中國信通院王郁：光自智網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用探討與標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展

  0 引言

  隨著近期國際電信業(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(3.0)》，以及國內(nèi)各專業(yè)領(lǐng)域智能化分級(jí)、評(píng)估方法等標(biāo)準(zhǔn)化研究的逐步展開，網(wǎng)絡(luò)智能化成為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)管理與運(yùn)營領(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(yīng)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(gòu)應(yīng)用，即將已構(gòu)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(gòu)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(yīng)光傳送網(wǎng)領(lǐng)域的智能化應(yīng)用策略和需求;三是自智化過程中面臨的挑戰(zhàn)等。

  1 光傳送網(wǎng)的自智網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)用

  將光傳送網(wǎng)管控分層體系架構(gòu)引入到TMF發(fā)布的《自智網(wǎng)絡(luò)白皮書(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(gòu)應(yīng)用(見圖1)[1-3]。由此可見，光傳送網(wǎng)管控分層架構(gòu)天然符合TMF自智網(wǎng)絡(luò)三層四閉環(huán)的架構(gòu)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(gòu)中，可以直接得出它們之間的對(duì)應(yīng)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(yīng)用層對(duì)應(yīng)業(yè)務(wù)運(yùn)營層：主要部署運(yùn)營商的BSS系統(tǒng)、業(yè)務(wù)派單系統(tǒng)或各種APP服務(wù)等，主要處理各種服務(wù)或應(yīng)用的請(qǐng)求。

  · 網(wǎng)絡(luò)管控層對(duì)應(yīng)服務(wù)運(yùn)營層：主要部署傳送網(wǎng)領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)管控系統(tǒng)或直接部署全業(yè)務(wù)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)管控系統(tǒng)(OSS)等，以支持傳送網(wǎng)內(nèi)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(duì)應(yīng)資源運(yùn)營層：主要部署各傳送網(wǎng)廠商管控系統(tǒng)，負(fù)責(zé)各廠商子網(wǎng)內(nèi)的資源管控和網(wǎng)絡(luò)分析等的運(yùn)營管理功能。

  (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。

  · 用戶閉環(huán)：穿越服務(wù)或應(yīng)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，以支持用戶服務(wù)的實(shí)現(xiàn)。3個(gè)層級(jí)間通過意圖驅(qū)動(dòng)的接口進(jìn)行交互。

  · 業(yè)務(wù)閉環(huán)：服務(wù)或應(yīng)用層與網(wǎng)絡(luò)管控層之間的交互閉環(huán)，通過業(yè)務(wù)意圖的應(yīng)用接口(API)實(shí)現(xiàn)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)，通過服務(wù)意圖的北向接口(NBI)實(shí)現(xiàn)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)，通過資源意圖的南向接口(SBI)實(shí)現(xiàn)交互。

  與其他專業(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(nèi)下層閉環(huán)是實(shí)現(xiàn)上層閉環(huán)的基礎(chǔ)和前提。在光傳送網(wǎng)的自智網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，各類服務(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(xiàn)資源的自智閉環(huán)，在單廠家子網(wǎng)內(nèi)首先實(shí)現(xiàn)全程智能化。上層網(wǎng)絡(luò)管控層服務(wù)閉環(huán)的實(shí)現(xiàn)，依賴于下層各子網(wǎng)的資源自智閉環(huán)的實(shí)現(xiàn)程度，它是上層實(shí)現(xiàn)智能化閉環(huán)的基礎(chǔ)和前提。為實(shí)現(xiàn)服務(wù)閉環(huán)的全程智能化，在子網(wǎng)管控層實(shí)現(xiàn)全部資源閉環(huán)智能化的基礎(chǔ)上，上層網(wǎng)絡(luò)管控層側(cè)重于域間服務(wù)閉環(huán)的橫向業(yè)務(wù)編排、路由計(jì)算和連接拆分等。嵌套下層域內(nèi)閉環(huán)流程，實(shí)現(xiàn)跨層端到端的服務(wù)閉環(huán)。

  2 光傳送網(wǎng)智能化應(yīng)用探討

  2.1 維護(hù)和優(yōu)化階段的智能化應(yīng)用策略光網(wǎng)絡(luò)的全生命周期涵蓋了規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營、維護(hù)和優(yōu)化各階段。其中，維護(hù)和優(yōu)化階段的智能化需求更為迫切，并且更多的體現(xiàn)在增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)分析能力上。通過引入人工智能、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生等新型技術(shù)，增強(qiáng)光網(wǎng)絡(luò)資源使用統(tǒng)計(jì)、告警根源分析、性能預(yù)測(cè)和趨勢(shì)分析等分析能力，提升現(xiàn)有光網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和優(yōu)化階段的智能化水平。這是當(dāng)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(dāng)前多區(qū)域現(xiàn)網(wǎng)使用的規(guī)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(tǒng)計(jì)分析出現(xiàn)網(wǎng)當(dāng)前較為迫切實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化、自智化應(yīng)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(hù)恢復(fù)仿真、光網(wǎng)絡(luò)性能智能預(yù)測(cè)、資源瓶頸分析、光網(wǎng)絡(luò)資源智能優(yōu)化、同纜風(fēng)險(xiǎn)智能識(shí)別等[4-6]。通過人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)智能增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)分析能力。因此，可以考慮從現(xiàn)網(wǎng)已經(jīng)應(yīng)用的運(yùn)維和優(yōu)化工具入手，進(jìn)行工具的智能化改造升級(jí)，有效提升數(shù)據(jù)分析效率和準(zhǔn)確性，降低人工參與比重,切實(shí)提高網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和優(yōu)化階段的智能化水平。同時(shí)，可以考慮對(duì)這些應(yīng)用分析需求進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，優(yōu)先實(shí)現(xiàn)高優(yōu)先級(jí)的應(yīng)用需求的改造升級(jí)。

  優(yōu)先從現(xiàn)網(wǎng)正在使用的運(yùn)維優(yōu)化工具入手考慮智能化應(yīng)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(xiàn)網(wǎng)運(yùn)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(xiàn)網(wǎng)使用的運(yùn)維優(yōu)化工具所得出的分析數(shù)據(jù)和結(jié)果直接進(jìn)行對(duì)比分析，有助于智能化效果和網(wǎng)絡(luò)自智化水平分級(jí)的評(píng)估。

  2.2 提升用戶感知的應(yīng)用需求提升用戶感知的應(yīng)用需求也是智能化研究的方向之一。自智化水平分級(jí)是為自智化水平的評(píng)估服務(wù)的，而它們最終服務(wù)于提升用戶感知，形成用戶閉環(huán)。業(yè)務(wù)意圖直接反映了用戶對(duì)業(yè)務(wù)的請(qǐng)求需求，因此業(yè)務(wù)意圖到服務(wù)意圖之間的映射和轉(zhuǎn)化是光網(wǎng)絡(luò)自智化的應(yīng)用需求之一。通常采用模板化的人工映射方式，人工干預(yù)較多，自動(dòng)化水平較低。隨著更高的網(wǎng)絡(luò)智能化要求，實(shí)現(xiàn)意圖驅(qū)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，可以直接提升用戶感知，有效改善客戶的服務(wù)體驗(yàn)。

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

  3 智能化運(yùn)營過程中面臨的難點(diǎn)和挑戰(zhàn)

  3.1 頂層設(shè)計(jì)和縱向流程規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)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(duì)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、建設(shè)、維護(hù)、優(yōu)化、運(yùn)營的全生命周期不同階段的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行流程化的頂層設(shè)計(jì)和規(guī)劃，以實(shí)現(xiàn)貫穿三個(gè)層面的用戶閉環(huán)。而自智域跨層接口之間的智能化聯(lián)動(dòng)成為需要解決的問題之一。以往各層的意圖驅(qū)動(dòng)接口是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)管控建設(shè)需求相對(duì)獨(dú)立進(jìn)行規(guī)范和部署的。上層請(qǐng)求通過接口和本層映射，驅(qū)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(jié)，需要將縱向三層和層間接口交互整體拉通，實(shí)現(xiàn)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(zhàn)。

  3.2 增強(qiáng)智能化應(yīng)用產(chǎn)品的運(yùn)營和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略為增強(qiáng)管理平面的網(wǎng)絡(luò)分析能力，需要引入大數(shù)據(jù)、人工智能等IT新技術(shù)，應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)、算法模型、模型推理和迭代等，最終開發(fā)出側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用產(chǎn)品。而這種應(yīng)用產(chǎn)品還需要做產(chǎn)品的運(yùn)營，包括前期的宣傳、推廣，后期的產(chǎn)品迭代和維護(hù)等，以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用產(chǎn)品的可持續(xù)發(fā)展。與此同時(shí)，受接口開放、模型算法效果的評(píng)估、需求符合度等因素影響，這種定制化的應(yīng)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、成本投入來看，這種智能化新應(yīng)用產(chǎn)品的運(yùn)營和維護(hù)還是短板。

  與光傳送新技術(shù)的應(yīng)用和推廣類似，可以考慮選取典型應(yīng)用產(chǎn)品先進(jìn)行現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)，評(píng)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(yīng)用產(chǎn)品的運(yùn)營和維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)十分有限，還處在不斷摸索和經(jīng)驗(yàn)積累階段。

  3.3 光網(wǎng)絡(luò)管理運(yùn)維體系需適應(yīng)智能化發(fā)展需要隨著運(yùn)營商網(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(tǒng)運(yùn)維管理界面。系統(tǒng)管理維護(hù)、數(shù)據(jù)獲取等根據(jù)需要可能會(huì)跨傳統(tǒng)的管理維護(hù)邊界。目前，面臨著AI等新技術(shù)產(chǎn)品的維護(hù)以及跨地域的數(shù)據(jù)采集還存在較大難度，不利于新技術(shù)的引入。因此，隨著新技術(shù)應(yīng)用的推廣，光網(wǎng)絡(luò)的管理運(yùn)維體系也需隨之調(diào)整和革新，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)智能化發(fā)展的需要。

  3.4 智能新技術(shù)的引入需要多專業(yè)的復(fù)合型人才為提高智能化網(wǎng)絡(luò)分析能力，運(yùn)營商紛紛創(chuàng)建了各自的數(shù)據(jù)中心、AI中心等，引入大數(shù)據(jù)分析、AI能力等，賦能全生命周期的網(wǎng)絡(luò)管理和運(yùn)維。然而，在電信網(wǎng)中應(yīng)用這些IT新技術(shù)，對(duì)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(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)十分了解。這使得新技術(shù)應(yīng)用直接面臨一個(gè)突出問題：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(xiàn)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，這種多專業(yè)的復(fù)合型人才相對(duì)短缺，成為運(yùn)營商人才建設(shè)的主要缺口。

  4 光傳送網(wǎng)智能化研究和標(biāo)準(zhǔn)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。隨著電信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，不斷引入AI、大數(shù)據(jù)等IT新型智能化技術(shù)，近年來網(wǎng)絡(luò)智能化研究的重心正向著網(wǎng)絡(luò)分析的智能化轉(zhuǎn)移[6-8]。在光網(wǎng)絡(luò)管控體系中，增強(qiáng)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(jié)果的準(zhǔn)確性，從而全面提升網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營、維護(hù)和優(yōu)化等各階段的全生命周期的智能化。

  目前，國內(nèi)CCSA TC7網(wǎng)絡(luò)管理與運(yùn)營支撐工作組正在開展網(wǎng)絡(luò)管理與運(yùn)營智能化相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化工作。已經(jīng)建立起一個(gè)較為系統(tǒng)的信息通信網(wǎng)智能化運(yùn)營管理標(biāo)準(zhǔn)體系，內(nèi)容涵蓋了整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系的參考架構(gòu)、需求與用例、智能化水平分級(jí)、智能化水平分級(jí)評(píng)估方法，以及相關(guān)運(yùn)營管理接口等方面(見圖2)。其中，與光傳送網(wǎng)智能化管理與運(yùn)營的標(biāo)準(zhǔn)化工作主要在TC7 WG2工作組展開，目前正在制定光傳送網(wǎng)智能化水平分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，另外光傳送網(wǎng)智能化需求與用例、接口等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也已立項(xiàng)并陸續(xù)展開工作。

  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(biāo)準(zhǔn)化工作，更側(cè)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(shù)字孿生和大數(shù)據(jù)等新型IT技術(shù)在光傳送網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用研究。

  5 結(jié)束語

  綜上所述，雖然光傳送網(wǎng)管理與運(yùn)營智能化還處在不斷摸索階段，面臨著較多的挑戰(zhàn)，但隨著智能化新技術(shù)應(yīng)用的逐步成熟，智能化應(yīng)用的運(yùn)營和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)也將不斷增強(qiáng)。并且隨著網(wǎng)絡(luò)智能化管理與運(yùn)營標(biāo)準(zhǔn)化工作的日漸深入，將會(huì)更有利地支撐光傳送網(wǎng)運(yùn)維的數(shù)智化轉(zhuǎn)型與智能化水平的持續(xù)提升。

  參考文獻(xiàn)

  [1] TMF. 自智網(wǎng)絡(luò)白皮書(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(tǒng)(MCS)[R], 2021.[4] CCSA TC6 WG1. 人工智能在傳送網(wǎng)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究[R], 2020.[5] CCSA TC6 WG1. 傳輸網(wǎng)智能化運(yùn)維研究[R], 2020.[6] 中國移動(dòng). 光網(wǎng)絡(luò)人工智能(AI) 應(yīng)用白皮書[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.

  作者簡介

  王郁 中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所高級(jí)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(biāo)準(zhǔn)制定、測(cè)試驗(yàn)證等工作。