5G催生网络能力开放

5G催生网络能力开放

近年来，随着4G及5G时代的到来，丰富的互联网应用带来的业务形式及运营模式的巨大变化逐渐威胁到运营商在移动互联产业生态链中的主导地位，光靠管道资源和网络优势已经不能满足移动互联网新业务发展的需要。因此，运营商开始探索如何深入支撑业务提供商的实际业务需求，并充分发挥运营商的优势，构建统一开放的网络能力，提供平台，为运营商与业务提供商合作共赢打开新的局面。业务应用若能便捷地获取和利用移动网络中的相关能力信息，有利于应用与网络进行良好的互动。运营商可以基于业务应用的需求提供网络能力，优化网络资源配置和流量管理，为上层业务提供合适的服务，进而创造新的管道价值，并形成移动网络的新型商业模式，给运营商带来新的机遇。网络具备能力开放功能后，会给运营商和第三方业务提供商的合作带来变革，即双方可以签订能力开放业务合作协议，由运营商提供网络能力开放功能，第三方借助开放的网络能力接入网络，便捷地使用移动网络的某些基础业务和能力，运营商基于业务合作协议，对第三方执行能力开放接入鉴权及能力使用授权，并提供网络能力开放业务。现有网络能力开放机制效率不高目前，网络能力开放相关问题已经引起了国际和国内标准组织的广泛关注。3GPP已经从移动网络业务能力开放的场景、需求、能力开放架构和关键技术等几个方面展开了深入研究。我国IMT2020（5G推进组）网络组也成立了能力开放子组，重点研究面向5G网络能力开放的场景以及能力开放对5G网络的影响等问题。为满足网络能力开放应用场景需求，在移动网络中引入网络能力开放平台，即业务能力开放功能（SCEF），实现第三方应用的认证授权、计费和与网络侧网元的信息交互、信息隐藏以及封装调用。通过SCEF，能够安全地向第三方开放服务与网络能力。但是，目前网络能力开放各网元是呈烟囱式与能力开放平台连接，能力使用呈网状结构，因此能力开放平台结构相对复杂。另外，由于没有信息的统一汇聚节点，可能会有信息重复上报的现象发生，导致能力开放效率不高。网络能力开放场景应用广泛运营商可以通过提供增值服务或是开放API（应用程序接口）的方式，把移动网络业务能力开放给第三方业务提供商。移动网络中可以开放的业务能力主要包括通信能力、上下文信息、签约信息和控制能力等。其中，通信能力是指语音、短消息、多媒体消息服务；上下文信息包含实时的用户信息，例如用户位置、终端能力和数据连接类型等；签约信息包括签约标识、优先权等信息；控制能力指的是对业务质量、策略和安全方面的控制和监控功能，第三方业务提供商可以结合上述网络能力开发出更多满足用户实际需要的新型业务。在未来的通信网络中，网络能力开放的场景可能会出现在车联网、工业网络、移动医疗探测、高清视频、紧急业务、网络金融等领域。例如，汽车生产商构建的汽车互联网络可以从移动通信网络中获取汽车位置以及流量拥塞状况等信息；未来工业互联网中的各种各样的设备以及各种自动化与操作需求，各种医疗设备的信息收集，以及远程医疗诊断都可以借助运营商开放的网络能力实现高可靠性、低时延的通信；OTT（OverTheTop）业务提供商也可以通过网络能力开放接口提高QoS（服务质量）等手段来提升用户体验；紧急救援可以快速实现定位、广播等；网络金融业务提供商可以通过获取用户位置、终端信息等来尽量减少金融风险。下面举例说明网络能力开放的典型应用场景：1）第三方业务提供商希望在特定区域内为其移动用户提供推送业务，如智能手机的软件升级服务或者是音乐/视频等内容的推送。在第三方业务提供商指定的区域内，运营商开放提供背景流量传送的网络策略信息，基于此信息，第三方业务提供商可以选择最优的传输方式。2）第三方（如紧急救援队）希望获取某一区域内的终端数量和位置，或者交通管理部门希望获得动态的交通信息（例如，终端的速度和数量等），运营商网络向其开放终端的实时轨迹信息。3）病人佩戴了MTC（机器类型通信）设备，当病人出现疾病发作迹象时，该MTC设备会通知医院（MTCServer）。这时，MTCServer需要与该MTC设备建立可靠的会话连接，要求具有高的QoS（低时延），从而可以及时诊断并且提供急救服务，即使网络拥塞，也应该立刻建立会话连接。运营商网络通过网络能力开放可以允许医院请求建立具有特定QoS的会话连接（如，低时延和抖动），并且优先处理该业务。5G网络能力开放与虚拟化技术紧密结合5G网络架构中引入了SDN（软件定义网络），实现控制功能集中部署，便于向第三方开放网络能力；实现了网络功能的虚拟化（NFV），网络功能可灵活动态部署、易于调用，第三方业务提供商可方便地调度不同粒度的网络功能；另外，5G网络采用网络切片技术来满足不同的应用场景对带宽、时延、移动性的多样化要求。因此，未来的网络能力开放平台可通过虚拟化技术实现网络能力充分服务于应用，并通过编排器统一进行资源以及生命周期的管理。下图是可能的5G网络能力开放架构示意图。图中，能力开放平台实现对运营商自营业务、第三方业务提供商和终端用户的能力开放，并实现能力的编排调度和对外开放；管理和编排（MANO）提供网络编排管理、网络资源调度、网络切片管理、基础设施租用等能力；能力开放平台参与网络切片的创建、删除、更新、资源调度管理等功能。可以推断，结合虚拟化技术实现的网络能力开放，效率将会得到大幅提升。高效的网络能力开放带来各方合作共赢即将到来的5G时代，各种智能终端、丰富多彩的OTT业务将会给移动网络用户带来全新的业务体验，第三方业务提供商为了满足