袁 林，蔡 超，黃庠奇（.中國聯(lián)通重慶分公司，重慶 40；.中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院，北京 00048）

1 概述

隨著2019 年6 月6 日5G 商用牌照的正式發(fā)放，我國進(jìn)入5G 商用階段。5G 時(shí)代使用的無線頻率高，相比4G 時(shí)代單個(gè)基站的覆蓋減小，為了滿足覆蓋需求，基站將會(huì)非常密集，網(wǎng)元數(shù)幾倍乃至幾十倍的增量為運(yùn)營商的運(yùn)維工作帶來了巨大的挑戰(zhàn)，相比4G時(shí)代網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性提升了一個(gè)數(shù)量級(jí)。另一方面，5G時(shí)代帶來的不僅僅是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變化，更是業(yè)務(wù)形態(tài)的變化。5G通過靈活的網(wǎng)絡(luò)切片滲透到網(wǎng)絡(luò)社會(huì)的各個(gè)角落，使能各種差異化的新業(yè)務(wù)，包括高清視頻、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等，成為垂直行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的利器和未來萬物互聯(lián)數(shù)字社會(huì)的基石。

面對(duì)網(wǎng)絡(luò)全云化，控制面、用戶面分離的分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維在5G 時(shí)代會(huì)面臨較大的挑戰(zhàn)，電信運(yùn)營商需要通過運(yùn)維轉(zhuǎn)型來提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維效率，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本。

5G 時(shí)代云網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的對(duì)象從傳統(tǒng)的專用設(shè)備轉(zhuǎn)變成基于NFV 的分層網(wǎng)元。圖1 簡單地描述了NFV的分層結(jié)構(gòu)。

NFV 網(wǎng)絡(luò)的3 層架構(gòu)包括上層的VNF 層，功能與傳統(tǒng)的CT 網(wǎng)元功能一樣；中間層的Cloud OS，實(shí)現(xiàn)向上提供基礎(chǔ)資源，向下管理通用硬件；下層的通用硬件層，包括物理的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源。

圖1 傳統(tǒng)CT設(shè)備與NFV分層結(jié)構(gòu)對(duì)比

NFV 的各層之間是解耦的，解耦方式如圖2所示。其中“完全解耦”是NFV 發(fā)展的方向和業(yè)界趨勢，運(yùn)營商可以擺脫對(duì)個(gè)別廠家的依賴，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。“完全解耦”部署和維護(hù)較復(fù)雜，但資源可以做到統(tǒng)一管理和調(diào)度，其最根本特征是各層間使用標(biāo)準(zhǔn)接口，但當(dāng)前協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展緩慢。

面臨NFV 分層解耦的場景，傳統(tǒng)的核心網(wǎng)工程師難以獨(dú)立運(yùn)維如此復(fù)雜的系統(tǒng)，所以運(yùn)維轉(zhuǎn)型就成為運(yùn)營商要探討的一個(gè)重要課題。

2 運(yùn)維轉(zhuǎn)型的分析與探討

圍繞5G時(shí)代云化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維轉(zhuǎn)型，下面將從業(yè)務(wù)與基礎(chǔ)設(shè)施分層運(yùn)維、維護(hù)團(tuán)隊(duì)人員融合、集中監(jiān)控以及自動(dòng)化智能化運(yùn)維4個(gè)方面進(jìn)行分析和探討。

2.1 統(tǒng)一運(yùn)維VS分層運(yùn)維

如圖3 所示，當(dāng)前的運(yùn)維模式有3 種：統(tǒng)一運(yùn)維、分層運(yùn)維和統(tǒng)一管理、分層運(yùn)維管理。

在運(yùn)營商云化轉(zhuǎn)型初始階段，對(duì)于少量NFV 新建或者替換場景，由于NFVI 運(yùn)維工作量較小而不必要設(shè)置專職的I 層工程師，如果沒有相應(yīng)的規(guī)劃，運(yùn)營商通常會(huì)選擇模式1，由傳統(tǒng)的核心網(wǎng)工程師掌握NFVI的技能，統(tǒng)一負(fù)責(zé)VNF和NFVI的運(yùn)維。

對(duì)于云化部署模式，因?yàn)镹FVI 運(yùn)維工作量增加，需要有專職的NFVI 運(yùn)維工程師來負(fù)責(zé)這部分的運(yùn)維工作，而VNF 運(yùn)維依舊由傳統(tǒng)的核心網(wǎng)工程師來負(fù)責(zé)，即分層運(yùn)維。但是在管理層面，可以選擇由核心網(wǎng)統(tǒng)一負(fù)責(zé)問題和變更的管理，或者分別由各自的團(tuán)隊(duì)來負(fù)責(zé)管理（此種情況就要面臨如何協(xié)同管理VNF和NFVI的問題）。

從NFV 長期發(fā)展的角度來看，分層運(yùn)維是一個(gè)大的趨勢。將NFV 運(yùn)維團(tuán)隊(duì)分為業(yè)務(wù)管理、運(yùn)行維護(hù)團(tuán)隊(duì)、基礎(chǔ)設(shè)施管理和運(yùn)維團(tuán)隊(duì)，人員分工和技能更為聚焦和專業(yè)，能力繼承性好，維護(hù)效率更高（見圖4）。

隨著云化技術(shù)的發(fā)展，未來NFV 的私有云需要滿足電信5 個(gè)9 的可靠性要求。作為VNF 運(yùn)維工程師，需要關(guān)注上層業(yè)務(wù)的快速部署和故障處理，而不必關(guān)心下層使用的Cloud OS 是FS、Redhat Openstack 或者是Vmware。當(dāng)業(yè)務(wù)出現(xiàn)故障的時(shí)候，VNF工程師很容易通過上下層系統(tǒng)接口的狀態(tài)監(jiān)控來判斷是否是下層出現(xiàn)了問題，快速通知NFVI 團(tuán)隊(duì)進(jìn)行問題處理。而對(duì)于專業(yè)的NFVI 運(yùn)維工程師來說，只需專注于Cloud OS 和硬件資源的運(yùn)維，確?？梢詾樯蠈訕I(yè)務(wù)提供充足可靠的資源，在這種情況下可做到電信云和IT云統(tǒng)一運(yùn)維，隨著云規(guī)?？焖贁U(kuò)大，I 層的運(yùn)維效率也會(huì)得到很大提高，甚至可向互聯(lián)網(wǎng)廠商進(jìn)一步看齊。

2.2 技能融合與人員融合

圖3 當(dāng)前可見的3種運(yùn)維模式

圖4 NFV分層運(yùn)維模式轉(zhuǎn)變

在網(wǎng)絡(luò)云化場景下增加了NFVI 的運(yùn)維，會(huì)要求維護(hù)團(tuán)隊(duì)要有具備I 層運(yùn)維能力的工程師，即經(jīng)常提到的ICT 融合。按照當(dāng)前的情況，運(yùn)營商面臨要求每個(gè)工程師進(jìn)行相應(yīng)的ICT 技能融合，還是把CT 工程師和IT工程師進(jìn)行人員的融合的問題。

先討論技能融合。當(dāng)前NFV 主要應(yīng)用還是核心網(wǎng)場景，核心網(wǎng)按照業(yè)務(wù)可以分為CS和PS，CS業(yè)務(wù)包含固網(wǎng)NGN、移動(dòng)核心網(wǎng)CS、IMS 等，PS 業(yè)務(wù)包含USN、UGW、IGW、HSS 等。目前負(fù)責(zé)核心網(wǎng)運(yùn)維的工程師一般都是CS 和PS 分開設(shè)立的。CT 和IT 相比，二者之間的差別比較大，在當(dāng)前情況下要求一個(gè)核心網(wǎng)工程師去熟練掌握NFVI 的運(yùn)維是非常困難的。如果在NFV 運(yùn)維場景下，要求核心網(wǎng)工程師去掌握NFVI的運(yùn)維技能，基本上就是要求其具備5 級(jí)工程師的技能水平。從運(yùn)維成本和效率的角度來看，這種融合的方式并不是最優(yōu)的方案。

再看人員融合的方案，按照NFV 的分層解耦，上層的VNF 和之前傳統(tǒng)核心網(wǎng)網(wǎng)元的功能一樣，這部分的運(yùn)維仍然由傳統(tǒng)的核心網(wǎng)工程師來負(fù)責(zé)；下層NFVI的運(yùn)維是新引入的，同IT 產(chǎn)品運(yùn)維相似，運(yùn)維就由專職的IT 工程師來負(fù)責(zé)。這種情況對(duì)當(dāng)前工程師來說轉(zhuǎn)型的難度較小，但是在遇到跨層問題的時(shí)候，如果VNF 層和NFVI 工程師互相不了解，就會(huì)帶來故障難以定界的問題，這時(shí)候就還是需要有融合VNF 和NFVI技能的專家工程師來協(xié)助解決故障。

所以，綜合起來看，VNF 和NFVI 人員的融合是比較適合的方案，可以保持較高的運(yùn)維效率；同時(shí)依然需要高級(jí)別工程師在技能上也做到VNF 和NFVI 的融合。

對(duì)于傳統(tǒng)核心網(wǎng)工程師，圖5 描述了建議的專業(yè)技能融合方向。

對(duì)于有志于向ICT 運(yùn)維專家發(fā)展的工程師來說，圖6 中包含的四大領(lǐng)域6 個(gè)能力模塊都是需要學(xué)習(xí)和發(fā)展的。

2.3 分層監(jiān)控與集中監(jiān)控

圖5 傳統(tǒng)核心網(wǎng)工程師專業(yè)技能融合方向

圖6 ICT運(yùn)維專家能力模型

在運(yùn)維活動(dòng)中，告警、性能和日志的監(jiān)控處理是非常重要的日?；顒?dòng)。在NFV 分層解耦的場景，每一層都有獨(dú)立的監(jiān)控工具。例如華為的產(chǎn)品，VNF 層使用EMS（U2000），NFVI 有FusionSphere OpenStack OM，v-center，硬件層有eSight。因?yàn)檫\(yùn)維入口數(shù)量較多，運(yùn)維工程師要頻繁切換運(yùn)維工具。在故障處理，特別是跨層故障定界定位時(shí)，由于各個(gè)運(yùn)維平臺(tái)的不統(tǒng)一，會(huì)帶來極大的困難。

因此，在NFV 場景下，集中的監(jiān)控運(yùn)維平臺(tái)也會(huì)提升運(yùn)維效率。目前華為可以提供小閉環(huán)和大閉環(huán)的集中監(jiān)控運(yùn)維方案，分別針對(duì)華為VNF 的場景和多廠家分層運(yùn)維的場景（見圖7）。其他廠家也有類似的方案，實(shí)現(xiàn)NFV分層解耦情況下的集中監(jiān)控。

2.4 傳統(tǒng)運(yùn)維與互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維

傳統(tǒng)的CT 運(yùn)維基本上依賴于工程師的經(jīng)驗(yàn)和技能，自動(dòng)化程度很低，更不要提智能化。目前運(yùn)營商和設(shè)備商都普遍認(rèn)同網(wǎng)絡(luò)全面云化后，面對(duì)海量的運(yùn)維數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)人工的運(yùn)維方式已無法滿足NFV 運(yùn)維的需求。電信運(yùn)營商需要參考IT 互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維，利用大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)維自動(dòng)化和智能化。

NFV 場景跨層告警關(guān)聯(lián)就是一個(gè)自動(dòng)化和智能化的實(shí)例，通過機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)海量告警數(shù)據(jù)的分析，可以自動(dòng)梳理出NFVI 告警和VNF 告警的關(guān)聯(lián)關(guān)系，再把這些關(guān)聯(lián)關(guān)系作為規(guī)則，EMS 或者IES 系統(tǒng)可以自動(dòng)對(duì)告警進(jìn)行關(guān)聯(lián)和壓縮。通過這種方式，運(yùn)維工程師可以比較快速地查找到根因告警（見圖8）。

目前NFV 自動(dòng)化和智能化運(yùn)維處在起步階段，與互聯(lián)網(wǎng)廠商的自動(dòng)化和智能化相比還有很長的路要走，這個(gè)也是未來NFV運(yùn)維解決方案開發(fā)的重點(diǎn)。

3 總結(jié)和展望

網(wǎng)絡(luò)云化是5G發(fā)展的基礎(chǔ)，電信網(wǎng)絡(luò)將會(huì)面臨前所未有的發(fā)展契機(jī)，而中國目前正處于5G發(fā)展的啟動(dòng)期。盡管運(yùn)營商在5G 網(wǎng)絡(luò)部署和運(yùn)營過程中會(huì)面臨各種挑戰(zhàn)，但是5G網(wǎng)絡(luò)的靈活切片能力和對(duì)垂直行業(yè)數(shù)字化、智能化改造的強(qiáng)大潛力將給運(yùn)營商帶來更大的機(jī)遇。電信運(yùn)營商需要積極推進(jìn)運(yùn)維轉(zhuǎn)型，加大力度構(gòu)建云化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維能力，提升運(yùn)維效率，為即將到來的5G市場快速發(fā)展期打下良好基礎(chǔ)。

圖7 華為小閉環(huán)和大閉環(huán)的集中監(jiān)控運(yùn)維方案

圖8 NFV場景下自動(dòng)化跨層告警關(guān)聯(lián)示例