電子政務外網與5G移動通信網融合研究

邊偉成，王光鑫

（江蘇省大數據管理中心，江蘇 南京 210019）

1 存在問題及痛點

電子政務外網是承載各部門非涉密業務的專網，業務涵蓋了財政、應急、市監、衛健、教育等眾多政務部門。政務外網運行的業務種類繁多，網絡要求不一。隨著政務業務的多樣化，傳統的電子政務外網固定網絡已越來越不能滿足業務的發展需要。

1.1 缺乏統一、安全、高質量的移動網絡平面支撐

隨著政務業務場景的多樣化，很多業務對政務外網的覆蓋范圍及靈活接入能力也提出了更高的要求，主要體現在：傳統的固定網絡無法實現移動類業務接入，如移動執法、移動辦公等業務，業務開展一直處于移動的過程中，無法通過固定網絡接入。物聯網類業務由于終端設備多，設備所在位置復雜，通過固定網絡接入難度大，成本高，如氣象、水利等采集終端可能分布在山川河流，傳統的固定網絡無法滿足其接入需求；臨時辦公或應急指揮業務具有突發性，對網絡的快速接入能力提出了較高的要求。綜上所述，目前電子政務外網缺乏統一、安全、高質量的移動網絡平面支撐。

1.2 4G、WiFi等無線能力無法適配業務發展需要

電子政務外網缺乏統一、安全、高質量的移動網絡平面支撐，但傳統的4G、WiFi等無線接入方式無法適配電子政務外網的相關需求，具體體現在：4G網絡在數據傳輸的安全性方面有所欠缺，無法提供獨享的帶寬通道資源、運維管理黑盒等；WiFi網絡場景較為局限、室外覆蓋難度大、業務分散也導致了建設及運維成本較高。

2 電子政務外網與5G網絡融合設想

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移動通信網具有大帶寬、低時延、廣連接的特征：數據傳輸速率最高可達10Gbit/s；擁有較低的網絡延遲（更短的響應時間），時延低于1 ms；5G網絡頻譜效率比LTE（Long Term Evolution）提升10倍以上，流量密度和連接數密度大幅度提高。此外，5G網絡的系統云化、協同化、智能化水平提升，能夠實現協同組網以及網絡間靈活地自動調整。對于電子政務外網而言，業務的質量保障以及安全性是首要考慮的因素，而5G移動通信網所具備的大帶寬、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對業務質量、數據隔離以及安全性的要求。5G扁平化、云化的特性有助于實現網間融合以及網間能力開放。作為國家新型基礎設施，5G移動通信網絡肩負著產業發展升級的網絡承載重擔，電子政務外網與5G網絡的融合應用也是充分發揮國家新型基礎設施能力的體現[1]。

電子政務外網與5G移動通信網實現網間融合，可以充分發揮5G網絡廣域覆蓋的優勢，從而擴大電子政務外網接入范圍，為政務業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感知數據的上傳與收集水平，加快數據歸攏至政務云平臺，提高數據共享能力，推動終端能力共享，實現政務物聯網大融合；借助5G的網絡切片能力，通過切片配置、QoS保障等手段，為電子政務外網提供剛性隔離以及數據安全保護，也為電子政務外網的專網整合提供技術支撐手段[2]。

3 國內電子政務外網5G應用現狀

目前國內部分地區已經有5G移動通信網與電子政務外網的融合應用，其主要利用了5G移動通信網中的互聯網能力，通過建立互聯網VPN到達運營商的互聯網出口，進而通過電子政務外網的互聯網入口回到電子政務外網內完成數據交互。如5G移動執法，執法終端在5G互聯網建立VPN后，數據通過互聯網到達政務外網的互聯網區，進而完成數據的內部流轉。該方式雖然能夠實現電子政務外網無線的接入，但存在一些瓶頸：數據延遲相對較大，由于數據接入后需要通過互聯網繞行，經過的平面以及網絡、安全節點數量較多，將會導致網絡延遲；安全性一般，通過建立互聯網VPN隧道隔離，只能做到數據的邏輯隔離，難以滿足重要業務的高安全性要求；網絡管理難以把控，對于該種方式，只能借助于運營商的網管系統，由運營商對業務進行總體的運維，無法做到內部統一的扎口管理。因此，在5G互聯網模式的基礎上追求更加扁平化的電子政務外網與5G網絡融合架構是本研究的要點。

4 移動通信網與電子政務外網融合架構

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

圖1 “一跳入云”“一跳入網”示意

通過以上方式完成電子政務外網固網平面與5G政務專網平面對接，政務終端及數據可以利用泛在的5G移動通信網絡實現接入，并由5G核心網直接轉發數據至政務云或電子政務外網，實現數據按需“一跳入云”“一跳入網”，打破政務外網基于5G互聯網模式的瓶頸，數據將獲得更短的傳輸路徑，更低的網絡延遲[3]。同時，兩網核心對接有助于政務外網更好地利用5G切片的能力并調用5G核心網相關運維管理數據，包括通過運營商API接口調用5G核心網數據，如在線終端數、切片流量、業務質量等，有助于實現業務的安全隔離以及統一運維管理。

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

圖2 固移融合網絡拓撲

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

（2）對接帶寬。由于核心層是所有政務數據歸攏的節點，包含了辦公數據、視頻數據等，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，滿足全業務核心管道大帶寬需求。

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

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

5 5G政務專網端到端切片分配

5G網絡切片技術以其可以滿足不同業務需求的網絡特點，被認為是滿足5G多樣化業務需求的關鍵。在電子政務外網中，5G切片技術可以根據不同業務為網絡不同的需求提供不同功能的網絡能力，為不同政務業務需求的用戶提供專屬的政務網絡，保障業務質量及數據安全。5G移動通信網絡切片是一個端到端的概念，包括了終端切片、無線切片、承載網切片和核心網切片。要想實現5G端到端切片，在切片運行過程中需要終端、無線、承載、核心網端到端配合銜接，才能實現切片在整個網絡中的傳遞。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，可以根據不同的業務需求配置方案：對于數據敏感度低、傳輸質量要求較低的政務業務，可以統一承載在一個融合的網絡切片上，不進行數據的邏輯隔離，所有委辦局的業務混在一起；對于數據敏感度較高但傳輸質量要求較低的政務業務，統一承載在一個融合網絡切片上，通過DNN隔離的形式進行隧道邏輯軟隔離，保障敏感數據與其他委辦局業務安全隔離；對于數據敏感度較高且對傳輸質量要求較高的政務業務，則應為之分配一個專用的網絡切片，獨享網絡全部資源，與其他業務之間切片硬隔離。

6 5G政務專網業務接入

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

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

7 5G政務專網能力呈現及運維管理

對于5G政務專網的運維能力，需要從業務開通流程以及網絡運維兩個方面考慮，一方面是將5G業務開通流程與現有固網業務開通流程對接，實現業務流程的銜接與統一。另一方面是將5G專網的能力通過運維平臺體現并實現切片及相關資源的管理能力。

對于業務流程的對接，需主要解決業務開通流程梳理，完善業務申請、資源發放、資源管理、數據對接方面的流程。面向電子政務外網的管理人員、委辦局（職員）、代維人員等不同用戶和業務場景，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，并通過統一運維平臺承載，確保工作流程橫向協同、縱向貫通，高效完成電子政務外網相關的業務開通與管理工作，實現業務需求“一站式”解決。

對于5G政務專網的運維能力，則需充分利用運營商5G網絡切片管理的開放能力，結合固定網絡平面可控、可管、可視的網絡能力，打造新一代電子政務外網自動化、智能化、可視化管理平臺。電子政務外網管理平臺通過調用運營商切片編排器接口數據，利用大數據及人工智能分析手段對數據進行篩選、分析，從而實現運維管理平臺統一呈現端到端的網絡切片狀態、用戶狀態、業務狀態等信息，實現網絡能力、用戶信息、流量信息等分類及可視化，進而提高運維效率。

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

8 結語

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

推動電子政務外網與5G網絡創新融合，有助于進一步發揮5G基礎設施的網絡承載能力，有助于推動移動政務業務發展。構建固移融合的新型政務外網體系，是響應國家“十四五”規劃中完善國家電子政務網絡、提高數字政府建設水平的具體體現，也是深化“放管服”、開拓“互聯網+政務”模式的創新之舉。隨著5G核心網能力的研發和完善，未來可以開放更多的數據到電子政務外網中，助力電子政務外網不斷發展前行。