進5G虛擬專網(wǎng)的落地和規(guī)?；瘧?。

本文調(diào)研了行業(yè)企業(yè)對5G 網(wǎng)絡能力的需求，提煉出5G 自服務方案對行業(yè)的價值，分析研究了面向行業(yè)企業(yè)的5G 虛擬專網(wǎng)自服務方案，包括組網(wǎng)方案、平臺架構、平臺基本功能以及擴展性，并對虛擬專網(wǎng)的網(wǎng)絡視圖展示、自主開卡、無人夾抱車等場景做了驗證，展示了實施效果。

1 5G 虛擬專網(wǎng)自服務方案對行業(yè)的價值

1.1 5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)介紹

5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)具有網(wǎng)絡覆蓋定制化、安全性高、性能精準優(yōu)化、運維管理自主化等優(yōu)勢[4]，能滿足不同行業(yè)不同規(guī)模企業(yè)的應用需求，其能夠基于特定區(qū)域?qū)崿F(xiàn)5G 網(wǎng)絡業(yè)務閉環(huán)，保障行業(yè)核心業(yè)務不出場，例如制造、鋼鐵、石化、港口、教育、醫(yī)療等園區(qū)型企業(yè)等[5]。

這種類型的虛擬專網(wǎng)一般由基站、UPF、邊緣計算平臺[6]、企業(yè)業(yè)務平臺、5G 虛擬專網(wǎng)自服務平臺等部分組成。虛擬專網(wǎng)中的各類業(yè)務平臺可以是部署于園區(qū)/廠區(qū)的邊緣計算平臺，也可以是企業(yè)自有的業(yè)務平臺，以承載各類行業(yè)應用，如數(shù)據(jù)采集平臺、協(xié)同研發(fā)平臺、機器視覺平臺等。對于該類型虛擬專網(wǎng)的運維，運營商可以借助能力開放、切片管理、綜合網(wǎng)管等系統(tǒng)構建5G行業(yè)虛擬專網(wǎng)自服務平臺，以實現(xiàn)智能化管理，滿足企業(yè)自主監(jiān)測、管理、配置虛擬專網(wǎng)的需求[7]。

1.2 行業(yè)對5G 網(wǎng)絡能力的需求

通過對鋼鐵、電子制造等行業(yè)的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)行業(yè)對5G 網(wǎng)絡的可視可管具有如下需求：

(1)網(wǎng)絡管理類：需要支持網(wǎng)絡視圖、網(wǎng)絡配置、網(wǎng)絡性能監(jiān)測、網(wǎng)絡告警與日志、網(wǎng)絡計費[8]、流量路由、后臺數(shù)據(jù)傳輸、5G 虛擬LAN 等管理需求[9]。

(2)設備管理類：需要支持終端性能管理、終端SLA數(shù)據(jù)可視、終端權限管理、終端活動日志、SIM 卡管理、終端配置管理等。

(3)安全管理類：需要支持網(wǎng)絡加密、終端強制下線、威脅發(fā)現(xiàn)等[10]。

1.3 5G 自服務方案對行業(yè)的價值

根據(jù)需求調(diào)研，行業(yè)需要對網(wǎng)絡能力進行獲取、管理，讓網(wǎng)絡和行業(yè)業(yè)務深度融合，開放更多自主權給企業(yè)。因此，探索5G 虛擬專網(wǎng)自服務方案尤為重要。如圖1所示，5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)自服務方案的研究具有如下意義：

圖1 5G 自服務方案對行業(yè)的價值

(1)打通異廠家、異系統(tǒng)接口，讓企業(yè)客戶可在一個平臺實現(xiàn)對基站、UPF 等網(wǎng)絡系統(tǒng)的監(jiān)測，用行業(yè)語言描述網(wǎng)絡管理方式，更容易管理專網(wǎng)。

(2)提出5G 虛擬專網(wǎng)自主運維管理模式，讓企業(yè)具備對專網(wǎng)的全局狀態(tài)監(jiān)測、性能監(jiān)測、告警基本處置等能力，企業(yè)網(wǎng)絡使用更自主。

(3)面向行業(yè)提供自主開戶開卡能力，企業(yè)可以根據(jù)業(yè)務需要，自行決定開通卡號、停機復機、查詢余額流量等。

(4)提出面向行業(yè)平臺的統(tǒng)一簡約開放接口，讓企業(yè)平臺和網(wǎng)絡具有深度融合的基礎，可以讓企業(yè)業(yè)務或平臺實時、靈活、按需調(diào)用、調(diào)配網(wǎng)絡能力或資源。

2 5G 虛擬專網(wǎng)自服務平臺組網(wǎng)方案

如圖2 所示，5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)服務能力平臺能夠面向行業(yè)開放5G專網(wǎng)服務能力，北向提供標準化API接口，供行業(yè)客戶使用。例如，對于UPF 下沉至行業(yè)的場景，只需管理行業(yè)虛擬專網(wǎng)內(nèi)的基站和下沉UPF 網(wǎng)元，兩者提供的能力經(jīng)由運營商網(wǎng)管或其他IT 系統(tǒng)、NEF、CSMFNSMF、CRM 等匯聚到運營商能力匯聚系統(tǒng)，由運營商統(tǒng)一提供給5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)服務能力平臺。

圖2 5G 虛擬專網(wǎng)自服務平臺組網(wǎng)方案

根據(jù)行業(yè)客戶需求以及公司的規(guī)模，5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)服務能力平臺可以集中部署在運營商側(cè)或者行業(yè)集團公司，向園區(qū)開放遠程界面；對于跨地域的多園區(qū)，也可以在各個園區(qū)分別部署物理實體，還可以遠程界面和物理實體相結(jié)合的方式部署。

3 5G 虛擬專網(wǎng)自服務平臺基本功能

5G 服務能力平臺的功能設計如圖3 所示，以網(wǎng)絡能力、平臺能力為基礎，通過可視化界面、自動化API 接口來服務上層行業(yè)應用或管理人員[11]。其中：

圖3 5G 服務能力平臺功能

(1)5G 服務能力平臺層包括如下內(nèi)容：

①自服務：企業(yè)可以自主開通5G 行業(yè)卡號，自主停機復機，查詢流量、余額等。

②自運維：提供專網(wǎng)整體視圖和各設備運行狀態(tài)、監(jiān)控設備告警，并提供初級處置能力和在線申請運營商協(xié)查等。

③自管理：企業(yè)根據(jù)業(yè)務發(fā)展需要，自主申請、調(diào)整網(wǎng)絡資源、終端等級、帶寬、路由策略等。

(2)網(wǎng)絡能力層包括如下內(nèi)容：

①5G 無線設備包括宏站、室分、小站等，可以提供無線性能、告警、狀態(tài)、資源等網(wǎng)絡能力。

②5G核心網(wǎng)網(wǎng)元包括NEF、UPF、AMF、SMF 等，可以提供核心網(wǎng)性能、告警、狀態(tài)、資源等網(wǎng)絡能力[12]。

③管理域包括CSMF、NSMF[13]、網(wǎng)管等，可以提供QoS 配置、切片修改等能力[14]。

④IT 域包括CRM 以及其他IT 系統(tǒng)，可以提供開卡開戶、流量查詢等網(wǎng)絡能力。

上述能力如果是邊緣節(jié)點提供的，則可以由MEC 進行能力開放，例如：終端定位能力、特定基站的忙閑狀

態(tài)、邊緣節(jié)點流量等。

4 5G 虛擬專網(wǎng)自服平臺的擴展性

5G 自服務平臺具有如下特點：

(1)技術開放性：平臺開放北向API，方便企業(yè)自有系統(tǒng)便捷調(diào)用網(wǎng)絡。

(2)模式開放性：自主運維的專網(wǎng)服務模式可以納管企業(yè)其他信息化系統(tǒng)，實現(xiàn)集中統(tǒng)一共管。

結(jié)合工業(yè)PON[15]等技術可形成具備全連接能力的專網(wǎng)自服務平臺，如圖4 所示，其具有規(guī)模推廣和擴展的價值。

圖4 5G 行業(yè)虛擬專網(wǎng)自服務平臺的擴展性

5 5G 自服務平臺應用場景及效果

5G 虛擬專網(wǎng)自服務平臺在某企業(yè)進行了試點，主要應用場景如下：

(1)行業(yè)專網(wǎng)統(tǒng)一視圖：通過5G 自服務平臺構建網(wǎng)絡視圖統(tǒng)一展示場景(如圖5 所示)，打造可自主運維管理的虛擬專網(wǎng)服務能力，實現(xiàn)分級、分權、分域監(jiān)測專網(wǎng)運行狀態(tài)，對全網(wǎng)拓撲、設備、質(zhì)量、數(shù)據(jù)進行集中管理和大屏展示。

圖5 網(wǎng)絡視圖展示

(2)自主開卡激活：為客戶構建自主開卡使用場景(如圖6 所示)，實現(xiàn)連接能力即開即用。例如，工廠新到一批工業(yè)終端，將通過5G 進行作業(yè)，由工廠IT 運維人員通過在線開卡開戶界面對運營商發(fā)放的白卡進行在線實時激活開通，甚至進行企業(yè)流量池的流量劃撥，申請請求到運營商IT 系統(tǒng)流轉(zhuǎn)后，業(yè)務自動開通，實現(xiàn)即時激活即時使用，提升客戶申請使用5G 網(wǎng)絡的效率。

圖6 自主開卡開戶場景

行業(yè)可自建運營系統(tǒng)，通過系統(tǒng)調(diào)用運營商5G 服務能力平臺接口，進行SIM 卡的實時激活、認證、開通，或者由運營商構建該Web 系統(tǒng)，由行業(yè)企業(yè)自助使用。

(3)網(wǎng)絡資源實時保障：基于企業(yè)無人夾抱車應用實現(xiàn)對無人夾抱車待機狀態(tài)監(jiān)測，通過5G 普通連接與平臺建立心跳，實現(xiàn)保活度。如圖7 所示，無人夾抱車管理平臺需要機車進行作業(yè)時發(fā)起網(wǎng)絡能力調(diào)用指令，通知網(wǎng)絡即將作業(yè)。網(wǎng)絡實時建立QoS 保障專屬通道，給夾抱車的5G 連接進行提速、保障，確保叉車視頻數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)狡脚_。

圖7 無人夾抱車場景

在該企業(yè)試點后，發(fā)現(xiàn)5G專網(wǎng)自服務平臺具有的應用效果如表1 所示。

表1 5G專網(wǎng)自服務平臺應用效果

6 結(jié)論

本文通過調(diào)研行業(yè)需求，歸納了5G 自服務方案對行業(yè)的價值，提出5G 虛擬專網(wǎng)自服務平臺的組網(wǎng)方案和基本功能，并展示了應用場景和實施效果。5G 自服務方案的研究，有利于推動企業(yè)自主運維、管理網(wǎng)絡，提升企業(yè)對專網(wǎng)掌控能力和生產(chǎn)效率，有利于促進運營商開放網(wǎng)絡能力，提升企業(yè)對網(wǎng)絡的使用深度，以及現(xiàn)有行業(yè)網(wǎng)絡與5G 的深度融合。目前5G 自服務平臺僅管理了5G 基站和核心網(wǎng)設備，后續(xù)可持續(xù)增強和擴展，逐步納管工業(yè)設備、Wi-Fi、工業(yè)PON、交換機、路由器等，形成支持全連接的企業(yè)統(tǒng)一自服務管控平臺。