基于意圖網(wǎng)絡(luò)的智能運維優(yōu)化研究

楊巽 童貞理 朱周華 陳軍

【關(guān)鍵詞】意圖網(wǎng)絡(luò);軟件定義網(wǎng)絡(luò);智能運維

隨著接入終端數(shù)量不斷增加，業(yè)務(wù)越來越復(fù)雜，安全威脅越來越多，網(wǎng)絡(luò)運營成本居高不下。在數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下，快速響應(yīng)不同業(yè)務(wù)需求，保證業(yè)務(wù)連續(xù)性和穩(wěn)定性成為未來企業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)對數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要挑戰(zhàn)。將意圖驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)（ Intent-Driven Network，IDN）與軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software-Defined Networking，SDN）結(jié)合，使網(wǎng)絡(luò)管理者或應(yīng)用通過意圖語言的方式與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互，并基于AI算法完成網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)配置，是進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)管理運維效率、支持業(yè)務(wù)的敏捷性和動態(tài)性以及實現(xiàn)高度自動化和人性化網(wǎng)絡(luò)管理的必然發(fā)展趨勢。

意圖網(wǎng)絡(luò)旨在應(yīng)用更深層次的智能和預(yù)期狀態(tài)來取代配置網(wǎng)絡(luò)和對網(wǎng)絡(luò)問題進(jìn)行反應(yīng)的手動流程。它使用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)，因此網(wǎng)絡(luò)管理員只需定義結(jié)果或業(yè)務(wù)目標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)軟件即會自動考慮如何實現(xiàn)該目標(biāo)，是今后網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的一個趨勢。

一、基于意圖的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計

目前，業(yè)界還沒有統(tǒng)一的意圖驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，但是不同的意圖驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)參考體系結(jié)構(gòu)的核心思想是一致的。意圖驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)步驟分為意圖的獲取、意圖的轉(zhuǎn)譯、策略的驗證、意圖的下發(fā)與執(zhí)行以及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息的實時反饋。

在運營商網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)主要由接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)以及數(shù)據(jù)中心組成。通過將意圖的思想引入到運營商網(wǎng)絡(luò)中，可有效降低業(yè)務(wù)運營編排所需的時間，提升網(wǎng)絡(luò)運維效率。鑒于目前SDN已經(jīng)在運營商具備良好基礎(chǔ)，因此將意圖引入運營商現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計中，考慮意圖承載于SDN控制層上，這是最現(xiàn)實也是最可行途徑。IDN系統(tǒng)可感知網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湟约盃顟B(tài)信息，最大程度減少人工的介入，從而提升網(wǎng)絡(luò)運維效率。體系結(jié)構(gòu)設(shè)計從上到下（或稱由北向南）分為應(yīng)用層、意圖層、控制層和網(wǎng)絡(luò)層。

二、實施方案

將意圖引入現(xiàn)網(wǎng)智能運維中，要經(jīng)過性能監(jiān)控、模型建立、運維管理三個階段。第一階段，監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)性能，收集監(jiān)控信息，這是基礎(chǔ)階段。第二階段，分析和挖掘收集的信息并建立分析管理模型。最后階段，進(jìn)行故障識別、定位及恢復(fù)。

（一）性能監(jiān)控

第一階段作為實現(xiàn)自動控制、意圖網(wǎng)絡(luò)管理的基礎(chǔ)，依賴于高性能的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)對網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控改造舉措：（1）為了實現(xiàn)更細(xì)粒度的網(wǎng)絡(luò)性能驗證需求，實時監(jiān)控技術(shù)成為必需;（2）最小化監(jiān)控開銷以滿足帶寬限制;（3）適應(yīng)動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和應(yīng)用需求;（4）全面監(jiān)控所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括終端設(shè)備。為達(dá)到上述要求，需要建立一體化性能監(jiān)控平臺，包括以下部分：

統(tǒng)一監(jiān)控管理平臺：提供統(tǒng)一的界面，實現(xiàn)統(tǒng)一登錄，包含：基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控、應(yīng)用性能監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量監(jiān)控、業(yè)務(wù)監(jiān)控、用戶體驗監(jiān)控、統(tǒng)一告警和大屏可視化展示。

基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控：包括主機(jī)監(jiān)控、Hyper-V監(jiān)控、存儲監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、機(jī)房管理、中間件、數(shù)據(jù)庫監(jiān)控。

端到端應(yīng)用系統(tǒng)性能管理：用戶體驗分析及行為分析、用戶體驗及行為分析、服務(wù)端應(yīng)用系統(tǒng)性能分析、業(yè)務(wù)系統(tǒng)自動拓?fù)洹⒍说蕉诵阅荜P(guān)聯(lián)分析（實現(xiàn)從用戶體驗出發(fā)，涵蓋移動APP、瀏覽器網(wǎng)站、后端代碼、應(yīng)用中間件在內(nèi)的全環(huán)節(jié)性能問題追蹤）以及智能化告警功能。

（二）模型建立

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，要對各專業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)測量，將測量結(jié)果進(jìn)行分類整理，并進(jìn)行專業(yè)管理和大數(shù)據(jù)分析，確定故障發(fā)生的根因位置。故障根因和根因位置對于故障處理起著關(guān)鍵作用，可以排除干擾直達(dá)病灶。基于意圖網(wǎng)絡(luò)的智能運維，只需要用戶輸入意圖，便可得到最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)測量策略，得到網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，方便制定相應(yīng)的狀態(tài)監(jiān)測、故障預(yù)測、故障診斷以及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，識別出網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生的根因，找到網(wǎng)絡(luò)故障的發(fā)生位置，制定相應(yīng)的愈合策略。

（三）運維管理

通過前面建立的模型提供智能分析能力，結(jié)合大數(shù)據(jù)、AI分析等工具手段進(jìn)行全網(wǎng)數(shù)據(jù)鉆取分析，抓取最核心和關(guān)鍵的數(shù)據(jù)元素，協(xié)助用戶進(jìn)行運維管理決策，輔助業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型。故障根因定位等應(yīng)用、流量可視化，還包括應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量可視化，底層網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)洹⒃O(shè)備鏈路可視化。

根據(jù)意圖運行結(jié)果反饋，不斷調(diào)整優(yōu)化意圖策略，使之不斷優(yōu)化運維管理決策，更為合理高效，同時結(jié)合網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)運行狀況，提供簡單的用戶入口，簡化網(wǎng)絡(luò)運維管理難度。

（四）網(wǎng)絡(luò)管控

網(wǎng)絡(luò)控制器作為網(wǎng)絡(luò)運維的管控核心，負(fù)責(zé)將網(wǎng)絡(luò)意圖翻譯到測量優(yōu)化功能模塊的運轉(zhuǎn)過程，并集中管理，主要包括網(wǎng)絡(luò)性能測量數(shù)據(jù)的獲取、網(wǎng)絡(luò)配置指令、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化測量指令等下發(fā)。在每個意圖周期初始階段，轉(zhuǎn)譯模塊根據(jù)網(wǎng)絡(luò)性能和組網(wǎng)的需求，利用大數(shù)據(jù)分析和AI算法自動生成管理策略，實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，確保網(wǎng)絡(luò)資源和管理策略滿足意圖需求。同時，網(wǎng)絡(luò)管控核心需要實時向上反饋網(wǎng)絡(luò)運行結(jié)果，當(dāng)運行結(jié)果與意圖不一致時，及時對網(wǎng)絡(luò)資源和管理策略進(jìn)行調(diào)整，保證意圖的實現(xiàn)。

（五）效果優(yōu)化

基于意圖的網(wǎng)絡(luò)相比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)而言，能夠更加輕松地實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的自動化和直觀化，并依次通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測、大數(shù)據(jù)分析及機(jī)器學(xué)習(xí)等相關(guān)技術(shù)，不斷對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中所反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行洞察與分析，快速生成策略并下發(fā)配置到通信設(shè)備中，完成對網(wǎng)絡(luò)意圖的實現(xiàn)，主要是完成資源的自動部署、故障自愈合、安全威脅自動防護(hù)和網(wǎng)絡(luò)危險的自動隔離，將復(fù)雜的用戶管理、設(shè)備管理和業(yè)務(wù)管理等工作進(jìn)行大幅度簡化.最終達(dá)到預(yù)知判斷的目的，使得網(wǎng)絡(luò)具備智慧化功能。

三、結(jié)論

在基于意圖的網(wǎng)絡(luò)中，意圖最為關(guān)鍵，這種意圖來自于網(wǎng)絡(luò)運維和業(yè)務(wù)發(fā)展需要，未來在基于意圖的智能運維環(huán)境中，業(yè)務(wù)口與技術(shù)口將更加緊密協(xié)作，技術(shù)人員也需要更加熟悉業(yè)務(wù)特點與業(yè)務(wù)流程，定義出更為精準(zhǔn)的意圖及業(yè)務(wù)策略，這樣才能真正驅(qū)動基于意圖網(wǎng)絡(luò)的智能運維網(wǎng)絡(luò)健康運轉(zhuǎn)。