5G網(wǎng)絡(luò)自動化：從人工運(yùn)維到全自治

詹勇，吳楓

（中興通訊股份有限公司，廣東 深圳 518055）

0 引言

為了削減運(yùn)維成本，提升服務(wù)易用性、敏捷度和靈活性，網(wǎng)絡(luò)自動化技術(shù)被廣泛使用。利用網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（network function virtualization，NFV）和軟件定義網(wǎng)絡(luò)（software defined network，SDN）技術(shù)，運(yùn)營商可以靈活、高效地定制網(wǎng)絡(luò)服務(wù)/功能和策略[1]。但是，5G 網(wǎng)絡(luò)管理/運(yùn)維仍面臨以下問題和挑戰(zhàn)。

? 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模帶來的管理復(fù)雜度：根據(jù)GSMA Intelligence的報告[2]，排除物聯(lián)網(wǎng)（internet of things，IoT）設(shè)備，2021年全球移動連接用戶數(shù)已達(dá)到82.8億，其中5G移動用戶數(shù)為6.4億，GSMA Intelligence全球移動用戶數(shù)預(yù)測如圖1所示。海量的用戶意味著巨大的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，如何應(yīng)對日益增長的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模帶來的管理復(fù)雜度是運(yùn)營商必須面對的挑戰(zhàn)。

圖1 GSMA Intelligence全球移動用戶數(shù)預(yù)測[2]

? 網(wǎng)絡(luò)形態(tài)帶來的管理復(fù)雜度：5G時代，移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商往往需要同時提供2G、3G、4G和5G無線接入服務(wù)，同時管理室內(nèi)和室外的宏基站、微基站和皮基站等站型。復(fù)雜的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)形態(tài)勢必會帶來指數(shù)增長的網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜度。

? 無線信道時變特性帶來的管理復(fù)雜度；傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通常采用靜態(tài)配置，這種方式無法匹配時變的無線信道環(huán)境，從而會帶來顯著的性能下降或資源浪費(fèi)。因此，網(wǎng)絡(luò)策略/配置需要動態(tài)匹配實(shí)時無線信道環(huán)境，而這會帶來顯著的網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜度上升。

? 業(yè)務(wù)多樣性帶來的管理復(fù)雜度：3GPP定義了數(shù)百個5G QoS標(biāo)識符（5G QoS indicator，5QI）取值，用于為不同服務(wù)質(zhì)量（quality of service，QoS）需求的業(yè)務(wù)提供差異化保障[3]。以分組時延預(yù)算（packet delay budget，PDB）為例，5QI 85要求PDB 5 ms以內(nèi)，而5QI 76 PDB則要求500 ms。一個5G網(wǎng)絡(luò)如何以最小的資源代價同時滿足不同業(yè)務(wù)的QoS需求是所有運(yùn)營商必須解決的問題。

為解決上述問題，網(wǎng)絡(luò)自動化應(yīng)運(yùn)而生。John Strassner定義了基于規(guī)則的自動化策略[4]。所謂基于規(guī)則的自動化策略指網(wǎng)絡(luò)內(nèi)置一系列由專家定義的規(guī)則，明確網(wǎng)絡(luò)在什么場景下執(zhí)行什么動作。這是一種最傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)自動化策略，往往需要人工配置一系列參數(shù)幫助網(wǎng)絡(luò)劃分場景以及決策對應(yīng)場景下的動作。它存在以下問題：規(guī)則設(shè)計通常無法覆蓋所有無線環(huán)境和用戶業(yè)務(wù)組合，當(dāng)遇到規(guī)則設(shè)計時沒考慮的場景時，往往會產(chǎn)生意想不到的問題；基于規(guī)則的自動化策略引入的人工配置參數(shù)量如果過大，會產(chǎn)生巨大的運(yùn)維成本，如果參數(shù)量過小，則無法匹配不同運(yùn)營商在不同場景、不同經(jīng)營目標(biāo)所帶來的不同規(guī)則需求；人工配置參數(shù)無法及時響應(yīng)環(huán)境變化；人工配置易犯錯；不同規(guī)則間的相互沖突需要專家識別和解決。比如策略1要求在小區(qū)負(fù)荷低時通過提升下行信號發(fā)送功率來增大小區(qū)覆蓋半徑，而策略2則要求在小區(qū)負(fù)荷低時降低基站下行發(fā)射功率從而節(jié)省功耗。

現(xiàn)今，5G網(wǎng)絡(luò)基本采用了基于規(guī)則的自動化策略，上文所述的基于規(guī)則的自動化策略問題在商用網(wǎng)中被一一證實(shí)。如何有效解決上述問題從而真正實(shí)現(xiàn) 5G自治網(wǎng)絡(luò)在行業(yè)和標(biāo)準(zhǔn)組織引發(fā)了熱烈探討[5-7]。最終，意圖驅(qū)動的自治網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)勝了其他解決方案成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[8-9]。

1 意圖的定義

2015年，SDN率先引入了意圖概念。同時期，標(biāo)準(zhǔn)組織IETF將意圖定義為“幫助網(wǎng)絡(luò)選擇最優(yōu)規(guī)則的高層策略”[10]。2021年，IETF更新意圖的定義為“一系列網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行目標(biāo)和期望產(chǎn)出（無須說明如何實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)）”[11]。TM Forum 定義意圖為“提供給系統(tǒng)的所有包含需求、目標(biāo)和約束的明確說明”[9]。3GPP[8]則提供了更為詳細(xì)的定義：意圖通常是人類可以理解的，同時也可以無歧義地翻譯給機(jī)器；意圖專注于描述需要達(dá)成什么目標(biāo)而無須關(guān)注如何做到，這樣一方面可以讓系統(tǒng)用戶無須了解系統(tǒng)技術(shù)細(xì)節(jié)從而減輕負(fù)擔(dān)，另一方面也可以給系統(tǒng)留下足夠的空間和靈活度去探索和發(fā)現(xiàn)更優(yōu)的策略；意圖和底層系統(tǒng)和設(shè)備解耦，即意圖可以在不同的系統(tǒng)和設(shè)備間靈活移植。

5G網(wǎng)絡(luò)使用者或管理者通常會使用意圖傳遞以下信息[9]。

? 需要開通的服務(wù)/功能列表：基于服務(wù)需求，5G網(wǎng)絡(luò)使用者或管理者通過意圖向系統(tǒng)傳遞需要開通的服務(wù)/功能列表，如為指定區(qū)域開通5G無線接入服務(wù)。

? 需要滿足的服務(wù)等級協(xié)定（service level agreement，SLA）：基于移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商和客戶簽訂的SLA，5G網(wǎng)絡(luò)使用者或管理者通過意圖向系統(tǒng)傳遞特定服務(wù)/業(yè)務(wù)需要滿足的SLA信息，如行業(yè)用戶的可靠性要求。

? 需要遵守的政策/法規(guī)：基于政府和其他監(jiān)管部門的政策/法規(guī)，5G網(wǎng)絡(luò)管理者通過意圖向系統(tǒng)傳遞需要遵守的政策/法規(guī)。例如，只能使用授權(quán)頻段資源；當(dāng)災(zāi)害發(fā)生時以最高優(yōu)先級響應(yīng)救災(zāi)相關(guān)任務(wù)，如最高優(yōu)先級保障廣播地震預(yù)警信息發(fā)送。

? 風(fēng)險管理相關(guān)信息：考慮無線信道、移動用戶等不可控性，系統(tǒng)任何動作（甚至不做動作）都可能造成SLA違約甚至服務(wù)中斷。因此，系統(tǒng)需要具備風(fēng)險管理相關(guān)信息幫助其平衡風(fēng)險和收益。這類信息可以通過意圖或人工干預(yù)獲取。例如，通過意圖向系統(tǒng)傳遞“確保無線通信服務(wù)99.999 9%可用率前提下關(guān)閉5G基站空調(diào)系統(tǒng)”；通過上升人工干預(yù)決策“是否激活關(guān)閉基站空調(diào)系統(tǒng)意圖，因?yàn)榧せ钤撘鈭D有0.000 1%可能造成無線通信服務(wù)中斷”。

? 意圖優(yōu)先級相關(guān)信息：意圖間可能存在沖突，即無法同時滿足2個意圖。當(dāng)發(fā)生意圖沖突時，系統(tǒng)需要明確優(yōu)先滿足哪個意圖，這類信息同樣可以通過意圖也可以通過人工干預(yù)獲取。例如，通過意圖向系統(tǒng)傳遞“確保無線通信服務(wù)99.999 9%可用率前提下關(guān)閉5G基站空調(diào)系統(tǒng)”；通過上升人工干預(yù)決策“無線通信服務(wù)99.999 9%可用率”優(yōu)先級高于“關(guān)閉5G基站空調(diào)系統(tǒng)”。

? 其他常識類目標(biāo)/約束信息：機(jī)器不同于人類，沒有常識，因此需要把所有希望系統(tǒng)達(dá)成的目標(biāo)或者約束都通過意圖傳遞給系統(tǒng)。如最小化5G網(wǎng)絡(luò)能耗、最大化5G網(wǎng)絡(luò)可再生能源消耗占比等。

意圖驅(qū)動的 5G自治網(wǎng)絡(luò)的意圖來源如圖2所示，本文將其分為“系統(tǒng)外”和“系統(tǒng)內(nèi)”兩大類。其中，“系統(tǒng)外”涵蓋了終端和行業(yè)用戶、移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維工程師以及政府和監(jiān)管部門，他們都可以通過自然語言或者領(lǐng)域定義語言（domain-specific language，DSL）向系統(tǒng)傳達(dá)他們的意圖。例如，終端和行業(yè)用戶可以向移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商或系統(tǒng)傳遞“請為我開通基于5G的通話（voice over new radio，VoNR）服務(wù)”；移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商可以向網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維工程師或系統(tǒng)傳遞“為××區(qū)域站點(diǎn)開通VoNR服務(wù)”；網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維工程師可以向系統(tǒng)傳遞“為××區(qū)域所有5G站點(diǎn)開通VoNR服務(wù)，服務(wù)質(zhì)量不差于××”；政府和監(jiān)管部門可以向移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商或系統(tǒng)傳遞“全網(wǎng)開通地震預(yù)警服務(wù)，并最高優(yōu)先級滿足其 QoS需求”?！跋到y(tǒng)內(nèi)”包含了系統(tǒng)內(nèi)置意圖以及相關(guān)領(lǐng)域拆分的子意圖。其中，系統(tǒng)內(nèi)置意圖即系統(tǒng)設(shè)計時已經(jīng)集成的意圖，如來自監(jiān)管部門的意圖“只能使用授權(quán)頻譜資源”。相關(guān)領(lǐng)域拆分的子意圖指一個意圖如果涉及多個系統(tǒng)子領(lǐng)域，可以為每個子領(lǐng)域拆解獨(dú)立子需求。例如，運(yùn)營商下達(dá)一個指定業(yè)務(wù)端到端時延保障意圖，該意圖可以被拆分成3個子意圖，分別下發(fā)給核心網(wǎng)、傳輸網(wǎng)和無線接入網(wǎng)，分別明確該業(yè)務(wù)在這3個子域的時延目標(biāo)。

圖2 意圖驅(qū)動的5G自治網(wǎng)絡(luò)的意圖來源

受益于人工智能算法如 BERT（bidirectional encoder representations from transformers）、GLUE（general language understanding evaluation）和ERNIE（enhanced representation through knowledge integration）等高速發(fā)展，來自系統(tǒng)外的意圖，無論是自然語言還是DSL都可以高效轉(zhuǎn)換為機(jī)器能夠理解的結(jié)構(gòu)化語言[12]。同時，標(biāo)準(zhǔn)組織如3GPP則正在討論制定意圖標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)形式[8]。

2 網(wǎng)絡(luò)自治分級

3GPP定義自治網(wǎng)絡(luò)為在極少甚至無人工干預(yù)情況下，電信系統(tǒng)（包含管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)）實(shí)現(xiàn)自我治理。此外，3GPP也提供了標(biāo)準(zhǔn)的自治網(wǎng)絡(luò)分級方法來幫助 5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商評估其網(wǎng)絡(luò)自治水平[5]，3GPP定義自治網(wǎng)絡(luò)分級方法見表1，其中，“人工”表示該功能模塊由人工完成，即系統(tǒng)按照人工指示逐步完成該功能流程或完全由人工完成而系統(tǒng)不參與；“人工&系統(tǒng)”表示該功能模塊由人工和系統(tǒng)協(xié)作完成，即系統(tǒng)具備自動完成該功能的能力，但需要人工輸入/更新關(guān)鍵指導(dǎo)信息以及必要的人工干預(yù)；“系統(tǒng)”表示該功能模塊由系統(tǒng)獨(dú)立完成，即系統(tǒng)具備自動完成該功能的能力，同時無須人工輸入/更新指導(dǎo)信息或人工干預(yù)。需要注意，要評估一個5G網(wǎng)絡(luò)的自治水平/等級，首先需要梳理 5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維各項工作，然后按照表1所述方法對每項工作進(jìn)行自治等級評估，最后加權(quán)平均后方能得到該5G網(wǎng)絡(luò)的綜合自治水平。也就是說，實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)全自治，就是逐一完成 5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維各項工作全自治的過程。本文所探討的意圖驅(qū)動的5G自治網(wǎng)絡(luò)是面向L5級自治等級的整體解決方案。

自治網(wǎng)絡(luò)處理工作流如圖3所示，對表1中各個關(guān)鍵功能模塊之間的關(guān)系做了一個說明。首先，意圖處理模塊獲取來自“系統(tǒng)外”或“系統(tǒng)內(nèi)”的意圖，并將其轉(zhuǎn)換為一個或多個子意圖，每個子意圖會明確波及的子領(lǐng)域、每個子領(lǐng)域需要達(dá)成的目標(biāo)或者交付的服務(wù)及相關(guān)的約束和條件。之后，意圖處理模塊將子意圖分別傳遞給波及的所有系統(tǒng)子領(lǐng)域。為了完成意圖處理模塊下達(dá)的任務(wù)，每個系統(tǒng)子領(lǐng)域可能需要調(diào)用感知、分析、決策和執(zhí)行中的一個或多個功能模塊。其中，感知模塊通過對系統(tǒng)領(lǐng)域管理實(shí)體的監(jiān)控完成意圖相關(guān)數(shù)據(jù)/信息采集和預(yù)處理（如數(shù)據(jù)清洗、統(tǒng)計等）并傳遞給分析模塊；分析模塊完成意圖相關(guān)數(shù)據(jù)分析（如趨勢預(yù)測、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析、問題定位、解決方案建議等）并輸出給決策模塊；決策模塊進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)操作決策（如參數(shù)調(diào)整方法）并輸出給執(zhí)行模塊；執(zhí)行模塊負(fù)責(zé)指導(dǎo)對應(yīng)系統(tǒng)子領(lǐng)域管理實(shí)體完成操作[13]。在意圖整個生命周期中，各個系統(tǒng)子領(lǐng)域會對子意圖達(dá)成情況進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控，如果子意圖未達(dá)成會觸發(fā)進(jìn)一步的決策和執(zhí)行，同時采用周期或者事件觸發(fā)的方式向意圖處理模塊上報子意圖達(dá)成情況。意圖處理模塊統(tǒng)一處理各個子意圖的達(dá)成情況匯總成意圖達(dá)成情況，同樣采用周期或者事件觸發(fā)的方式向“系統(tǒng)外”或“系統(tǒng)內(nèi)”的意圖發(fā)起者反饋。如果意圖處理模塊判斷意圖無法達(dá)成，則會向意圖發(fā)起者反饋意圖達(dá)成失敗、失敗的原因及建議（可選）。

圖3 自治網(wǎng)絡(luò)處理工作流[5]

表1 3GPP定義自治網(wǎng)絡(luò)分級方法[5]

3 意圖驅(qū)動的5G自治網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 意圖全生命周期維護(hù)

意圖驅(qū)動的 5G自治網(wǎng)絡(luò)需要對意圖進(jìn)行全生命周期維護(hù)[14]。意圖接口如圖4所示，提供了意圖生命周期中，意圖發(fā)起者和意圖處理模塊交互的接口。本文將這些接口分成以下3類。

圖4 意圖接口

? 操作類（必備）：由系統(tǒng)外或系統(tǒng)內(nèi)的意圖發(fā)起者發(fā)起，包含意圖的創(chuàng)建、刪除、修改、激活和去激活請求。意圖處理模塊收到上述請求后，都會通過操作響應(yīng)向意圖發(fā)起者反饋系統(tǒng)是否成功執(zhí)行該請求，如果失敗則會同步反饋執(zhí)行失敗的原因。對任意一個激活態(tài)的意圖，意圖處理模塊都會采用周期或事件觸發(fā)的方式向意圖發(fā)起者反饋意圖達(dá)成情況，如果未達(dá)成，則會同步反饋意圖未達(dá)成的原因以及建議（可選）。

? 查詢類（可選）：由系統(tǒng)外意圖發(fā)起者發(fā)起，包含意圖查詢、預(yù)期結(jié)果查詢和意圖咨詢請求。意圖處理模塊收到意圖查詢請求后會向查詢者反饋被查詢意圖的內(nèi)容、狀態(tài)（如激活或非激活）和達(dá)成情況。意圖處理模塊收到預(yù)期結(jié)果查詢請求后會向查詢者反饋被查詢意圖預(yù)期執(zhí)行后的結(jié)果，采用意圖達(dá)成情況報告的方式反饋。意圖處理模塊收到意圖咨詢請求后會向查詢者反饋被查詢意圖修改建議，如降低意圖目標(biāo)或者調(diào)整意圖約束條件。

? 人工協(xié)作類（可選）：由意圖處理模塊發(fā)起，包括結(jié)果選擇請求、意圖沖突咨詢和異常告警。當(dāng)意圖處理模塊發(fā)現(xiàn)達(dá)成客戶意圖有多種策略且每種策略帶來的結(jié)果有明顯差異時，可向系統(tǒng)外意圖發(fā)起者咨詢選擇執(zhí)行哪套策略，系統(tǒng)外意圖發(fā)起者通過結(jié)果選擇響應(yīng)接口響應(yīng)。當(dāng)意圖處理模塊在執(zhí)行意圖過程中發(fā)現(xiàn)多意圖沖突時，可以向系統(tǒng)外意圖發(fā)起者咨詢需要優(yōu)先滿足哪個意圖（在意圖創(chuàng)建、修改或激活過程中，意圖處理模塊會進(jìn)行沖突檢測，此時如果發(fā)現(xiàn)沖突，意圖處理模塊會通過“操作類”接口“操作響應(yīng)”與意圖發(fā)起者交互），系統(tǒng)外意圖發(fā)起者通過意圖沖突響應(yīng)接口響應(yīng)。當(dāng)意圖處理模塊在執(zhí)行意圖過程中發(fā)現(xiàn)小區(qū)異常導(dǎo)致大量意圖無法達(dá)成或執(zhí)行某些意圖會對系統(tǒng)造成極大風(fēng)險，如網(wǎng)絡(luò)失效或關(guān)鍵用戶/業(yè)務(wù) SLA違約，可以向系統(tǒng)外意圖發(fā)起者告警（在意圖創(chuàng)建、修改或激活過程中，意圖處理模塊會進(jìn)行風(fēng)險評估，如果發(fā)現(xiàn)執(zhí)行該意圖會對系統(tǒng)造成極大風(fēng)險，意圖處理模塊會通過“操作類”接口“操作響應(yīng)”與意圖發(fā)起者交互），系統(tǒng)外意圖發(fā)起者收到告警信息后通過“操作類”接口或傳統(tǒng)接口處理。

利用上述接口可以完成意圖全生命周期的維護(hù)，意圖創(chuàng)建流程示例如圖5所示。首先，意圖發(fā)起者利用“操作類”接口發(fā)起意圖創(chuàng)建請求。此后，意圖處理模塊對該意圖進(jìn)行評估，包括意圖達(dá)成情況預(yù)估、意圖沖突檢測和風(fēng)險評估。如果意圖處理模塊預(yù)計該意圖無法達(dá)成，或和已激活意圖存在沖突，或執(zhí)行該意圖會帶來系統(tǒng)重大風(fēng)險，意圖處理模塊均會通過“操作類”接口反饋意圖創(chuàng)建失敗及相應(yīng)失敗原因和建議（可選）。反之，意圖處理模塊會將該意圖轉(zhuǎn)換為所波及各個子領(lǐng)域的子意圖和各個子領(lǐng)域?yàn)闈M足該意圖需要執(zhí)行的服務(wù)或網(wǎng)絡(luò)管理任務(wù)，同時通過“操作類”接口反饋意圖執(zhí)行成功。在意圖執(zhí)行過程中，意圖處理模塊聯(lián)合各個系統(tǒng)子領(lǐng)域持續(xù)監(jiān)控該意圖達(dá)成情況，如果未達(dá)成，則進(jìn)一步調(diào)整策略，直至意圖達(dá)成。意圖全生命周期中，意圖處理模塊會采用周期或者事件觸發(fā)的方式通過“操作類”接口反饋意圖達(dá)成情況報告。

圖5 意圖創(chuàng)建流程示例[8]

在意圖全生命周期維護(hù)中，關(guān)鍵一環(huán)即如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)策略自動閉環(huán)，其中的關(guān)鍵技術(shù)是系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)意圖未達(dá)成時如何找到適合的改進(jìn)策略。按照自治水平由低到高排序，有以下方法。第一種，專家定義好策略調(diào)整規(guī)則，即通過規(guī)則明確什么場景采取什么改進(jìn)策略；第二種，專家定義好可選的改進(jìn)策略，由系統(tǒng)利用人工智能算法自主選擇什么場景選用什么改進(jìn)策略，如DQN（deep Q network）[15]算法；第三種，系統(tǒng)利用人工智能算法自主探索和決策什么場景采用什么改進(jìn)策略。為了減少策略探索階段造成嚴(yán)重的系統(tǒng)風(fēng)險，第三種方法通常需要依賴數(shù)字孿生平臺[16]，即在數(shù)字孿生平臺上完成前期策略探索，消除嚴(yán)重系統(tǒng)風(fēng)險且模型收斂后方在物理系統(tǒng)上使用。

3.2 意圖沖突管理

考慮到5G網(wǎng)絡(luò)是一個高度耦合的系統(tǒng)，意圖使用者對5G系統(tǒng)內(nèi)部細(xì)節(jié)可能知之甚少，同時意圖可能來源于不同的人，因此意圖間沖突無可避免。意圖處理模塊主導(dǎo)的意圖沖突管理流程如圖6所示，其中，灰框流程涉及人工和系統(tǒng)的交互。圖6提到的語義沖突、顯式?jīng)_突、隱式?jīng)_突和遺漏沖突的定義如下文所述。需要注意的是，圖6僅展示了意圖沖突檢測。一個意圖要成功執(zhí)行除了需要通過意圖沖突檢測，還需要通過系統(tǒng)風(fēng)險檢測，且系統(tǒng)預(yù)估該意圖大概率可被達(dá)成。

圖6 意圖處理模塊主導(dǎo)的意圖沖突管理流程

? 語義沖突指當(dāng)前意圖和已激活某一個或多個意圖作用對象（如基站/小區(qū)）有交集，且在意圖語義上存在互斥、重復(fù)或被包含，且這些沖突意圖無明確的高低優(yōu)先級關(guān)系。例如，當(dāng)前意圖為“打開四川省成都市所有無線基站節(jié)能功能”和已激活意圖“關(guān)閉成都市金牛區(qū)5G基站節(jié)能功能”沖突；意圖“確保四川省成都市金牛區(qū)所有微信紅包業(yè)務(wù)端到端時延99%在30 ms以內(nèi)”被已激活意圖“確保四川省成都市所有微信紅包業(yè)務(wù)端到端時延 99%在25 ms以內(nèi)”包含。語義沖突通?？梢曰趯＜医?jīng)驗(yàn)定義明確的規(guī)則來快速檢測，即使檢測語義沖突的規(guī)則定義不夠全面，意圖沖突通常也會在后續(xù)沖突檢測中被發(fā)現(xiàn)。

? 顯式?jīng)_突指當(dāng)前意圖和已激活某一個或多個意圖作用對象以及作用關(guān)鍵參數(shù)有交集，且交集關(guān)鍵參數(shù)要求的取值互斥，且這些沖突意圖無明確的高低優(yōu)先級關(guān)系。例如，當(dāng)前意圖“關(guān)閉四川省成都市所有5G基站空調(diào)系統(tǒng)”要求去使能5G基站空調(diào)功能，但已激活意圖“確保四川省成都市所有5G基站溫度不超過60℃”要求使能5G基站空調(diào)功能。顯式?jīng)_突檢測關(guān)鍵在于明確每個意圖的關(guān)鍵參數(shù)，即取值調(diào)整后必然導(dǎo)致意圖無法達(dá)成的參數(shù)。只有關(guān)鍵參數(shù)取值存在沖突時才滿足顯式?jīng)_突條件，如下文隱式?jīng)_突和遺漏沖突例子中都存在部分參數(shù)取值沖突，但它們沖突的參數(shù)都非關(guān)鍵參數(shù)，因此只能在隱式?jīng)_突檢測或遺漏沖突檢測中被發(fā)現(xiàn)。

? 隱式?jīng)_突指通過技術(shù)手段預(yù)測執(zhí)行當(dāng)前意圖超過指定概率會造成已激活某一個或多個意圖無法達(dá)成，且這些沖突意圖無明確的高低優(yōu)先級關(guān)系。例如，意圖“確保四川省成都市所有 5G基站質(zhì)差用戶占比不超過1%”和意圖“確保四川省成都市5G駐留用戶占總移動接入用戶 30%以上”有一定概率無法同時達(dá)成。因?yàn)榍罢邥?G弱場用戶導(dǎo)引到其他制式小區(qū)從而確保較低的5G質(zhì)差用戶占比，而后者則會竭盡所能地讓5G用戶一直駐留在5G小區(qū)。隱式?jīng)_突可以采用監(jiān)督學(xué)習(xí)算法[17]以及數(shù)字孿生平臺[16]協(xié)助分析發(fā)現(xiàn)。隱式?jīng)_突檢測是意圖創(chuàng)建/修改/激活階段意圖沖突管理的最后一環(huán)，如果有沖突未被檢測出來，則需要依賴意圖執(zhí)行過程中的遺漏沖突檢測流程結(jié)合人工干預(yù)解決。

? 所謂遺漏沖突即執(zhí)行意圖后通過結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)超過一定概率無法同時達(dá)成當(dāng)前意圖和其他已激活某一個或多個意圖；同時如果不需要達(dá)成當(dāng)前意圖，則其他意圖達(dá)成概率可大幅提高；且這些沖突意圖無明確的高低優(yōu)先級關(guān)系。例如，意圖“確保四川省成都市 5G基站日均功耗不超過××kW·h”通過了語義、顯式和隱式?jīng)_突檢測，但在執(zhí)行過程中發(fā)現(xiàn)它和意圖“確保四川省成都市所有 5G基站質(zhì)差用戶占比不超過1%”大概率無法同時滿足；且如果不達(dá)成功耗意圖，則質(zhì)差意圖大概率可以達(dá)成。遺漏沖突可能是語義、顯式和隱式?jīng)_突檢測技術(shù)不成熟所致，也可能是意圖不夠完善（即未明確可能沖突意圖間的優(yōu)先級）所致。發(fā)現(xiàn)遺漏沖突后通過上升人工協(xié)助解決，意圖發(fā)起者可以修改當(dāng)前意圖，也可以指定優(yōu)先滿足某個意圖消除沖突。

需要注意，所有的意圖沖突都可以通過明確沖突意圖間的優(yōu)先級解決。該優(yōu)先級信息可以在意圖下發(fā)時通過“操作類”接口明確，也可以通過“人工協(xié)助類”接口明確。

4 意圖驅(qū)動的業(yè)務(wù)體驗(yàn)保障

傳統(tǒng)5G網(wǎng)絡(luò)基于5QI和網(wǎng)絡(luò)切片選擇輔助信息（network slice selection assistance information，NSSAI）及關(guān)聯(lián)靜態(tài)人工配置參數(shù)實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)差異化保障。但商用部署中，大部分QoS需求大相徑庭的業(yè)務(wù)被分配了相同的5QI和NSSAI。同時，靜態(tài)人工配置參數(shù)也無法適應(yīng)時變的無線信道環(huán)境以及小區(qū)狀態(tài)。因此，業(yè)務(wù)QoS需求不滿足或SLA違約在5G通信網(wǎng)絡(luò)中比比皆是。為了解決這些問題，在上文探討的意圖驅(qū)動的5G自治網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合中興通訊先進(jìn)的業(yè)務(wù)識別技術(shù)，本文提出意圖驅(qū)動的業(yè)務(wù)體驗(yàn)保障方案。

考慮現(xiàn)階段體驗(yàn)質(zhì)量（quality of experience，QoE）、DQN和數(shù)字孿生技術(shù)在商用通信網(wǎng)絡(luò)中尚不成熟，因此本文提出的意圖驅(qū)動的業(yè)務(wù)體驗(yàn)保障方案分為兩個階段實(shí)現(xiàn)。第一階段，僅支持指定業(yè)務(wù)三級保障機(jī)制，一階段意圖驅(qū)動的業(yè)務(wù)體驗(yàn)保障如圖7所示。系統(tǒng)外意圖發(fā)起者通過自然語言或 DSL向 5G網(wǎng)絡(luò)明確以下 4個關(guān)鍵信息：保障區(qū)域，即涉及哪些小區(qū)；保障應(yīng)用清單；保障等級；意圖激活時間段。類似于導(dǎo)航軟件，如果意圖發(fā)起者輸入的意圖有歧義或者未包含完整的關(guān)鍵信息，5G系統(tǒng)會通過和意圖發(fā)起者的交互/引導(dǎo)直至獲取完整無歧義關(guān)鍵信息。之后，意圖處理模塊進(jìn)行意圖達(dá)成情況預(yù)估、意圖沖突檢測和重大風(fēng)險檢測。通過上述檢測后，意圖處理模塊將意圖轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)子領(lǐng)域的子意圖及對應(yīng)任務(wù)，并基于感知、分析、決策、執(zhí)行閉環(huán)流程保障意圖的達(dá)成。

圖7 一階段意圖驅(qū)動的業(yè)務(wù)體驗(yàn)保障

一階段意圖驅(qū)動的業(yè)務(wù)體驗(yàn)保障價值如圖8所示，羅列了一階段意圖驅(qū)動的業(yè)務(wù)體驗(yàn)保障方案能夠?yàn)檫\(yùn)營商和客戶帶來的價值。其中涵蓋了易用性的提升和保障業(yè)務(wù)性能的提升。其中，易用性提升包含了 5G網(wǎng)絡(luò)和用戶交互方式顛覆性的變革：從代碼或參數(shù)配置交互轉(zhuǎn)換為最為用戶友好的自然語言交互。易用性提升也包含了對5G網(wǎng)絡(luò)管理極簡化的設(shè)計：5G網(wǎng)絡(luò)用戶或管理員不再需要了解技術(shù)細(xì)節(jié)或“怎么做”，僅須告訴系統(tǒng)自己“要什么”。易用性提升還包含了系統(tǒng)對用戶意圖響應(yīng)周期的顯著降低：從傳統(tǒng)的明確意圖、制定實(shí)現(xiàn)意圖策略、通過代碼或人工配置指導(dǎo)系統(tǒng)執(zhí)行策略、基于KPI監(jiān)控意圖達(dá)成情況、調(diào)整策略以確保意圖達(dá)成等全人工閉環(huán)冗長流程到1 min下達(dá)意圖，3 min獲得效果評估以及系統(tǒng)自閉環(huán)。另一個價值來自保障業(yè)務(wù)的性能提升。需要明確的是性能提升比例和保障業(yè)務(wù)所處信道環(huán)境和小區(qū)狀態(tài)強(qiáng)相關(guān)，圖8所示的性能提升值在實(shí)驗(yàn)室測試獲得，僅代表一個典型系統(tǒng)擁塞場景的性能提升。此外，保障業(yè)務(wù)的性能提升依賴兩項關(guān)鍵技術(shù)支撐。第一個是意圖全生命周期保障，該方案實(shí)現(xiàn)了保障業(yè)務(wù)毫秒級性能監(jiān)控：如果發(fā)現(xiàn)性能指標(biāo)異常下降，及時啟動根因診斷和對應(yīng)策略調(diào)整；第二個是基于人工智能算法的業(yè)務(wù)精準(zhǔn)識別、擁塞根因精準(zhǔn)分析和小區(qū)負(fù)荷精準(zhǔn)預(yù)測能力，幫助系統(tǒng)精準(zhǔn)定位需要保障的業(yè)務(wù)/用戶以及高效尋優(yōu)/更新對應(yīng)保障策略。

圖8 一階段意圖驅(qū)動的業(yè)務(wù)體驗(yàn)保障價值

盡管一階段意圖驅(qū)動的業(yè)務(wù)體驗(yàn)保障已經(jīng)能夠?yàn)檫\(yùn)營商和客戶帶來顯著易用性和業(yè)務(wù)體驗(yàn)提升，但離行業(yè)追求的確定性體驗(yàn)還有顯著距離。因此，本文二階段將基于成熟的QoE監(jiān)控技術(shù)，支持系統(tǒng)外意圖發(fā)起者下達(dá)明確業(yè)務(wù)QoE需求的意圖。此外，一階段閉環(huán)保障策略大部分是基于人工定義規(guī)則設(shè)計的，二階段將利用DQN和數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自尋優(yōu)保障策略。最后，一階段僅關(guān)注了無線空口側(cè)業(yè)務(wù)體驗(yàn)保障，二階段將結(jié)合跨域的意圖處理模塊實(shí)現(xiàn)涵蓋空口、傳輸和核心網(wǎng)的端到端業(yè)務(wù)體驗(yàn)保障。

5 結(jié)束語

為了提升5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維效率，減少運(yùn)維成本，國內(nèi)外主要運(yùn)營商及 3GPP等標(biāo)準(zhǔn)組織正緊鑼密鼓地推進(jìn) 5G通信系統(tǒng)從人工運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)到自治網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)型。其中，意圖驅(qū)動的5G自治網(wǎng)絡(luò)作為標(biāo)準(zhǔn)定義的最高等級自治系統(tǒng)也獲得了廣泛關(guān)注。本文回顧了意圖的發(fā)展歷程，分析了自治網(wǎng)絡(luò)等級劃分方法和其中關(guān)鍵功能模塊，深入探討了包含意圖全生命周期維護(hù)和意圖沖突管理等關(guān)鍵技術(shù)。最后，提出了分兩階段落地的意圖驅(qū)動的業(yè)務(wù)體驗(yàn)保障方案，展示了意圖驅(qū)動的5G自治網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)?G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維帶來的顛覆式變革，以及易用性和網(wǎng)絡(luò)性能上的提升。

面向未來大規(guī)模商用落地，意圖驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)結(jié)合數(shù)字孿生平臺[16]以實(shí)現(xiàn)意圖達(dá)成策略自尋優(yōu)、意圖可達(dá)性精準(zhǔn)預(yù)測、意圖沖突高效管理是行業(yè)當(dāng)前的研究熱點(diǎn)和核心攻關(guān)方向。