自動駕駛網(wǎng)絡(luò)國際標(biāo)準(zhǔn)研究進(jìn)展及構(gòu)建方法

劉永生，廖 軍，黃兵明（中國聯(lián)通研究院，北京 100048）

1 概述

越來越多的企業(yè)意識到數(shù)字技術(shù)的價值，緊抓數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的歷史機遇，踐行數(shù)字化轉(zhuǎn)型。運營商作為技術(shù)密集型公司是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的先行者，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動化是其中重要的一環(huán)，其最終目標(biāo)是實現(xiàn)自動駕駛網(wǎng)絡(luò)，對外為用戶提供零等待、零接觸、零困擾的服務(wù)，對內(nèi)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)建維優(yōu)的自供應(yīng)、自完成、自擔(dān)保的極簡操作。

自動駕駛網(wǎng)絡(luò)的價值主要體現(xiàn)在以下3點。

a）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一直在不停演進(jìn)發(fā)展，目前國內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)2G、3G、4G、5G 共存，同時網(wǎng)絡(luò)中也逐漸引入SDN/NFV、云計算、人工智能等新技術(shù)，這些都使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)操作方式已經(jīng)不堪重負(fù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)操作的自動化將是必然選擇。

b）自動駕駛網(wǎng)絡(luò)將為運營商極大節(jié)省運營成本，最直接的體現(xiàn)是降低了人工成本，以前需要人的操作可以由人工智能替代，人工智能一方面能實現(xiàn)無差錯的操作，另一方面能將知識和經(jīng)驗進(jìn)行積累，快速復(fù)制運用到新的環(huán)境中。

c）自動駕駛網(wǎng)絡(luò)是數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，運營商可以聯(lián)合生態(tài)伙伴共同拓展垂直行業(yè)務(wù)（比如智慧城市和智能工業(yè)），最終實現(xiàn)向數(shù)字服務(wù)提供者的身份轉(zhuǎn)變。

目前自動駕駛網(wǎng)絡(luò)的研究存在如下挑戰(zhàn)。國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)組織陸續(xù)開始自動駕駛網(wǎng)絡(luò)的研究，但是在一些基本概念和定義上并沒有達(dá)成一致。網(wǎng)絡(luò)智能化的案例越來越多，但是大多數(shù)是單個場景的智能化實踐，缺乏宏觀的、有計劃的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)路線。網(wǎng)絡(luò)的智能化分級明確了演進(jìn)的階段，但是距離自動駕駛網(wǎng)絡(luò)的最終目標(biāo)仍然有很大差距，TMF 調(diào)查結(jié)果顯示52%的運營商認(rèn)為自己處于Level 1 級水平（輔助運營網(wǎng)絡(luò)）（見圖1）；人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟（AIIA）認(rèn)為目前網(wǎng)絡(luò)在Level 2級（初級智能網(wǎng)絡(luò)）至Level 3級（中級智能網(wǎng)絡(luò)）。

圖1 運營商的網(wǎng)絡(luò)智能化水平

針對以上問題，本文首先介紹了自動駕駛網(wǎng)絡(luò)的定義、架構(gòu)和目標(biāo)，然后詳細(xì)列舉了國外各個標(biāo)準(zhǔn)組織的研究進(jìn)展，最后提出基于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建自動駕駛網(wǎng)絡(luò)的可行方法。

2 自動駕駛網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和目標(biāo)

電信管理論壇（TMF）是最早進(jìn)行自動駕駛網(wǎng)絡(luò)研究的國際組織之一，其提出的3 層4 閉環(huán)的架構(gòu)目前得到了較多的認(rèn)可，如圖2所示。

圖2 自動駕駛網(wǎng)絡(luò)框架

其中的3 層是指業(yè)務(wù)運營層、服務(wù)運營層和資源運營層。

a）業(yè)務(wù)運營層：主要為客戶、生態(tài)系統(tǒng)和合作伙伴的業(yè)務(wù)賦能和運營提供自動化能力。

b）服務(wù)運營層：主要為跨自治域的網(wǎng)絡(luò)的規(guī)建維優(yōu)提供自動化能力。

c）資源運營層：主要提供在自治域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)資源和能力自動化。

其中的4 閉環(huán)是指用戶閉環(huán)、業(yè)務(wù)閉環(huán)、服務(wù)閉環(huán)、資源閉環(huán)，這些都為了實現(xiàn)上下層間的交互操作。

a）用戶閉環(huán)：跨層交互對用戶服務(wù)。

b）業(yè)務(wù)閉環(huán)：在業(yè)務(wù)運營層和服務(wù)運營層之間交互，向用戶提供按需業(yè)務(wù)、業(yè)務(wù)的自動合作和業(yè)務(wù)生態(tài)。

c）服務(wù)閉環(huán)：在服務(wù)運營層和網(wǎng)絡(luò)資源之間交互，提供基于數(shù)據(jù)/知識平臺的全生命周期自動化服務(wù)運營。

d）資源閉環(huán)：在自治域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)資源之間交互，提供基于極簡網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)運營的閉環(huán)操作。

按照不同的視角可以將自動駕駛網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)歸納如下。

a）商業(yè)視角：通過改善消費結(jié)構(gòu)和提升資產(chǎn)利用率來提高效率，通過擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)機會和提高用戶價值來增加收入。

b）客戶視角：零接觸、零等待、零困擾。

c）服務(wù)視角：自供應(yīng)、自完成、自擔(dān)保。

d）網(wǎng)絡(luò)運營視角：自規(guī)劃、自訂閱、自組織、自管理、自優(yōu)化。

3 國際標(biāo)準(zhǔn)組織研究進(jìn)展

3.1 TMF

2019 年TMF 正式成立Autonomous Network 項目，研究自動駕駛網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)愿景、業(yè)務(wù)需求、業(yè)務(wù)架構(gòu)等，確定產(chǎn)業(yè)方向和價值鏈等內(nèi)容。2019 年TMF 在自動駕駛網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域開始制定2個標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)布了1個白皮書。

a）跨工業(yè)的自動駕駛網(wǎng)絡(luò)愿景和路標(biāo)（IG1193 Cross-Industry Autonomous Networks-Vision and Road?map）。該文檔主要分享了自動駕駛網(wǎng)絡(luò)的愿景和路標(biāo)，包括動機、愿景、需求與原理、新生態(tài)、協(xié)作與商業(yè)模型、架構(gòu)和自治水平分級、路標(biāo)和工業(yè)協(xié)作。

b）自動駕駛網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)需求和框架（IG1218 Au?tonomous Networks -Business requirements &frame?work）。該文檔提供了自動駕駛網(wǎng)絡(luò)支持的服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施的業(yè)務(wù)需求和框架，包括用戶需求、關(guān)鍵業(yè)務(wù)能力和框架、自治水平的評價指標(biāo)、產(chǎn)品生態(tài)協(xié)作的業(yè)務(wù)模型。

c）自動駕駛網(wǎng)絡(luò)賦能電信行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型白皮書（A whitepaper of Autonomous Networks：Empowering Digital Transformation for the Telecoms Industry）。該文檔主要介紹了目標(biāo)、自動駕駛網(wǎng)絡(luò)框架和自治水平分級、應(yīng)用案例等內(nèi)容。

2020年TMF開始制定2個標(biāo)準(zhǔn)并升級了白皮書。

a）搭建和衡量自動駕駛網(wǎng)絡(luò)方案的指導(dǎo)原理（IG1229 Guiding Principles for building and measuring Autonomous Network Solutions）。該文檔概述了設(shè)計、建造和衡量自動駕駛網(wǎng)絡(luò)方案的指導(dǎo)原理，在這些原理中，有些是高層次設(shè)計指導(dǎo)，有些是關(guān)于實現(xiàn)的背景、文化、實用方面的內(nèi)容。

b）自動駕駛網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)（IG1230 Autonomous Networks Technical Architecture）。該文檔介紹了自動駕駛網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)組件，具體內(nèi)容包括自治概念與原理、技術(shù)架構(gòu)、自治域、意圖驅(qū)動的交互、閉環(huán)機制、知識和智能、智能網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等。

c）為智慧社會和工業(yè)賦能的自動駕駛網(wǎng)絡(luò)白皮書（Whitepaper-Autonomous Networks：Empowering digi?tal transformation for smart societies and industries）。該文檔主要介紹自動駕駛網(wǎng)絡(luò)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)框架的進(jìn)展，包括案例驅(qū)動、自治域、意圖驅(qū)動交互，同時概述了簡單網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及自運營能力。

3.2 ITU-T

國際電信聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)化部門（ITU-T）的SG13 工作組在2020 年12 月成立自動駕駛網(wǎng)絡(luò)焦點組（Focus Group on Autonomous Networks，F(xiàn)G-AN），專門開展研究工作，目前下設(shè)3 個工作小組：案例和需求分析組、架構(gòu)和核心技術(shù)使能者組、概念驗證組。

ITU-T 的SG2、SG11、SG13 這些常設(shè)的工作組也在陸續(xù)開展自動駕駛網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)研究工作，這些標(biāo)準(zhǔn)包括：

a）未來網(wǎng)絡(luò)的智能化水平框架（Y.3173 Frame?work for evaluating intelligence levels of future networks including IMT-2020）。該標(biāo)準(zhǔn)描述了評估未來網(wǎng)絡(luò)智能化水平的框架，具體包括網(wǎng)絡(luò)智能化的發(fā)展趨勢、網(wǎng)絡(luò)智能化水平評估方法、網(wǎng)絡(luò)智能化水平架構(gòu)圖。

b）未來網(wǎng)絡(luò)中機器學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)框架（Y.3172 Archi?tectural framework for machine learning in future net?works including IMT-2020）。該標(biāo)準(zhǔn)定義了未來網(wǎng)絡(luò)的機器學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)框架，具體包括需求、組件、框架等。

c）人工智能增強的電信運營和管理框架（M.3080 Framework of Artificial Intelligence enhanced Telecom Operation and Management（AITOM））。該標(biāo)準(zhǔn)定義了人工智能增強的電信運營和管理框架，主要描述了支持電信運營管理的功能架構(gòu)，從而達(dá)到效率提升、質(zhì)量保證、開銷管理和安全保障。

d）智能運營、管理和維護(hù)框架（M.3041 Frame?work of smart operation，management and maintenance）。該標(biāo)準(zhǔn)介紹了智能運營、管理和維護(hù)的框架，該架構(gòu)支持傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和SDN/NFV 網(wǎng)絡(luò)，具體包括特征場景、功能架構(gòu)等。

3.3 3GPP

3GPP 的SA2 和SA5 工作組陸續(xù)開展了一些自動駕駛網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)制定工作。

a）自動駕駛網(wǎng)絡(luò)智能化水平（3GPP TS 28.100 Levels of autonomous network）。該標(biāo)準(zhǔn)定義了自動駕駛網(wǎng)絡(luò)智能化水平的概念、案例、需求。

b）通信業(yè)務(wù)保障的管理服務(wù)（3GPP TS 28.535 Management services for communication service assur?ance）。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了閉環(huán)保障方案，從而使能業(yè)務(wù)提供者或者運營商向用戶連續(xù)提供指定質(zhì)量的通信服務(wù)。

c）移動網(wǎng)絡(luò)意圖驅(qū)動的管理服務(wù)（3GPP TS 28.312 Intent driven management services for mobile net?works）。該標(biāo)準(zhǔn)為服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)管理定義了概念、用例、需求和解決方案。

d）5G 的自組織網(wǎng)絡(luò)（3GPP TS 28.313 Self-Orga?nizing Networks（SON）for 5G networks）。該標(biāo)準(zhǔn)定義了5G中SON功能的概念、用例、需求和過程。

e）5G 網(wǎng)絡(luò)自動化的使能者研究（3GPP TR 23.791 Study of Enablers for Network Automation for 5G）。該文檔研究了網(wǎng)絡(luò)功能中如何收集數(shù)據(jù)和反饋數(shù)據(jù)分析。

3.4 ETSI

歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（ETSI）的多個工作組都發(fā)布了自動駕駛網(wǎng)絡(luò)相關(guān)系列標(biāo)準(zhǔn)。

ETSI 零接觸網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)管理工作組（Zero Touch Network and Service Management，ZSM）發(fā)布的系列標(biāo)準(zhǔn)主要包括：

a）閉環(huán)自動化第一部分：使能者（ZSM009 Closed-Loop Automation；Part 1：Enablers）。該文檔描述了ZSM 架構(gòu)中閉環(huán)自動化的使能者，包括閉環(huán)的需求、功能等；使能者的閉環(huán)治理、閉環(huán)生命周期管理和模型。

b）自動化的方法（ZSM005 Means of Automation）。該文檔探討了現(xiàn)有的實現(xiàn)自動化的方式方法，這些方法可以存在不同層級或者管理系統(tǒng)。

c）引用架構(gòu)（ZSM002 Reference Architecture）。該文檔在用戶場景和需求的基礎(chǔ)上定義了端到端ZSM引用架構(gòu)。

ETSI 體驗式感知網(wǎng)絡(luò)工作組（Experiential Net?worked Intelligence，ENI）發(fā)布的系列標(biāo)準(zhǔn)主要包括：

a）通信網(wǎng)絡(luò)智能化分級/分類定義（ENI 007 Defi?nition of Networked Intelligence Categorization）。該文檔定義了人工智能技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)運營管理中應(yīng)用水平的等級分類，描述了從傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)到全自治網(wǎng)絡(luò)的功能要求。

b）通信網(wǎng)絡(luò)智能化等級評估（ENI 010 Evaluation of categories for AI application to Networks）。該文檔進(jìn)一步明確了智能化分級中每一級定性描述及可定量指標(biāo)，并基于量化關(guān)鍵指標(biāo)制定了一套評分原則，利用該原則計算出具體場景得分，并通過分?jǐn)?shù)來定義它的智能化等級。

另外，2020 年ETSI 成立OCG AN 內(nèi)部跨ISG 工作組，旨在協(xié)調(diào)和解決ENI、ZSM 等不同工作組在做自動駕駛網(wǎng)絡(luò)相關(guān)項目時的重復(fù)工作或技術(shù)觀點沖突問題。同年，ETSI 發(fā)布了支持未來ICT 業(yè)務(wù)的自動駕駛網(wǎng)絡(luò)白皮書（Autonomous Networks，supporting tomor?row's ICT business）。該文檔介紹了自動駕駛網(wǎng)絡(luò)挑戰(zhàn)、機會與商業(yè)價值、愿景和框架、關(guān)鍵概念、用戶案例。

3.5 IETF

互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（The Internet Engineering Task Force，IETF）的NMRG 研究組近年來開展了一些與自動駕駛網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)研究工作。

a）數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)的概念（Concepts of Digital Twin Network）。該文檔描述了數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)的定義、價值以及關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

b）意圖分類（Intent Classification）。該文檔主要討論了網(wǎng)絡(luò)意圖的概念，具體來說強調(diào)了意圖的利益相關(guān)者、意圖的分類方法和編碼、意圖的類別等。

c）基于意圖的組網(wǎng)：概念和定義（Intent-Based Networking-Concepts and Definitions）。該文檔闡明了意圖的概念，提供了基于意圖組網(wǎng)的功能概述。

4 自動駕駛網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法

傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、協(xié)議和運營系統(tǒng)具有分裂性和直筒性的特征，SDN/NFV、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能技術(shù)的引入，使網(wǎng)絡(luò)向軟件化、智能化方向發(fā)展，但是網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)速度緩慢，不同網(wǎng)絡(luò)域發(fā)展速度不一致。結(jié)合運營商網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)特征及現(xiàn)狀，本文提出基于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建自動駕駛網(wǎng)絡(luò)的方法和建議。

4.1 優(yōu)先構(gòu)建單域閉環(huán)運營和操作

傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)存在了網(wǎng)絡(luò)域的概念和結(jié)構(gòu)，比如核心網(wǎng)、無線網(wǎng)、城域網(wǎng)等，不同的網(wǎng)絡(luò)域具有一定的獨立性，同時不同的網(wǎng)絡(luò)域引入新技術(shù)的速度是不同的，比如核心網(wǎng)已經(jīng)具備完全實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)和控制分離的條件。因此，這些基礎(chǔ)有利于對每個單獨的網(wǎng)絡(luò)域進(jìn)行升級改造。

每個網(wǎng)絡(luò)域形成一個閉環(huán)操作，獨立完成來自服務(wù)層的意圖請求并進(jìn)行響應(yīng)，這樣該網(wǎng)絡(luò)域一方面具有獨立運營和操作能力，另一方面屏蔽了網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)部的細(xì)節(jié)，簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和運營。

網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)要從傳統(tǒng)的主要依靠人的操作向全自動化操作轉(zhuǎn)變，將人的經(jīng)驗、設(shè)備手冊、運維數(shù)據(jù)等轉(zhuǎn)變成知識，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)的知識平面，從而實現(xiàn)基于知識的決策。

4.2 逐步開發(fā)云原生智原生的層次化平臺

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元正在逐漸實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)和控制分離，網(wǎng)絡(luò)功能逐漸實現(xiàn)虛擬化，這些為云原生的軟件打下了基礎(chǔ)，為了實現(xiàn)自動駕駛網(wǎng)絡(luò)，需要逐步實現(xiàn)全網(wǎng)的云原生能力。同時，網(wǎng)絡(luò)功能管控的集中化和平臺化，更加需要智慧的大腦。

根據(jù)TMF 提出的自動駕駛網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，除了網(wǎng)絡(luò)管控的平臺，還需要服務(wù)層平臺和業(yè)務(wù)層平臺，目前運營商的OSS系統(tǒng)和BSS系統(tǒng)可以逐漸向服務(wù)層平臺和業(yè)務(wù)層平臺進(jìn)行演進(jìn)，最終形成自動駕駛網(wǎng)絡(luò)的層次化的平臺架構(gòu)。

云原生和智原生的平臺能夠更好地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)域之間的協(xié)同從而為用戶提供端到端的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，數(shù)據(jù)的集中采集和處理能夠使人工智能模型具有更高的準(zhǔn)確性。層次化的結(jié)構(gòu)能夠屏蔽不同層的細(xì)節(jié)，為上層提供一個更簡潔的接口。

4.3 重視建立數(shù)字化產(chǎn)業(yè)生態(tài)

自動駕駛網(wǎng)絡(luò)的最終目標(biāo)是為其他產(chǎn)業(yè)提供數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，這些為運營商拓展了新的業(yè)務(wù)模式并帶來更多的收入。但是，智慧城市、智能工業(yè)、智慧政府等這些產(chǎn)業(yè)不是運營商的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)范圍，因此，運營商需要與產(chǎn)業(yè)上下游生態(tài)伙伴合作，共同為新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供服務(wù)。

在實現(xiàn)自動駕駛網(wǎng)絡(luò)的過程中率先取得回報將會加速自動駕駛網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建進(jìn)程，比如TMF 認(rèn)為智慧城市是最適合自動駕駛網(wǎng)絡(luò)的垂直行業(yè)，如果運營商能夠率先和智慧城市的優(yōu)質(zhì)企業(yè)達(dá)成合作并進(jìn)行示范應(yīng)用，效益的取得會加速推進(jìn)構(gòu)建自動駕駛網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)程。

5 結(jié)束語

自動駕駛網(wǎng)絡(luò)是運營商數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要組成部分，同時也是巨大的挑戰(zhàn)。本文對主要國際標(biāo)準(zhǔn)組織在自動駕駛網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的研究進(jìn)展進(jìn)行了介紹，這些標(biāo)準(zhǔn)組織包括ITU-T、3GPP、ETSI、IETF、TMF，進(jìn)展介紹既涵蓋具體的標(biāo)準(zhǔn)文檔名稱和內(nèi)容，也包括新成立的組織。最后本文給出自動駕駛網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法和建議，簡單概括為單域閉環(huán)為起點、層次化平臺為目標(biāo)、數(shù)字化生態(tài)為引領(lǐng)。