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技术与标准丨光自智网络应用探讨与标准化进展
作者简介
王郁
中国信息通信研究院技术与标准研究所高级工程师，主要从事光传送网及其管控技术领域的研究、标准制定、测试验证等工作。论文引用格式：
王郁. 光自智网络应用探讨与标准化进展[J]. 信息通信技术与政策, 2022,48(4):92-96.
光自智网络应用探讨与标准化进展
王郁
(中国信息通信研究院技术与标准研究所，北京 100191)
摘要：围绕近年来光传送网的智能化演进方向，探讨了光自智网络架构映射，以及光网络智能化的主要特征；从智能化应用的角度，探讨了光网络智能化的应用策略和需求、面临的挑战，以及当前相关研究和标准化工作进展。
关键词：光传送网；自智网络；智能化；水平分级；人工智能
中图分类号：TN929.11 文献标志码：A
引用格式：王郁. 光自智网络应用探讨与标准化进展[J]. 信息通信技术与政策, 2022,48(4):92-96.
DOI：10.12267/j.issn.2096-5931.2022.04.015
0 引言
随着近期国际电信业管理论坛（TM Forum，TMF）联合产业伙伴发布《自智网络白皮书（3.0）》，以及国内各专业领域智能化分级、评估方法等标准化研究的逐步展开，网络智能化成为当前网络管理与运营领域主要研究的热点之一。本文从几个方面阐述光传送网的自智化应用和演进的一些思考：一是光传送网的自智网络架构应用，即将已构建的光传送网管控体系映射到TMF提出的通用自智网络架构中；二是为有效提升光网络的智能化水平，需要提出适应光传送网领域的智能化应用策略和需求；三是自智化过程中面临的挑战等。
1 光传送网的自智网络架构应用
将光传送网管控分层体系架构引入到TMF发布的《自智网络白皮书（3.0）》的通用自智网络框架中，形成了适用于光传送网管控的自智网络架构应用（见图1）[1-3]。由此可见，光传送网管控分层架构天然符合TMF自智网络三层四闭环的架构和理念。
将光传送网管控分层体系分别映射到自智网络架构中，可以直接得出它们之间的对应关系。
（1）光传送网管控分层与自智网络三层的映射关系由上到下依次如下。
• 服务或应用层对应业务运营层：主要部署运营商的BSS系统、业务派单系统或各种APP服务等，主要处理各种服务或应用的请求。
• 网络管控层对应服务运营层：主要部署传送网领域的网络管控系统或直接部署全业务网的网络管控系统（OSS）等，以支持传送网内的或跨多业务域的全程全网的端到端业务管控和分析功能。
• 子网管控层对应资源运营层：主要部署各传送网厂商管控系统，负责各厂商子网内的资源管控和网络分析等的运营管理功能。
（2）光传送网管控体系的四闭环的映射关系由上到下依次如下。
• 用户闭环：穿越服务或应用层、网络管控层和子网管控层之间和其他3个闭环间的交互，以支持用户服务的实现。3个层级间通过意图驱动的接口进行交互。
• 业务闭环：服务或应用层与网络管控层之间的交互闭环，通过业务意图的应用接口（API）实现交互。
• 服务闭环：网络管控层与子网管控层之间的交互闭环，通过服务意图的北向接口（NBI）实现交互。
• 资源闭环：子网管控层与网元层之间的交互闭环，通过资源意图的南向接口（SBI）实现交互。
与其他专业网络相比，光传送网提供的是面向连接的分层网络业务的承载服务，这使得它的智能化具有一个典型特征：自智域内下层闭环是实现上层闭环的基础和前提。在光传送网的自智网络架构中，各类服务（特别是业务管控服务）要求子网管控层首先实现资源的自智闭环，在单厂家子网内首先实现全程智能化。上层网络管控层服务闭环的实现，依赖于下层各子网的资源自智闭环的实现程度，它是上层实现智能化闭环的基础和前提。为实现服务闭环的全程智能化，在子网管控层实现全部资源闭环智能化的基础上，上层网络管控层侧重于域间服务闭环的横向业务编排、路由计算和连接拆分等。嵌套下层域内闭环流程，实现跨层端到端的服务闭环。
2 光传送网智能化应用探讨
2.1 维护和优化阶段的智能化应用策略光网络的全生命周期涵盖了规划、建设、运营、维护和优化各阶段。其中，维护和优化阶段的智能化需求更为迫切，并且更多的体现在增强网络分析能力上。通过引入人工智能、大数据、数字孪生等新型技术，增强光网络资源使用统计、告警根源分析、性能预测和趋势分析等分析能力，提升现有光网络维护和优化阶段的智能化水平。这是当前光网络智能化研究的重点之一。
由此可以考虑从当前多区域现网使用的规划优化工具、网络业务的相关分析工具等出发，统计分析出现网当前较为迫切实现的自动化、自智化应用需求,例如业务故障智能分析（根源告警分析）、故障定位、保护恢复仿真、光网络性能智能预测、资源瓶颈分析、光网络资源智能优化、同缆风险智能识别等[4-6]。通过人工智能、大数据等新技术智能增强网络分析能力。因此，可以考虑从现网已经应用的运维和优化工具入手，进行工具的智能化改造升级，有效提升数据分析效率和准确性，降低人工参与比重,切实提高网络维护和优化阶段的智能化水平。同时，可以考虑对这些应用分析需求进行优先级排序，优先实现高优先级的应用需求的改造升级。
优先从现网正在使用的运维优化工具入手考虑智能化应用需求的优点是：一方面将网络智能化更符合实际所需，直击现网运维管理的痛点；另一方面可以将智能化后的分析效果与之前现网使用的运维优化工具所得出的分析数据和结果直接进行对比分析，有助于智能化效果和网络自智化水平分级的评估。
2.2 提升用户感知的应用需求提升用户感知的应用需求也是智能化研究的方向之一。自智化水平分级是为自智化水平的评估服务的，而它们最终服务于提升用户感知，形成用户闭环。业务意图直接反映了用户对业务的请求需求，因此业务意图到服务意图之间的映射和转化是光网络自智化的应用需求之一。通常采用模板化的人工映射方式，人工干预较多，自动化水平较低。随着更高的网络智能化要求，实现意图驱动的业务需求自动化，大大缩短服务提供时间，可以直接提升用户感知，有效改善客户的服务体验。
2.3 从典型应用场景到全场景化覆盖逐步扩展的智能化分级评估由于光传送网管控和运营的复杂性，初始阶段对光传送网管控与运营工作流程进行整体的智能化分级评估具有较大挑战。因此，可以考虑先针对某些典型应用场景，并根据典型应用场景在网络的全生命周期重要性，确定优先级。优先进行高优先级的典型场景的智能化水平分级评估。随着评估体系和方法的不断完善，逐步扩展到全场景化的光网络整体管控和运营水平的评估。
3 智能化运营过程中面临的难点和挑战
3.1 顶层设计和纵向流程规划，实现自智域跨层接口间的智能化联动光传送网的智能化需要对网络的规划、建设、维护、优化、运营的全生命周期不同阶段的应用场景进行流程化的顶层设计和规划，以实现贯穿三个层面的用户闭环。而自智域跨层接口之间的智能化联动成为需要解决的问题之一。以往各层的意图驱动接口是根据网络管控建设需求相对独立进行规范和部署的。上层请求通过接口和本层映射，驱动和触发下层接口。因此，跨层接口之间的智能化联动成为光传送网管控服务智能化的关键环节，需要将纵向三层和层间接口交互整体拉通，实现接口间的联动，打通由上至下全程信息流的交互，这具有较大挑战。
3.2 增强智能化应用产品的运营和维护，实现可持续发展战略为增强管理平面的网络分析能力，需要引入大数据、人工智能等IT新技术，应用机器学习、算法模型、模型推理和迭代等，最终开发出侧重于网络数据分析的应用产品。而这种应用产品还需要做产品的运营，包括前期的宣传、推广，后期的产品迭代和维护等，以实现应用产品的可持续发展。与此同时，受接口开放、模型算法效果的评估、需求符合度等因素影响，这种定制化的应用产品的推广速度还较为缓慢。因此，从目前光传送网领域相关的人力、成本投入来看，这种智能化新应用产品的运营和维护还是短板。
与光传送新技术的应用和推广类似，可以考虑选取典型应用产品先进行现网试点，评估效果后，再逐步向全网泛化推广。不同的是，目前这种软件应用产品的运营和维护的经验十分有限，还处在不断摸索和经验积累阶段。
3.3 光网络管理运维体系需适应智能化发展需要随着运营商网络业务管控的云化、微服务化部署，已逐步打破了传统运维管理界面。系统管理维护、数据获取等根据需要可能会跨传统的管理维护边界。目前，面临着AI等新技术产品的维护以及跨地域的数据采集还存在较大难度，不利于新技术的引入。因此，随着新技术应用的推广，光网络的管理运维体系也需随之调整和革新，以适应网络智能化发展的需要。
3.4 智能新技术的引入需要多专业的复合型人才为提高智能化网络分析能力，运营商纷纷创建了各自的数据中心、AI中心等，引入大数据分析、AI能力等，赋能全生命周期的网络管理和运维。然而，在电信网中应用这些IT新技术，对人才的要求会比较高，既需要熟悉相关的IT新技术，又需要对网络业务十分了解。这使得新技术应用直接面临一个突出问题：熟悉新技术的IT研发人员，并不了解网络业务；反之，现有熟悉网络业务的人员也不了解IT新技术。因此，这种多专业的复合型人才相对短缺，成为运营商人才建设的主要缺口。
4 光传送网智能化研究和标准化进展
光传送网从ASON到SDN阶段，智能化主要是围绕网络各种管控服务展开。随着电信网络的数字化转型，不断引入AI、大数据等IT新型智能化技术，近年来网络智能化研究的重心正向着网络分析的智能化转移[6-8]。在光网络管控体系中，增强网络智能化分析能力，提高网络分析的智能化水平和分析结果的准确性，从而全面提升网络的规划、建设、运营、维护和优化等各阶段的全生命周期的智能化。
目前，国内CCSA TC7网络管理与运营支撑工作组正在开展网络管理与运营智能化相关的标准化工作。已经建立起一个较为系统的信息通信网智能化运营管理标准体系，内容涵盖了整个标准体系的参考架构、需求与用例、智能化水平分级、智能化水平分级评估方法，以及相关运营管理接口等方面（见图2）。其中，与光传送网智能化管理与运营的标准化工作主要在TC7 WG2工作组展开，目前正在制定光传送网智能化水平分级标准，另外光传送网智能化需求与用例、接口等相关标准也已立项并陆续展开工作。
此外，CCSA TC6 WG1传送网工作组也在同步进行光传送网智能化研究和标准化工作，更侧重于从光传送层支撑整个管控体系的智能化[3-5]。目前，已完成了人工智能、数字孪生和大数据等新型IT技术在光传送网领域的应用研究。
5 结束语
综上所述，虽然光传送网管理与运营智能化还处在不断摸索阶段，面临着较多的挑战，但随着智能化新技术应用的逐步成熟，智能化应用的运营和维护经验也将不断增强。并且随着网络智能化管理与运营标准化工作的日渐深入，将会更有利地支撑光传送网运维的数智化转型与智能化水平的持续提升。
参考文献
[1] TMF. 自智网络白皮书(3.0)[R], 2021.[2] TMF. Autonomous networks-business requirements & architecture[R], 2020.[3] CCSA TC6 WG1. 传送网管控融合系统(MCS)[R], 2021.[4] CCSA TC6 WG1. 人工智能在传送网领域中的应用研究[R], 2020.[5] CCSA TC6 WG1. 传输网智能化运维研究[R], 2020.[6] 中国移动. 光网络人工智能(AI) 应用白皮书[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.
Application discussion and standardization progress of optical autonomous network
WANG Yu
(Technology and Standards Research Institute, China Academy of Information and Communications Technology, Beijing 100191, China)
Abstract: This article mainly focuses on the intelligent evolution direction of optical transport network in recent years, discusses the architecture mapping of optical autonomous network and the main characteristics of optical network intelligence. From the perspective of intelligent applications, it discusses the application strategies and requirements of optical network intelligentization, the challenges it faces, and the current progress of related research and standardization work.Keywords: optical transport network; autonomous networks; intelligence; level grading; artificial intelligence
本文刊于《信息通信技术与政策》2022年 第4期
主办：中国信息通信研究院
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