5G终端的远程运维管理思路

（亚信科技（中国）有限公司 江苏 210002）

ITU 最初在对3G和4G技术进行解读时，是以人的基本需求为核心明确有关于移动速率以及传输峰值速度指标，而到了5G阶段，ITU所提出的技术需求变化为多边形，在高速通信需求之外还多出了大规模机器通信以及低延迟通信两方面。5G时代需要针对复杂化和多样化的应用场景开展运维管理，这其中很难找到一种适合所有场景的通用方案，目前普遍做法是使用量身定做的运维管理策略。但是，主机网络等基础设施建设成本与运维成本节节提升与收入的差距逐步扩大，需要一种能应对大部分数据业务管理需求并且运维成本较低的技术方案来缓解投资上的压力。

1 5G移动通信系统

（1）概述

目前，世界范围内已经全面完成4G 部署，5G移动通信系统也在紧锣密鼓地进行着部署，并且已经有大量的实际应用走进大众的生活，与4G系统相比，5G系统无论在用户体验层面，还是技术层面上都有着质的飞跃，尤其在峰值速度、频谱效率、覆盖面、延迟以及稳定性等能力上有显著的增强（表1）。由此可见，5G在未来会对虚拟现实VR、线上游戏、物联网等各个方面提供强力技术支持。

表1 Next Generation Mobile Networks 定义的5G标准

（2）5G技术发展及预期

最初展开5G技术的研究的是美国NASA，2008年由NASA 提出了有关于5G的概念，然后日本、欧洲以及中韩等世界重要经济体开始了5G技术的研究。我国的通信技术起步落后于发达国家，但经过了从1G到4G技术的不断实践研究，我国在移动通信技术与业务发展上开始走在了世界的前端。2013年，我国正式成立了IMT-2020工作小组，参与到5G移动通信标准制定中，在5G需求以及技术识别等方面与世界各国产生共识。在国际标准制定过程中，我国主导研究的5G核心技术也纳入相关国际标准中，引导了技术标准的发展。2018年，华为与中兴合作在5G核心技术验证方面已投入数十亿美元，并且成功地完成了核心技术深度试验，5G通信技术已经开始大规模部署。

5G终端设备主要是指装载有5G通信芯片的设备，从广义上说包括但不仅局限于手机终端，同时包括无人驾驶汽车相关通信控制器，远程医疗设备通信设备，4K VR设备、5G移动互联网关设备等。海量的装配有5G通信芯片的设备对于远程运维管理而言带来了前所未有的挑战，因此，需要构建出新一代的快速、可靠、低成本、服务于大量机器与物体的远程管理方案与技术来解决5G场景的终端管理难题。

（3）5G相关终端远程运维管理面临的挑战

通信网络不断发展已经对人们的生活产生改变，在5G技术的推动下互联网将走向业务融合多样化以及终端形态多样化的发展模式，通信网络设备规模和网络数据规模也将会爆炸式增长。在5G通信技术环境下，网络好比城市里的交通体系，道路不断在拓宽增建，路上的车辆数量呈指数级的增加，相应的红绿灯、监控等交通管理基础设施也随之膨胀式增加。随着网络环境变得更加复杂，3G、4G、5G网络设备将会互相叠加，业务形态以及服务要求也越来越多样化。可以预见单一故障将会影响到越来越广的范围，导致故障的最终呈现形式也越来越多样，对于网络终端引起的故障溯源定位则会越来越困难，再加上5G终端运维管理人才稀缺，远程运维管理方案与技术迫切需要进行对应的变革。

2 5G终端远程运维管理发展现状

（1）运维从CT 走向IT

5G系统对于网络环境带来的最大变化就是会通过庞大的连接范围以及高速率将通信网络变为庞大的IT网，使得通信业务需要向着数字化方向全面转型，对于运维管理来说，需要从CT 转为IT 运维，5G时代的运维管理会由云原生以及DevOps 进行驱动，通过保证软件开发、技术运营和质量维护三方面的合作，形成5G终端与局端设备运维管理系统开发部署的专有DevOps 体系（图1）。

图1 DevOps 图示

（2）运营商业务上线时间长

目前，5G设备运维管理工作中存在着新业务上线时间过长的问题，这是运营商方面需要紧密结合DevOps的因素之一。从传统通信网络业务上线工作步骤来看，需要经过ITU标准、测试、工信部审核、网元测试等，大概需要半年以上的时间。而在5G技术到来之际，其复杂性相比传统网络有了更高的增长，在硬件架构产生了巨大改变的基础上，运营商需要不断提高5G自维能力，才能有效缩短业务上线周期，赢得竞争的主动权。

（3）全云化网络架构

随着云时代的到来，业务云化导致应用层面呈现出极大的灵活性和不确定性，过去的网络部署逻辑已被彻底打破。电信运营商或第三方集成商需要利用DevOps 工具平台，快速新增入网设备、应用模块以及策略规则，面向最终消费者提供更加丰富和灵活的综合服务。

首先全云化网络使传统的运维管理工作向着IT 运维进行全面转型，对整体运维体系带来较大影响；其次在工具手段方面，未来的运营商需要将设备厂家进行联合，利用规范和标准对终端设备的互联互通进行保障，通过有效的专家系统和知识库能力设计更为合理高效的运维处理流程；最后在可用性方面，网络云化势必会带来稳定性、安全性等方面的新问题。例如，在VM上引入容器化内核共享会存在较大安全风险，这些都需要依靠正确的运维系统和工具、安全管理流程以及精准预测进行解决。

3 5G终端运维管理案例分析——城市轨道交通

3.1 轨道交通运维管理面临的挑战

（1）发展迅速

截至2018年底，我国正式投入运营使用轨道交通的城市达到了35个，共有轨道交通线路185 条，总运营长度5872.5 公里。同时，轨道交通规划并在实施动工的城市共达到61个，规划路线长度为7722 公里，总体来说投入使用以及在建规模持续增长。

（2）缺乏专业运维人员

我国城市轨道规模不断提升，与此同时人才缺口也越来越大，因为不同轨道交通子系统复杂多样，相关专业人才培养十分困难，在短时间内无法满足我国轨道交通对于人才的需求。再加上持续不断提高的劳动力成本，已无法通过快速增加专业人才数量或者延长劳动时间解决运维问题，这对轨道交通运维管理来说是一大挑战。

（3）轨道交通系统复杂

城市轨道交通每天承载了大量的城市居民，其庞大的客流量体系相应的带来了复杂的系统，包括运输组织以及运维管理系统就达到了十多个，例如电力、新号、通讯、给排水、通风乃至空调等，并且不同的系统下又分布着许多子系统，包含了各式各样的系统设备型号，在设备上既有先进的LTE设备，又有传统的继电器设备。从系统节点来看，轨道交通拥有着非常分散的节点，一辆普通的地铁就达到了20KM的区间，实施有效的监控保障和整体管理控制的难度较大。

（4）运维管理集成化

不同的系统会占据不同的运维管理资源，在城市轨道交通中包含的机电系统、门梯系统、FAS 以及通信系统等分别要求用不同的运维方式以及规划进行管理，从而极大地提高运维管理难度。以往的运维管理大部分是被动的人工检查，缺少智能化系统支持，这是在5G技术体系下城市轨道交通运维管理需要作出的改变。

3.2 5G与物联网融合在轨道交通运维管理中应用

具备5G通信能力的终端以及通信基础设施带来的不仅是高稳定性与高效率通信，还包含了大规模机器通信技术，依靠其强大的接入能力提高了物联网应用水平，有助于解决城市轨道交通运维管理问题，同时5G单位比特数据成本以及功耗都有所降低，能够更好节省轨道交通运维管理成本。

（1）远程规模监控系统

5G物联网技术能够实现强有力的远程数据采集和监控功能，可以用来对轨道交通不同系统与设备模块进行监控，并在无线网络的加持下可以妥善的降低采集监控点的部署难度。对于轨道交通物联网来说会极大提升运行效率，同时大量已部署的设备能够通过加载5G通信模块升级加入智能化系统，有助于实现基于5G通信技术的物联网设备远程监控。

（2）智能数据采集功能

由于在城市轨道交通体系中存在着多样化的系统，这些系统对于运维管理的需求也存在较大差别，因此可以利用5G网络切片技术对不同系统所需要的数据服务需求进行分类，匹配与之相对应的带宽、网络响应延迟以及QoS 等相关参数，根据实际的业务分配网络配置，优化网络处理能力。此外，利用大数据能力与AI 分析能力，对采集的运维管理数据进行综合分析，解决系统的性能瓶颈以及优化系统配置成本。

（3）可视化管理

5G与物联网的关系促生了VR/AR的发展，并且能够将这两项技术投放到城市轨道交通运维管理领域中。管理人员能够在轨道交通管理办公室利用VR设备以及现场的SR设备，对不同系统以及模块做出状态检修、在线维护等。特别是在运维管理过程中会存在许多安装以及线路改设过程，这种工作需要比较复杂的步骤，容易产生误工或者返工。在VR/AR的临场体系以及互动效果下，可以帮助工作人员进行远程精细工作，降低人力成本以及操作难度。

（4）空间定位监督

射频识别是物联网关键技术之一，RFID 能够在5G系统的支持下对轨道交通工作人员以及设备进行空间定位，帮助运维管理过程中实现设备设施与人员的调度。随着技术的不断推进，可以在RFID的支持下实现自主移动机器人作业，并且能够利用RFID对运维过程中所产生的成本进行监控，进而保证整个运维管理过程形成闭环体系。

4 结语

综上所述，技术复杂的5G网络，在满足了需求多样性的同时，还对于无线传输、互联网架构以及终端运维等都带来了一定挑战。本文以5G和物联网融合在轨道交通运维方面的应用为例展开研究，进一步分析了5G支撑下设备运维管理工作的智能化、自动化改革，对5G终端设备的远程运维管理工作提供了重要借鉴。总而言之，5G会将终端运维管理从CT 带向IT，而在全云化网络架构下也引领着运维工作的效率与精准性提升，DevOps 会持续促进垂直行业应用，带来5G终端运维系统的革新。