承載管控融合自動化系統(tǒng) 推動網(wǎng)絡自動化

隨著全社會數(shù)字化轉型的加速發(fā)展，5G成為不可或缺的下一代網(wǎng)絡基礎設施。5G對承載網(wǎng)網(wǎng)絡運營與運維提出了更高的挑戰(zhàn)：4G/5G網(wǎng)絡混合組網(wǎng)，高速移動寬帶業(yè)務、大規(guī)模移動物聯(lián)網(wǎng)廣泛應用使得承載網(wǎng)網(wǎng)絡規(guī)模以及業(yè)務容量呈現(xiàn)爆炸式增長，網(wǎng)絡結構呈現(xiàn)多維度復雜性，運維復雜性非人力所及；業(yè)務的行業(yè)應用需求多樣化，用戶對網(wǎng)絡服務的質(zhì)量與效能提出更高要求；5G建設投資巨大，通信行業(yè)整體營收增長緩慢，網(wǎng)絡運營商面臨降低Capex與Opex的巨大壓力。面對挑戰(zhàn)，中興通訊認為實現(xiàn)網(wǎng)絡自動化是網(wǎng)絡演進的必然趨勢，并由此推出了承載網(wǎng)管控融合自動化系統(tǒng)。

承載管控融合自動化系統(tǒng)自動化技術重構了整個網(wǎng)絡架構和運營體系來實現(xiàn)生產(chǎn)力的提升，打破傳統(tǒng)網(wǎng)絡封閉式的結構，將網(wǎng)絡分為運營層、管控層、網(wǎng)元層。承載管控融合系統(tǒng)ZENIC ONE作為管控層核心產(chǎn)品，是承上啟下的中堅力量，是網(wǎng)絡自動化的大腦，具備全生命周期智能運維、超大網(wǎng)絡集中控制、承載網(wǎng)全場景覆蓋三大特點。

ZENIC ONE由意圖驅動引擎、自動化控制引擎、網(wǎng)絡感知引擎構成，三個引擎分別實現(xiàn)意圖的構建和維持、業(yè)務的編排和控制以及網(wǎng)絡的實時監(jiān)控/分析。ZENIC ONE提供了從規(guī)劃部署、保障，再到優(yōu)化的全生命周期管控模式，并在各個環(huán)節(jié)形成自動化閉環(huán)。智能化賦予網(wǎng)絡管控全新能力，進一步提升了管控系統(tǒng)自動化水平。Telemetry提供毫秒級數(shù)據(jù)收集,為管控系統(tǒng)提供網(wǎng)絡狀態(tài)實時感知能力；大數(shù)據(jù)技術實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的預處理，為AI提供分析、推理所需的高質(zhì)量數(shù)據(jù)基礎；引入AI技術，通過訓練數(shù)據(jù)生成各場景所需模型，通過模型推理，最終實現(xiàn)對網(wǎng)絡故障、網(wǎng)絡流量異常等潛在風險的準確識別與預測。AI+BigData平臺貫穿于整個系統(tǒng)，為管控系統(tǒng)自動化提供支撐，整體上提升網(wǎng)絡質(zhì)量，簡化運維過程，降低運維復雜性。

圖1 全生命周期智能運維

ZENIC ONE基于微服務架構研發(fā)，運用集群+虛擬化技術實現(xiàn)集中控制，支持管理能力彈性擴展，最大可管控30萬等效網(wǎng)元的超大網(wǎng)絡，網(wǎng)絡管控規(guī)模位于業(yè)界前列。通過超大網(wǎng)絡集中控制，可實現(xiàn)全網(wǎng)業(yè)務端到端統(tǒng)一調(diào)度和優(yōu)化，全局資源利用率達到最優(yōu)。

作為業(yè)內(nèi)為數(shù)不多提供全產(chǎn)品的廠商，中興通訊ZENIC ONE實現(xiàn)一套管控系統(tǒng)對IP/IPRAN、OTN、PTN/SPN、IP+光、網(wǎng)絡切片、云網(wǎng)融合等4G/5G承載網(wǎng)全場景覆蓋，大幅節(jié)省了資源開銷，降低了OPEX，提升了用戶體驗。

承載管控自動化典型功能自動化是一個系統(tǒng)工程，涉及網(wǎng)絡生命周期的各個環(huán)節(jié)，本文僅摘取網(wǎng)絡自動構建、SDN集中控制、網(wǎng)絡切片、智能配置檢查、流量預測幾個典型功能來說明ZENIC ONE的自動化能力。

網(wǎng)絡自動構建傳統(tǒng)運維模式下，網(wǎng)絡新建/擴容需要人工進行周密的網(wǎng)絡設計與規(guī)劃，并上站逐點開通設備。ZENIC ONE研發(fā)網(wǎng)絡自動構建解決上述痛點，一是支持DCN自動上線，設備硬件安裝后不再需要人工進站開通，可自動識別鄰居參數(shù)，并自動發(fā)現(xiàn)網(wǎng)元、單板、鏈路，自動生成拓撲。二是管控系統(tǒng)可對路由域、IP、網(wǎng)絡帶寬等邏輯資源進行全局規(guī)劃，對于不同場景形成不同的配置模板。用戶可根據(jù)已有的模板自動生成配置數(shù)據(jù)并一鍵式下發(fā)設備，快速構建網(wǎng)絡基礎數(shù)據(jù)。

ZENIC ONE網(wǎng)絡自動構建提高了網(wǎng)絡的開通效率，同時減少開通的復雜度與操作步驟，降低了人為犯錯概率。

SDN集中控制自動化的重要組成是SDN集中控制，SDN控制分為路徑控制和調(diào)優(yōu)。ZENIC ONE通過BGP-LS感知網(wǎng)絡拓撲變更，通過PCEP/BGP/Netconf實現(xiàn)網(wǎng)絡控制，支持IP/MPLS、SR-TP、SR-TE的路徑計算、路徑恢復等SDN能力。ZENIC ONE采用調(diào)優(yōu)算法，支持鏈路擁塞重優(yōu)化、全局流量均衡、時延優(yōu)化、拓撲變更重優(yōu)化等多種場景。管控系統(tǒng)還能夠對采集的數(shù)據(jù)進行分析，根據(jù)調(diào)優(yōu)目標生成調(diào)優(yōu)策略，并下發(fā)設備進行網(wǎng)絡優(yōu)化。

SDN控制的核心能力是算法，為此中興通訊研發(fā)了智能iTE算法引擎。作為SDN集中控制的核心模塊，iTE集成諸多自研技術，如路徑裝箱、并行資源扣除、棧深自動優(yōu)化等，在重路由、網(wǎng)絡調(diào)優(yōu)等場景有著廣泛應用，有效的提升了系統(tǒng)集中控制的能力及網(wǎng)絡資源利用率。

網(wǎng)絡切片網(wǎng)絡切片是5G最鮮明的特征與優(yōu)點之一，其實現(xiàn)物理網(wǎng)絡在邏輯層面上劃分為多個不同類型的虛擬網(wǎng)絡，以滿足不同的應用場景需求。承載管控系統(tǒng)支持對承載網(wǎng)絡的切片管理和針對切片網(wǎng)絡的控制，并提供開放接口實現(xiàn)切片的自動創(chuàng)建。

一個典型的切片創(chuàng)建過程如下圖所示：

圖2 切片創(chuàng)建過程

當承載管控系統(tǒng)接收到面向用戶的SLA級參數(shù)及切片應用場景后，內(nèi)置TN NSSMF模塊首先根據(jù)場景獲取待開通切片的規(guī)劃數(shù)據(jù)，同時自動從資源池獲取資源信息，請求業(yè)務管理進行業(yè)務配置；其次，業(yè)務管理模塊根據(jù)業(yè)務配置請求、參數(shù)需求，動態(tài)分配資源信息，通過靜態(tài)預置方式或基于TOSCA模型編排方式從外部獲取數(shù)據(jù)，補全配置信息并下發(fā)設備構建切片。在切片創(chuàng)建后，管控系統(tǒng)可對切片進行實時監(jiān)控，并對整個切片業(yè)務質(zhì)量進行實時保障。

基于以上過程，ZENIC ONE與我司核心網(wǎng)、無線一起在中移、Orange等大T完成了多個切片PoC驗證，為切片的商用部署奠定了基礎。

智能配置檢查業(yè)務保障包含多個方面，網(wǎng)絡配置的正確性檢查是其中重要的一環(huán)。傳統(tǒng)配置檢查工作工作量巨大且容易出錯，實現(xiàn)網(wǎng)絡配置的自動檢查，就能大幅降低運營成本。

ZENIC ONE從現(xiàn)有網(wǎng)絡配置數(shù)據(jù)中抽取設備的配置特征結構，形成設備的角色指紋，通過新增網(wǎng)絡配置與相應指紋進行對比，識別配置風險，從而實現(xiàn)了配置智能檢查功能，為網(wǎng)絡的開通和后續(xù)維護提供了保障。

角色指紋是指特定類型業(yè)務擁有的重要參數(shù)特征，例如L3VPN業(yè)務，就擁有端口、IP地址、隧道等參數(shù)，不同場景下L3VPN業(yè)務各參數(shù)正確的取值范圍/值就構成了L3VPN業(yè)務在該場景下的角色指紋。設備的配置參數(shù)取決于設備的類型、設備在網(wǎng)絡中所處位置（接入、匯聚、核心）、承載業(yè)務特性、網(wǎng)絡拓撲和連通性特性等，因此每類型設備存在多種角色指紋。配置智能檢查功能原理如下圖所示：

圖3 設備配置角色指紋

首先從現(xiàn)網(wǎng)設備提取海量配置數(shù)據(jù)，采用人工智能算法（如NLP），構建設備分層模型（網(wǎng)絡-設備-業(yè)務-配置命令-配置參數(shù)），基于不同層次的關聯(lián)規(guī)則形成設備配置的知識圖譜，在此基礎上通過聚類分析形成各角色指紋。其次，對各個網(wǎng)絡設備進行自動檢查，通過匹配該設備對應的角色指紋，找出可能存在的配置異常。最后，對于提取出來的異常配置進行檢查，如果最終確定該配置是正常的，則可以存儲和用于指紋更新。

配置智能檢查功能能夠將傳統(tǒng)90人天的配置檢查工作量減少至7人天，同時故障識別率提升至85%，有效減少了人力投入并降低網(wǎng)絡潛在配置風險。

流量預測通過對未來網(wǎng)絡流量的預測，預知將來網(wǎng)絡的負載。流量預測為網(wǎng)絡容量規(guī)劃、網(wǎng)絡擁塞風險預警、故障探測/仿真等提供支撐，是網(wǎng)絡智能化中不可缺少的基礎能力。

網(wǎng)絡流量具有突發(fā)性、節(jié)假期效應、潮汐效應等特點，且不同網(wǎng)絡資源（端口、鏈路、環(huán)網(wǎng)）粒度上網(wǎng)絡流量模型不盡相同，針對網(wǎng)絡流量的特點。ZENIC ONE采用了多種技術提升預測的準確度，首先借助Telemetry、Inband-OAM技術實現(xiàn)樣本數(shù)據(jù)的精準采集；其次依托AI平臺對數(shù)據(jù)進行清洗、轉換及預處理，綜合時間、業(yè)務、網(wǎng)絡資源類型等多維度進行特征提取、模型選擇，為不同網(wǎng)絡資源建立準確的預測模型；最后為各預測模型建立合適的評估模型，實現(xiàn)流量預測全流程的閉環(huán)，通過機器學習技術實現(xiàn)預測模型的持續(xù)優(yōu)化，提升預測準確度。

通過多種技術的綜合應用，ZENIC ONE智能流量預測在提升網(wǎng)絡服務質(zhì)量以及挖掘潛在的商業(yè)機會方面將發(fā)揮重要作用。

管控系統(tǒng)自動化的發(fā)展將人逐步從繁雜的網(wǎng)絡運維中解放出來，在大幅降低運營成本的同時最大限度釋放網(wǎng)絡潛能。中興通訊研發(fā)的ZENIC ONE已成功商用/試商用于國內(nèi)外多個大T運營商，與多個運營商、研究機構合作研發(fā)自動化相關創(chuàng)新應用功能數(shù)十項；并在2019年4月GlobalData評級晉級為“Very Strong”，7月獲人工智能峰會獲產(chǎn)品創(chuàng)新紫金獎，10月世界寬帶論壇獲“Best Network Intelligence”大獎。中興通訊將繼續(xù)與合作伙伴緊密合作，推動網(wǎng)絡的自動化能力不斷提升，最終實現(xiàn)網(wǎng)隨心動、網(wǎng)絡自治。