5g核心网切片运维管理关键技术研究

产业观察

DCW

5G核心网切片运维管理关键技术研究

张　巍

（中国移动通信集团江苏有限公司，南京 210000）

摘要：现阶段5G网络商用部署需求日益增多，相应的部署计划也都开始被提上日程，其中切片研究也都开始成熟起来。基于此，文章就将重点对其运维管理技术进行分析，以供参考。

关键词：5G核心网切片；运维管理；关键技术doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2020.03.020中图分类号：TN929.53 文献标示码：A 文章编码：1672-7274（2020）03-0039-02

0 引言

在移动通信及互联网技术不断进步发展之下，渐渐产生了各种差异化稳定业务需求，由此这就促进了5G网络切片的出现。最近几年，国内外一直在进行该网络切片研究，有学者确定了网络切片的基本概念，即提供特定网络能力及网络特性的最红逻辑网络。有学者重点对其进行专题研究，重点包含有网络管理、框架制定，等等。还有一些学者则开发了相关的项目内容，以期在切片配置、管理及编排之下，达到端端切片，同时引入到垂直行业及移动网之中。从运营商的角度分析，它具有极强的优势，比如能够有效降低建网的时间、优化了网络连接，降低了建网成本，保证了服务的敏捷性，等等。以下就将重点对其具体的运维管理功能要求及关键性技术进行分析。

1 运维管理功能要求

在3GPP标准之中重点定义了自网切片生命周期管理、运维管理、NSSMF以及NFVO之间的接口关系。依照其标准，其生命周期管理之中必须要包含有切片的设计、配置、激活、调整和终结等内容，而运维管理则主要包含有整个生命周期的所有功能[1]

。依照其标准，切片管理功能必须要包含性能、故障等方面的管理，所以运维管理当中就必须要有从VNF采集网元告警、配置等信息的功能。同时还要有从NFVO之中得到切片资源信息的能力，同时满足跨层资源拓扑关联；并且还能够具备灵活性的扩缩容及故障自愈等基本闭环保障功能。

通过3GPP标准分析，5G核心网切片运维管理还必须要满足这几项功能：第一，设计，要能够确保业务可以实现快速创新，不断更新动态资源库。第二，部署，依照NFVO达到网络部署的目的，要能够实现容器资源及虚拟机的统一化编排，实现按需调度，最终合理分配资源。第三，保障，将策略作为动力，确保可以满足灵活的弹性及自愈等多项功能，同时可以支持SLA监控，有效处理和修复闭环故障。

2 关键技术

2.1 设计

其设计的主要内容包含有构建起服务保障模型、配置模型以及切片模板，然后再测试和发布已经设计好的切片模板。2.1.1 设计功能

（1）切片设计：切片服务等级协议需求当中主要包含平均速率、在线用户数、峰值速率、共享需求、业务类型，等等[2]。模板设计当中主要包含切片类型、容量，以及SLA模型及话务模型。切片配置设计中主要包含子切片网络服务描述以及NVF配置参数的配置模型，等等。切片生命周期设计主要包含有切片变更、流程定义部署、激活流程定义配置以及流程定义终止和弹缩，等等。

（2）资源预留：网络服务规划以及NFVI资源规划。（3）保障设计：主要包含有告警系统规划设计、业务KPI模型设计以及监控规划设计。一般监控指标主要包含有应用层及业务层和资源层三部分。

2.1.2 测试功能

重点进行仿真测试和业务验证，同时对具体的工作流程进行验证，等等。测试管理功能一般包含有测试用例、测试工具和测试任务的管理，另外还有测试报告生成等内容[3]。2.1.3 发布功能

在这之中主要包含流程发布、协议转换、接口发布以及版本控制等多项内容，另外还需要将通过验证的版本上传到版本库之中，主要包含有版本的注册以及版本的回退等多项内容。

只有在完成上述三项内容之后才可以进行切片部署。2.2 部署

进行切片部署的主要目的就是要实现切片的自动化部署，以此生成南北向的激活接口。在其部署自动化当中具体的流程主要是先进行切片配置，然后再创建切片，最后再对其切片服务保障进行激活，在这之中切片配置的主要内容就包含切片业务的配置、用户签约配置以及运维保障参数的配置，等等。而切片创建则是把子切片的基本需求直接转换成为一种服务需求，同时把服务需求分解成为切片网元设计，从而生成NSD以及配置数据并向NFVO和网元下发。切片服务保障激活则主要包含有直接把切片所需要的服务SLA的要求直接转成服务保障监控任务下发激活。

需要注意的是，切片配置管理的主要功能同时又包含有配置执行、校本管理以及配置稽核。其中脚本管理则主要包含有切片配置、业务配置、维护配置以及用户配置等多项内容，而配置执行则必须要满足支持失败回退保障、支持定时任务执行以及支持失败回退保障等功能。配置稽核当中主要有定期校验每一个NFV网元关键配置以及能够实现对NFV网元配置的采集管理。2.3 保障

进行切片闭环保障最主要的目的就是构建起来面向生命周期的业务服务保障能力。

其生命周期和服务流程设计就是在切片设计过程中产生的，从设计提出了相关的保障需求，重点包含有告警系统的规则设计、业务KPI的模型设计、业务诊断测试定义以及监控规则的设计，等等。

其闭环保障功能主要包含有资源管理、优化管理、策略中心以及综合保障等多项内容。其中资源管理主要是绘制跨层资源视图；优化管理则是依照资源管理及综合保障的基本输出，依照一些历史数据对数据进行分析，以此帮助策略中心将切片优化的策略确定出来；综合保障则主要进行性能指标、日志以及告警等信息的采集；策略中心则是整个环节的控制中心，重点定义优化策[4]

略。策略中心给网络下发要去执行的相关优化策略，其中主要包含有重新部署以及切片扩缩容等内容。与此同时还会下发给综合保障，以此对更新之后的切片能够满足SLA要求进行实时监控，从而进入到下一轮的闭环保障之中。

具体的闭环保障流程主要包含有：先进行观察，重点针对关键性指标、异常事件以及配置信息，等等；然后进行调整，具体需要在多维度的分析之下，形成相关的切片业务指标等内容；接下来再进行决策，具体依照评估结果给出切片优化（下转第68页）

2020.03数字通信世界39

D专题

IGITCW技术

Special Technology

浅析基于智能化和网络化技术手段的电磁频谱管理

牛　侃1，邵璐璐1，张海旺1，吕文雷2，于志超2

（1.31007部队，北京 100079；2.战略支援部队信息工程大学，郑州 450001）

摘要：电磁频谱管理一直以来是国内外研究的热点，随着近年来无线电技术快速发展，电磁频谱管理呈现出智能化、网络化的发

展特点，较以往技术手段提高了工作效率，有效发挥了职能效益。本文主要对基于认知无线电、规则写入芯片以及云计算等智能化、网络化技术手段的电磁频谱管理进行介绍，并提出相应的发展建议，以期对电磁频谱管理与研究工作提供参考借鉴。

关键词：电磁频谱管理；认识无线电；管理规则；云计算doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2020.03.042中图分类号：TN97 文献标示码：A 文章编码：1672-7274（2020）03-0068-01

0 引言

电磁频谱管理是无线电管理部门制定电磁频谱管理政策、制度，划分、规划、分配、指配频率和卫星轨道资源，以及对频率和卫星轨道资源使用情况进行监督、检查、协调、处理等活动的统称。电磁频谱管理的核心目标是以合理、公平、有效和经济的方式使用、利用或保护有限的电磁频谱和卫星轨道资源，使各种用频设备和台站能够经济、有效地在各种电磁环境下不受干扰地正常工作，使电磁频谱资源管理效能最大化。随着信息技术快速发展，用频设备的种类和数量迅猛增长，电磁环境日趋复杂，用频矛盾日渐突出，传统的电磁频谱管理技术手段势必向智能化、网络化方向发展，通过先进的技术手段充分利用电磁频谱资源，提高频谱利用率，缓解当前及未来对频谱需求的压力，解决用频冲突，维护用频秩序，有效发挥电磁频谱管理职能效益。

华人民共和国无线电管理条例》、《中华人民共和国无线电频率划分规定》和《中华人民共和国无线电管制规定》，我军的《中国人民解放军电磁频谱管理条例》等法规制度，有力维护了无线电用频秩序。

近年来随着用频设备增多，违规用频、用频冲突等事件层出不穷，仅靠以人工为主的传统管理手段来维护用频秩序存在效率不高、难以满足任务需求的问题。未来基于规则的电磁频谱管理可将用频规则写入芯片并嵌入到用频设备，或是存入云端的数据中心供用频设备联网读取，使设备感知到的周围电磁环境自动判断与相邻频段设备可能发生或已经发生的干扰冲突，自动按照规则做出正确的用频行为，有效维护无线电空间用频秩序。

3 基于云计算的电磁频谱管理

目前无线电管理部门通过各自的业务系统积累了大量的业务数据，由于系统之间接口标准、数据格式不一致，存在系统交互难、数据共享难、设备互调难，导致电磁频谱管理工作效率不高，资源利用不充分，未有效发挥职能效益。

云计算是通过网络实现用户按需获取计算、存储、软件等资源的一种新型计算模式，为用户提供方便快捷且高质量的云服务。将云计算技术应用于电磁频谱管理，建立基于云计算的互联共享体系，利用虚拟化技术整合监测测向设备、监测数据等资源，形成虚拟资源池，储存在云服务器中，各无线电管理部门（即用户）可根据任务需求访问云服务器，并获得相应的云服务，如电磁环境感知、数据处理分析等，实现不同单位之间频管资源融合互补、共享共用，如监测设备调用、监测数据共享等，提升工作效率和核心竞争力，支撑当前业务和未来业务扩展需要，在电磁频谱管理领域实现跨越式发展。参考文献

[1] 王新荣，田青波.浅析电磁频谱管理[J].信息通信，2015（4）：203.[2] 徐宏飞，杨健，刘得胜.认知无线电与未来电磁频谱管理[J].中国无线电，2015（6）：39-41.

[3] 刘培国.信息化条件下的军事电磁频谱管理[M].北京：国防工业出版社，2016.

[4] 牛侃，张恒巍，等.军事云环境下基于动态博弈的资源调度方法[J].火力与指挥控制，2017（7）：16-20.

1 基于认知无线电技术的电磁频谱管理

目前，无线网络和移动通信的业务需求量不断增大，电磁频

谱资源需求急剧增加，传统的静态频率划分对授权频段利用具有独占性、排他性，频谱资源利用率较低，已不能满足日益增长的用频需求。认知无线电（Cognitive Radio，CR）又称为智能无线电，关键技术是频谱感知、频谱共享技术。基于认知无线电技术的电磁频谱管理可通过感知周围电磁环境，使用人工智能技术从环境中学习，在时间域、空间域、频率域上找到空闲频谱资源，自适应地改变自身工作方式和状态，对空闲资源进行最大化的合理管理和高效运用，实现频谱资源的再利用。

认知无线电可以有效解决当前电磁频谱资源利用不均衡问题，为无线通信带来新的发展空间。但是认知无线电技术的应用对现行的频谱管理体制提出了挑战，在目前管理体制下，认知无线电技术应用需要制定相应的管理规定，规划用于认知无线电技术的频段，防止用户在认知过程中对其他用户系统产生有害干扰，确保正常的用频秩序。

2 基于规则写入芯片的电磁频谱管理

无形的电磁空间需要遵守相应的管理规则，防止相互间发生干扰，维护电波秩序。无线电管理部门通过制定和颁布不同设备间的用频规则，指导用户科学有序地使用设备，避免发生用频干扰。目前，国内外已在用频规则方面做了大量工作，发布了一系列规定和标准，如国际电信联盟的《无线电规则》，我国的《中（上接第39页）的建议；最后再去行动，重点对优化结果进行审核，同时进行验证，之后发布。

参考文献

[1] 刘珊珊.关于未来5G网络切片技术关键问题探讨[J].数码世界，2019（4）.[2] 郑宏莉.5G网络切片管理架构设计探讨[J].数字通信世界，2019（6）.[3] 王华.未来5G网络切片技术关键问题分析与探究[J].通信电源技术，2019，36（01）.

[4] 王全.端到端5G网络切片关键技术研究[J].数字通信世界，2018（03）.

3 结束语

总的来说，5G核心网切片运维管理之中的关键技术应该要

包含有切片设计、切片部署以及切片自动化运维保障三项，它们的存在可以为5G网络建设提供更好的技术支持，同时给其商用带来业务保障及运维保障。

68DIGITCW2020.03