電子政務外網(wǎng)與5G移動通信網(wǎng)融合研究

邊偉成，王光鑫

（江蘇省大數(shù)據(jù)管理中心，江蘇 南京 210019）

1 存在問題及痛點

電子政務外網(wǎng)是承載各部門非涉密業(yè)務的專網(wǎng)，業(yè)務涵蓋了財政、應急、市監(jiān)、衛(wèi)健、教育等眾多政務部門。政務外網(wǎng)運行的業(yè)務種類繁多，網(wǎng)絡要求不一。隨著政務業(yè)務的多樣化，傳統(tǒng)的電子政務外網(wǎng)固定網(wǎng)絡已越來越不能滿足業(yè)務的發(fā)展需要。

1.1 缺乏統(tǒng)一、安全、高質(zhì)量的移動網(wǎng)絡平面支撐

隨著政務業(yè)務場景的多樣化，很多業(yè)務對政務外網(wǎng)的覆蓋范圍及靈活接入能力也提出了更高的要求，主要體現(xiàn)在：傳統(tǒng)的固定網(wǎng)絡無法實現(xiàn)移動類業(yè)務接入，如移動執(zhí)法、移動辦公等業(yè)務，業(yè)務開展一直處于移動的過程中，無法通過固定網(wǎng)絡接入。物聯(lián)網(wǎng)類業(yè)務由于終端設備多，設備所在位置復雜，通過固定網(wǎng)絡接入難度大，成本高，如氣象、水利等采集終端可能分布在山川河流，傳統(tǒng)的固定網(wǎng)絡無法滿足其接入需求；臨時辦公或應急指揮業(yè)務具有突發(fā)性，對網(wǎng)絡的快速接入能力提出了較高的要求。綜上所述，目前電子政務外網(wǎng)缺乏統(tǒng)一、安全、高質(zhì)量的移動網(wǎng)絡平面支撐。

1.2 4G、WiFi等無線能力無法適配業(yè)務發(fā)展需要

電子政務外網(wǎng)缺乏統(tǒng)一、安全、高質(zhì)量的移動網(wǎng)絡平面支撐，但傳統(tǒng)的4G、WiFi等無線接入方式無法適配電子政務外網(wǎng)的相關需求，具體體現(xiàn)在：4G網(wǎng)絡在數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩苑矫嬗兴啡保瑹o法提供獨享的帶寬通道資源、運維管理黑盒等；WiFi網(wǎng)絡場景較為局限、室外覆蓋難度大、業(yè)務分散也導致了建設及運維成本較高。

2 電子政務外網(wǎng)與5G網(wǎng)絡融合設想

5G能夠提供隨時隨地的接入方式，是電子政務外網(wǎng)固定接入方式的有效補充。作為第五代移動通信技術，5G移動通信網(wǎng)具有大帶寬、低時延、廣連接的特征：數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達10Gbit/s；擁有較低的網(wǎng)絡延遲（更短的響應時間），時延低于1 ms；5G網(wǎng)絡頻譜效率比LTE（Long Term Evolution）提升10倍以上，流量密度和連接數(shù)密度大幅度提高。此外，5G網(wǎng)絡的系統(tǒng)云化、協(xié)同化、智能化水平提升，能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同組網(wǎng)以及網(wǎng)絡間靈活地自動調(diào)整。對于電子政務外網(wǎng)而言，業(yè)務的質(zhì)量保障以及安全性是首要考慮的因素，而5G移動通信網(wǎng)所具備的大帶寬、低時延、廣連接、專用切片等技術特征恰恰能夠滿足電子政務外網(wǎng)對業(yè)務質(zhì)量、數(shù)據(jù)隔離以及安全性的要求。5G扁平化、云化的特性有助于實現(xiàn)網(wǎng)間融合以及網(wǎng)間能力開放。作為國家新型基礎設施，5G移動通信網(wǎng)絡肩負著產(chǎn)業(yè)發(fā)展升級的網(wǎng)絡承載重擔，電子政務外網(wǎng)與5G網(wǎng)絡的融合應用也是充分發(fā)揮國家新型基礎設施能力的體現(xiàn)[1]。

電子政務外網(wǎng)與5G移動通信網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)間融合，可以充分發(fā)揮5G網(wǎng)絡廣域覆蓋的優(yōu)勢，從而擴大電子政務外網(wǎng)接入范圍，為政務業(yè)務提供更加靈活便捷的泛在接入能力；將進一步提升政務物聯(lián)感知數(shù)據(jù)的上傳與收集水平，加快數(shù)據(jù)歸攏至政務云平臺，提高數(shù)據(jù)共享能力，推動終端能力共享，實現(xiàn)政務物聯(lián)網(wǎng)大融合；借助5G的網(wǎng)絡切片能力，通過切片配置、QoS保障等手段，為電子政務外網(wǎng)提供剛性隔離以及數(shù)據(jù)安全保護，也為電子政務外網(wǎng)的專網(wǎng)整合提供技術支撐手段[2]。

3 國內(nèi)電子政務外網(wǎng)5G應用現(xiàn)狀

目前國內(nèi)部分地區(qū)已經(jīng)有5G移動通信網(wǎng)與電子政務外網(wǎng)的融合應用，其主要利用了5G移動通信網(wǎng)中的互聯(lián)網(wǎng)能力，通過建立互聯(lián)網(wǎng)VPN到達運營商的互聯(lián)網(wǎng)出口，進而通過電子政務外網(wǎng)的互聯(lián)網(wǎng)入口回到電子政務外網(wǎng)內(nèi)完成數(shù)據(jù)交互。如5G移動執(zhí)法，執(zhí)法終端在5G互聯(lián)網(wǎng)建立VPN后，數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)到達政務外網(wǎng)的互聯(lián)網(wǎng)區(qū)，進而完成數(shù)據(jù)的內(nèi)部流轉(zhuǎn)。該方式雖然能夠?qū)崿F(xiàn)電子政務外網(wǎng)無線的接入，但存在一些瓶頸：數(shù)據(jù)延遲相對較大，由于數(shù)據(jù)接入后需要通過互聯(lián)網(wǎng)繞行，經(jīng)過的平面以及網(wǎng)絡、安全節(jié)點數(shù)量較多，將會導致網(wǎng)絡延遲；安全性一般，通過建立互聯(lián)網(wǎng)VPN隧道隔離，只能做到數(shù)據(jù)的邏輯隔離，難以滿足重要業(yè)務的高安全性要求；網(wǎng)絡管理難以把控，對于該種方式，只能借助于運營商的網(wǎng)管系統(tǒng)，由運營商對業(yè)務進行總體的運維，無法做到內(nèi)部統(tǒng)一的扎口管理。因此，在5G互聯(lián)網(wǎng)模式的基礎上追求更加扁平化的電子政務外網(wǎng)與5G網(wǎng)絡融合架構是本研究的要點。

4 移動通信網(wǎng)與電子政務外網(wǎng)融合架構

基于網(wǎng)絡扁平化思想，移動通信網(wǎng)與電子政務外網(wǎng)的融合可通過打通移動通信網(wǎng)絡平面的5G核心網(wǎng)與電子政務外網(wǎng)城域核心的方式實現(xiàn)。整體架構如圖1所示。

圖1 “一跳入云”“一跳入網(wǎng)”示意

通過以上方式完成電子政務外網(wǎng)固網(wǎng)平面與5G政務專網(wǎng)平面對接，政務終端及數(shù)據(jù)可以利用泛在的5G移動通信網(wǎng)絡實現(xiàn)接入，并由5G核心網(wǎng)直接轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)至政務云或電子政務外網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)按需“一跳入云”“一跳入網(wǎng)”，打破政務外網(wǎng)基于5G互聯(lián)網(wǎng)模式的瓶頸，數(shù)據(jù)將獲得更短的傳輸路徑，更低的網(wǎng)絡延遲[3]。同時，兩網(wǎng)核心對接有助于政務外網(wǎng)更好地利用5G切片的能力并調(diào)用5G核心網(wǎng)相關運維管理數(shù)據(jù)，包括通過運營商API接口調(diào)用5G核心網(wǎng)數(shù)據(jù)，如在線終端數(shù)、切片流量、業(yè)務質(zhì)量等，有助于實現(xiàn)業(yè)務的安全隔離以及統(tǒng)一運維管理。

對于電子政務外網(wǎng)與移動通信網(wǎng)的核心對接，以省本級電子政務外網(wǎng)為例，兩個平面核心對接的網(wǎng)絡拓撲如圖2所示。

圖2 固移融合網(wǎng)絡拓撲

（1）對接位置。電子政務外網(wǎng)與5G移動通信網(wǎng)的對接位置選擇在兩側的核心層，通過5G移動通信網(wǎng)絡政務專用MEC路由設備與電子政務外網(wǎng)5G接入路由器對接實現(xiàn)。5G接入路由器作為政務外網(wǎng)省城域網(wǎng)的接入設備，對外與MEC路由設備互聯(lián)，對內(nèi)可實現(xiàn)電子政務外網(wǎng)內(nèi)部的全面通達[4]。

（2）對接帶寬。由于核心層是所有政務數(shù)據(jù)歸攏的節(jié)點，包含了辦公數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)等，流量較大，故核心的對接推薦采用裸纖或者N×100GE鏈路的方式，滿足全業(yè)務核心管道大帶寬需求。

（3）可靠性。政務外網(wǎng)5G接入路由器與MEC之間采用口字形對接，部署業(yè)務節(jié)點級保護，保障節(jié)點故障場景的快速恢復。

（4）IP及路由。政務外網(wǎng)管理部門與運營商需協(xié)調(diào)做好省城域5G接入路由器與MEC路由設備對接的IP地址規(guī)劃，并提供到政務云和政務外網(wǎng)的IP路由，給5G移動通信網(wǎng)絡配置打通路由。

5 5G政務專網(wǎng)端到端切片分配

5G網(wǎng)絡切片技術以其可以滿足不同業(yè)務需求的網(wǎng)絡特點，被認為是滿足5G多樣化業(yè)務需求的關鍵。在電子政務外網(wǎng)中，5G切片技術可以根據(jù)不同業(yè)務為網(wǎng)絡不同的需求提供不同功能的網(wǎng)絡能力，為不同政務業(yè)務需求的用戶提供專屬的政務網(wǎng)絡，保障業(yè)務質(zhì)量及數(shù)據(jù)安全。5G移動通信網(wǎng)絡切片是一個端到端的概念，包括了終端切片、無線切片、承載網(wǎng)切片和核心網(wǎng)切片。要想實現(xiàn)5G端到端切片，在切片運行過程中需要終端、無線、承載、核心網(wǎng)端到端配合銜接，才能實現(xiàn)切片在整個網(wǎng)絡中的傳遞。政府單位向運營商購買5G切片后，將由運營商負責各層次5G切片對接以及5G切片的相關運維[5]。

在切片的分配方案上，可以根據(jù)不同的業(yè)務需求配置方案：對于數(shù)據(jù)敏感度低、傳輸質(zhì)量要求較低的政務業(yè)務，可以統(tǒng)一承載在一個融合的網(wǎng)絡切片上，不進行數(shù)據(jù)的邏輯隔離，所有委辦局的業(yè)務混在一起；對于數(shù)據(jù)敏感度較高但傳輸質(zhì)量要求較低的政務業(yè)務，統(tǒng)一承載在一個融合網(wǎng)絡切片上，通過DNN隔離的形式進行隧道邏輯軟隔離，保障敏感數(shù)據(jù)與其他委辦局業(yè)務安全隔離；對于數(shù)據(jù)敏感度較高且對傳輸質(zhì)量要求較高的政務業(yè)務，則應為之分配一個專用的網(wǎng)絡切片，獨享網(wǎng)絡全部資源，與其他業(yè)務之間切片硬隔離。

6 5G政務專網(wǎng)業(yè)務接入

政務外網(wǎng)終端要想接入5G移動通信網(wǎng)絡，則終端必須具備5G接入能力，即業(yè)務終端需集成5G模組，對于沒有5G模組的業(yè)務終端則需前置一臺5G網(wǎng)關設備作為信號轉(zhuǎn)接臺。5G網(wǎng)關下行提供網(wǎng)絡接口，供終端設備接入；5G網(wǎng)關上行通過5G空口和5G基站完成對接。在未來的業(yè)務開展過程中，電子政務外網(wǎng)管理單位需向運營商定制政務專用5G SIM卡，該卡的業(yè)務與運營商其他業(yè)務形成隔離且僅能訪問電子政務外網(wǎng)。運營商可根據(jù)業(yè)務的需求分配對應的業(yè)務IP地址和DNN標識，進而根據(jù)此特定的IP地址和DNN為業(yè)務分配獨立的網(wǎng)絡切片，完成政務業(yè)務切片下發(fā)、數(shù)據(jù)傳送及業(yè)務質(zhì)量保障。

從業(yè)務的訪問路徑來看，5G政務專網(wǎng)業(yè)務數(shù)據(jù)流主要分為訪問政務云的業(yè)務以及訪問電子政務外網(wǎng)內(nèi)部系統(tǒng)的業(yè)務。入云類的業(yè)務一般包括：溫度監(jiān)測、水位監(jiān)測、空氣質(zhì)量等物聯(lián)傳感數(shù)據(jù)以及視頻監(jiān)控等業(yè)務數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)終端采樣后直接向上送至政務云的不同委辦局分區(qū)（不同虛擬機），此外還包括應用部署在政務云端的有關業(yè)務。入網(wǎng)類的業(yè)務一般為實時交互性較強的業(yè)務，如應急指揮會議、臨時安保任務等業(yè)務以及部署在委辦局內(nèi)部局域網(wǎng)中的業(yè)務。對于以上兩種業(yè)務，在業(yè)務接入時需做好“一跳入云”和“一跳入網(wǎng)”業(yè)務的地址和路徑規(guī)劃，明確兩側網(wǎng)絡的互聯(lián)地址并做好終端地址規(guī)劃，確保對應業(yè)務的路由暢通。

7 5G政務專網(wǎng)能力呈現(xiàn)及運維管理

對于5G政務專網(wǎng)的運維能力，需要從業(yè)務開通流程以及網(wǎng)絡運維兩個方面考慮，一方面是將5G業(yè)務開通流程與現(xiàn)有固網(wǎng)業(yè)務開通流程對接，實現(xiàn)業(yè)務流程的銜接與統(tǒng)一。另一方面是將5G專網(wǎng)的能力通過運維平臺體現(xiàn)并實現(xiàn)切片及相關資源的管理能力。

對于業(yè)務流程的對接，需主要解決業(yè)務開通流程梳理，完善業(yè)務申請、資源發(fā)放、資源管理、數(shù)據(jù)對接方面的流程。面向電子政務外網(wǎng)的管理人員、委辦局（職員）、代維人員等不同用戶和業(yè)務場景，結合全新固移融合架構，基于最簡化原則，將流程與組織職責進行映射匹配，構建高效實用的服務流程，并通過統(tǒng)一運維平臺承載，確保工作流程橫向協(xié)同、縱向貫通，高效完成電子政務外網(wǎng)相關的業(yè)務開通與管理工作，實現(xiàn)業(yè)務需求“一站式”解決。

對于5G政務專網(wǎng)的運維能力，則需充分利用運營商5G網(wǎng)絡切片管理的開放能力，結合固定網(wǎng)絡平面可控、可管、可視的網(wǎng)絡能力，打造新一代電子政務外網(wǎng)自動化、智能化、可視化管理平臺。電子政務外網(wǎng)管理平臺通過調(diào)用運營商切片編排器接口數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)及人工智能分析手段對數(shù)據(jù)進行篩選、分析，從而實現(xiàn)運維管理平臺統(tǒng)一呈現(xiàn)端到端的網(wǎng)絡切片狀態(tài)、用戶狀態(tài)、業(yè)務狀態(tài)等信息，實現(xiàn)網(wǎng)絡能力、用戶信息、流量信息等分類及可視化，進而提高運維效率。

為了更好地調(diào)用運營商5G核心網(wǎng)數(shù)據(jù)，可在電子政務外網(wǎng)本地部署5G政務網(wǎng)絡專用UPF設備。本地部署UPF設備有利于更好地獲得承載本地UPF的用戶數(shù)據(jù)、切片信息以及質(zhì)量等，有利于政務用戶自主定制網(wǎng)絡切片參數(shù)和能力，自主控制切片開通和回收，按需預留網(wǎng)絡資源，真正實現(xiàn)移動網(wǎng)絡平面和固定網(wǎng)絡平面的端到端可管、可控，實現(xiàn)網(wǎng)絡切片服務的自運營。目前可獲得的5G核心網(wǎng)運維數(shù)據(jù)包括：轉(zhuǎn)發(fā)測量—用戶平面基于DNN的UPF轉(zhuǎn)發(fā)測量值，轉(zhuǎn)發(fā)測量—用戶平面基于APN/DNN的轉(zhuǎn)發(fā)測量值，會話測量—用戶平面基于DNN的UPF會話測量，N6數(shù)據(jù)測量—用戶平面基于DNN的N6數(shù)據(jù)測量，L2TP測量等。隨著運營商5G核心網(wǎng)運管能力的不斷提升，未來將為電子政務外網(wǎng)提供更多的5G政務專網(wǎng)運維數(shù)據(jù)。

8 結語

電子政務外網(wǎng)與5G移動通信網(wǎng)融合網(wǎng)絡是面向未來的政務網(wǎng)絡，可以針對政務物聯(lián)網(wǎng)的大發(fā)展做到有的放矢，滿足未來5～10年政務業(yè)務對多場景、大帶寬、高安全、易運維等方面的要求。綜合考慮5G政務專網(wǎng)的技術成熟度、創(chuàng)新性，5G政務專網(wǎng)應用及推廣可采用統(tǒng)籌推進、分步實施、逐步演進的方式逐步實現(xiàn)。對于移動業(yè)務有迫切需求的政府單位，可聯(lián)合運營商、相關技術廠家進行創(chuàng)新試點，選取典型的政務業(yè)務場景開展模擬環(huán)境搭建以及測試工作，后期可根據(jù)測試的情況總結經(jīng)驗并適當增加業(yè)務場景類別，同時還應梳理業(yè)務上線以及安全準入的具體審批流程，完成技術架構、業(yè)務測試、業(yè)務場景分類、業(yè)務準入審批、業(yè)務運維等全流程梳理，從而形成5G政務專網(wǎng)應用管理體系。

推動電子政務外網(wǎng)與5G網(wǎng)絡創(chuàng)新融合，有助于進一步發(fā)揮5G基礎設施的網(wǎng)絡承載能力，有助于推動移動政務業(yè)務發(fā)展。構建固移融合的新型政務外網(wǎng)體系，是響應國家“十四五”規(guī)劃中完善國家電子政務網(wǎng)絡、提高數(shù)字政府建設水平的具體體現(xiàn)，也是深化“放管服”、開拓“互聯(lián)網(wǎng)+政務”模式的創(chuàng)新之舉。隨著5G核心網(wǎng)能力的研發(fā)和完善，未來可以開放更多的數(shù)據(jù)到電子政務外網(wǎng)中，助力電子政務外網(wǎng)不斷發(fā)展前行。