基于意图的多模态网业协同架构研究.pdf

专题：多模态网络 基于意图的多模态网业协同架构研究 张洁，赵永建，肖冬瑞，徐勇，许建宏，杨剑键（中国联合网络通信集团有限公司研究院，北京 100048）摘 要：当前各网络专业自治发展，新网络技术层出不穷，但网络之间无法形成合力，缺乏对上层复杂、个性化业务的良好支持。基于多模态网络与业务环境，从运营商管控运营角度，对网络与业务的统筹调度进行研究，提出了基于意图的多模态网业协同架构，以多模态业务为牵引，自动智能调度多模态网络能力，上下协同联动，催生产业创新发展。关键词：多模态网络；服务编排；基于意图的网络；智能运营 中图分类号：TP311 文献标志码：A doi:10.11959/j.issn.10000801.2023133 Research on intent-based cooperative architecture of polymorphic network and service ZHANG Jie,ZHAO Yongjian,XIAO Dongrui,XU Yong,XU Jianhong,YANG Jianjian Research Institute of China United Network Communications Co.,Ltd.,Beijing 100048,China Abstract:Different network techniques are developing autonomously within their own region,besides,various new network techniques come out increasingly.However,the different network techniques cannot coordinate with each other to support the various business efficiently.Based on polymorphic networks and business environments,the re-searches about the coordinated scheduling of networks and businesses were illustrated from the perspective of the operators management and operation.The intent-based cooperative architecture of polymorphic network and service was proposed,which was driven by polymorphic business services.Furthermore,the way to orchestrate the network capabilities intelligently,and to promote the business innovation were explicated.Key words:polymorphic network,service orchestration,intent-based network,intelligent operation 0 引言 通信网络是国家发展的重要基础设施，作为建设网络强国的基石，数字信息基础设施正在成为衡量国家核心竞争力的重要标志。国家强调要加快建设高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控的智能化综合性数字信息基础设施1，打通经济社会发展的信息“大动脉”。然而，当前业务与网络各自发展，缺乏协同联动，限制了各自价值的发挥2。在业务发展方面，呈现出业务多样化的发展趋势，应用层面上各类日新月异的智能服务与产业业务层出不穷，例如，以虚拟现实、收稿日期：20230504；修回日期：20230613 专题：多模态网络 74 增强现实为代表的智能服务，以智慧交通、泛在物联为代表的智能城市服务，以自动驾驶决策控制为代表的智能计算服务，以智慧家居、绿色办公为代表的智能楼宇服务。下一代通信系统将承载、支撑更加个性化、泛在化、情景化的诸多服务3。在网络发展方面，如邬江兴院士所指出的，目前，全球出现了不少新型网络技术研究成果，如云、可重构网络、软件定义网络、网络功能虚拟化等。但如今的局面是“满地珍珠但不成项链”，所以新型网络技术亟须主线串珠成链，进而构建多元化网络环境4。基于以上问题，本文站在运营商管控与运营的角度，结合生产实际，在多模态网络的服务与决 策 层 面 进 行 研 究，利 用 新 型 信 息 技 术（information technology，IT）与 通 信 技 术（communication technology，CT），实现多模态网络与多模态业务的统筹协同。1 相关工作 通过对相关文献、行业标准、行业动态的研究得出，为应对通信业务与网络多样化发展带来的管控、协同问题，目前的解决方法可以归纳为两类，一类是多模态网络管控架构，主要针对各种网络模态的统筹管控；另一类是意图驱动的自智网络，重点偏向运营商业务层面的智能运营。1.1 多模态网络管控架构 关于多模态网络环境下的管控技术，文献5提出了一种异构标识空间管理控制架构，将多模态网络中各类网络模态的体系架构和功能逻辑进行细粒度解构，把不同网络模态的行为解释为面向不同网络主体对象的数据拉取或推送过程，对多模态异构标识空间管控过程中涉及的模态主动选择和被动切换过程建立统一的逻辑模型，依托全维可定义的多模态网络环境，设计了多模态网络异构标识空间管控功能框架。文献6对多模态网络下多智能体协同控制的通信拓扑重构方法进行研究，在多模态网络环境下基于多智能体系统构建多边化分布式协同控制框架，针对组网后多个具有不同功能的多智能体系统，提出一个通信拓扑重构方法，并设计了一个分布式控制协议，使其实现多一致性。文献3针对管理、控制、数据三平面解耦的未来移动通信网络系统，提出了一种知识定义多模态网络按需服务体系架构，通过构建逻辑统一的网络知识空间图谱，根据具体业务对特定知识的依赖诉求，不同的局部知识之间可以进行交换并形成有机联动。网络知识将能够面向不同服务场景、跨越多级服务层次、融合多种服务指标，为网络整体的优化管理提供引导和支撑。文献7提出了一种网络各层功能多模态呈现的网络架构全维可定义的多模态智慧网络，支持寻址路由、交换模式、互连方式、网元形态、传输协议等的全维度定义和多模态呈现。在该架构的服务层，通过建立“感知决策执行”一体的网络智慧化管理、传输与控制闭环，实现网络智慧化的资源调度、功能编排、流量优化、运维管理等。1.2 意图驱动的自智网络 自智网络已成为运营商网络数字化转型的重要选择。在自智网络的分级标准中，意图8是高阶自智水平的关键能力，Level-4、Level-5 开始引入意图驱动能力，系统将会根据意图驱动自动调整自身工作，而不需要过多人工干预9，Level-4在人工监控下完成意图驱动闭环，Level-5实现意图感知、分析、决策、执行的自动化闭环。在自智网络整体架构中，业务运营层负责接收外部客户业务意图，将业务意图转换为服务意图。服务运营层负责捕获业务意图，并将服务意图转换成资源意图。资源运营层负责管理底层物理资源，实现资源意图10。在基于意图的网络中，使用者不必直接输入策略命令，转为输入期望达到的“业务意图”，网络自动转译并完成后续的操作，形成持续的闭环控制过程基于意图的网络（intent-based net-work，IBN）11。意图发展历程如图 1 所示12-13。75 电信科学 2023 年第 6 期 关注自智网络的国内外运营商及标准制定组织（standards development organization，SDO）均已着手对意图的探索，包括方案设计、原型设计、标准定义、场景实践。各行业标准组织正在进行与意图网络相关概念、场景、技术、用例的标准制定。意图网络研究情况统计见表 1。中国各运营商已将意图纳入企业最新目标架构。中国移动、中国电信与中国联通的最新总体目标架构均将“意图管理能力”布局在“管控层算网大脑”中，并将其作为运营商的核心智能化控制能力，实现网络的按需自智。中国移动算力网络体系架构：编排管理层为管控层，作为整体的智慧中枢，对全局资源进行管理与控制。在编排管理层中，包含一体编排、算网自智、意图网络等核心能力，连接业务与网络，对整体资源调度注智、操控15。中国电信云网融合目标技术架构：随愿引擎，感知客户需求和业务质量，将其自动转换为对异构云网资源的要求，并自动完成相应的网络连接和 IT 资源配置，通过实时的网络验证与优化，实现面向客户与业务服务的动态保障16。中国联通 CUBE-Net3.0 顶层架构：编排引擎，支持业务意图自动解析，通过场景化接口，接收基站子系统/运行支撑系统（base station subsystem/operational support system，BSS/OSS）自动转换的管控策略及配置项，结合 AI 推理对网络实现智能控制，能实时感知并响应网络状态的变化17。2 基于意图的多模态网业协同架构 在设计目标架构之前，首先需要全面考虑目标要求，提出架构设计的原则，此后的方案设计、功能迭代，均需依照此原则执行。根据既定目标与设计原则，进一步构建整体架构。按照自底向上，从基础设施到上层建筑的思路，首先设计网络模态的表达，通过网络原子模型表达网络元素，图 1 意图发展历程 表 1 意图网络研究情况统计 SDO 研究情况 第三代合作伙伴计划（3rd Generation Partnership Project，3GPP）在 Release 17 中，3GPP SA5 正在研究意图网络的概念、场景和解决方案，以简化网络运营管理，输出标准为TR 28.812/TS 28.312（version 17.1.1-2022为最新版）欧洲电信标准组织（European Telecommunications Standards Institute，ETSI）在 ENI architecture 中，中国电信牵头新增了意图翻译的描述、架构和用例。输出报告：InTent Aware Network Autonomicity(ITANA)因特网工程任务组（Internet Engineering Task Force，IETF）提出“针对不同方案和用户的意图分类”技术报告 中国通信标准化协会（China Communications Standards Association，CCSA）成立“面向意图网络的技术架构研究”课题。CCSA TC7 中已立项意图驱动课题 电信管理论坛（TeleManagement Forum，TMF）以 IG1253 系列报告为主的“自智网络中的意图”，对意图网络的范围、目标、定义、原则属性、分类等方面进行了说明，并提出了意图网络的关键技术组件，如意图管理、意图模型、意图接口、意图报告等。催化剂项目“Intent-driven Autonomous Networks(IDAN)”是 TMF 2022 年最热门的催化剂项目，并输出最新研究报告 TMF921A_Intent_Management_ API_Profile_v1.1.014 专题：多模态网络 76 这是组成业务服务的基础；下一步设计业务模态的表达，通过灵活、便捷的编排方式，串联网络原子服务，组成端到端业务流程；最终，通过一套协同融合的整体管控机制，从上到下对业务与网络进行智能管控，推动网络数字化成熟及业务模式升级。2.1 设计目标与原则 本文提出的方案应用于通信运营商层面，需要兼顾实用性、可扩展性与前瞻性，具体表现在简单、自动、智能 3 项设计原则。（1）简单：面向开发与业务人员，功能设计上尽量体现低代码开发、可视化设计、模型可复用的要素。（2）自动：面向一线运维人员，以全流程自动化为目标，尽量减少人工