面向云化的電信運營轉型方案、關鍵技術和發展策略

方琰崴

南京 210012

面向云化的電信運營轉型方案、關鍵技術和發展策略

方琰崴

南京 210012

在我國，基于NFV/SDN/云計算的虛擬化運營漸行漸近，電信運營轉型過程中挑戰和機遇并存。文章介紹MICT-OS云化運營轉型智能解決方案和關鍵組件，分析自我規劃和設計、優化網絡模型和策略設計、自動運維托管等幾個關鍵技術問題的解決方案，提出云化運營轉型的“三步走”發展策略，為運營商轉型提供參考。

電信運營；云化；轉型；關鍵技術；發展策略

1 云化轉型已成電信運營趨勢

隨著移動互聯網時代的到來，電信運營商在如何降低成本、提高網絡資源利用率、加強網絡運維的靈活性，乃至加快業務上線、實現差異化服務等方面承擔著越來越大的壓力和挑戰。而隨著在IT行業的成功，虛擬化技術開始進入運營商的視野，得到越來越多的關注。其中，NFV/SDN(Network Functions Virtualization，網絡功能虛擬化；Software Defined Network，軟件定義網絡)和云計算正在成為電信行業未來發展的重要趨勢，將是未來影響電信產業格局的一大關鍵因素。與此同時，ETSI、TMF、5G NORMA等標準組織聚焦于虛擬網絡規范化以及運維運營的標準化、模型設計[1]。各種針對虛擬化技術的開源社區也不斷涌現，運營商和設備商加大投入力度，逐漸在社區中起到主導作用。

中國移動推出下一代革新網絡—NovoNet，并發布NovoNet 2020戰略愿景。中國聯通發布新一代網絡架構CUBE-Net 2.0白皮書，將網絡即服務作為發展目標。中國電信發布CTNet 2025網絡架構白皮書，全面啟動網絡智能化重構。國外運營商諸如Verizon、AT&T、Orange、Vodafone、NTT docomo、Bharti也紛紛發布構想，加快向數字化運營的轉型步伐。

電信運營轉型是大勢所趨，而如何轉型則成為迫在眉睫的關鍵課題。對于電信運營商來說，基于NFV/SDN/云計算的虛擬化運營與傳統電信運營有著很大差異，運營轉型過程中挑戰和機遇并存。運營商需清楚認識到傳統運營方式在虛擬化時代所面臨的問題，以及轉型過程中將會面臨的各種挑戰，才能更好的制定轉型目標，確保從當前組織架構、流程、系統以及平臺實現平穩轉型，滿足未來發展要求。

2 云化運營轉型面臨的困難和挑戰

在云化網絡中，運營商的角色從傳統對網絡支撐，轉型為對網絡真正的主導控制，從而具備自我規劃、自我設計的能力。由SDN/NFV帶來的網絡軟件化和虛擬化，事實上將軟件變成至關重要的建網和組網技術要素。軟件及軟件系統的技能和實力，也將成為運營商真正的硬實力。

數字化轉型的不斷深入，驅動著運營商傳統運營系統的變革。傳統的BSS/OSS系統(Business Support System，業務支撐系統；Operation Support System，運營支撐系統)必須向大平臺演進，實現扁平化、云化，對內滿足運營商高效運營需求，對外滿足合作伙伴靈活創新需求和消費者個性化需求。

傳統OSS領域面臨諸多挑戰：煙囪式垂直運維模式根深蒂固，而且統一管理困難；傳統OSS很難實現如業務開通這樣的端到端方案，尚不支持根據可用性、負載和需求自動靈活的重組服務和組件；手工部署、升級流程和許多特定的硬件管理及規劃過程，將產生更高的成本；當新技術和服務應用時，由于同時關注軟、硬件運維為業務創新帶來梗阻限制，導致業務上線時間太長，創新困難；現有OSS設計也沒有考慮自動處理大量數據的情況，難以滿足未來發展要求；此外，系統封閉難以對外提供能力開放，無法為運營商創造更大價值。

在運營轉型構建新一代運營系統的過程中，會面臨諸多問題。

1)如何實現靈活、易用的自動化編排，打造靈活智能的彈性網絡。2)網絡層次多，供應商更多，多廠家配合以及問題定位困難。3)各層接口尚未完全標準化，多廠家對接困難，初期集成周期長。4)如何滿足云網協同管理、保障以及安全的要求。5)如何實現實時、自動以及自助的業務開通。6)如何滿足能力開放，提供按需定制的網絡服務和應用，進一步構建創新生態系統，為運營商創造更大的價值。7)相對應的電信運營流程、組織架構以及人員能力如何滿足未來運維要求。

下一代運營系統不再是簡單運維、運營的后端系統，也不是簡單的Service Online，而是面向客戶的前端業務系統和價值創造系統，實現按需DIY的“Service On-Demand”，是整合了運營商網絡資源、IT資源、用戶資源、第三方內容和應用，從而形成的面向客戶的產品和解決方案開發平臺、經營平臺和生態鏈構建平臺，逐漸成為運營商開展經營的操作系統。面對這些挑戰，需要建立虛擬化、自動化、簡化/抽象、可優化以及智能的下一代運營支撐OSS系統。

3 運營轉型方案

3.1 MICT-OS智能運營系統方案

電信運營轉型勢在必行，如圖1所示的MICT-OS(Mobile Information and Communication Telecom-Operation System，移動信息和通信的運營系統)智能運營系統解決方案能幫助運營商構建開放、敏捷、自動、智能的下一代運營系統，加快面向云化的運營轉型步伐[2-3]。

MICT-OS智能運營系統解決方案引入設計域，以DevOps(Development &Operation)為手段推動創新業務敏捷開發部署，縮短新業務的上市時間，提升運營商市場競爭力，降低運營商CAPEX和OPEX。能夠快捷自動化編排部署，基于策略閉環控制實現自動化運維托管，并以智能分析為核心優化網絡模型和策略設計，構建智能化運維體系。提供能力開放，對外提供可編程接口，吸引合作伙伴入駐，開發創新的應用，挖掘潛在業務價值，壯大產業鏈，構建合作共贏的數字生態鏈[4]。

圖1 MICT-OS運營融合整體解決方案

3.2 開通運營的核心引擎Global Orchestrator

在I C T云化智能運維管理范疇，編排(Orchestration)指的是以用戶需求為目的，將各種網絡服務資源等元素進行有序的安排和組織，使網絡各個組成部分平衡協調運行。編排后得到的是能滿足自動化部署要求的網絡服務，具有快速部署、動態調整、重復使用的能力。編排器是整個云化智能運維系統的核心引擎[5-6]。

端到端全局編排(Global Orchestrator)作為云化運營轉型方案中的核心組件，遵循業界標準、接口開放、助力運營商實現高效的業務和資源編排、自動化完成網絡部署和開通。端到端全局編排器(Global Orchestrator)，包含端到端業務編排器GSO(Global Service Orchestrator)和端到端資源編排器GRO(Global Resource Orchestrator)，二者相互協作和配合。

3.2.1 端到端業務編排模塊GSO

GSO負責實現來自BSS/自助Portal的用戶訂單服務請求到實現的全流程管理，需要支持訂單服務到網絡資源的轉換(傳統網絡資源，SDN資源，虛擬網元資源等)，支持統一的信息模型(產品->服務->資源)。GSO實現面向用戶的業務編排，屏蔽業務實現底層細節，為用戶提供簡單易用的自助編排Portal門戶，用戶可以自由的隨選業務及網絡。

GSO包括模型設計器、業務編排器、業務生命周期管理、業務激活等功能模塊。GSO在進行業務編排時，對外提供統一的能力開放接口，接收業務服務訂單請求，內部將業務服務訂單轉化為需要的網絡服務/切片需求，通過NFVO(NFV Orchestrator，NFV編排器)提供的NFV編排能力，進一步與SDNO(SDN Orchestrator，SDN編排器)協同，最終實現端到端業務的編排、開通和激活。

3.2.2 端到端資源編排模塊GRO

GRO提供豐富的資源編排能力，實現編排過程可視化，編排輸出標準化，部署過程自動化，業務開通智能化。通過網絡業務資源統一編排，部署周期從原來的數月縮減到數天，極大提升網絡開通效率。

GRO提供強大的智能可視化編排能力，可進行多域、多租戶、多VIM/DC/vDC(Virtualized Infrastructure Manager，虛擬化設置管理；Data Center，數據中心 ；Virtualized Data Center，虛擬化數據中心)、多廠商、混合網絡的端到端資源編排，滿足vCS、vIMS、vUDS、vEPC、VoLTE、vVAS、vIPRAN、vCPE、5G切片等編排需求， 還支持VNF(Virtualized Network Function，虛擬網絡功能)和PNF(Physical Network Function，物理網絡功能)的聯合編排及與EMS(Element Management System，網元管理系統)的協同[7]。GRO采用業界標準的模型描述語言包括TOSCA、HOT、YANG等，具備開放、標準、通用以及多廠商全解耦的優勢。

GRO包括NFVO和SDNO兩大核心模塊。1)NFVO負責端到端的NFV領域資源統一編排，提供強大的NFV計算、存儲、網絡資源的編排能力，支持基于策略的全網統一編排和生命周期管理[8-10]。本地策略管理包括資源分配策略、彈性伸縮策略等。生命周期管理包括網絡服務的注冊、實例化、彈性、升級、終止等。2)SDNO負責端到端的SDN領域網絡資源編排，支持跨廠商、跨域的SDN控制器連接管理，實現Access 、WAN、DC/vDC間的網絡連接編排，支持IP光網協同。

GRO在進行資源編排時，對外提供統一開放的接口，接收GSO的NSD(Network Service Descriptor，網絡服務描述)編排請求，NFVO將NSD編排請求轉化為網絡服務需要網絡資源需求，當發現所需網絡資源是跨DC/vDC的網絡連接需求時，則進一步與SDNO協同，最終實現端到端的網絡服務編排、開通和激活。

GRO提供一鍵快捷自動化部署開通能力，涵蓋硬件資源層、虛擬資源層到上層NS、VNF、SDN等的端到端一體自動化部署。基于編排輸出的NSD和VNFD（VNF Descriptor，VNF描述文件）自動進行實例化，形成NS（Network Service，網絡服務）和VNF，自動部署SDN網絡連接。GRO支持自動測試套件，進行網絡和業務的自動撥測和驗證。部署完成后，系統自動執行預先編排好的業務配置腳本，進行業務一鍵式開通和業務激活。

3.3 全局保障組件Global Assurance

如圖2所示的GA(Global Assurance)全局保障組件作為云化運營轉型方案的重要部分，負責運營商集中的SLA(Service Level Agreement，服務登記)管理，通過全局多層次的實時數據采集、分析，實現集中的告警、性能、事件實時監控，支持告警根分析和告警自愈等功能。可基于預設用戶業務質量、網絡質量以及綜合智能分析來實時跟蹤和優化策略，達到策略自優化的目的，從而實現智能化運維托管，提升全方位服務保障能力。

圖2 GA全局保障組件架構

GA為云化電信運營提供端到端維護、監控及診斷，包括以下方面。

1)集中告警及性能監控。①提供整個云網的告警監控分析功能，包括告警顯示、操作和統計功能；②提供整個云網的關鍵性能指標進行實時監控，并對預定義事件觸發上報管理網元。

2)多層告警的自動關聯定位。①全方位采集：全面采集硬件、虛擬層、 VNF、EMS、NS相關告警②智能定位：基于模型自動關聯多層告警，提供根告警跟蹤關聯，以便于問題快速定位③閉環告警自愈：通過監控，自愈策略匹配，調整優化，快速自動解決問題，使網絡健康穩定

3)服務保障以及工程調度。①服務保障包括問題、變更、SLA管理以及預防性維護，提供網絡級服務保障。②工程調度涵蓋工單管理，備件管理，工具管理以及智能調度等。

4)全面“體檢”及智能診斷，及時發現問題，防患于未然。①全面檢查各組件狀態、告警和資源使用率，VNF的狀態、告警和KPI指標以及SDN管理組件的狀態、告警和連通性。②自動部署模擬VNF，進行專項診斷，如診斷網絡互通性、探測虛擬網絡性能和診斷VNF部署狀況等③巡檢任務按需靈活定制，定時自動執行，無需人工干預。診斷完提供可視化體檢報告，異常條目自動以醒目顏色提示。巡檢記錄實時保存，可供歷史查詢跟蹤。

5)提升網絡可靠性保障。①各管理實體支持高可用性冗余，支持異地容災及分布式部署，保證服務連續性；支持多級備份，故障時可快速恢復或重生。②提供網絡、系統、應用安全等全方位保障。

3.4 全局管理調度組件Global Manager

資源和網絡集中的全流程管理調度組件Global Manager包括GI(Global Information，全局信息)和GP(Global Provision，全局受理)兩個模塊。

GI負責運營商集中的資源信息管理，通過與云、網絡相關的資源管理模塊/數據庫交互，獲取相關信息，給運營商展示全局范圍的SDN/NFV實時資源和實時拓撲視圖，提供API(Application Programming Interface，應用程序接口)供其他模塊獲取全局的資源信息，提供包括物理資源、虛擬資源、業務資源的跨網、跨域、跨廠家的資源管理和拓撲管理；提供業務建模和拓撲關系的可視化功能支持對第三方網絡的數據采集的管理；提供全局的資源分析和資源列表；為端到端業務開通提供可用資源支撐，為端到端服務保障，特別是跨域的告警、性能分析、策略提供數據支撐。

GP負責運營商集中的網絡管理，包括全局范圍內的網絡統一的權限管理、配置管理、測試管理、多廠商EMS接入適配、網絡激活、統一的北向接口等。

4 云化運營轉型關鍵技術

4.1 引入“設計域”創建自我規劃和設計能力

云化運營轉型方案的關鍵技術是部署規劃及設計模塊，通過微服務UI集成和統一權限管理，實現集中的規劃及產品設計、網絡及業務設計、模型設計、策略設計、指標及流程設計、模型驗證、測試驗證等，設計環境和驗證環境分離，并提供集中的目錄、軟件倉庫和版本管理，以及設計到生產環境的分發管理。

通過引入設計域，可以在線完成不同層面的模型藍圖設計，經過測試和驗證，通過發布器進入執行域。以“設計域+運維域+運營域”三域結合為基礎，以設計域為主導，優勢體現在以下方面。

1)在線藍圖設計：采用模板化設計思路，提供豐富、成熟的應用場景模板。藍圖設計器基于開源設計工具，融合主流設計理念，滿足業界發展趨勢。藍圖設計器能夠同時支持 TOSCA、YANG、HOT等模型規范；藍圖描述文件格式支持YAML、XML；業務模型設計支持模型規范與Openstack平臺無關性。

2)設計過程圖形化，架構呈現清晰，一目了然。設計者可從組件庫中拖拽完成設計，無需專業指導，實現分鐘級設計。

3)軟件倉庫集成豐富的能力組件包，支持用戶本地上載或從互聯網開發資源庫中獲取，實現按需DIY。

4)集成自動化測試工具，支持對模型設計以及網絡進行全方位驗證測試。

“設計+驗證+發布”三域結合的閉環流程貫穿整個網絡的生命周期，即不僅在部署前完成網絡規劃設計，快速地進行網絡自動部署，還可在網絡執行過程中，完成持續設計、優化和發布，極大提升了網絡運營的敏捷性。

4.2 “智能分析”優化網絡模型和策略設計

隨著電信虛擬化的深入，網絡復雜性也會隨之不斷上升，傳統故障和性能管理方式難以適應云化網絡運營要求。如何對實時以及歷史數據進行分析，評估潛在問題對業務、客戶以及服務的影響，如何完善、預測和改進運營以及客戶體驗，有效提升效率成為關鍵。為此，有必要部署如圖3所示的智能分析模塊，智能分析部署在GA中，是云化轉型的關鍵模塊，采用大數據分析技術，提供運營分析保障，包括以下方面。

圖3 智能分析模塊架構

1)業務運維：通過對業務的深入分析和預測，實現業務資源占用以及業務質量可視可評。對端到端業務問題進行智能定界定位，快速主動處理。

2)體驗運維：建立多維度模型，對用戶體驗進行實時監控、快速分析、有效保障和主動關懷，實現價值區域以及VIP客戶的差異化體驗管理。

3)價值運維：以商業價值為導向進行價值分析，為客戶體驗部門提供體驗和營銷數據，為網絡部門提供精準的網絡優化及擴容數據支撐。

通過各種分析手段可了解系統狀況和歷史運行趨勢，實現問題自動定界定位，驗證各種策略設置的合理性，提供的分析預測能力可有效完善模型和策略設計，轉被動為主動，為網絡優化和用戶體驗提升提供有力支撐。

智能分析組件部署非常靈活，可根據實際需求選擇輕量化以及增強型兩種部署方式。智能分析結果應用廣泛，極大提升運營效率，有助于自動化運維，構建以客戶體驗為中心的電信運營體系。

4.3 策略閉環控制實現自動運維托管

全局策略中心(Policy Center)模塊，能夠建立統一的策略管控中心，包含策略模板和任務管理，提供策略查詢、調度、執行等服務。支持策略在線定義，策略沖突檢測防止非法策略進入系統。具備策略自優化能力，引入知識庫和專家庫管理彈性伸縮、網絡自愈、自動控制等策略。

如圖4所示，部署在GA中基于策略的閉環控制方案，使網絡具備了自優化以及自愈能力，加速了運維自動化進程。通過“設計-部署-運行-分析-再設計”這種自我進化的能力不斷優化客戶體驗和網絡。

圖4 基于策略的閉環控制方案

提供兩種模式：1)運維層面：輕量化智能分析模塊和本地策略/全局策略對接，直接驅動編排/網管/云管動作，實現小閉環基礎運維。2)運營層面：規劃設計組件，全局編排組件和大數據分析系統通過全局策略中心對接，大數據分析提供策略優化支撐。設計域、執行域結合大數據，構建整體閉環系統，從而實現智能運營。

未來還可以引入機器學習方法，包括人工神經網絡、向量機等技術，實現智能策略預測，進一步加強運營運維的智能化體系構建。

5 云化運營轉型發展策略

5.1 支撐全網能力開放，以構建創新業務生態鏈為理念

運營商與第三方合作的傳統方式是通過API調用，第三方自行開發、部署、運營應用，收費單一，業務上線慢，靈活性以及合作性差，難以構建持續盈利的生態鏈。

在基于MICT-OS基礎上，有必要轉變思路，構建靈活敏捷開放的生態鏈，構建如圖5所示的基于組件化服務能力開放架構，面向能力開放和運營，支持 API管理，提供開發運營門戶，基于GUI/模板靈活組合和第三方在線發布新業務，充分利用自有和第三方服務，支撐互聯網合作開發模式。

圖5 云化運營能力開放架構

其中，能力開放門戶提供開發域和運營域服務功能，支持快速開發和運營管理；能力開放管控提供安全、策略控制、能力管理等功能，實現與上游應用系統標準化對接；能力開放服務提供服務接入、能力封裝、能力總線等功能，實現與下游業務系統的標準化對接。

運營商通過能力開放吸引合作伙伴入駐，開發創新應用，以豐富應用吸引最終消費者，不斷增加的合作伙伴和消費者形成正反饋，持續挖掘潛在業務價值，壯大產業鏈，形成開放共贏的生態鏈。

5.2 OSS運營系統轉型“三步走”策略

云化運營系統轉型，建議按如圖6所示的“三步走”方式實現。

圖6 云化運營轉型“三步走”方案

第一階段是轉型初步階段，采用新網絡傳統方式管理。傳統BSS/OSS不關注設備是否虛擬化，按傳統新增網元管理。MANO(NFV Management and Orchestration，NFV管理和編排)負責虛擬化設備的管理，獨立部署，與現網接口少，可快速上線。但這種方式的問題是新網絡優勢無法得到充分利用,運營運維模式跟傳統模式相同。第一階段引入編排系統，實現資源，網絡以及切片編排，主要目標是支持SDN/NFV彈性網絡管理以及按需網絡切片服務。

第二階段是轉型深入階段，采用新老網絡分域協同管理方式。新增自服務門戶與編排協同管理SDN/NFV網絡，傳統網絡由現網BSS/OSS體系管理，現網BSS/OSS微改造支撐新增管理網元的接口需求，實現真正端到端網絡管理。分域協同管理能夠實現集中化實時資源管理和在線DevOps的自動化設計、部署，并統一策略管理，優化網絡設計和策略，構建彈性、開放的微服務架構，實時開通自助式業務，將網絡能力服務化，推動建立創新生態鏈。

第二階段主要目標是構建ICT服務一體化平臺，支撐云網一體化業務自動開通，業務編排以及開放云網能力等。

第三階段是轉型完成階段，采用新老網絡融合管理方式。傳統BSS增強產品編排，集成DevOps能力開放平臺等客戶體驗功能，OSS與Orchestration融合。第三階段主要目標為支撐全網能力服務化，網絡智能運維，業務SLA按需實時提供及自動保障，用戶定義業務，構建端到端智能化運營系統。

5.3 運營流程、組織架構及人員技能轉型

在運營系統向云化加速轉型的同時，相應的運營流程，組織架構以及人員技能也需配合轉變。

首先，落實流程轉型。作為規范業務運作的規則和機制，運營流程需要從傳統的“以網絡性能為中心”轉變為“以用戶體驗為中心”，同時引入DevOps敏捷流程加速新業務上線，結合大數據分析預測能力進行流程優化和決策，促進流程“自編排”能力，使之更加靈活、高效、簡單以滿足未來構建業務生態鏈的需求。

其次，組織架構也要逐步適應云化運營變革，可逐步平穩實現傳統運營團隊向融合MICT運營團隊的轉型。組織架構扁平化為第一要素，取代傳統的“煙囪式”管理模式，打造敏捷的研發團隊，提升創新業務編排和上線效率，進一步融合資源管理和運營平臺，加強建設數字業務管理規劃團隊，適應未來網絡能力開放和生態系統合作的需要。

同時，運營維護團隊的技能培養，也要適應云化運營趨勢。可通過持續培訓提升人員數字化技能，促進ICT融合，引進互聯網和軟件人才，加強大數據分析預測能力，培養數字化營銷和客戶體驗管理專業人才，營造敏捷、協作、創新的企業競爭氛圍。

運營轉型方式并非一成不變，可根據實際運營和轉型的發展不斷調整策略。

6 總結和展望

面向云化的電信運營轉型，以全局編排作為核心引擎，引入DevOps敏捷模式加速業務創新，智能化、自動化運營運維降低OPEX，在開通、保障以及服務能力三大方面加速運營轉型，構建未來全域融合管理的運營系統藍圖。

云化是5G發展的基礎，在5G階段將引入Cloud Native(云原生)，電信網絡將會面臨前所未有的發展契機，而目前中國正處于5G發展的啟動期。面對這個巨大的存量市場和較大移動用戶增長空間，電信運營商需要抓緊時間窗，積極轉型，加大力度構建云化運營能力，為即將來臨的5G市場快速發展期打下良好基礎。

[1] ETSI GS NFV 001.Network Functions Virtualisation(NFV).Use Cases

[2] ETSI GS NFV 002.Network Functions Virtualisation(NFV).Architectural Framework

[3] ETSI GS NFV 003.Network Functions Virtualisation(NFV).Terminology for Main Concepts in NFV

[4] ETSI GS NFV 004.Network Functions Virtualisation(NFV),Virtualisation Requirements

[5] ETSI GS NFV-INF 001.Network Functions Virtualisation,Infrastructure Overview

[6] ETSI GS NFV-MAN 001.Network Functions Virtualisation(NFV),Management and Orchestration

[7] ETSI GS NFV-SWA 001.Network Functions Virtualisation(NFV),Virtual Network Function Architecture

[8] ETSI GS NFV-INF 003.Network Functions Virtualisation(NFV);Infrastructure,Compute Domain

[9] ETSI GS NFV-INF 004.Network Functions Virtualisation(NFV);Infrastructure,Hypervisor Domain

[10] ETSI GS NFV-INF 005.Network Functions Virtualisation(NFV);Infrastructure,Network Domain

方琰崴

碩士，高級工程師，發表論文二十余篇，獲多項專利，專業方向為核心網的組網和關鍵技術。

Research on Solutions, Key Technologies and Development Strategies of Cloud-oriented Telecom Operation Trasnformation

Fang Yanwei

Nanjing 210012, China

Telecom operation based on NFV/SDN/Cloud Computing is approaching in China, both with challenges and opportunities in transformation. This paper introduces smart solution on MICT-OS cloud telecom operation transformation and main components, and analyzes some key technical issues, including self-planning & designing, optimizing network model &designing strategy, and self-maintenance services. Furthermore, it presents ‘Three steps’ development strategy for telecom operation transformation confronting cloud. Hope it to provide references for the transformation of telecom operators.

Telecom Operation; Cloud; Transformation; Key Technologies; Development Strategies