淺談某移動省公司物聯網支撐系統建設方案

文 陳 越 譚建軍

隨著“中國制造2025”戰略繼續推進、5G時代的臨近，物聯網得到了前所未有的關注，甚至被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。我國也在《“十三五”規劃綱要》中明確提出，要建立健全物聯網標準體系，并將物聯網上升為國家戰略。針對快速發展的物聯網產業，國內外運營商也均已快速部署支撐業務發展的系統，中國聯通與Jasper合作建設Control Center平臺，中國電信與愛立信合作建設DCP平臺，中國移動也準備自建集中的CMP平臺。

作為中國移動的某業務大省，一方面需要應對省內物聯網業務的飛速發展，另一方面仍需遵照集團建設物聯網統一支撐平臺的戰略。如何平衡兩者間的關系，如何在此背景下建設物聯網支撐系統以支撐物聯網業務更好地發展是本文的研究重點。

一、概述

（一）物聯網的發展現狀

政策上，政府在“十三五”規劃中將物聯網列為國家七大戰略性新興產業之一，工信部正式公開《全面推進移動物聯網（NB-IoT）建設發展的通知》。廣州、浙江、鷹潭等地方政府也在政府發文中明確支持物聯網的發展，并積極推動試點城市的落地。

經濟上，從2015年至2021年，全球物聯網設備連接數將以23%的復合增長率持續攀升。根據愛立信的預測，到2021年將有157億物聯網連接，其中蜂窩物聯網連接數15億，約占10%。截至2017年6月，全球已有超過20家移動通信基礎網絡運營商，承諾部署NB-IoT網絡以及eMTC網絡。預計2020年，IoT行業總空間1.46萬億美金，運營商可參與9.6%。

產業上，物聯網產業已處在第一階段和第二階段的交界處，已度過靠硬件創新，提升傳感器、模組、終端等設備性能促進產業發展的第一階段。在第二階段，新型連接技術、軟件、平臺和數據成為創新的焦點，這將刺激產業鏈進入快速增長的爆發期。

技術上，以傳感器、LPWA、云計算、大數據、機器學習等為代表的技術進步，正在推動物聯網端管云應用產業鏈逐步成熟。技術的進步使得芯片模組成本不斷下降，數據處理的技術增強，終端的能耗逐漸降低，系統可靠性提升，這些都為物聯網的發展提供了保障。

政策上的支持、經濟上的增長、產業上的成熟和技術上的進步，使得物聯網處在發展最佳機遇期。

（二）物聯網產業鏈體系架構

物聯網產業鏈體系架構從上至下可分為應用及服務、平臺、網絡連接及終端傳感設備4個層級，如圖1所示。

1、終端及傳感設備層。該層主要包括終端機傳感設備等硬件設施，主要負責信息的采集、獲取和識別。通過從傳感器等器件獲取環境、資產或者終端狀態等信息，在進行適當的處理之后，通過傳感器傳輸網關將數據傳遞出去；同時通過傳感器接收網關下達的控制指令信息，再通過本地控制器件來控制終端設備。

2、網絡連接層。網絡層是連接終端及傳感設備層、平臺層的紐帶，主要負責信息的傳輸。該層通過公網或者專網以無線或者有線的通訊方式將信息、數據與指令在感知控制層與平臺及應用層之間傳遞。

3、平臺層。物聯網平臺是物聯網網絡架構和產業鏈條中的關鍵環節，通過它向下實現對終端設備和資產的“管、控、營”一體化，向上為應用服務提供商提供應用開發能力和統一接口。在物聯網的整體架構中，平臺層作為依托網絡，連接應用的橋梁，是運營商具備天然優勢且可獲取市場的立足點，本文研究的物聯網支撐系統位于本層。

4、應用層。物聯網的應用層是利用經過分析處理的數據，把它提供給用戶，從而為政府、企業、消費者等服務對象提供豐富的應用。

二、物聯網支撐系統現狀

（一）中國移動物聯網支撐系統現狀

目前中國移動物聯網業務由兩級支撐系統協同支撐，實現物聯網計費、分賬、統計和管理等工作，采取“31省+總部+專業公司”鏈式支撐模式，如圖2所示。

31省的CRM和BOSS系統實現物聯網的業務受理、綜合賬務等功能。總部的一級業務支撐系統集中部署在國際信息港和南方基地，包括PBOSS、內容計費和中央SIMS系統。PBOSS實現物聯網業務的集中產品管理、集中資源管理、集中服務開通等功能；內容計費結算系統實現物聯網業務的話單采集、計費、結算功能；中央SIMS系統，實現物聯網業務的合作伙伴管理和產品發布管理。

圖1 物聯網產業鏈體系架構

圖2 中國移動物聯網支撐系統架構現狀

圖3 集中CMP平臺功能架構及接口圖

專業公司的運營管理平臺集中部署在重慶，包括運營管理子模塊、終端管理子模塊、終端通信管理、平臺門戶，主要為用戶提供運營管理、通信管理、能力管理、終端管理、業務統計等功能。

（二）現網架構存在的問題

目前該省物聯網支撐系統與傳統業務支撐系統混合部署，未針對NB-IOT單獨建設試驗網。省內BOSS和CRM系統分別為一套完整獨立系統，BOSS從一級內容計費系統獲取話單，進行二次批價、計費賬務等功能，省內CRM進行業務受理。

根據該省公司目前物聯網在現有架構上的運行情況來看，存在如下問題：

1、以“人”的特征管“物”，不能滿足業務發展：現網支撐系統基于大市場開發，以人的特征構建，難以滿足物聯網業務“去屬地化”特征、批量業務、靈活計費、共享流量池、實時診斷、生命周期管理等以物特征為主的業務發展需求。

2、業務流程相互交織，互相干擾：物聯網業務的卡號、產品、資費、生命周期等管理與傳統業務高度耦合，業務辦理流程互相影響，批量業務失效率較高（月初、月末失效率達20%～30%以上）；按個人設計的支撐系統捆綁了物聯網業務，在IT系統架構調優以及功能開發方面失去靈活性，開發周期長。

3、無法滿足批量業務的處理要求：物聯網業務與傳統業務混合部署，無法進行資源區分及隔離，造成資源搶占，無法保障批量業務的開戶及查詢等需求。批量開卡要靠晚上非忙時段才能批量操作，開卡性能只有10筆/秒，無法滿足大批量業務需求。

4、業務辦理多級穿越，響應時間慢：業務需求申請、業務開通及受理等工作，需要省公司、深圳中心、集團公司、物聯網公司多個環節配合完成，相關系統眾多且分散，并由多方支撐，運維協調及配合難度大、成本高、周期長，易出現數據一致性問題。

表1 自建物聯網支撐系統對比方案

（三）集團集中CMP系統建設方案

鑒于中國移動現有物聯網兩級支撐體系對業務發展帶來的阻礙，對標競爭對手中國電信和中國聯通的物聯網業務運營模式，集團已規劃建設全網集中的物聯網專網CMP平臺。該平臺計劃在2018年4月上線，承載全國31省物聯網專網用戶業務，支撐全網物聯網至2018年12月3億用戶的業務拓展。集中CMP系統將進行集中的客戶、資源、產品等業務對象的集中管理，實現集中的計費、批價等支撐能力；匯聚后端的業務控制及通信等能力；實現客戶一點對接，提供全方位自劣服務。省公司系統則通過直接訪問物聯網CMP平臺或者接口調用方式，實現用戶資料創建、訂購產品、進行服務開通、以及賬務優惠及費用收取等相關服務功能。集中CMP平臺功能架構及與周邊系統的關系如圖3所示。

集團統一建設的集中CMP平臺將導致現有一二級支撐體系中的二級（省內）功能被弱化，省公司從現有負責物聯網的業務受理、二次批價等功能轉為負責物聯網業務的本地營銷推廣和業務管理。集團掌控了前端的核心網元P-GW和HSS等接口，一旦集團進行接口關閉，省內支撐系統便無法獲取物聯網業務數據，造成系統失效。

三、省內物聯網支撐系統建設方案

如上文所述，基于現有傳統業務開發的支撐系統（CRM+BOSS）無法有效支撐該省公司物聯網業務的發展，結合集團建設的統一CMP平臺將在2018年4月才投入使用。考慮到集中CMP平臺需支撐全國業務，暫時無法快速滿足各省個性化的業務需求，該省公司優先考慮優化省內物聯網支撐系統。目前有兩種建設方案：（1）采取“人物分離”方式獨立部署物聯網支撐系統；（2）采取“人物融合”方式融合部署物聯網支撐系統。兩種方案對比如表1所示。

基于該省公司實際業務運行情況及兩種方案的對比，最終決定采取“人物分離”方式獨立部署物聯網支撐系統。

（一）系統建設目標

該省公司物聯網支撐系統建設的核心目標是：基于云化架構新建“以物為主”的物聯網支撐系統，滿足至2018年底物聯網用戶的業務發展需求。

1、滿足物聯網業務發展，對支撐系統進行“人物”優化，獨立新建物聯網支撐系統。

· 系統容量：滿足至2018年12月，3500萬物聯網用戶的發展。

· 業務指標：流量查詢接口能力2000條/秒，業務辦理接口能力2000條/秒，流量實時推送滿足3500萬用戶支撐需求，批量開卡能力100萬/小時。

2、構建以“物”為主的支撐系統功能。

· 制定專有的生命周期轉換規則：提供符合物聯網業務特征的用戶狀態模型，支持周期性套餐。

· 滿足批量業務的處理：包括批量開卡、批量查詢、批量成員管理、批量停復機等批量業務的信息查詢和管理等。

· 提供自服務能力：對物聯網連接管理平臺（CMP）提供業務查詢、辦理等能力。

· 支持大用戶量的流量共享池：滿足企業客戶大用戶量的流量共享池需求。

· 支持基于APN的計費、信控能力：實現多維度的靈活計費和信控。

3、推動物聯網支撐系統往云化架構演進。

· 在系統架構、數據模型等方面采用業務中心化、能力平臺化、高彈性、高可靠的云化架構。

（二）系統架構及部署規劃

在系統架構、數據模型等方面將采用業務中心化、能力平臺化、高彈性、高可靠的云化架構來支持億級業務規模。

基于云化的架構主要包括：中心化部署客戶與產品運營域、計費與賬務域、網絡交互域等業務；平臺化部署應用編排、應用運行、監控運維等能力；采用通用服務組件結合相應調度工具，提供高彈性、高可靠的平臺服務能力。如應用容器、分布式數據訪問、分布式文件、分布式緩存等，則采用通用云服務組件。系統架構圖如圖4所示。

新建物聯網支撐系統，按單中心方式部署。硬件承載除核心數據庫外基本基于X86/Power PC，應用部署逐步往集群化/虛擬化進行過渡。物聯網支撐系統與傳統業務支撐系統共用核心網絡，網絡間以多租戶方式進行隔離，由統一的云管理平臺進行管理。數據庫采用小型機部署，后臺程序、后臺APP、BDS實現X86化。后臺APP、綜合賬務、出賬等應用實現集群化，后臺程序、WEB實現虛擬化。網絡拓撲圖如圖5所示。

圖4 省公司物聯網支撐系統目標架構圖

圖5 省公司物聯網支撐系統目標網絡拓撲圖

圖6 系統一階段建設方案示意圖

（三）分階段建設方案

省公司的物聯網支撐系統綜合考慮業務發展及技術成熟度，擬分兩階段進行實施。一階段（2018年3月完成）基于現有架構進行“人物”優化，將物聯網支撐系統從傳統業務支撐系統中進行拆分；二階段（2018年底）構建以“物”為主的系統功能，并推動系統架構往云化架構演進。未來（2018年后）根據集團的統一安排，省內物聯網業務將逐步割接至集團，省內物聯網支撐系統將可能下線，設備可利舊用于傳統業務支撐系統擴容。

1、一階段建設方案

一階段將基于現有架構對BOSS和CRM系統進行“人物”優化，將物聯網支撐功能從原有傳統業務支撐系統中剝離出來，外部網絡保持不變。計劃于18年3月完成上線，新建CRM節點，整合現有ESOP與CRM能力；新建BOSS節點，部署物聯網CBE、綜合賬務/HSC、BDS模塊，實現物聯網業務支撐能力提升。建設方案如圖6所示。

· CRM：融合ESOP和CRM物聯網功能，形成新CRM節點，集中部署全省物聯網業務的集團客戶及成員關系管理、產品訂購等管理。

· CBE：單獨負責全省物聯網專網話單的計費批價和流量推送處理。

· IB賬務/HSC：改造現網單地市賬務節點實現多地市融合，單獨承載物聯網業務的賬號管理及出賬處理。

· BDS：改造現網單地市BDS節點實現多地市融合，單獨承載物聯網業務的帳務用戶的余額、免費資源、累積量等關鍵信息。

· 采集預處理：保持現網架構，物聯網業務與個人業務混合部署，本次進行容量擴容。

2、二階段建設方案

二階段將以“人”為主的系統功能調整為以“物”為主，并推動系統架構往云化架構演進。計劃2017年12月完成CRM、BDS相關軟件功能，2018年5～6月完成CBE、綜合賬務、出賬等相關功能，此時間節點前完將以“人”為主的系統功能調整為以“物”為主的目標。2018年8月完成CRM、BDS相關云化架構改造，2018年12月完成CBE、綜合賬務、出賬等相關云化架構改造，實現物聯網支撐系統云化架構演進工作。2018年12月完成兩階段建設后，根據集團的統一安排，省內物聯網業務將逐步割接至集團，支撐系統將可能下線，設備可利舊用于傳統業務支撐系統擴容。具體建設進度及內容如圖7所示。

四、創新點及不足

（一）創新點

本建設方案是基于省內物聯網業務飛速發展以及集團集中CMP平臺統一搭建的趨勢下制定的。按照物聯網業務的發展趨勢，基于傳統業務開發的省內物聯網支撐系統已不能滿足物聯網批量開戶、流量查詢等需求，需要針對“物”的特征、業務流程、批量業務等方面進行優化。按照集團集中CMP平臺的統一搭建，現有一二級支撐體系中的二級功能將會被弱化，省公司從現有負責物聯網的業務受理、二次批價等功能轉為負責物聯網業務的本地營銷推廣和業務管理。

圖7 支撐系統二階段建設內容及進度安排

基于上述背景，本建設方案為目前已承載有物聯網業務的各省支撐系統作了比較好的建設思路指導，既保障了本省物聯網業務的發展，同時也迎合了集團對于物聯網未來發展的統一規劃，較好實現了“一箭雙雕”的目的。在保障業務發展階段，對比論證了物聯網業務與傳統電信業務在支撐系統建設上的不同，分兩個階段進行實施，即一階段保“快”，二階段保“優”。“快”為基于現有傳統業務架構進行“人物”優化，將物聯網支撐功能從原有支撐系統中剝離出來。“優”為將以“人”為主的系統功能調整為以“物”為主，并推動系統架構往云化架構演進。在迎合集團對于物聯網未來發展的統一規劃階段，省內物聯網支撐系統將根據集團的統一安排，將業務逐步割接至集團，完成后進行系統下線，設備可利舊用于傳統業務支撐系統擴容，避免資源浪費。

（二）不足

由于各省公司物聯網支撐系統的最終趨勢將是朝集團統一CMP平臺演進，集團掌控了前端的核心網元P-GW和HSS等接口，一旦統一CMP平臺建成并將相應接口關閉，省內物聯網支撐系統將無法獲取業務數據，造成系統失效。預計省內物聯網支撐系統只有2—3年的過渡期，雖設備可最終利舊用于傳統業務支撐系統擴容，但前期投入的軟件功能開發費將無法利舊，造成軟件資產浪費。■