學習文章：開放，讓5G網絡更智能
介紹
從2G到5G，網絡在不斷髮展，通信行業的生態系統在不斷演進，運營商的角色也發生着改變。
在2G和3G時代，運營商作爲服務提供商爲用戶提供通信業務和互聯網業務，獲得了大量收益，在通信產業鏈中處於核心地位。
在4G時代，移動互聯網蓬勃發展，視頻通話、網絡遊戲等OTT（Over The Top，通過互聯網向用戶提供各種應用服務）應用層出不窮，運營商轉向流量經營，管道化趨勢逐漸明顯。
轉型成了運營商不得不思考的問題。
5G時代的到來，促進了行業數字化，爲運營商轉型帶來了機遇。
隨着千行百業數字化轉型，一方面需要提供廣覆蓋、高帶寬、低時延、高可靠的新型網絡，另一方面要求可對網絡進行自主管控、靈活設置以滿足其高效、安全、差異化的網絡連接需求。
運營商如何更好地滿足不同行業的個性化需求？運營商如何利用自身優勢，更好地與OTT合作？
網絡能力開放是關鍵
網絡能力即通信網絡的信息傳遞能力和用戶信息提供能力，比如網絡可以給終端保證帶寬和時延穩定，可以提供終端用戶的位置和狀態信息等。
5G帶來了更好的網絡，但是網絡的運營，需要深耕和精細化，爲了更大地發揮5G網絡的價值，運營商不僅在建設5G網絡，也在將5G網絡能力開放給各行各業。
運營商將5G網絡能力通過API（Application Program Interface，應用程序接口）開放給第三方應用，既可以及時響應第三方的業務需求，保障第三方業務能力及用戶體驗，又可以釋放5G網絡潛能，推動5G網絡與垂直行業深度融合，早日實現萬物互聯的美好願景。
通過開放網絡能力，賦予企業更多自主權，解決企業在按需使用、快速定製、網絡安全等方面的需求，爲企業的發展提速。具體表現如下：
- 爲不同場景提供定製化的網絡，提升網絡利用率，減少網絡擁堵，改善用戶體驗。
- 實現設備自動化、智能化，加快傳統行業數字化轉型。
通過開放網絡能力，逐漸縮小5G網絡技術與垂直行業需求之間的差距，爲5G的成熟提速。具體表現如下：
- 優化5G系統現有的NF（Network Function，網絡功能）和5G系統的E2E（End to End，端到端）功能
- 通過API引入新的NF，促進5G系統更加完善
開放的網絡能力及相關業務場景
5G網絡能力開放可廣泛應用於CHBN（Customer，個人移動業務；Home，家庭業務；Business，政企業務；New，新興業務）各種場景，滿足不同應用的差異化網絡連接需求，爲運營商帶來新的收益。
3GPP標準定義的可開放的能力包括以下四類：
網絡感知類能力
幫助行業應用及時感知設備的網絡可達性、接入類型、位置、網絡質量等信息。
監控能力
Monitoring Event API
將網絡中終端的信息開放給特定應用，用戶從5G網絡訂閱設備的特定事件後，5G網絡將向用戶報告相應的事件，如UE（User Equipment，用戶設備）可達性、連接丟失、漫遊狀態、UE位置上報等。
業務場景：
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物流行業中，管理車隊的物聯網應用可以獲取設備的位置和連接狀態，實時跟蹤貨物運輸情況。
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智能穿戴設備或兒童/老人定位設備上報其位置信息，方便監護人掌握其運動軌跡。
數據分析能力
Analytics Exposure API
應用與NWDAF（Network Data Analytics Function，網絡數據分析功能）通過Analytics Exposure API相互獲取網絡數據分析信息（包括網絡性能分析、UE移動性分析、用戶數據擁塞分析等），以便對網絡進行優化，使網絡變得更智能。
業務場景：
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雲遊戲應用根據獲得的UE移動性分析和網絡性能分析，請求部署新的MEC（Mobile Edge Computing，移動邊緣計算）主機，提前解決可能出現的QoS（Quality of Service，服務質量）問題，保證用戶體驗感。
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運營商基於NF負載分析和網絡性能分析，優化網絡系統，將網絡變得更智能。
網絡策略類能力
爲應用提供差異化QoS和流量計費等服務，提升用戶體驗的同時，實現網絡權益經營。
QoS策略控制
As Session With QoS API
針對特定用戶提供定製化的QoS服務（如帶寬，優先級等）。當網絡質量不能滿足用戶體驗要求時，第三方應用可以調用5G QoS保證能力，保障UE訪問應用/內容的網絡質量。【流量分發？】
業務場景：
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在人流量密集場所玩遊戲出現卡頓時，遊戲應用調用QoS策略控制能力，爲手機遊戲加速，保證用戶體驗。
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給AR/VR等特定的應用提供定製化的QoS服務，有效降低時延，給用戶提供更真實的感受。
流量路由配置
Traffic Influence API
支持應用與5G網絡交互，對數據路由進行分流和優化，減少UE與服務端之間的延遲。一般情況下，通過MEC（Mobile Edge Computing，移動邊緣計算）調用Traffic Influence API來滿足帶寬和超低延遲需求。
業務場景：
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自動駕駛中，當UE位置變化導致前端應用和後端應用之間的路由變得不理想時，後端應用會從一個MEC主機卸載到另一個MEC主機，保證數據傳輸的時效性。
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對於移動的無人機場景，優化UE與服務端的路由，選擇最優服務端主機進行數據傳輸。
背景流量策略控制
Resource Management of Background Data Transfer API（BDT API）
應用與網絡協商背景數據傳輸策略（時間窗、帶寬和時延等），避免在海量設備和應用服務器之間傳輸大量背景數據導致網路擁塞，提高網絡基礎設施的效率。
業務場景：
- 許多具有大量視頻、圖片的設備（如道路上的監控）需要將數據上傳到應用服務器，爲了避免對正常數據傳輸造成影響並導致網絡擁塞，應用會調用BDT API協商策略，根據策略進行數據傳輸。
網絡配置類能力
爲應用提供針對特定終端開通或配置網絡參數、網絡數據等配置管理服務，以便爲行業提供自主可控的網絡服務。
網絡參數配置
NP Configuration API
將網絡參數配置能力開放給用戶。例如，將終端的PSM （Power Saving Mode，節電模式）定時器、位置區域更新定時器和最大連接時間定時器等參數配置能力開放給第三方，第三方用戶根據需要進行設置。
業務場景：
- 在物聯網中，調用NP configuration API配置設備的PSM定時器，可幫助設備節省電量，延長電池壽命，降低設備的維護成本。
通信模式配置
CP Provisioning API
將通信模式配置能力開放給用戶，向用戶提供通信模式定製及修改能力，優化通信模式，提高網絡資源利用率。用戶可以調用CP Provisioning API管理設備的週期性通信、通信持續時間等參數。
業務場景：
- 在智慧家庭或智慧城市中，用戶根據需要對設備的通信模式參數（通信週期、持續通信時間等）進行設置，實現設備智能化、自動化。
5G LAN 能力
5G LAN Parameter Provisioning API
爲應用提供動態創建和管理5G虛擬網絡組、管理5G虛擬網絡組成員和數據的能力，增強5G LAN（Local Area Network，局域網）的靈活性，滿足行業的實際需求。
5G LAN的功能類似於LAN和VPN（Virtual Private Network，虛擬專用網），但5G LAN利用5G優勢（例如高性能、長距離訪問、移動性和安全性），具有更高的效率和可用性。
業務場景：
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在工廠中，大型金屬設備會導致Wi-Fi網絡存在盲區，而覆蓋範圍廣、抗干擾能力強的5G LAN可以更好地保障生產效率和生產安全。
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企業根據需要創建專用5G LAN，設置授權和認證機制，並對用戶進行嚴格分組管理，安全性遠大於Wi-Fi，同時管理起來更加方便。
IoT通信類能力
針對低功耗物聯網類應用，提供基於信令的小數據通信服務。
非IP數據傳輸
Non-IP Data Delivery API（NIDD API）
NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，窄帶物聯網）具有廣覆蓋、大連接和速度快等優勢。但當前NB-IoT設備通信存在耗電量高、成本高、數據傳輸安全性等問題，以及傳輸協議非標定製化、擴展困難、不支持使用外部ID標識通信等問題。
IoT應用調用NIDD API通過核心網及NB-IoT網絡的NAS信令進行數據傳輸，實現簡單易用、低功耗、安全的IoT設備消息發送及接收。
業務場景：
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醫療行業中，應用可以調用NIDD API獲取患者的體溫、心跳。
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智慧農業中，應用調用NIDD API獲取土壤溫度、溼度等數據。
設備觸發能力
Device triggering API
當UE的IP地址不可用或不可達時，應用調用Device Triggering API通過3GPP網絡向該UE發送信息以觸發UE執行特定動作。
業務場景：
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智能農田中，氣候突變需要喚醒設備採取相應措施。
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智慧交通中，喚醒汽車應用，進行挪車或提前開啓空調等。
5G網絡能力開放的接頭人—NEF
前面介紹了部分開放的網絡能力及業務場景，那麼具體是由誰來實現能力開放呢？
接下來介紹網絡能力開放的接頭人：
NEF
（Network Exposure Function，網絡開放功能）
NEF是3GPP定義的負責5G網絡能力開放的NF，是5G核心網的一部分，實現5G網絡能力的聚合和開放。NEF與5G核心網的其他NF集成部署，將5G網絡能力以安全、可控、可管理的方式暴露給第三方。
NEF具有如下功能：
- 匯聚5GC各種網絡能力，並統一向內外部應用暴露。
- 對接入的應用進行認證和授權。
- 屏蔽3GPP網絡拓撲結構，保護核心網其他NF的安全。
- 支持SLA（Service Level Agreement，服務等級協議）等策略管理和控制。
- 支持接口協議適配和數據格式轉換。
NEF作爲5G網絡與行業應用之間的橋樑，利用5G網絡的優勢，幫助運營商從垂直行業中獲益，促進行業數字化轉型。
開放網絡能力，需要一個引擎
中興通訊針對NEF推出了ZXUN NCEE產品，以實現NEF的網絡能力開放功能。
ZXUN NCEE
Network Capability Exposure Engine
中興通訊網絡能力開放引擎
ZXUN NCEE主要由四個功能模塊組成：
- CEM（Capability Exposure Module，能力開放模塊）
南向統一接入能力層各能力網元，北向針對API調用者開放標準化API接口（CAPIF-2/2e）。
提供電信網絡協議適配、封裝開放、消息分發和路由、策略控制、流量控制等功能，支持網絡能力和傳統電信能力的集成和開放。
- CCM（Capability Control Module，能力控制模塊）
面向API調用者開放CAPIF-1/1e接口。提供能力發現、能力狀態訂閱和通知等功能。
CCM與CEM配合，提供對API調用的認證授權、接入控制和策略控制等功能。
- CMM（Capability Management Module，能力管理模塊）
提供API發佈功能，向CCM發佈API信息，以便API調用者通過CAPIF-1/1e接口發現API服務。
提供API生命週期管理、API產品運營管理、合作伙伴管理、系統和配置管理、統計報表等功能。
- GSM（General Support Module，通用支撐模塊）
爲上述各模塊提供公共的license管控、各種場景的數據存儲、網管告警、操作維護等功能。
ZXUN NCEE基於以上模塊，可以提供基礎通信，管道連接兩大類API開放服務。
- 開放基礎通信能力，主要包含短信能力，彩信能力，語音能力和USSD（Unstructured Supplementary Service Data，非結構化補充業務數據）能力。
- 開放管道連接能力，主要包括SCEF（Service Capability Exposure Function，服務能力開放功能）和NEF定義的開放能力，如網絡參數配置能力，QoS能力，NIDD能力等。
ZXUN NCEE可以爲各種行業提供通信能力，助力網絡的發展，優勢在於：
- 提供服務發佈、服務發現、認證授權等功能，助力運營商打造能力開放新生態。
- 支持統一能力接入，融合開放，爲開發者提供一站式能力開放速遞服務，提升開發體驗。
- 採用微服務架構，實現按需部署/彈縮和版本快速迭代，助力新能力快速開放。
