面向混合網(wǎng)絡(luò)的自動化運(yùn)營系統(tǒng)

房磊

【摘要】? ? 隨著虛擬化乃至云原生網(wǎng)絡(luò)的逐步商用，由傳統(tǒng)物理網(wǎng)絡(luò)和虛擬化網(wǎng)絡(luò)組成的“混合”網(wǎng)絡(luò)正成為愈加普遍的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，而傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營系統(tǒng)已不能很好地滿足此種混合網(wǎng)絡(luò)的自動化運(yùn)營需求。為此提出一套端到端自動化運(yùn)營系統(tǒng)模型，旨在提供更加自動、智能、高效的混合網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營能力。

【關(guān)鍵字】? ? 混合網(wǎng)絡(luò)? ? 網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化? ? 運(yùn)營系統(tǒng)? ? 自動化? ? 閉環(huán)

經(jīng)過多年發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化已逐漸成為主流運(yùn)營商新建或改造網(wǎng)絡(luò)時的首選。然而由于傳統(tǒng)物理網(wǎng)絡(luò)存量依然很大，所以在很長一段時間內(nèi)將出現(xiàn)傳統(tǒng)物理網(wǎng)絡(luò)與虛擬化網(wǎng)絡(luò)共存的局面。本文中“混合”網(wǎng)絡(luò)特指此種由傳統(tǒng)物理網(wǎng)絡(luò)與虛擬化網(wǎng)絡(luò)共同組成的網(wǎng)絡(luò)。運(yùn)營自動化一直是業(yè)界熱門話題，而面向混合網(wǎng)絡(luò)的自動化運(yùn)營已成為業(yè)界的一道難題。目前業(yè)內(nèi)已有諸多機(jī)構(gòu)對此進(jìn)行了探索實(shí)踐。如由ETSI主導(dǎo)發(fā)起的OSM，致力于關(guān)注混合網(wǎng)絡(luò)的端到端業(yè)務(wù)編排。由ECOMP和Open-O合并而成的ONAP項(xiàng)目，致力于為混合網(wǎng)絡(luò)打造實(shí)時的、策略驅(qū)動的編排及自動化平臺。OpenDaylight作為最大的開源SDN控制器，致力于驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)自動化并提升運(yùn)營效率。這些項(xiàng)目各有側(cè)重，本文將從更整體、通用的視角，探討混合網(wǎng)絡(luò)自動化運(yùn)營面臨哪些難題、如何搭建混合網(wǎng)絡(luò)自動化運(yùn)營系統(tǒng)等。

一、混合網(wǎng)絡(luò)在自動化運(yùn)營方面的難題

由于設(shè)備性質(zhì)不同，物理網(wǎng)絡(luò)與虛擬化網(wǎng)絡(luò)各有特點(diǎn)，因此在運(yùn)營自動化上也各有難題。而混合網(wǎng)絡(luò)要將這兩種網(wǎng)絡(luò)的難題均考慮在內(nèi)。

傳統(tǒng)物理網(wǎng)絡(luò)：運(yùn)營自動化起步更早，但由于網(wǎng)絡(luò)由專用物理設(shè)備構(gòu)成，因此運(yùn)營過程中難以避免地充斥大量人工處理環(huán)節(jié)，運(yùn)營效率和質(zhì)量很難提升。

虛擬化網(wǎng)絡(luò)：通過通用服務(wù)器承載虛擬網(wǎng)絡(luò)功能，運(yùn)營人員無需面對繁雜的多廠家專用物理設(shè)備，維護(hù)難度大大降低。此外，更IT化的網(wǎng)絡(luò)有利于更快的問題發(fā)現(xiàn)、上報及自動化處理。但相對于更加靜態(tài)的物理網(wǎng)絡(luò)，虛擬化網(wǎng)絡(luò)更加動態(tài)，運(yùn)營系統(tǒng)必須要提供更高的靈活性，適配動態(tài)的資源調(diào)整和業(yè)務(wù)變更。而新出現(xiàn)的虛擬化層及上層網(wǎng)絡(luò)功能軟件等新實(shí)體和新技術(shù)對運(yùn)營人員的技能，尤其是IT層面技能，也提出了更高的要求。

混合網(wǎng)絡(luò)：當(dāng)前很多運(yùn)營商對于物理網(wǎng)絡(luò)和虛擬化網(wǎng)絡(luò)仍然分別運(yùn)營，或增強(qiáng)傳統(tǒng)運(yùn)營系統(tǒng)，進(jìn)行過渡性地統(tǒng)一管理。但由于MANO與EMS和傳統(tǒng)OSS的接口尚不夠細(xì)致，在實(shí)現(xiàn)時會遇到很多困難，從而會拖累NFV技術(shù)的部分優(yōu)勢。因此，缺乏統(tǒng)一的運(yùn)營方式，極大地提高了混合網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營成本，降低了運(yùn)營效率和質(zhì)量。

二、優(yōu)化思路

2.1 搭建統(tǒng)一運(yùn)營系統(tǒng)，構(gòu)建端到端自動化閉環(huán)

當(dāng)前很多運(yùn)營商在設(shè)計混合網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營系統(tǒng)時，仍然采用“新網(wǎng)新管、老網(wǎng)老管”的思路，即物理網(wǎng)絡(luò)利舊原先的運(yùn)營系統(tǒng)，虛擬化網(wǎng)絡(luò)新建運(yùn)營系統(tǒng)。好處是保護(hù)現(xiàn)有資產(chǎn)、減少CAPEX，弊端是兩套系統(tǒng)相對獨(dú)立，難以有效協(xié)同、實(shí)現(xiàn)端到端自動化運(yùn)營，增加后續(xù)OPEX。

因此應(yīng)構(gòu)建一套統(tǒng)一的運(yùn)營系統(tǒng)。其核心設(shè)計思路是，通過自動化大閉環(huán)+人工處理流程自動化小閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)面向混合網(wǎng)絡(luò)的端到端自動化運(yùn)營閉環(huán)。

2.2 利用AI等新技術(shù)，進(jìn)一步提升系統(tǒng)自動化水平

近年來又掀起一陣AI熱潮，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營領(lǐng)域也在加快使用AI優(yōu)化運(yùn)營效率和質(zhì)量。如Gartner提出AIOps概念，從智能檢測、預(yù)測、根因分析等方面探索AI在運(yùn)營領(lǐng)域的可能性。如基于圖像識別的安裝審計技術(shù)，可自動評判設(shè)備安裝的規(guī)范程度，提升安裝質(zhì)量。如類似聊天機(jī)器人的運(yùn)維助手，將知識庫與NLP結(jié)合，為運(yùn)維人員提供更加高效智能的隨身運(yùn)維助理等。結(jié)合以上實(shí)踐，可設(shè)法將AI融入運(yùn)營系統(tǒng)各環(huán)節(jié)、各場景，進(jìn)一步提升自動化和智能化水平。

2.3 組織架構(gòu)及文化演進(jìn)，人員技能提升

由于混合網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營涉及新舊兩種網(wǎng)絡(luò)，可能涉及不同的運(yùn)營部門或團(tuán)隊(duì)，所以在考慮端到端運(yùn)營方案時，不應(yīng)局限于系統(tǒng)本身，也應(yīng)考慮組織架構(gòu)及文化上的調(diào)整。如成立統(tǒng)一協(xié)調(diào)小組，甚至將原先兩套團(tuán)隊(duì)融合成統(tǒng)一的團(tuán)隊(duì)。另外，鑒于虛擬化網(wǎng)絡(luò)帶來的新的技術(shù)要求，應(yīng)針對性地提升運(yùn)營人員的技能。

三、模型設(shè)計

針對前文所述種種難題，下文將對混合網(wǎng)絡(luò)端到端自動化運(yùn)營系統(tǒng)模型進(jìn)行頂層設(shè)計（如圖）。該模型旨在搭建一套更加自動、智能、高效的運(yùn)營系統(tǒng)。

1、整體架構(gòu)概述。從下而上，第一層是網(wǎng)絡(luò)層，支持傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和虛擬化網(wǎng)絡(luò)。第二層是適配層，包括各專業(yè)網(wǎng)管、SDN控制器、VNFM、VIM。該層用于對下層網(wǎng)絡(luò)的控制管理。第三層是統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集平臺，用于采集全網(wǎng)告警、性能等數(shù)據(jù)，作為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訂閱和提供源。第四層是核心層，下文將詳細(xì)闡述。核心層之上是BSS。核心層會與BSS交互，如完成客戶訂單接收及分解、產(chǎn)品-服務(wù)建模等。最上層是展現(xiàn)層，包含自服務(wù)門戶、能力開放等功能。下文對核心層進(jìn)行詳述。

2、設(shè)計中心。設(shè)計中心負(fù)責(zé)全網(wǎng)各類設(shè)計工作。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計負(fù)責(zé)全網(wǎng)概要設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計。服務(wù)目錄管理負(fù)責(zé)服務(wù)建模。業(yè)務(wù)模型設(shè)計通過使用TOSCA、YANG等模型對業(yè)務(wù)進(jìn)行設(shè)計。智能策略設(shè)計負(fù)責(zé)設(shè)計自動化策略。沙盒測試用于業(yè)務(wù)發(fā)布前的測試，通過測試后方可上線。版本發(fā)布管理用于發(fā)布和管理業(yè)務(wù)版本。

3、端到端編排管理。本模塊負(fù)責(zé)全局業(yè)務(wù)和資源編排管理。全局業(yè)務(wù)編排管理負(fù)責(zé)全網(wǎng)業(yè)務(wù)的編排管理，如家寬業(yè)務(wù)開通。物理資源編排管理負(fù)責(zé)傳統(tǒng)物理資源的編排管理，如執(zhí)行業(yè)務(wù)可用性檢查。NFVO負(fù)責(zé)虛擬化網(wǎng)絡(luò)的資源編排。SDNO負(fù)責(zé)軟件定義網(wǎng)絡(luò)的編排，自動匹配業(yè)務(wù)調(diào)整所帶來的鏈路調(diào)整需求，提供靈活高速的網(wǎng)絡(luò)連接。全局配置激活負(fù)責(zé)全網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的配置激活。全局存量管理統(tǒng)一管理資源和服務(wù)存量。

4、策略中心。作為 “智囊”，為全網(wǎng)提供自動化運(yùn)營策略服務(wù)。策略引擎&執(zhí)行負(fù)責(zé)策略任務(wù)調(diào)度管理和執(zhí)行。以時間型策略的執(zhí)行為例，到達(dá)某時間即觸發(fā)該策略，并執(zhí)行相應(yīng)動作。策略倉庫可對策略進(jìn)行存儲、停用、刪除、修改、查詢等操作。

5、保障模塊。故障管理負(fù)責(zé)全網(wǎng)告警采集、處理、分析、定位、排除等，性能管理負(fù)責(zé)全網(wǎng)性能指標(biāo)采集、處理、查詢、監(jiān)控、分析等。此模塊可結(jié)合AI，實(shí)現(xiàn)告警關(guān)聯(lián)、性能預(yù)測等功能。

6、分析中心。分析中心是全網(wǎng)的“大腦”，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一分析、決策。綜合分析引擎通過分析保障模塊提供的告警及性能數(shù)據(jù)，以及所需原始數(shù)據(jù)，首先判斷當(dāng)前任務(wù)或問題是否可由系統(tǒng)自動化處理。如判斷無需人工介入，則輸出決策至策略中心，策略引擎解析決策后，從策略倉庫選擇對應(yīng)策略并執(zhí)行。如某虛機(jī)發(fā)生故障，分析中心分析告警數(shù)據(jù)后發(fā)送自愈決策至策略中心，策略中心隨后協(xié)同NFVO和VIM等完成虛機(jī)自愈，解決故障。如分析中心決策需人工介入，如光纖斷了，則會發(fā)送外場維護(hù)決策至人工運(yùn)維中心中的運(yùn)維流程管理系統(tǒng)，解析該決策后，觸發(fā)故障單管理流程，協(xié)同施工調(diào)度管理系統(tǒng)解決故障。決策倉庫用于存儲歷史決策及其處理細(xì)節(jié)和結(jié)果，可用于相同情況復(fù)現(xiàn)時快速調(diào)用歷史決策，或類似情況發(fā)生時查看類似歷史決策的處理細(xì)節(jié)及結(jié)果，便于決策的提效和不斷優(yōu)化。

7、人工運(yùn)維中心。運(yùn)維流程管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)各運(yùn)維流程的統(tǒng)一管理，如網(wǎng)絡(luò)故障單處理流程、投訴單處理流程、變更管理流程等。施工調(diào)度管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)外線任務(wù)和工程師的調(diào)度分配，基于調(diào)度引擎和預(yù)設(shè)的調(diào)度規(guī)則，將工單分配給最匹配的外線工程師。

8、端到端監(jiān)控。對全網(wǎng)進(jìn)行端到端監(jiān)控，可提供全局儀表盤、全局網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)拓?fù)?，以及全局報表?/p>

9、后續(xù)演進(jìn)。受限于網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)技術(shù)演進(jìn)，該模型仍存在很多擴(kuò)展和演進(jìn)的空間。首先，由于網(wǎng)絡(luò)切片相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尚未完全成熟，業(yè)務(wù)也尚未大規(guī)模商用，該模型暫未包含網(wǎng)絡(luò)切片編排管理能力。后續(xù)可增加“CSMF-NSMF-NSSMF”分層切片編排管理子系統(tǒng)。其次是需持續(xù)挖掘運(yùn)營過程中有待進(jìn)一步提升自動化、智能化的場景，設(shè)法融入AI等新技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，并驅(qū)動運(yùn)營商向數(shù)據(jù)分析型運(yùn)營管理轉(zhuǎn)型。再如，當(dāng)前策略設(shè)計基本基于經(jīng)驗(yàn)，相對比較簡單且不夠靈活，后續(xù)應(yīng)思考如何實(shí)現(xiàn)策略的自設(shè)計和自優(yōu)化。

四、機(jī)會與挑戰(zhàn)

自動化運(yùn)營并非新話題，業(yè)界已在此領(lǐng)域探索多年。但虛擬化、5G、網(wǎng)絡(luò)切片等新技術(shù)的爆發(fā)，為運(yùn)營系統(tǒng)的變革演進(jìn)帶來了重大歷史機(jī)遇。但運(yùn)營系統(tǒng)的演進(jìn)并非易事，至少在以下三方面存在挑戰(zhàn)：（1）如何保護(hù)現(xiàn)有資產(chǎn)、權(quán)衡技術(shù)與投資效益。運(yùn)營商現(xiàn)網(wǎng)的運(yùn)營系統(tǒng)往往經(jīng)過多年的深耕打磨，定制化程度非常高，高度匹配當(dāng)前工作需要。但這也意味著系統(tǒng)往往不夠靈活、開放。所以面對虛擬化等新需求，是設(shè)法改造現(xiàn)網(wǎng)系統(tǒng)，還是建新系統(tǒng)，新老系統(tǒng)誰管誰，這些都是權(quán)衡技術(shù)復(fù)雜度和投資效益的現(xiàn)實(shí)問題。（2）運(yùn)營商、設(shè)備廠商、IT廠商之間的博弈。面對新的網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)營系統(tǒng)，運(yùn)營商、設(shè)備廠商、IT廠商之間既合作又競爭的關(guān)系正成為越來越明顯、深入的新常態(tài)。一些大運(yùn)營商不再滿足于直接采購使用第三方系統(tǒng)，而是希望能更多地自研;設(shè)備廠商希望能更多地捆綁網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供運(yùn)營系統(tǒng);IT廠商希望以專業(yè)IT廠商及第三方的身份進(jìn)行更高層面的系統(tǒng)設(shè)計與建設(shè)?？梢韵胍?，隨著運(yùn)營系統(tǒng)功能和架構(gòu)的不斷細(xì)化，競合會長期存在并不斷加深。（3）運(yùn)營商內(nèi)部組織架構(gòu)、文化演進(jìn)方面的阻力。組織架構(gòu)及文化上的演進(jìn)往往最困難，需要全公司自上而下地完成，且從架構(gòu)及運(yùn)作流程，到員工的心態(tài)、技能，各方面都需要持續(xù)地調(diào)整優(yōu)化。

當(dāng)然，盡管面臨重重挑戰(zhàn)，運(yùn)營系統(tǒng)的不斷演進(jìn)是不爭的事實(shí)和必然趨勢。業(yè)內(nèi)人員應(yīng)當(dāng)不斷思考如何提升演進(jìn)目標(biāo)、優(yōu)化演進(jìn)過程、提高運(yùn)營系統(tǒng)完善度、提升相關(guān)人員的工作幸福度和成就感。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1] https：// https：//www.onap.org/ [EB/OL].

[2] https：// https：//www.opendaylight.org/ [EB/OL].

[3] 柏楠， 唐靜， 雷波. 虛擬化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營和測試實(shí)踐探討[J]. 移動通信， 2019（7）： 36.

[4] 趙鵬， 段曉東. SDN/NFV 發(fā)展中的關(guān)鍵：編排器的發(fā)展與挑戰(zhàn)[J]. 電信科學(xué)， 2017（4）： 20-24.

[5] 肖子玉. 面向5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營轉(zhuǎn)型思路[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化， 2016， 29（3）： 5.

[6] 毛東峰， 張強(qiáng)， 賈曼， 陳研， 孫瓊. 面向SDN/NFV的新一代運(yùn)營系統(tǒng)綜述[J]. 電信技術(shù)， 2017（3）： 8-9.

[7] 徐代剛， 孟照星， 劉學(xué)生. 面向未來網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的敏捷運(yùn)維架構(gòu)[J]. 中興通訊技術(shù)， 2016， 22（6）： 57.