熊小明，趙靜

電信運(yùn)營商云網(wǎng)規(guī)劃數(shù)字化研究和實現(xiàn)

熊小明，趙靜

（中國電信股份有限公司研究院，北京 102209）

基于電信運(yùn)營商數(shù)字化轉(zhuǎn)型，系統(tǒng)性地提出了數(shù)據(jù)驅(qū)動的云網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃體系，以及六大關(guān)鍵數(shù)字化能力構(gòu)建，設(shè)計和實現(xiàn)了一種云網(wǎng)規(guī)劃數(shù)字化平臺，該平臺可用于實現(xiàn)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)精細(xì)規(guī)劃、邊緣計算精準(zhǔn)預(yù)測等場景，并探討了數(shù)字孿生在規(guī)劃領(lǐng)域的應(yīng)用前景，對運(yùn)營商推進(jìn)云網(wǎng)融合戰(zhàn)略、推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展具有指導(dǎo)和參考意義。

云網(wǎng)規(guī)劃；數(shù)字化平臺；數(shù)字孿生；云網(wǎng)融合

0 引言

企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型指利用數(shù)字技術(shù)，如大數(shù)據(jù)、云、人工智能、區(qū)塊鏈等，把企業(yè)各環(huán)節(jié)要素數(shù)字化，推動要素資源配置優(yōu)化、業(yè)務(wù)流程生產(chǎn)方式重組變革，從而提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效率的過程。自新型冠狀病毒肺炎疫情暴發(fā)以來，全球數(shù)字化進(jìn)程不斷加快，推動數(shù)字經(jīng)濟(jì)成為國家經(jīng)濟(jì)增長的中流砥柱。加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)企業(yè)信息系統(tǒng)架構(gòu)和運(yùn)營管理模式的數(shù)字化，是國家順應(yīng)時代發(fā)展大勢所趨，也是企業(yè)深化改革的必經(jīng)之路。

運(yùn)營商既是數(shù)字產(chǎn)業(yè)化的重要參與者，也是產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的賦能者，其自身數(shù)字化轉(zhuǎn)型至關(guān)重要。隨著云網(wǎng)融合深入推進(jìn)[1]，云網(wǎng)發(fā)展全方位數(shù)字化管理成為運(yùn)營商面臨的一大難題。在云網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)領(lǐng)域推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，從管理與流程變革入手優(yōu)化流程，從規(guī)劃?建設(shè)?運(yùn)維數(shù)據(jù)共享入手閉環(huán)管控，構(gòu)建數(shù)字化平臺能力，推進(jìn)云網(wǎng)升級和重構(gòu)，提高建設(shè)和投資效益，是實現(xiàn)云網(wǎng)融合高質(zhì)量發(fā)展的必然要求[2]。

當(dāng)前運(yùn)營商的云網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)信息化，多聚焦于工程建設(shè)流程和投資管理，或無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃優(yōu)化等特定場景[3]，而針對云網(wǎng)全局規(guī)劃建設(shè)的系統(tǒng)性研究非常少。數(shù)據(jù)驅(qū)動的云網(wǎng)精細(xì)規(guī)劃、精確建設(shè)、精準(zhǔn)投資，不僅要求云網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)人員靈活應(yīng)用數(shù)據(jù)，更迫切要求適時引入云網(wǎng)規(guī)劃數(shù)字化平臺，通過數(shù)字化、智能化技術(shù)推進(jìn)數(shù)據(jù)驅(qū)動和精準(zhǔn)規(guī)劃，從數(shù)據(jù)和計算強(qiáng)化方案編制決策，全面提升規(guī)劃質(zhì)量和科學(xué)水平。

1 云網(wǎng)規(guī)劃數(shù)字化設(shè)計

1.1 數(shù)據(jù)驅(qū)動的云網(wǎng)規(guī)劃體系

在國家政策、行業(yè)發(fā)展和技術(shù)演進(jìn)等的驅(qū)動下，運(yùn)營商云網(wǎng)發(fā)展出現(xiàn)了新特點(diǎn)。一方面，智能化綜合性數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷加快，拓寬了網(wǎng)和云的范疇，對云網(wǎng)規(guī)劃體系提出更高要求；另一方面，通信和信息技術(shù)的快速融合，推動云和網(wǎng)從獨(dú)立發(fā)展走向全面融合，傳統(tǒng)規(guī)劃體系無法滿足一體化特征。本文設(shè)計了一種數(shù)據(jù)驅(qū)動的云網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃體系，如圖1所示，包括四大部分。

圖1 數(shù)據(jù)驅(qū)動的云網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃體系

（1）云網(wǎng)資源專業(yè)體系

云網(wǎng)資源專業(yè)體系包括互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心/數(shù)據(jù)中心（IDC/DC）基礎(chǔ)設(shè)施、IP和傳輸承載網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)、云資源池，以及云網(wǎng)安全等核心專業(yè)云網(wǎng)，各專業(yè)之間規(guī)劃統(tǒng)籌協(xié)作，互為輸入輸出關(guān)系。

（2）內(nèi)外部多維數(shù)據(jù)驅(qū)動

內(nèi)外部多維數(shù)據(jù)驅(qū)動為云網(wǎng)精準(zhǔn)規(guī)劃提供行業(yè)市場、業(yè)務(wù)客戶、網(wǎng)絡(luò)資源和規(guī)劃執(zhí)行等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為云網(wǎng)規(guī)劃數(shù)字化方案編制和優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源。

（3）計劃建設(shè)對接及評估

云網(wǎng)規(guī)劃輸出年度方案，為工程建設(shè)提供項目來源，并從規(guī)劃角度開展建設(shè)進(jìn)度跟蹤和效益后評價，為當(dāng)年規(guī)劃質(zhì)量和下一年滾動投資提供評價依據(jù)。

（4）跨專業(yè)間協(xié)同和共享

跨專業(yè)間協(xié)同和共享可實現(xiàn)云網(wǎng)跨專業(yè)規(guī)劃之間的資源數(shù)據(jù)共享，以及流量、帶寬、端口、設(shè)備、機(jī)架、機(jī)房等建需匹配協(xié)作，實現(xiàn)云網(wǎng)規(guī)劃方案一體化，提升整體資源效益。

1.2 云網(wǎng)規(guī)劃數(shù)字化能力設(shè)計

構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動的云網(wǎng)規(guī)劃體系，應(yīng)從以下 6個關(guān)鍵方面開展數(shù)字化能力設(shè)計。

（1）構(gòu)建云網(wǎng)發(fā)展能力指標(biāo)和評估體系

以云網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)為中心，制定以集團(tuán)、省級、地市為主體的指標(biāo)和評估標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋業(yè)務(wù)市場、云網(wǎng)能力、云網(wǎng)性能、投資預(yù)算等多方面，為云網(wǎng)發(fā)展方向、方案制定、項目審核、投資決策提供量化指引。

（2）打造云網(wǎng)資源和數(shù)據(jù)的可視化能力

通過地理信息系統(tǒng)（geographic information system，GIS）地圖等技術(shù)，構(gòu)建局站機(jī)房、光纜、云池、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞取包c(diǎn)?線?面”視圖，支持云網(wǎng)一體化規(guī)劃布局和設(shè)計施工等落圖。同時，云網(wǎng)發(fā)展能力和評估關(guān)鍵數(shù)據(jù)應(yīng)可視、可評、可對標(biāo)。

（3）實現(xiàn)規(guī)劃編制流程在線和數(shù)據(jù)入庫

形成集團(tuán)、省級、地市三級聯(lián)動的線上標(biāo)準(zhǔn)流程，構(gòu)建云網(wǎng)規(guī)劃大數(shù)據(jù)湖，實現(xiàn)規(guī)劃數(shù)據(jù)入湖、規(guī)劃方案入庫、規(guī)劃過程留痕。通過數(shù)字化手段，不斷提高規(guī)劃科學(xué)性、質(zhì)量和效率。

（4）推進(jìn)多源多維數(shù)據(jù)采集和協(xié)同共享

打通規(guī)劃平臺與企業(yè)業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)（business support system，BSS）/管理支撐系統(tǒng)（management support system，MSS）/運(yùn)營支撐系統(tǒng)（operation support system，OSS）對接，獲取現(xiàn)網(wǎng)資源、工程建設(shè)、業(yè)務(wù)和用戶數(shù)據(jù)，通過當(dāng)前發(fā)展和歷史回溯，實現(xiàn)市場和效益導(dǎo)向的精準(zhǔn)規(guī)劃投資決策。

（5）引入算法模型提升規(guī)劃精準(zhǔn)度和智能性

提供數(shù)據(jù)驅(qū)動的規(guī)劃工具和算法模型，支持不同專業(yè)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)預(yù)測、建需匹配、配置優(yōu)化、滾動迭代；提供專家型、智能化的分析研判和基準(zhǔn)方案，滿足不同區(qū)域、不同階段的云網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃定制化要求。

（6）打通云網(wǎng)規(guī)劃?建設(shè)?投資閉環(huán)管控

以5G、光纖寬帶接入、云計算、IDC等重點(diǎn)產(chǎn)能類專業(yè)為切入，構(gòu)建云網(wǎng)規(guī)劃?建設(shè)?投資?放號等過程閉環(huán)管理體系，強(qiáng)化規(guī)劃執(zhí)行的效果評估，增強(qiáng)效益導(dǎo)向的規(guī)劃審核，嚴(yán)格把關(guān)資源投放合理性和科學(xué)性。

2 云網(wǎng)規(guī)劃數(shù)字化實現(xiàn)

2.1 云網(wǎng)規(guī)劃數(shù)字化平臺架構(gòu)

依托云、大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字孿生等數(shù)字技術(shù)融合底座，構(gòu)建云網(wǎng)規(guī)劃數(shù)字化手段，支撐運(yùn)營商集團(tuán)、省級、地市公司的管理組織架構(gòu)，賦能數(shù)據(jù)驅(qū)動的云網(wǎng)規(guī)劃數(shù)字化轉(zhuǎn)型。結(jié)合當(dāng)前云網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)實際，本文提出一種適用于運(yùn)營商的云網(wǎng)規(guī)劃數(shù)字化平臺架構(gòu)，如圖2所示，從功能架構(gòu)分成以下3個層級。

（1）融合數(shù)據(jù)底座

該層包括云網(wǎng)規(guī)劃的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)計算等基礎(chǔ)底座。數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)多維多源數(shù)據(jù)匯聚和獲取，數(shù)據(jù)來源涵蓋云?網(wǎng)?邊?端、用戶、業(yè)務(wù)、市場等；數(shù)據(jù)存儲，實現(xiàn)云網(wǎng)資源、指標(biāo)體系、規(guī)劃方案、工程建設(shè)等大數(shù)據(jù)存儲，以及云網(wǎng)業(yè)務(wù)和運(yùn)營等數(shù)據(jù)倉庫；數(shù)據(jù)計算，實現(xiàn)實時、離線、大數(shù)據(jù)和AI等計算。

（2）規(guī)劃能力層

該層包括云網(wǎng)規(guī)劃基礎(chǔ)能力和核心能力。基礎(chǔ)能力實現(xiàn)GIS視圖、智能表格、日志管理、權(quán)限管理和認(rèn)證等；核心能力包括規(guī)劃在線流程管理、指標(biāo)體系及可視化、精準(zhǔn)規(guī)劃方法支撐、規(guī)劃建設(shè)閉環(huán)管控、業(yè)務(wù)場景驅(qū)動建設(shè)，以及工程設(shè)計施工輔助等。

（3）規(guī)劃服務(wù)層

該層主要以統(tǒng)一門戶網(wǎng)站為建設(shè)重點(diǎn)。面向不同區(qū)域、不同權(quán)限的用戶群，提供云網(wǎng)融合的融合視圖、專業(yè)視圖、個人工作臺等場景服務(wù)。

圖2 云網(wǎng)規(guī)劃數(shù)字化平臺架構(gòu)

2.2 云網(wǎng)規(guī)劃數(shù)字化實踐案例

（1）目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)精細(xì)規(guī)劃，“網(wǎng)格化”管理

為滿足4G/5G基站、政企專線、家庭寬帶等各類業(yè)務(wù)接入需求，運(yùn)營商結(jié)合行政區(qū)、自然區(qū)、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)和客戶分布，將城市區(qū)域或發(fā)達(dá)鄉(xiāng)鎮(zhèn)等業(yè)務(wù)密集區(qū)，劃分為能獨(dú)立完成業(yè)務(wù)接入和匯聚的“網(wǎng)格”，統(tǒng)稱為綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)。落實綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)目標(biāo)規(guī)劃和建設(shè)管理，云網(wǎng)規(guī)劃數(shù)字化平臺采用了5個核心步驟推進(jìn)在線規(guī)劃管理、工程和建設(shè)輔助服務(wù)，為全業(yè)務(wù)經(jīng)營提供基礎(chǔ)資源保障。

綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)“一區(qū)一案”規(guī)劃管理架構(gòu)如圖3所示。目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，結(jié)合移動和寬帶業(yè)務(wù)和本地接入光纜現(xiàn)狀，基于地圖開展城鄉(xiāng)的綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)目標(biāo)網(wǎng)格規(guī)劃；“一區(qū)一案”規(guī)劃，以綜合接入?yún)^(qū)為基本單位，涵蓋接入機(jī)房、電源空調(diào)、主干接入光纜等諸多資源的年度方案編制和落圖；方案審核批復(fù)立項，由集團(tuán)和省專家團(tuán)隊集中審核，完成建需匹配、建設(shè)投資審批，批復(fù)后可納入項目立項；工程設(shè)計資源核查，輔助完成工程設(shè)計的現(xiàn)網(wǎng)資源勘查、稽核和新建資源預(yù)錄入等；施工進(jìn)展資源交付，支持對工程建設(shè)施工進(jìn)度跟蹤和造價評估，并完成資源入庫等。

圖3 綜合業(yè)務(wù)接入?yún)^(qū)“一區(qū)一案”規(guī)劃管理架構(gòu)

（2）邊緣計算精準(zhǔn)預(yù)測，助力精準(zhǔn)布局

以“網(wǎng)格化”為基礎(chǔ)，通過對區(qū)域內(nèi)發(fā)展用戶、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和資源數(shù)據(jù)等的綜合收集和分析，基于大數(shù)據(jù)和算法模型設(shè)計，構(gòu)建邊緣計算業(yè)務(wù)需求熱度模型，促進(jìn)邊緣云和邊緣網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展。數(shù)據(jù)驅(qū)動的邊緣計算業(yè)務(wù)熱度模型參數(shù)如圖4所示。云網(wǎng)規(guī)劃數(shù)字化平臺提出了區(qū)域已有存量規(guī)模、區(qū)域政企用戶規(guī)模、區(qū)域政企樓宇分布、雙千兆網(wǎng)絡(luò)能力、邊緣數(shù)據(jù)中心分布和邊緣云節(jié)點(diǎn)分布6類一級指標(biāo)維度以及系列細(xì)分二級指標(biāo)參數(shù)，采用分級賦權(quán)重、區(qū)域歸一化等處理，開展不同區(qū)域范圍的邊緣計算業(yè)務(wù)需求熱度評估。

圖4 數(shù)據(jù)驅(qū)動的邊緣計算業(yè)務(wù)熱度模型參數(shù)

該模型可有效實現(xiàn)地市/區(qū)縣/網(wǎng)格等多維度的邊緣計算需求熱度視圖和排序，為省市公司開展共享型邊緣云建設(shè)布局提供精準(zhǔn)指導(dǎo)，真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的云網(wǎng)精準(zhǔn)建設(shè)投資能力。

3 數(shù)字孿生在規(guī)劃領(lǐng)域應(yīng)用展望

數(shù)字孿生是物理實體的實時數(shù)字表示，能全面、準(zhǔn)確映射物理實體并對其進(jìn)行全生命周期管控，具備描述、診斷、預(yù)測和決策能力[4-5]。數(shù)字孿生技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于航空航天、工業(yè)制造等領(lǐng)域[6-10]，帶來了明顯的效率提升和成本下降[11]。同樣，數(shù)字孿生技術(shù)在云網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃和運(yùn)營領(lǐng)域，具備廣闊的應(yīng)用前景。數(shù)字孿生概念模型如圖5所示。

圖5 數(shù)字孿生概念模型

構(gòu)建云網(wǎng)數(shù)字孿生體，并與云網(wǎng)實體保持實時交互，可實現(xiàn)云網(wǎng)全局資源、設(shè)備、拓?fù)湟约叭S地圖的全息可視，可實現(xiàn)云網(wǎng)規(guī)劃過程、實時運(yùn)行狀態(tài)以及現(xiàn)網(wǎng)建設(shè)效果的動態(tài)跟蹤，可實現(xiàn)復(fù)雜算法模型的高效仿真驗證和迭代優(yōu)化，可根據(jù)階段建成效果調(diào)整和改進(jìn)實施策略，可結(jié)合人工智能引擎不斷推進(jìn)云網(wǎng)自規(guī)劃、自驗證、自調(diào)優(yōu)和自演進(jìn)，全面提升云網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)營數(shù)字化、自動化水平。

4 結(jié)束語

服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，服務(wù)千行百業(yè)的“上云用數(shù)賦智”，對運(yùn)營商云網(wǎng)融合的信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高要求。云網(wǎng)規(guī)劃數(shù)字化是技術(shù)創(chuàng)新，又是管理模式創(chuàng)新，可以帶來更高效的數(shù)字手段與更先進(jìn)的管理模式，并適應(yīng)未來不斷出現(xiàn)的技術(shù)形態(tài)和不斷提升的服務(wù)要求，是實現(xiàn)運(yùn)營商云網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)。借助云、大數(shù)據(jù)、人工智能和數(shù)字孿生等新技術(shù)，本文系統(tǒng)性地提出了云網(wǎng)規(guī)劃體系、數(shù)字能力設(shè)計、數(shù)字平臺架構(gòu)和典型場景實踐，對推進(jìn)云網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃?建設(shè)?運(yùn)營的體系化、數(shù)字化、智能化具有很強(qiáng)的現(xiàn)實指導(dǎo)意義，助力運(yùn)營商企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路。

[1] 中國電信集團(tuán)有限公司. 云網(wǎng)融合2030技術(shù)白皮書[R]. 2020.

China Telecom Group Co., Ltd.. Cloud network convergence 2030 technical white paper[R]. 2020.

[2] 中國信息通信研究院云計算與大數(shù)據(jù)研究所. 云網(wǎng)融合產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告（2021年）[R]. 2021.

Institute of Cloud Computing and Big Data, China Institute of Information and Communication. Research report on the development of cloud network convergence industry (2021)[R]. 2021.

[3] 孫仲鍇. 無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的大規(guī)模MIMO的波束跟蹤研究與實現(xiàn)[D]. 北京: 北京郵電大學(xué), 2021.

SUN Z K. Research and implementation of large-scale MIMO beam tracking for wireless network planning[D]. Beijing: Beijing University of Posts and Telecommunications, 2021.

[4] SCHLUSE M, ROSSMANN J. From simulation to experimentable digital twins: simulation-based development and operation of complex technical systems[C]//Proceedings of 2016 IEEE International Symposium on Systems Engineering. Piscataway: IEEE Press, 2016: 1-6.

[5] Fourgeau E, Gomez E, Adli H, et al. System engineering workbench for multi-views systems methodology with 3DEXPERIENCE platform[J]. Springer International Publishing, 2016: 269-270.

[6] GRIEVES M, VICKERS J. Digital twin: mitigating unpredictable, undesirable emergent behavior in complex systems trans disciplinary Perspectives on complex systems[M]. Transdisciplinary Perspectives on Complex Systems. Cham: Springer, 2017: 85-113.

[7] FRANCISCO A, MOHAMMADI N, TAYLOR J E. Smart City digital twin–enabled energy management: toward real-time urban building energy benchmarking[J]. Journal of Management in Engineering, 2020, 36(2): 04019045.1-04019045.11.

[8] DALSTAM A, ENGBERG M, N?FORS D, et al. A stepwise implementation of the virtual factory in manufacturing industry[C]//Proceedings of 2018 Winter Simulation Conference (WSC). Piscataway: IEEE Press, 2020(8): 3229-3240.

[9] ZHANG J, LI L, LIN G J, et al. Cyber resilience in healthcare digital twin on lung cancer[J]. IEEE Access, 2020(8): 201900-201913.

[10] JAGANNATH J, RAMEZANPOUR K, JAGANNATH A. Digital twin virtualization with machine learning for IoT and beyond 5G networks: research directions for security and optimal control[C]//Proceedings of the 2022 ACM Workshop on Wireless Security and Machine Learning. New York: ACM Press, 2022.

[11] ZHANG J, LI L, LIN G J, et al. Cyber resilience in healthcare digital twin on lung cancer[J]. IEEE Access, 2020(8): 201900-201913.

Digital research and implementation of cloud-network planning of telecom operators

XIONG Xiaoming, ZHAO Jing

Research Institute of China Telecom Co., Ltd., Beijing 102209, China

Based on the perspective of digital transformation of telecom operators, a data-driven cloud-network development planning system was proposed systematically, six key digital capabilities were built, and a cloud-network planning digital platform was designed and implemented, which could be used for scenarios such as fine planning of target networks, accurate prediction of edge computing, etc., and the application prospects of digital twins in the field of future cloud-network planning were discussed. The proposed system has guiding and reference significance for operators to promote cloud-network integration strategies and promote high-quality development.

cloud-network planning, digital platform, digital twin, cloud-network integration

TP393

A

10.11959/j.issn.1000–0801.2022287

2022–08–05；

2022–11–10

熊小明（1974-），男，中國電信股份有限公司研究院高級工程師，主要研究方向為云網(wǎng)融合、數(shù)據(jù)中心、云網(wǎng)規(guī)劃、數(shù)字化平臺等。

趙靜（1996-），女，中國電信股份有限公司研究院工程師，主要研究方向為云網(wǎng)融合、接入網(wǎng)、數(shù)字孿生、云網(wǎng)規(guī)劃、數(shù)字化平臺等。