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        面向混合網(wǎng)絡(luò)的自動化運營系統(tǒng)

        2021-05-11 19:10:43房磊
        中國新通信 2021年2期
        關(guān)鍵詞:全網(wǎng)虛擬化運維

        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)的自動化運營需求。為此提出一套端到端自動化運營系統(tǒng)模型,旨在提供更加自動、智能、高效的混合網(wǎng)絡(luò)運營能力。

        【關(guān)鍵字】? ? 混合網(wǎng)絡(luò)? ? 網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化? ? 運營系統(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)的自動化運營已成為業(yè)界的一道難題。目前業(yè)內(nèi)已有諸多機構(gòu)對此進行了探索實踐。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項目,致力于為混合網(wǎng)絡(luò)打造實時的、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)自動化并提升運營效率。這些項目各有側(cè)重,本文將從更整體、通用的視角,探討混合網(wǎng)絡(luò)自動化運營面臨哪些難題、如何搭建混合網(wǎng)絡(luò)自動化運營系統(tǒng)等。

        一、混合網(wǎng)絡(luò)在自動化運營方面的難題

        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,因此在運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,因此運營過程中難以避免地充斥大量人工處理環(huán)節(jié),運營效率和質(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,運營人員無需面對繁雜的多廠家專用物理設(shè)備,維護難度大大降低。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)功能軟件等新實體和新技術(shù)對運營人員的技能,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)前很多運營商對于物理網(wǎng)絡(luò)和虛擬化網(wǎng)絡(luò)仍然分別運營,或增強傳統(tǒng)運營系統(tǒng),進行過渡性地統(tǒng)一管理。但由于MANO與EMS和傳統(tǒng)OSS的接口尚不夠細致,在實現(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)一的運營方式,極大地提高了混合網(wǎng)絡(luò)的運營成本,降低了運營效率和質(zhì)量。

        二、優(yōu)化思路

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

        當(dāng)前很多運營商在設(shè)計混合網(wǎng)絡(luò)運營系統(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)利舊原先的運營系統(tǒng),虛擬化網(wǎng)絡(luò)新建運營系統(tǒng)。好處是保護現(xiàn)有資產(chǎn)、減少CAPEX,弊端是兩套系統(tǒng)相對獨立,難以有效協(xié)同、實現(xiàn)端到端自動化運營,增加后續(xù)OPEX。

        因此應(yīng)構(gòu)建一套統(tǒng)一的運營系統(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),實現(xiàn)面向混合網(wǎng)絡(luò)的端到端自動化運營閉環(huán)。

        2.2 利用AI等新技術(shù),進一步提升系統(tǒng)自動化水平

        近年來又掀起一陣AI熱潮,網(wǎng)絡(luò)運營領(lǐng)域也在加快使用AI優(yōu)化運營效率和質(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。如類似聊天機器人的運維助手,將知識庫與NLP結(jié)合,為運維人員提供更加高效智能的隨身運維助理等。結(jié)合以上實踐,可設(shè)法將AI融入運營系統(tǒng)各環(huán)節(jié)、各場景,進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,人員技能提升

        由于混合網(wǎng)絡(luò)運營涉及新舊兩種網(wǎng)絡(luò),可能涉及不同的運營部門或團隊,所以在考慮端到端運營方案時,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,甚至將原先兩套團隊融合成統(tǒng)一的團隊。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)端到端自動化運營系統(tǒng)模型進行頂層設(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)送外場維護決策至人工運維中心中的運維流程管理系統(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節(jié)及結(jié)果,便于決策的提效和不斷優(yōu)化。

        7、人工運維中心。運維流程管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)各運維流程的統(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。受限于網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)技術(shù)演進,該模型仍存在很多擴展和演進的空間。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)挖掘運營過程中有待進一步提升自動化、智能化的場景,設(shè)法融入AI等新技術(shù)進行改進,并驅(qū)動運營商向數(shù)據(jù)分析型運營管理轉(zhuǎn)型。再如,當(dāng)前策略設(shè)計基本基于經(jīng)驗,相對比較簡單且不夠靈活,后續(xù)應(yīng)思考如何實現(xiàn)策略的自設(shè)計和自優(yōu)化。

        四、機會與挑戰(zhàn)

        自動化運營并非新話題,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),為運營系統(tǒng)的變革演進帶來了重大歷史機遇。但運營系統(tǒng)的演進并非易事,至少在以下三方面存在挑戰(zhàn):(1)如何保護現(xiàn)有資產(chǎn)、權(quán)衡技術(shù)與投資效益。運營商現(xiàn)網(wǎng)的運營系統(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)實問題。(2)運營商、設(shè)備廠商、IT廠商之間的博弈。面對新的網(wǎng)絡(luò)和運營系統(tǒng),運營商、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)備提供運營系統(tǒng);IT廠商希望以專業(yè)IT廠商及第三方的身份進行更高層面的系統(tǒng)設(shè)計與建設(shè)。可以想見,隨著運營系統(tǒng)功能和架構(gòu)的不斷細化,競合會長期存在并不斷加深。(3)運營商內(nèi)部組織架構(gòu)、文化演進方面的阻力。組織架構(gòu)及文化上的演進往往最困難,需要全公司自上而下地完成,且從架構(gòu)及運作流程,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),運營系統(tǒng)的不斷演進是不爭的事實和必然趨勢。業(yè)內(nèi)人員應(yīng)當(dāng)不斷思考如何提升演進目標(biāo)、優(yōu)化演進過程、提高運營系統(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

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