中國信通院王郁：光自智網(wǎng)絡(luò )應用探討與標準化進(jìn)展

  0 引言

  隨著(zhù)近期國際電信業(yè)管理論壇(TM Forum，TMF)聯(lián)合產(chǎn)業(yè)伙伴發(fā)布《自智網(wǎng)絡(luò )白皮書(shū)(3.0)》，以及國內各專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域智能化分級、評估方法等標準化研究的逐步展開(kāi)，網(wǎng)絡(luò )智能化成為當前網(wǎng)絡(luò )管理與運營(yíng)領(lǐng)域主要研究的熱點(diǎn)之一。本文從幾個(gè)方面闡述光傳送網(wǎng)的自智化應用和演進(jìn)的一些思考：一是光傳送網(wǎng)的自智網(wǎng)絡(luò )架構應用，即將已構建的光傳送網(wǎng)管控體系映射到TMF提出的通用自智網(wǎng)絡(luò )架構中；二是為有效提升光網(wǎng)絡(luò )的智能化水平，需要提出適應光傳送網(wǎng)領(lǐng)域的智能化應用策略和需求;三是自智化過(guò)程中面臨的挑戰等。

  1 光傳送網(wǎng)的自智網(wǎng)絡(luò )架構應用

  將光傳送網(wǎng)管控分層體系架構引入到TMF發(fā)布的《自智網(wǎng)絡(luò )白皮書(shū)(3.0)》的通用自智網(wǎng)絡(luò )框架中，形成了適用于光傳送網(wǎng)管控的自智網(wǎng)絡(luò )架構應用(見(jiàn)圖1)[1-3]。由此可見(jiàn)，光傳送網(wǎng)管控分層架構天然符合TMF自智網(wǎng)絡(luò )三層四閉環(huán)的架構和理念。

  將光傳送網(wǎng)管控分層體系分別映射到自智網(wǎng)絡(luò )架構中，可以直接得出它們之間的對應關(guān)系。

  (1)光傳送網(wǎng)管控分層與自智網(wǎng)絡(luò )三層的映射關(guān)系由上到下依次如下。

  · 服務(wù)或應用層對應業(yè)務(wù)運營(yíng)層：主要部署運營(yíng)商的BSS系統、業(yè)務(wù)派單系統或各種APP服務(wù)等，主要處理各種服務(wù)或應用的請求。

  · 網(wǎng)絡(luò )管控層對應服務(wù)運營(yíng)層：主要部署傳送網(wǎng)領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò )管控系統或直接部署全業(yè)務(wù)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )管控系統(OSS)等，以支持傳送網(wǎng)內的或跨多業(yè)務(wù)域的全程全網(wǎng)的端到端業(yè)務(wù)管控和分析功能。

  · 子網(wǎng)管控層對應資源運營(yíng)層：主要部署各傳送網(wǎng)廠(chǎng)商管控系統，負責各廠(chǎng)商子網(wǎng)內的資源管控和網(wǎng)絡(luò )分析等的運營(yíng)管理功能。

  (2)光傳送網(wǎng)管控體系的四閉環(huán)的映射關(guān)系由上到下依次如下。

  · 用戶(hù)閉環(huán)：穿越服務(wù)或應用層、網(wǎng)絡(luò )管控層和子網(wǎng)管控層之間和其他3個(gè)閉環(huán)間的交互，以支持用戶(hù)服務(wù)的實(shí)現。3個(gè)層級間通過(guò)意圖驅動(dòng)的接口進(jìn)行交互。

  · 業(yè)務(wù)閉環(huán)：服務(wù)或應用層與網(wǎng)絡(luò )管控層之間的交互閉環(huán)，通過(guò)業(yè)務(wù)意圖的應用接口(API)實(shí)現交互。

  · 服務(wù)閉環(huán)：網(wǎng)絡(luò )管控層與子網(wǎng)管控層之間的交互閉環(huán)，通過(guò)服務(wù)意圖的北向接口(NBI)實(shí)現交互。

  · 資源閉環(huán)：子網(wǎng)管控層與網(wǎng)元層之間的交互閉環(huán)，通過(guò)資源意圖的南向接口(SBI)實(shí)現交互。

  與其他專(zhuān)業(yè)網(wǎng)絡(luò )相比，光傳送網(wǎng)提供的是面向連接的分層網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)的承載服務(wù)，這使得它的智能化具有一個(gè)典型特征：自智域內下層閉環(huán)是實(shí)現上層閉環(huán)的基礎和前提。在光傳送網(wǎng)的自智網(wǎng)絡(luò )架構中，各類(lèi)服務(wù)(特別是業(yè)務(wù)管控服務(wù))要求子網(wǎng)管控層首先實(shí)現資源的自智閉環(huán)，在單廠(chǎng)家子網(wǎng)內首先實(shí)現全程智能化。上層網(wǎng)絡(luò )管控層服務(wù)閉環(huán)的實(shí)現，依賴(lài)于下層各子網(wǎng)的資源自智閉環(huán)的實(shí)現程度，它是上層實(shí)現智能化閉環(huán)的基礎和前提。為實(shí)現服務(wù)閉環(huán)的全程智能化，在子網(wǎng)管控層實(shí)現全部資源閉環(huán)智能化的基礎上，上層網(wǎng)絡(luò )管控層側重于域間服務(wù)閉環(huán)的橫向業(yè)務(wù)編排、路由計算和連接拆分等。嵌套下層域內閉環(huán)流程，實(shí)現跨層端到端的服務(wù)閉環(huán)。

  2 光傳送網(wǎng)智能化應用探討

  2.1 維護和優(yōu)化階段的智能化應用策略光網(wǎng)絡(luò )的全生命周期涵蓋了規劃、建設、運營(yíng)、維護和優(yōu)化各階段。其中，維護和優(yōu)化階段的智能化需求更為迫切，并且更多的體現在增強網(wǎng)絡(luò )分析能力上。通過(guò)引入人工智能、大數據、數字孿生等新型技術(shù)，增強光網(wǎng)絡(luò )資源使用統計、告警根源分析、性能預測和趨勢分析等分析能力，提升現有光網(wǎng)絡(luò )維護和優(yōu)化階段的智能化水平。這是當前光網(wǎng)絡(luò )智能化研究的重點(diǎn)之一。

  由此可以考慮從當前多區域現網(wǎng)使用的規劃優(yōu)化工具、網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)的相關(guān)分析工具等出發(fā)，統計分析出現網(wǎng)當前較為迫切實(shí)現的自動(dòng)化、自智化應用需求,例如業(yè)務(wù)故障智能分析(根源告警分析)、故障定位、保護恢復仿真、光網(wǎng)絡(luò )性能智能預測、資源瓶頸分析、光網(wǎng)絡(luò )資源智能優(yōu)化、同纜風(fēng)險智能識別等[4-6]。通過(guò)人工智能、大數據等新技術(shù)智能增強網(wǎng)絡(luò )分析能力。因此，可以考慮從現網(wǎng)已經(jīng)應用的運維和優(yōu)化工具入手，進(jìn)行工具的智能化改造升級，有效提升數據分析效率和準確性，降低人工參與比重,切實(shí)提高網(wǎng)絡(luò )維護和優(yōu)化階段的智能化水平。同時(shí)，可以考慮對這些應用分析需求進(jìn)行優(yōu)先級排序，優(yōu)先實(shí)現高優(yōu)先級的應用需求的改造升級。

  優(yōu)先從現網(wǎng)正在使用的運維優(yōu)化工具入手考慮智能化應用需求的優(yōu)點(diǎn)是：一方面將網(wǎng)絡(luò )智能化更符合實(shí)際所需，直擊現網(wǎng)運維管理的痛點(diǎn);另一方面可以將智能化后的分析效果與之前現網(wǎng)使用的運維優(yōu)化工具所得出的分析數據和結果直接進(jìn)行對比分析，有助于智能化效果和網(wǎng)絡(luò )自智化水平分級的評估。

  2.2 提升用戶(hù)感知的應用需求提升用戶(hù)感知的應用需求也是智能化研究的方向之一。自智化水平分級是為自智化水平的評估服務(wù)的，而它們最終服務(wù)于提升用戶(hù)感知，形成用戶(hù)閉環(huán)。業(yè)務(wù)意圖直接反映了用戶(hù)對業(yè)務(wù)的請求需求，因此業(yè)務(wù)意圖到服務(wù)意圖之間的映射和轉化是光網(wǎng)絡(luò )自智化的應用需求之一。通常采用模板化的人工映射方式，人工干預較多，自動(dòng)化水平較低。隨著(zhù)更高的網(wǎng)絡(luò )智能化要求，實(shí)現意圖驅動(dòng)的業(yè)務(wù)需求自動(dòng)化，大大縮短服務(wù)提供時(shí)間，可以直接提升用戶(hù)感知，有效改善客戶(hù)的服務(wù)體驗。

  2.3 從典型應用場(chǎng)景到全場(chǎng)景化覆蓋逐步擴展的智能化分級評估由于光傳送網(wǎng)管控和運營(yíng)的復雜性，初始階段對光傳送網(wǎng)管控與運營(yíng)工作流程進(jìn)行整體的智能化分級評估具有較大挑戰。因此，可以考慮先針對某些典型應用場(chǎng)景，并根據典型應用場(chǎng)景在網(wǎng)絡(luò )的全生命周期重要性，確定優(yōu)先級。優(yōu)先進(jìn)行高優(yōu)先級的典型場(chǎng)景的智能化水平分級評估。隨著(zhù)評估體系和方法的不斷完善，逐步擴展到全場(chǎng)景化的光網(wǎng)絡(luò )整體管控和運營(yíng)水平的評估。

  3 智能化運營(yíng)過(guò)程中面臨的難點(diǎn)和挑戰

  3.1 頂層設計和縱向流程規劃，實(shí)現自智域跨層接口間的智能化聯(lián)動(dòng)光傳送網(wǎng)的智能化需要對網(wǎng)絡(luò )的規劃、建設、維護、優(yōu)化、運營(yíng)的全生命周期不同階段的應用場(chǎng)景進(jìn)行流程化的頂層設計和規劃，以實(shí)現貫穿三個(gè)層面的用戶(hù)閉環(huán)。而自智域跨層接口之間的智能化聯(lián)動(dòng)成為需要解決的問(wèn)題之一。以往各層的意圖驅動(dòng)接口是根據網(wǎng)絡(luò )管控建設需求相對獨立進(jìn)行規范和部署的。上層請求通過(guò)接口和本層映射，驅動(dòng)和觸發(fā)下層接口。因此，跨層接口之間的智能化聯(lián)動(dòng)成為光傳送網(wǎng)管控服務(wù)智能化的關(guān)鍵環(huán)節，需要將縱向三層和層間接口交互整體拉通，實(shí)現接口間的聯(lián)動(dòng)，打通由上至下全程信息流的交互，這具有較大挑戰。

  3.2 增強智能化應用產(chǎn)品的運營(yíng)和維護，實(shí)現可持續發(fā)展戰略為增強管理平面的網(wǎng)絡(luò )分析能力，需要引入大數據、人工智能等IT新技術(shù)，應用機器學(xué)習、算法模型、模型推理和迭代等，最終開(kāi)發(fā)出側重于網(wǎng)絡(luò )數據分析的應用產(chǎn)品。而這種應用產(chǎn)品還需要做產(chǎn)品的運營(yíng)，包括前期的宣傳、推廣，后期的產(chǎn)品迭代和維護等，以實(shí)現應用產(chǎn)品的可持續發(fā)展。與此同時(shí)，受接口開(kāi)放、模型算法效果的評估、需求符合度等因素影響，這種定制化的應用產(chǎn)品的推廣速度還較為緩慢。因此，從目前光傳送網(wǎng)領(lǐng)域相關(guān)的人力、成本投入來(lái)看，這種智能化新應用產(chǎn)品的運營(yíng)和維護還是短板。

  與光傳送新技術(shù)的應用和推廣類(lèi)似，可以考慮選取典型應用產(chǎn)品先進(jìn)行現網(wǎng)試點(diǎn)，評估效果后，再逐步向全網(wǎng)泛化推廣。不同的是，目前這種軟件應用產(chǎn)品的運營(yíng)和維護的經(jīng)驗十分有限，還處在不斷摸索和經(jīng)驗積累階段。

  3.3 光網(wǎng)絡(luò )管理運維體系需適應智能化發(fā)展需要隨著(zhù)運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)管控的云化、微服務(wù)化部署，已逐步打破了傳統運維管理界面。系統管理維護、數據獲取等根據需要可能會(huì )跨傳統的管理維護邊界。目前，面臨著(zhù)AI等新技術(shù)產(chǎn)品的維護以及跨地域的數據采集還存在較大難度，不利于新技術(shù)的引入。因此，隨著(zhù)新技術(shù)應用的推廣，光網(wǎng)絡(luò )的管理運維體系也需隨之調整和革新，以適應網(wǎng)絡(luò )智能化發(fā)展的需要。

  3.4 智能新技術(shù)的引入需要多專(zhuān)業(yè)的復合型人才為提高智能化網(wǎng)絡(luò )分析能力，運營(yíng)商紛紛創(chuàng )建了各自的數據中心、AI中心等，引入大數據分析、AI能力等，賦能全生命周期的網(wǎng)絡(luò )管理和運維。然而，在電信網(wǎng)中應用這些IT新技術(shù)，對人才的要求會(huì )比較高，既需要熟悉相關(guān)的IT新技術(shù)，又需要對網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)十分了解。這使得新技術(shù)應用直接面臨一個(gè)突出問(wèn)題：熟悉新技術(shù)的IT研發(fā)人員，并不了解網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù);反之，現有熟悉網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)的人員也不了解IT新技術(shù)。因此，這種多專(zhuān)業(yè)的復合型人才相對短缺，成為運營(yíng)商人才建設的主要缺口。

  4 光傳送網(wǎng)智能化研究和標準化進(jìn)展

  光傳送網(wǎng)從ASON到SDN階段，智能化主要是圍繞網(wǎng)絡(luò )各種管控服務(wù)展開(kāi)。隨著(zhù)電信網(wǎng)絡(luò )的數字化轉型，不斷引入AI、大數據等IT新型智能化技術(shù)，近年來(lái)網(wǎng)絡(luò )智能化研究的重心正向著(zhù)網(wǎng)絡(luò )分析的智能化轉移[6-8]。在光網(wǎng)絡(luò )管控體系中，增強網(wǎng)絡(luò )智能化分析能力，提高網(wǎng)絡(luò )分析的智能化水平和分析結果的準確性，從而全面提升網(wǎng)絡(luò )的規劃、建設、運營(yíng)、維護和優(yōu)化等各階段的全生命周期的智能化。

  目前，國內CCSA TC7網(wǎng)絡(luò )管理與運營(yíng)支撐工作組正在開(kāi)展網(wǎng)絡(luò )管理與運營(yíng)智能化相關(guān)的標準化工作。已經(jīng)建立起一個(gè)較為系統的信息通信網(wǎng)智能化運營(yíng)管理標準體系，內容涵蓋了整個(gè)標準體系的參考架構、需求與用例、智能化水平分級、智能化水平分級評估方法，以及相關(guān)運營(yíng)管理接口等方面(見(jiàn)圖2)。其中，與光傳送網(wǎng)智能化管理與運營(yíng)的標準化工作主要在TC7 WG2工作組展開(kāi)，目前正在制定光傳送網(wǎng)智能化水平分級標準，另外光傳送網(wǎng)智能化需求與用例、接口等相關(guān)標準也已立項并陸續展開(kāi)工作。

  此外，CCSA TC6 WG1傳送網(wǎng)工作組也在同步進(jìn)行光傳送網(wǎng)智能化研究和標準化工作，更側重于從光傳送層支撐整個(gè)管控體系的智能化[3-5]。目前，已完成了人工智能、數字孿生和大數據等新型IT技術(shù)在光傳送網(wǎng)領(lǐng)域的應用研究。

  5 結束語(yǔ)

  綜上所述，雖然光傳送網(wǎng)管理與運營(yíng)智能化還處在不斷摸索階段，面臨著(zhù)較多的挑戰，但隨著(zhù)智能化新技術(shù)應用的逐步成熟，智能化應用的運營(yíng)和維護經(jīng)驗也將不斷增強。并且隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )智能化管理與運營(yíng)標準化工作的日漸深入，將會(huì )更有利地支撐光傳送網(wǎng)運維的數智化轉型與智能化水平的持續提升。

  參考文獻

  [1] TMF. 自智網(wǎng)絡(luò )白皮書(shū)(3.0)[R], 2021.[2] TMF. Autonomous networks-business requirements & architecture[R], 2020.[3] CCSA TC6 WG1. 傳送網(wǎng)管控融合系統(MCS)[R], 2021.[4] CCSA TC6 WG1. 人工智能在傳送網(wǎng)領(lǐng)域中的應用研究[R], 2020.[5] CCSA TC6 WG1. 傳輸網(wǎng)智能化運維研究[R], 2020.[6] 中國移動(dòng). 光網(wǎng)絡(luò )人工智能(AI) 應用白皮書(shū)[R], 2021.[7] ITU-T. Framework for evaluating intelligence levels of future networks including IMT-2020[R], 2020.[8] ETSI. ENI definition of categories for AI application to networks[R], 2019.

  作者簡(jiǎn)介

  王郁 中國信息通信研究院技術(shù)與標準研究所高級工程師，主要從事光傳送網(wǎng)及其管控技術(shù)領(lǐng)域的研究、標準制定、測試驗證等工作。