5G終端的遠程運維管理思路

楊 旭，沈昱佳，唐文強

（中國移動通信集團云南有限公司，云南 昆明 650228）

0 引 言

5G的出現為推動社會數字化發展提供了有力支撐，同時為業務多元化發展提供了良好契機。隨著5G技術的不斷發展和業務不斷擴張，5G終端運維也遇到一些問題和挑戰。5G時代下，滿足當前網絡運維管理的需求和保障5G網絡穩定性成為廣大學者積極討論與研究的重要課題[1,2]。

1 5G終端發展現狀

相較于計算機主機而言，5G終端屬于外設，本身并不提供運算處理功能。5G較強的連通性催化了通信服務逐漸向數字化轉型，而相關運營與維護管理也由通信技術（Communication Technology，CT）升級到互聯網技術（Internet Technology，IT）運營。5G時代，運營與維護都是由原生云計算和DevOps來驅動，軟件開發、技術運營以及質量維護3個環節相互協同形成5G終端與局端設備運行維護專用的DevOps體系。隨著全云化的應用，在設備和戰略方面，運營商要與設備制造商緊密合作，同時嚴格遵守有關技術規范和標準，以此確保終端設備之間的網絡連接和業務互聯?；ヂ摼W用戶爆發式增長的趨勢下，網絡可靠性和安全性成為網絡維護與運營中不可避免的現實問題。5G終端中使用的容器式內核共享在一定程度上會造成極大的安全隱患，需要對其進行科學、高效的管理[3]。

5G終端運維對于維護人員的要求較高，受諸多因素影響，操作人員可能會在工作中出現差錯，從而影響終端安全穩定運行。由于操作人員很難保證多臺設備和基站的全面維護和管理，導致運維效率無法提高，如果不能及時解決問題，那么造成的后果會越來越嚴重。運營商所使用的移動終端通信設備主要是由廠商提供軟件與硬件，日常維護、故障檢修等工作中，如果設備出現硬性故障，需要廠家維修人員及時到場維修。此外，因5G終端設備維護環境不一，存在時間、空間協調問題，勢必會導致設備長時間處于故障狀態，對于保障5G信號穩定性造成一定影響。邊緣計算（Multi-access Edge Computing，MEC）和網絡切片的出現使得網絡變得更加復雜，5G網絡環境下如何降低運維費用并實現遠程運維、快速、資源分配等都給運營商帶來新的挑戰[4,5]。

2 5G終端核心網

5G是具有高速率、低時延以及大連接特點的新一代寬帶移動通信技術，5G通信設施則是實現人機物互聯的網絡基礎設施。與分組核心網（Evolved Packet Core，EPC）相比，5G終端核心網具有以服務為導向、網絡分層、用戶面和控制面結構分離3大優勢[6]。

5G終端核心網絡設計中不僅要考慮到節點自身特性，還要考慮到其所提供的各種服務與功能，根據用戶的具體需求選取相應功能構成具有邏輯性的網絡[7]。在用戶面和控制面結構分離的情況下，維護人員能夠分別調節控制平面和用戶平面的系統能力。用戶平面功能（User Plane Function，UPF）主要包括數據包的路由轉發、包的檢查、服務處理、包過濾以及數據流量監測等。服務管理功能（Service Management Function，SMF）主要承擔著分配用戶終端地址、控制策略執行、會話管理等功能。認證管理功能（Authentication Management Function，AMF）主要負責端與端之間的控制信令傳輸、用戶數據安全管理、待機狀態下的移動性管理以及認證。需要注意的是，核心網絡的功能實現多種多樣，所有功能可通過同一云平臺來完成[8]。

3 5G終端遠程運維管理

3.1 5G終端遠程運維管理平臺構建

遠程運行管理平臺能夠為用戶提供遠程運行維護服務，主要由數據采集層、人工智能（Artificial Intelligence，AI）算法框架層以及應用層3部分組成。該平臺支持多形態跨云邊緣部署、邊緣端協作，通過數據采集為5G網絡遠程運維提供服務。5G終端遠程運維管理平臺架構如圖1所示。

圖1 5G終端遠程運維管理平臺架構

3.2 信息傳輸

5G終端運維需要制訂完整的信息傳輸方案，為其提供相應的管理服務。圍繞5G終端絡建設過程分別提出相應的管理措施，主要從前傳、中轉、回傳等環節進行。前傳網絡中采用密集型光波復用（Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM），運維管理需要對這一環節進行控制，提高系統性能，從而保證5G終端正常工作。在5G終端實際應用階段，建立專門的網絡管理中心進行針對性管理。網絡管理中心主要負責數據傳輸、數據交換、業務拓展等工作，可以推動5G終端互聯模式下的業務品質的提高。為了保障5G信號的穩定，維護人員需要根據網絡連接順暢程度、信號強度、網絡傳輸速度等制定5G終端遠程運維管理方案[9,10]。針對家庭無線網絡用戶，可以將5G網絡與傳統網絡效能進行比較，利用速度測量軟件分析造成5G網絡不正常運作的原因。

3.3 功能實現

5G終端可靠性高、延時低，應進一步加強對各項指標的監測，提高5G終端遠程運維的科學性與合理性。為保證網絡穩定，可采用相應指令來設計新的登錄方法，并運用相應算法優化網絡指標。通過實時性刷新和歷史查詢功能，為各類資源的投入和故障檢查維護提供便利。為進一步提升5G終端運維管理效率，應提高故障預警相關性。多故障場景中，找到故障成因是提高系統可靠性的關鍵因素。利用機器學習方法綜合處理和分析歷史數據，歸納出與其直接相關的因素，通過去噪、去重、聚合、二值化以及時序化等方法得到有效的信息內容。

此外，利用Apriori等算法對各個預警間的關聯進行有效分析，歸納出關聯規律，與樸素貝葉斯、邏輯回歸相結合，構建完善的關聯模型。利用關聯庫進行網絡維護，根據其狀態信息變化及時發現設備異常，并采取相應預防措施防止故障范圍進一步擴大，提高故障定位精度和故障解決效率。綜合現有資料，通過歸納與分類得出當前5G終端運維中極易發生的故障，將相關資料存入知識庫。設備日常檢修和維修中，收集各類設備的工作數據，將其與知識庫中的數據進行對比分析，確定具體故障發生前和發生時數據的不同，將相關數據用作故障預報參考指標，對提高5G終端遠程運維管理水平具有重要價值。

除了提升故障預警相關性之外，還應注意提高故障自我修復能力。將已建立的知識庫與預警相關結果相結合，可獲得相應的故障預報信息，以便選擇有效的解決方案。運維管理中如果發現設備運行故障，可自動觸發重啟功能，同時重啟成功后發送故障信息至運維平臺，給出相應預警和自我修復報告。如果自我修復失敗，則報告“自我修復失敗”，進而由維護人員進行檢修，減少不必要的工作量，提高故障修復效率。在系統穩定的前提下，要保證系統參數配置能適應不同終端的要求，以此保證系統運維合理。

4 結 論

5G時代背景下，對5G終端遠程運維管理及維護是提高其運行穩定性的重要組成部分。通過分析與研究5G終端發展現狀，結合5G終端的特點提出5G終端遠程運維思路，結合5G終端發展和運行需求提高其預警關聯性、預測能力、自愈能力以及自動化水平。