5G 價值面，BSS/OSS 融合的下一站

孫杰，孫滔，孫震強，劉云新，楊愛東，王達，王鵬，葉曉舟，歐陽曄

（1. 亞信科技（中國）有限公司，北京 100193；2. 中國移動通信有限公司研究院，北京 100053；3. 中國電信股份有限公司研究院，北京 100035；4. 清華大學，北京 100084）

0 引言

價值鏈的概念是Michael E. Porter 于1985 年在其所著的《競爭優勢》一書中提出的，在過去近20 年獲得了很大的發展，已經成為研究競爭優勢的有效工具。Jefferey F. Rayport 和John J.Sviokla 于1995 年提出了虛擬價值鏈的觀點[1]。在虛擬價值鏈中，信息可以創造價值，使得客戶從被動接受商品走到了價值鏈前臺，以客戶為中心成為未來的趨勢。通信產業價值鏈作為典型的虛擬價值鏈，通信運營商在價值鏈中的定位也隨著移動通信與互聯網等技術的發展不斷變化。

2G 時代，通信運營商處于價值鏈的核心，運營商向設備制造商購買網絡設備并部署成運營的通信網絡；用戶付費給運營商享受通信基礎服務，用戶既是信息的生產者，也是信息的消費者[2]。3G 時代，隨著移動互聯網技術的發展，通信主導業務由基礎的語音、短信業務向以流量為基礎的增值電信業務轉變[2]。產業鏈的每一個環節都參與到用戶價值的實現過程，特別是應用服務商和內容服務商均通過運營商網絡為用戶提供OTT（over-the-top）業務，建立與用戶的直接聯系[3]。運營商的核心競爭力逐漸轉變為對通信網絡與客戶資源的掌控能力。4G 時代，通信需求由單一的語音通信向追求多元化、個性化、融合的信息服務轉變，通信產業價值鏈由運營商掌控轉變為以用戶需求為中心。盡管通信運營商為滿足用戶需求，持續業務創新，并引入多媒體等業務；但應用與內容服務商通過靈活且滿足用戶需求的應用與內容源快速搶占市場，運營商逐步被管道化。

5G 時代，全球通信運營商面臨增長停滯、收入和利潤下降的壓力，運營商亟須通過數字化轉型實現經濟效益增長。通信運營商價值演進如圖1所示[4]，數字經濟規模由2010 年的2.9 萬億美元發展到2020 年的6.3 萬億美元，而運營商主導的連接業務僅獲得不到2%的收入增長，數字服務商、OTT 廠商和云基礎設施廠商受益于數字化轉型，收入增長了5 倍，占整個生態系統增長的近80%[4]。隨著5G 網絡的建設與業務發展，5G 與人工智能、多接入邊緣計算（multi-access edge computing，MEC）[5]、大數據等技術結合將加速推動運營商數字化轉型。運營商需要探索除連接和通信之外的新機遇，通過網絡能力按需靈活開放，提升價值鏈中的位置與價值占比。

圖1 通信運營商價值演進[4]

1 通信業數字化轉型現狀與挑戰

數字化業務模式、客戶體驗和成本控制是當前電信運營商戰略議事日程的首選項[6]。對調查對象進行訪談，過半數受訪者提出3 個重點領域：數字化業務模式（71%）、客戶體驗（61%）、成本控制（53%）。

全球運營商數字化轉型大致可分為經營信息數字化轉換、運營流程數字化升級與建立新的數字商業模式3 個階段[7]。國內運營商主要基于BO融合，通過中臺體系、云網融合等舉措開展數字化轉型。中國移動提出了融合、融智、融通，打造“中國移動力量大廈”[8]，中國移動力量大廈示意圖如圖2 所示。中國聯通圍繞全面數字化轉型，以信息技術（information technology，IT）規劃為基礎，以中臺為核心，賦能全面數字化轉型。中國電信提出擔當落實“云網融合運營”和“數字化轉型”兩大使命，推進數字化轉型。

圖2 中國移動力量大廈示意圖

國外運營商主要基于網絡平臺化、以客戶為中心等舉措推動通信業數字化轉型[9]。Vodafone 提出了“數字優先，以客戶為中心”的Tech2025 戰略，實現從通信到科技通信平臺的演變[10]。Orange 提出Engage2025，從“體驗為中心”轉向更全面增長和持續發展。德國電信致力于實現電信運營商即平臺（Telco-as-a-platform）[11]，建立可擴展的軟件集成層，通過微服務和開放式應用程序接口（application programming interface，API）有效集成合作伙伴供應商的網絡與數字化服務能力，從而以數字優先的方式進行客戶體驗管理和運營服務，德國-電信Telco-as-a-platform 示意圖如圖3 所示。

圖3 德國電信Telco-as-a-platform 示意圖

在通信業數字化轉型進程中，5G 網絡數字化、云化、網絡開放的特征將催生大量面向垂直行業的新業務，同時也帶來客戶業務需求的多元化、個性化及業務應用標準的提高，為運營商數字化轉型與BO 融合帶來了新的挑戰。

（1）未形成基于網絡能力的價值應用

3G/4G 時代，運營商占據的價值鏈逐漸被上層OTT 壓縮，網絡管道化危機日趨嚴重，運營商提供了網絡基礎設施及對應的接口、協議等，但是由于缺少基于網絡能力的價值應用，網絡價值被OTT 搶占。5G 時代，隨著網絡切片、邊緣計算等技術的發展，運營商基于5G 網絡能力對用戶提供應用產品成為可能，運營商需要融合網絡與IT 的能力，構建基于網絡能力的價值應用，形成網絡對應用的黏性。

（2）網絡質量、性能與用戶感知體驗之間形成了一條“數字鴻溝”

傳統的網絡業務管理以網絡KPI 組成的服務質量（quality of service，QoS）定義網絡服務質量，無法真實體現用戶在使用網絡業務的體驗與感知，導致基于QoS 體系的網絡性能質量和業務運營領域關注的客戶滿意度、感知體驗之間形成了一條“數字鴻溝”[12]。為提升網絡質量與用戶業務感知，目前通信運營商主要基于網絡與業務融合數據，通過人工智能算法模型進行用戶業務的感知評估，但是現有的融合數據主要來源于運營商的數據中臺，數據中臺的數據由各類原始數據（DPI、Counter、Alarm 等）在多個系統進行計算匯聚，影響數據的時效性、有效性與準確性，從而影響用戶感知算法模型的準確性，導致運營商無法實時、準確地評估用戶業務感知。

（3）網絡開放能力不足，無法按需動態開放網絡能力

現有能力開放主要基于能力開放平臺將網絡與OSS、BSS、網元管理系統（element management system，EMS）等能力提前按行業或企業規范進行開發并開放給上層應用，導致能力開放結構相對復雜、能力開放效率低。

2 相關研究工作

近年來，為扭轉價值鏈管道化的困境，運營商主要通過智能管道轉型、IT 系統轉型與數字應用轉型等開展研究工作。

（1）智能管道轉型

為了積極應對移動互聯網快速發展帶來的運營商管道化問題，通信運營商一方面要“做寬管道”，支持移動互聯網用戶的快速和規模發展；另一方面要提升網絡的智能性，成為“智能管道的主導者”，使網絡具備“用戶可識別、業務可區分、流量可調控、網絡可管理”的能力，實現資源可管、可控、按照用戶和業務靈活進行資源調度，通過差異化的服務和運營，擺脫“啞管道”的命運[13]。傳統智能管道主要基于3GPP 定義的策略控制和計費（policy control and charging，PCC）架構設計，該結構下的智能管道解決了管道控制的下發能力，但不具備數據采集能力，不能有效實時感知網絡狀態以及用戶面數據的特征。為解決傳統智能管道無法采集數據的問題，基于大數據的智能管道技術被提出，希望利用大數據技術對大量的信令和用戶面數據進行采集和分析，實現數據價值的變現，提供更好的用戶感知，但是由于數據的時效性、準確性問題及缺少人工智能算法的支撐，該技術仍無法準確、實時地評估用戶業務感知。

（2）IT 系統轉型

在通信運營商傳統業務日趨飽和、收入增長面臨較大壓力的形勢下，通信運營商通過建設中臺體系構建BO 融合能力，加速數字化轉型。運營商的中臺由業務中臺、數據中臺和技術中臺等核心部分組成，并通過中臺能力運營中心，為前臺應用和垂直行業提供按需定制的商業能力，實現業務的快速交付與運營，賦能“5G+”生態，助力產業升級[14]。通過建設數據中臺、AI 中臺、技術中臺與運營中臺、網絡中臺、管理業務中臺，構建BO 數據融合、AI 融合、流程融合與能力融合體系，實現端到端業務支撐、客戶服務體驗感知、業務能力開放等，但是在運營商中臺體系的建設過程中仍存在一些問題，如BO 域數據互通不夠、中臺數據共享不足、技術棧不統一、未形成網絡與數據能力的完全開放等問題。

（3）數字應用轉型

通信運營商為了在通信產業數字化進程中保持并提升價值鏈地位，利用數字技術優化效率提高利潤率、降低運營成本，提出數字化、模塊化和自動化是提高電信運營效率的關鍵，并期望在企業對企業（business to business，B2B）市場獲取新的機會[15]。通信運營商利用其基礎設施優勢，將基礎設施與最先進的數字技術結合，特別是圍繞物聯網、安全和工業4.0 的結合。但經驗表明，運營商在橫向網絡層產品上更容易取得成功（如安全、物聯網、區域中小企業的云服務），在其他領域則相對困難。

基于以上分析，為加速通信業數字化轉型、助力運營商構建基于網絡黏性的價值應用、提升用戶業務感知，并按需動態開放網絡價值能力、實現網絡即服務（network as a service，NaaS），需要基于5G 網絡嵌入式服務（network embedded service，NES）[16]建立5G IT 基礎設施與網絡基礎設施之間的連接面，稱為5G 價值面，從而形成基于5G NES 的5G 網絡能力開放體系，滿足通信用戶個性化、多樣化的業務需求，助力運營商BO融合，提升通信運營商在產業價值鏈中的位置與價值占比。

3 5G 價值面

3.1 5G 網絡嵌入式服務

從2G、3G 到4G，不同技術帶來的最大差異依然是網速的差異，但從4G 到5G，網絡功能虛擬化（network function virtualization，NFV）[17]、軟件定義網絡（software defined network，SDN）等網絡技術的演進促使網絡架構不斷創新變革。基于服務化架構（service-based architecture，SBA）設計的5G 網絡如圖4 所示，將5G 網絡各功能進行重構、抽象、開放，實現了網絡能力的按需編排與開放。

圖4 基于SBA 設計的5G 網絡

在基于SBA 架構的5G 網絡中，OSS 系統中的設計與編排中心可通過調用通信服務管理功能（communication service management function，CSMF）[18]、網絡切片管理功能（network slice management function，NSMF）[19]與網絡切片選擇功能（network slice selection function，NSSF）[20]等網絡功能實現5G 網絡切片的定制、開通及相關能力的開放；客戶體驗管理（customer experience management，CEM）系統可通過調用網絡數據分析功能（network data analytics function，NWDAF）[21]獲取終端用戶的實時業務感知，進行業務質差原因定界、定位，并生成對應的網絡策略并下發至策略控制功能（policy control function，PCF）[22]，實現用戶業務感知的提升。

以上如切片、業務策略、業務感知等可直接開放給運營商OSS、BSS 或第三方IT 調用的網絡能力定義為5G NES。將提供5G 網絡嵌入式服務的網絡功能定義為NES 提供者（provider），將調用NES 的OSS、BSS 等IT 系統或網絡功能定義為NES 消費者（consumer）。

隨著邊緣計算、網絡智能化等技術的發展，越來越多的5G NES 提供者出現在5G 網絡中，為滿足5G 個人、家庭與政企用戶靈活、個性化的業務需求，需明確5G 網絡典型網絡嵌入式服務提供者與消費者，5G NES 列表見表1，并建立5G 網絡嵌入式服務提供者與消費者價值全連接，構建5G NES 能力開放體系。

表1 5G NES 列表

基于5G 網絡嵌入式服務調用關系，建立5G NES 提供者與消費者全連接，5G 網絡價值連接如圖5 所示。

圖5 5G 網絡價值連接

3.2 5G 價值面定義

由5G NES 提供者與消費者建立5G 價值全連接構建而成的5G NES 能力開放體系定義為5G 價值面，5G 價值面示意圖如圖6 所示。通過5G 價值面，通信運營商可根據個人、家庭、政企用戶的業務需求快速組裝5G NES，構建5G 價值應用，支持用戶通過5G NES 實現業務自定義、業務快過MEC 應用調用MEC NES 直接進行業務相關網速開通、業務自運營與自運維，提升客戶業務感知，建立運營商、合作伙伴IT 系統與5G 網絡的連接融合，實現運營商在產業價值鏈中的位置與價值提升。

圖6 5G 價值面示意圖

3.3 5G 價值面的核心價值

3.3.1 構建5G 價值應用

運營商可基于5G 價值面的5G 網絡切片、邊緣計算等5G NES 構建價值應用，支撐用戶直接使用5G NES，實現網絡配置按照用戶需求與應用進行聯動配置。以邊緣應用為例，基于MEC NES構建網絡價值應用示意圖如圖7 所示，基于5G 價值面MEC NES，通信運營商可通過開發或引入合作方MEC App 構建5G 價值應用，同時用戶可通絡配置參數（如帶寬、QoS 等）的調整，提升用戶業務感知，最終形成網絡對應用的黏性，幫助運營商從網絡連接提供商的角色轉變為基于MEC 的連接與應用提供商。

圖7 基于MEC NES 構建網絡價值應用示意圖

3.3.2 端到端實時、準確用戶感知管理

通信運營商可通過5G 價值面中的智能用戶感知、網絡策略配置等NES，實現實時5G 個人用戶業務感知，形成用戶端到端業務旅程感知，對感知較差的用戶進行問題定界、定位，并進行網絡策略配置調整，實現用戶業務感知的實時、準確提升。5G NWDAF 架構如圖8 所示，NWDAF作為價值面重要的NES 提供者，是5G 核心網中具備AI 能力的網絡功能，NWDAF 具備增強的網絡性能優化與用戶體驗優化能力，在域內實現自治和智能化服務。隨著與核心網周邊網元接口全面互通，如其他網絡功能（network function，NF）、應用功能（application function，AF）和操作維護管理（operation administration and maintenance，OAM）等，以及數據軟采集能力實現，NWDAF 可以全面、實時地參與核心網控制面的決策控制。例如，NWDAF 與NSSF 和PCF 協同，PCF 可根據NWDAF 的切片級分析結果做出策略性決策，NSSF 可根據NWDAF 的負載分析做出切片選擇，這些NES 能力可直接開放給用戶確認后實時進行網絡業務配置的變更，提升用戶業務體驗感知與網絡價值化。

圖8 5G NWDAF 架構

5G 價值面BSS PCF 與網絡PCF 示意圖如圖9 所示，5G 價值面中的BSS PCF 提供的策略類NES 支持獲取業務領域的用戶屬性特征或事件信息，并與網絡PCF 聯動實現網絡的策略控制，支撐通信運營商既具備對網絡資源的使用和控制能力，同時又具備更細致的業務策略分析能力，從而實現基于BO 融合的網絡策略控制，提供全新的服務模式、業務場景或者商業模式。

圖9 5G 價值面BSS PCF 與網絡PCF 示意圖

3.3.3 網絡即服務，網絡能力按需、靈活開放

基于5G價值面中NEF提供的能力開放NES，可實現5G 網絡能力的按需、靈活、快速開放。3GPP Release 16（Rel-16）規范定義的NEF[20]作為5G 價值面中5G 網絡能力開放NES 的提供者，面向AF 提供8 個標準能力開放服務，通過這8 個服務可提供QoS 能力、事件監控、參數配置、設備觸發、包流描述（packet flow description，PFD）管理、流量引導、背景流量以及策略計費等服務能力。

除3GPP NEF 定義的服務能力之外，隨著網絡切片、邊緣計算、大數據、AI 等技術在5G 網絡的應用發展，5G 網絡將抽象出更多的NES 提供給業務應用層，這包括網絡切片、邊緣計算、位置、5G 語音及消息、數據分析NES 等。5G 網絡切片NES 如圖10 所示，通過5G 網絡切片NES，運營商可開放切片訂購、切片創建、切片簽約以及切片監控等能力，使得用戶能夠通過能力調用的方式完成切片的快速定義、創建以及面向終端用戶的切片動態簽約和使用。

圖10 5G 網絡切片NES

3.4 5G 價值面典型場景

3.4.1 用戶業務智能感知評估與提升

（1）用戶業務智能感知評估與提升場景概述

5G 個人用戶在使用業務時，基于網絡與業務數據，通過價值面NWDAF、BSS PCF、網絡PCF、CEM 及BSS 等系統，實現用戶業務的實時感知評估與用戶自助智能策略調整。

（2）用戶業務智能感知評估與提升相關價值面5G 網絡嵌入式服務

用戶業務智能感知評估與提升的用戶業務智能感知與提升5G NES 見表2。

表2 用戶業務智能感知與提升5G NES

（3）用戶業務智能感知評估與提升場景

用戶業務智能感知評估與提升的NES 調用流程具體如下。

步驟1 NWDAF 采集用戶業務感知評估所需BO 域數據，主要包括BSS 域用戶屬性數據、用戶的無線性能KPI（RSRP、RSRQ 等）、用戶位置/ID 信息、切片/業務ID 信息、用戶的業務性能KPI（比特速率、時延等）。

步驟2 NWDAF 基于BO 融合數據，通過AI 算法模型進行用戶準實時業務感知評估分析。

步驟3 業務感知管理系統（CEM）定期調用NWDAF 業務感知NES，獲取用戶準實時業務感知數據，并結合業務數據通過離線AI 算法模型進行用戶業務感知分析管理。

步驟4 CEM 分析得出客戶業務感知差，需要進行網絡策略配置調整，CEM 根據系統規則或人工調用PCF for BSS 策略NES 調整網絡。

步驟5 PCF for BSS 觸發策略調整，通知BSS 進行用戶確認。

步驟6 用戶收到套餐調整短信，并確認訂購。

步驟7 BSS通知PCF for BSS進行策略調整。

步驟8 PCF for BSS 調用PCF for network 網絡策略NES。

步驟9 PCF for network 通知SMF 將策略配置下發至UPF。

（4）用戶業務智能感知評估與提升場景價值

通過5G 價值面NWDAF，基于實時網絡業務數據，通過在網絡側采用人工智能算法模型實現用戶業務感知實時、準確評估。通過調用用戶業務感知類5G NES，實現用戶業務感知實時監控、問題定位與快速修復的端到端管理。

目前，該場景中用戶業務感知與策略調整5G NES 已被運營商采納并部署在生產系統，用于提升4G/5G、家庭寬帶等用戶業務感知，如某運營商長期演進語音承載（voice over long-term evolution，VoLTE）用戶業務感知異常處理時間由3 天縮減至1 h。

3.4.2 基于5G MEC 的網絡能力開放運營

（1）基于5G MEC 的網絡能力開放運營場景

5G 工業用戶通過邊緣計算編排（MEC orchestrator，MEO）系統、邊緣計算平臺管理（MEC platform manager，MEPM）系統[24]進行MEC 應用的部署，基于用戶當前使用的業務體驗，通過NWDAF 發現業務感知差進行UPF 的流量調整，提升用戶業務體驗。

（2）基于5G MEC 的網絡能力開放運營相關價值面5G 網絡嵌入式服務

基于5G MEC 的網絡能力開放運營的用戶業務智能感知與提升5G NES 見表3。

表3 基于5G MEC 的網絡能力開放運營的用戶業務智能感知與提升5G NES

（3）基于5G MEC 的網絡能力開放運營場景

基于5G MEC 的網絡能力開放運營流程具體如下。

步驟1 用戶在BSS 訂購邊緣計算業務（虛機、容器和帶寬、分流策略）。

步驟2 BSS 與業務編排系統交互，通過MEO申請相應的虛擬機和容器資源。

步驟3 用戶在MEO 上傳MEC 應用的鏡像和軟件包，MEO 通過通用網絡虛擬功能管理（general VNF manager，G-VNFM）系統將應用部署到MEC 當中。

步驟4 BSS 通過業務編排系統，為應用設置分流策略、分流帶寬、流量分發策略等，通過MEPM調用MEC NES 進行邊緣計算平臺（MEC platform，MEP）與用戶面功能（user plane function，UPF）[20]設置。

步驟5 MEP 調用NEF 網絡能力開放NES，將5G 網絡能力開放給邊緣應用，MEC 應用可以通過MEP 查詢用戶注冊狀態、無線相關信息等。

步驟6 CEM 定期調用NWDAF 業務感知網絡NES，獲取用戶準實時業務感知數據，并結合業務數據通過離線AI 算法模型進行用戶業務感知分析管理。

步驟7 CEM 分析得出客戶業務感知差，需要進行網絡策略配置調整，CEM 根據系統規則或人工調用PCF for network 策略調整NES。

步驟8 PCF for network 通知SMF 將策略配置下發至UPF。

（4）基于5G MEC 的網絡能力開放運營場景價值

通過5G 價值面MEP、NEF 提供的網絡能力開放類NES，實現網絡能力按需開放。通過調用用戶業務感知類5G NES，實現用戶業務感知實時監控、問題定位與快速修復的端到端管理。

4 結束語

基于通信運營商IT 基礎設施與網絡基礎設施的發展現狀，可將運營商5G價值面分為3個等級，5G 價值面分級見表4。

表4 5G 價值面分級

目前，通信運營商大部分已達到5G 價值面L1 級的能力，隨著5G、人工智能、邊緣計算等技術的發展，建議后續分階段完成5G 價值面的建設，駛向BO 融合的下一站。

· 階段1：完善現有5G 價值面L1 級能力體系，建立現有5G NES 消費者與提供者的連接，如OSS 設計編排中心與CSMF、NSMF、NSSF 的價值連接。

· 階段2：新建5G NES 消費者與提供者，達到5G 價值面L2 級能力體系，如建設NWDAF、BSS PCF、CEM、CHF/CCS 等。

· 階段3：建立5G NES 消費者與提供者全連接，達到5G 價值面L3 級能力體系要求。

為加快5G 價值面的建設，更快地由L1 級到達L3 級，需要制定相關的標準體系，從而推動運營商按照標準規范進行5G 價值面建設。目前，3GPP 標準在Rel-16 和Re-17 已經定義了5G價值面中的相關網絡基礎設施，如 CSMF、NSMF、NWDAF、PCF、CEM 等，但未來在Rel-18還需要進一步對支持的功能和用例進行完善和增強。例如，NWDAF 需要支持聯邦學習架構，PCF 需要支持BSS 域的策略服務等。但這些網絡設施的標準都是獨立的，并沒有形成體系，也就無法體現多個網絡基礎設施形成的價值面為運營商帶來更多的收入和效益。因此，未來還需要在標準規范中對5G 價值面進行定義，并給出用例和流程，從而體現出多個網絡基礎設施之間的關系，以及整體的價值流程。