5G終端的遠程運維管理思路

（亞信科技（中國）有限公司 江蘇 210002）

ITU 最初在對3G和4G技術進行解讀時，是以人的基本需求為核心明確有關于移動速率以及傳輸峰值速度指標，而到了5G階段，ITU所提出的技術需求變化為多邊形，在高速通信需求之外還多出了大規模機器通信以及低延遲通信兩方面。5G時代需要針對復雜化和多樣化的應用場景開展運維管理，這其中很難找到一種適合所有場景的通用方案，目前普遍做法是使用量身定做的運維管理策略。但是，主機網絡等基礎設施建設成本與運維成本節節提升與收入的差距逐步擴大，需要一種能應對大部分數據業務管理需求并且運維成本較低的技術方案來緩解投資上的壓力。

1 5G移動通信系統

（1）概述

目前，世界范圍內已經全面完成4G 部署，5G移動通信系統也在緊鑼密鼓地進行著部署，并且已經有大量的實際應用走進大眾的生活，與4G系統相比，5G系統無論在用戶體驗層面，還是技術層面上都有著質的飛躍，尤其在峰值速度、頻譜效率、覆蓋面、延遲以及穩定性等能力上有顯著的增強（表1）。由此可見，5G在未來會對虛擬現實VR、線上游戲、物聯網等各個方面提供強力技術支持。

表1 Next Generation Mobile Networks 定義的5G標準

（2）5G技術發展及預期

最初展開5G技術的研究的是美國NASA，2008年由NASA 提出了有關于5G的概念，然后日本、歐洲以及中韓等世界重要經濟體開始了5G技術的研究。我國的通信技術起步落后于發達國家，但經過了從1G到4G技術的不斷實踐研究，我國在移動通信技術與業務發展上開始走在了世界的前端。2013年，我國正式成立了IMT-2020工作小組，參與到5G移動通信標準制定中，在5G需求以及技術識別等方面與世界各國產生共識。在國際標準制定過程中，我國主導研究的5G核心技術也納入相關國際標準中，引導了技術標準的發展。2018年，華為與中興合作在5G核心技術驗證方面已投入數十億美元，并且成功地完成了核心技術深度試驗，5G通信技術已經開始大規模部署。

5G終端設備主要是指裝載有5G通信芯片的設備，從廣義上說包括但不僅局限于手機終端，同時包括無人駕駛汽車相關通信控制器，遠程醫療設備通信設備，4K VR設備、5G移動互聯網關設備等。海量的裝配有5G通信芯片的設備對于遠程運維管理而言帶來了前所未有的挑戰，因此，需要構建出新一代的快速、可靠、低成本、服務于大量機器與物體的遠程管理方案與技術來解決5G場景的終端管理難題。

（3）5G相關終端遠程運維管理面臨的挑戰

通信網絡不斷發展已經對人們的生活產生改變，在5G技術的推動下互聯網將走向業務融合多樣化以及終端形態多樣化的發展模式，通信網絡設備規模和網絡數據規模也將會爆炸式增長。在5G通信技術環境下，網絡好比城市里的交通體系，道路不斷在拓寬增建，路上的車輛數量呈指數級的增加，相應的紅綠燈、監控等交通管理基礎設施也隨之膨脹式增加。隨著網絡環境變得更加復雜，3G、4G、5G網絡設備將會互相疊加，業務形態以及服務要求也越來越多樣化。可以預見單一故障將會影響到越來越廣的范圍，導致故障的最終呈現形式也越來越多樣，對于網絡終端引起的故障溯源定位則會越來越困難，再加上5G終端運維管理人才稀缺，遠程運維管理方案與技術迫切需要進行對應的變革。

2 5G終端遠程運維管理發展現狀

（1）運維從CT 走向IT

5G系統對于網絡環境帶來的最大變化就是會通過龐大的連接范圍以及高速率將通信網絡變為龐大的IT網，使得通信業務需要向著數字化方向全面轉型，對于運維管理來說，需要從CT 轉為IT 運維，5G時代的運維管理會由云原生以及DevOps 進行驅動，通過保證軟件開發、技術運營和質量維護三方面的合作，形成5G終端與局端設備運維管理系統開發部署的專有DevOps 體系（圖1）。

圖1 DevOps 圖示

（2）運營商業務上線時間長

目前，5G設備運維管理工作中存在著新業務上線時間過長的問題，這是運營商方面需要緊密結合DevOps的因素之一。從傳統通信網絡業務上線工作步驟來看，需要經過ITU標準、測試、工信部審核、網元測試等，大概需要半年以上的時間。而在5G技術到來之際，其復雜性相比傳統網絡有了更高的增長，在硬件架構產生了巨大改變的基礎上，運營商需要不斷提高5G自維能力，才能有效縮短業務上線周期，贏得競爭的主動權。

（3）全云化網絡架構

隨著云時代的到來，業務云化導致應用層面呈現出極大的靈活性和不確定性，過去的網絡部署邏輯已被徹底打破。電信運營商或第三方集成商需要利用DevOps 工具平臺，快速新增入網設備、應用模塊以及策略規則，面向最終消費者提供更加豐富和靈活的綜合服務。

首先全云化網絡使傳統的運維管理工作向著IT 運維進行全面轉型，對整體運維體系帶來較大影響；其次在工具手段方面，未來的運營商需要將設備廠家進行聯合，利用規范和標準對終端設備的互聯互通進行保障，通過有效的專家系統和知識庫能力設計更為合理高效的運維處理流程；最后在可用性方面，網絡云化勢必會帶來穩定性、安全性等方面的新問題。例如，在VM上引入容器化內核共享會存在較大安全風險，這些都需要依靠正確的運維系統和工具、安全管理流程以及精準預測進行解決。

3 5G終端運維管理案例分析——城市軌道交通

3.1 軌道交通運維管理面臨的挑戰

（1）發展迅速

截至2018年底，我國正式投入運營使用軌道交通的城市達到了35個，共有軌道交通線路185 條，總運營長度5872.5 公里。同時，軌道交通規劃并在實施動工的城市共達到61個，規劃路線長度為7722 公里，總體來說投入使用以及在建規模持續增長。

（2）缺乏專業運維人員

我國城市軌道規模不斷提升，與此同時人才缺口也越來越大，因為不同軌道交通子系統復雜多樣，相關專業人才培養十分困難，在短時間內無法滿足我國軌道交通對于人才的需求。再加上持續不斷提高的勞動力成本，已無法通過快速增加專業人才數量或者延長勞動時間解決運維問題，這對軌道交通運維管理來說是一大挑戰。

（3）軌道交通系統復雜

城市軌道交通每天承載了大量的城市居民，其龐大的客流量體系相應的帶來了復雜的系統，包括運輸組織以及運維管理系統就達到了十多個，例如電力、新號、通訊、給排水、通風乃至空調等，并且不同的系統下又分布著許多子系統，包含了各式各樣的系統設備型號，在設備上既有先進的LTE設備，又有傳統的繼電器設備。從系統節點來看，軌道交通擁有著非常分散的節點，一輛普通的地鐵就達到了20KM的區間，實施有效的監控保障和整體管理控制的難度較大。

（4）運維管理集成化

不同的系統會占據不同的運維管理資源，在城市軌道交通中包含的機電系統、門梯系統、FAS 以及通信系統等分別要求用不同的運維方式以及規劃進行管理，從而極大地提高運維管理難度。以往的運維管理大部分是被動的人工檢查，缺少智能化系統支持，這是在5G技術體系下城市軌道交通運維管理需要作出的改變。

3.2 5G與物聯網融合在軌道交通運維管理中應用

具備5G通信能力的終端以及通信基礎設施帶來的不僅是高穩定性與高效率通信，還包含了大規模機器通信技術，依靠其強大的接入能力提高了物聯網應用水平，有助于解決城市軌道交通運維管理問題，同時5G單位比特數據成本以及功耗都有所降低，能夠更好節省軌道交通運維管理成本。

（1）遠程規模監控系統

5G物聯網技術能夠實現強有力的遠程數據采集和監控功能，可以用來對軌道交通不同系統與設備模塊進行監控，并在無線網絡的加持下可以妥善的降低采集監控點的部署難度。對于軌道交通物聯網來說會極大提升運行效率，同時大量已部署的設備能夠通過加載5G通信模塊升級加入智能化系統，有助于實現基于5G通信技術的物聯網設備遠程監控。

（2）智能數據采集功能

由于在城市軌道交通體系中存在著多樣化的系統，這些系統對于運維管理的需求也存在較大差別，因此可以利用5G網絡切片技術對不同系統所需要的數據服務需求進行分類，匹配與之相對應的帶寬、網絡響應延遲以及QoS 等相關參數，根據實際的業務分配網絡配置，優化網絡處理能力。此外，利用大數據能力與AI 分析能力，對采集的運維管理數據進行綜合分析，解決系統的性能瓶頸以及優化系統配置成本。

（3）可視化管理

5G與物聯網的關系促生了VR/AR的發展，并且能夠將這兩項技術投放到城市軌道交通運維管理領域中。管理人員能夠在軌道交通管理辦公室利用VR設備以及現場的SR設備，對不同系統以及模塊做出狀態檢修、在線維護等。特別是在運維管理過程中會存在許多安裝以及線路改設過程，這種工作需要比較復雜的步驟，容易產生誤工或者返工。在VR/AR的臨場體系以及互動效果下，可以幫助工作人員進行遠程精細工作，降低人力成本以及操作難度。

（4）空間定位監督

射頻識別是物聯網關鍵技術之一，RFID 能夠在5G系統的支持下對軌道交通工作人員以及設備進行空間定位，幫助運維管理過程中實現設備設施與人員的調度。隨著技術的不斷推進，可以在RFID的支持下實現自主移動機器人作業，并且能夠利用RFID對運維過程中所產生的成本進行監控，進而保證整個運維管理過程形成閉環體系。

4 結語

綜上所述，技術復雜的5G網絡，在滿足了需求多樣性的同時，還對于無線傳輸、互聯網架構以及終端運維等都帶來了一定挑戰。本文以5G和物聯網融合在軌道交通運維方面的應用為例展開研究，進一步分析了5G支撐下設備運維管理工作的智能化、自動化改革，對5G終端設備的遠程運維管理工作提供了重要借鑒。總而言之，5G會將終端運維管理從CT 帶向IT，而在全云化網絡架構下也引領著運維工作的效率與精準性提升，DevOps 會持續促進垂直行業應用，帶來5G終端運維系統的革新。