（CWW）随着5G、算力网络、低碳排放、弹性带宽、确定性SLA、资源分配零等待、预防性维护、可视化管理等需求的提升，网络对自动化和智能化的需求越来越迫切。伴随数字化转型的浪潮，自智网络已成为运营商网络数字化转型的重要选择。超过90%的受访运营商有网络自动化和智能化相关愿景。
自智网络产业发展情况
据TM Forum2022年自智网络调研报告显示，网络自动化、智能化投资占比提高了51.4%。96%运营商处于数字化转型起步阶段，预计未来3年普遍达到L3~L4级别，如图1所示。受访运营商计划或正在构建的自智网络能力主要集中在SLA可承诺、投诉处理与业务恢复时长、预测性维护等方面。运维效率方面，受访运营商计划或正在构建的自智网络能力主要集中在故障处理自动化率（71%）、业务自动发放成功率（62%）、资源利用率（59%）、故障诊断准确率（53%）。
【资料图】
图1 运营商自动化和智能化投资占比及自智网络级别当前和未来对比
自2020年10月TM Forum发布《自智网络白皮书2.0》以来，越来越多的标准和产业组织、运营商、供应商、科研和咨询机构，加入到自智网络的探索中，进一步加速产业发展。2021年10月，TM Forum发布《自智网络白皮书3.0》，阐述自智网络领域最新的业务需求、架构、能力以及行业动态和进展，并给出参考实现方法和行业最佳实践。2022年9月，TM Forum发布《自智网络白皮书4.0》，总结自智网络框架、方法论和优秀实践，提出自智网络四要素、通用+专用分级、三方测评、全栈AI、意图API等核心观点。
从运营商进展来看，以中国三大运营商引领，更多海外运营商正在将自智网络相关理念纳入3~5年战略：沃达丰、南非MTN、泰国AIS、中华电信等均提出以2025年达到L4为目标；阿根廷电信发布AN愿景并启动“TAMBO”自动化计划，德国电信DT制定DNA(drive network automation)计划，RAN等领域实践；法国Orange探索自智网络使能垂直行业；中国香港HKT开始利用自智网络，提升“固定+移动”网络自动化、智能化水平，协助企业和公共机构导航数字化转型之旅。
从标准进展来看，TM Forum、ITU-T、ETSI、3GPP、IETF、CCSA等多产业标准组织协同，构建自智网络“架构-分级-接口规范”等标准体系，2022年标准具体进展如图2所示。
表1自智网络2022年标准进展
CCSA主要集中在TC7和TC610两个标准组织，其中TC7侧重于自智网络标准化工作，包括管理架构、需求用例、分级标准、评估方法、接口标准、关键技术等。TC610侧重于自智网络产业发展工作，开启自智网络领航者计划，致力于构建产业协作平台，促进产业健康繁荣发展，包括构建评价体系、编制测试规范、发布测评报告、参与标准制定等。
中国联通自智网络顶层规划
中国联通董事长刘烈宏指出：“数字经济的发展离不开电信行业打造的数字底座，数字化、网络化、智能化的化学反应将为电信行业开启一个未知远大于已知的广阔发展新空间。”中国联通在公司战略规划体系中明确提出：“以自智网络为牵引，打造规建维优营全流程运营支撑体系，实现作业数字化、场景智能化、服务敏捷化。2025年，自智网络价值场景达到L4级的先进水平。”
2020年，中国联通先后发布《自动驾驶网络白皮书V1.0》和《自智网络白皮书2.0》，提出“四零四自”愿景目标（四零：零等待、零故障、零接触、零风险；四自：自规划、自配置、自修复、自优化）。在这一愿景指引下，中国联通启动自智网络探索，设定自智网络顶层规划，如图2所示。以底层基础网络设施为基础，通过原子能力平台的赋能，将自智网络进行产品升级和推广，开展to C/to B/to H业务产品升级和推广。一方面从客户角度，提升品质级服务保障；另一方面从运营商内部角度，提升网络自智水平，将网络人员从流程之中解放为流程之上。
中国联通近期规划为2023年全面达到L3级，补齐各专业各业务自动化和智能化能力，进而提升云网自智水平，赋能网络数字化转型。通过“等级评估+短板识别+标准制定+试点验证”的方式推动自智网络有效、有序的实施和开展。
图2中国联通自智网络顶层规划示意图
中国联通自智网络创新实践
自2020年起，中国联通在多个领域进行自智网络的创新实践，覆盖规划、建设、维护、优化和营销五个流程域，以及to C/to H/to B 三大类业务领域，本文将挑选几个重点案例进行详细阐述。
案例一：跨专业网络故障自动定位和拓扑自动关联
在网络故障自动诊断领域，由于运营商网络分层、分专业，具有多层承载关系，底层故障具有向上层传递的可能，仅通过专业网络内的自动诊断能力，难以直接定位到最根本的故障。目前跨专业网络故障定位主要依赖各专业运维人员分别进行分析定位，并分别派发故障工单，导致出现了重复而庞杂的故障工单，增加了网络维护人力成本。故障处理时间长、效率低，是当前网络运维工作的主要痛点之一。目前，单专业网络智能运维相对比较成熟，但罕有跨专业网络智能运维系统。
中国联通尝试打破已有专业壁垒，选取IPRAN和基站、IPRAN和OTN作为关联性强、故障频发的跨专业网络场景，率先利用AI等方法实现“IP+光自动关联”“移网+固网自动关联”，并基于跨专业网络拓扑的自动关联，进一步提升故障定位能力，解决跨专业网络故障定位难、资源关联效率低且不精准的问题。该跨专业网络智能运维系统共包括3个功能模块：数据采集模块、跨专业网络拓扑自动关联模块、跨专业网络故障定位模块，如图3所示。
图3数据采集和跨专业网络智能运维系统架构图
拓扑自动关联是实现网络故障定位的第一步。单专业网络内拓扑关联手段较为丰富，可通过采集专业控制器拓扑信息或通过专业网络特有协议获取，但在跨专业网络拓扑关联方面，均是基于手工记录或者业务台账的方式，错误率高，更新不及时，给维护带来极大的不便，业内尚无自动手段。中国联通分别针对IPRAN和基站、IPRAN和OTN，提出不同的自动关联方案，准确率均可达100%。
一是针对4G和5G基站，通过LLDP协议和ARP协议相结合的方式实现IPRAN网络中下挂基站设备的自动发现。
二是针对IPRAN和OTN，创新性提出基于时间序列相似性AI算法和性能数据相结合的方案，进行端口相连顺序的识别，可以对单个或多个环路进行端口相连顺序的识别，进而自动绘制出网络拓扑。
基于自动关联的网络拓扑，中国联通创新性首次提出IPRAN和基站、IPRAN和OTN跨专业故障定位方案，综合采用专家经验、关联规则挖掘算法、关联分析等技术，精准定位故障，并在广东现网得到实际应用，大面积断站抢修的效率提升100%，断站预警提升了差异化维护响应级别，故障处理时长缩减50%以上，减少90%“IPRAN+OTN”跨专业网络故障定位时间和人工工作。
案例二：网络负荷健康状况监测与预警
核心网在通信网络中发挥着重要的作用，并且涉及云资源、数通等专业联动，扩容实施周期长，常常难以及时响应市场扩容需求。
为解决市场快速发展对网络的迫切需求，中国联通在一级NFVO系统上研发容量预警调度模块，可对超出门限阈值网元容量情况进行及时预警，该方案架构如图5所示。
图4容量预警调度模块部署方案
综合考虑用户终端数、登网数等多维因素，并结合节假日用户迁移等规律，实现基于短期（1~10天，1~30天）、中期（1~90天）和长期（1~180天，1~365天）用户规模和增长趋势预测。一方面通过引入AI算法对5GC（AMF、SMF、UDM）和IMS（CSCF）网元容量进行多元预测，智能测算近远期网络需求能力，自动派单督促网络建设，主动满足市场需求，助力5G和VoLTE用户的快速发展；另一方面实时监控网元容量负荷和服务器利用率，动态阈值实时研判网络负荷健康状况，引入话务和配置模型算法，优化网络建设配置方案，匹配容量负荷提高云化设备能效比，降低扩容成本。
网络负荷健康状况监测与预警模块能够有效提升网络资源利用率并能够显著提升扩容建设响应效率，根本上解决省分一线建设维护及多专业联动痛点。
案例三：PON专线业务自动开通
在业务交付领域，政企业务开通需要跨部门、跨专业人员配合，加之IT系统多而分散等问题，导致交付时间长。同时，业务自动化流程开发周期长、接口多，自动化进程慢，业务数字化转型问题多而杂，缺乏体系化方法。
为解决交付效率低，自动化断点多等问题，中国联通利用基于意图的网业协同编排技术，在江苏选取PON专线业务场景，进行端到端自动编排试点工作，聚合资源能力、综合网管能力、外线施工分派能力等高可复用、可编排的场景化服务等能力十余个，并按照标准业务流程灵活编排，以此拉通IT与CT、业务与网络，具体方案如下。
●“能力开放+服务编排”新开发模式
在业务开发中，采用OPEN API设计模式，取代传统一事一议接口化的开发模式，为应用快速开发上线打下基础。对江苏极简系统、敏捷交付系统、接入网网管、互联网网管、公客系统核心功能进行抽象与封装，通过标准RESTful API提供服务开放，进而对各服务进行管理、组合、调用，流程编排，达成PON专线自动开通的业务目的。
●SR模型分层解耦
常用的模式是从庞大的原子能力群中逐个筛选、组装，原子能力数量庞大，且在能力开放的发展趋势下，会越来越多，导致能力选择、能力理解存在难点问题，影响能力使用的效率、效果与积极性。因此，业务编排需要有一套统一的方法论，使能服务组合与应用“场景化”“高层抽象”。本案例参考TMF PSR模型概念，自下而上设计模型，对网络中涉及的物理和逻辑资源RES（网元、端口、时隙等）、面向网络的服务RFS（各通信网络提供的网络通信能力）、面向用户的服务CFS（客户可感知的端到端网络通信能力）进行规范定义，遵循统一的设计规范和设计模型，新模型按要求加入，模型可生成基于通用协议的编排包，实现高级需求分派到每个设备的命令集。
●意图转换模式
通过建立PON专线开通的意图模型，对模型中关键元素赋予策略条件，并与对应的PON自动开通服务进行关联。在业务运行态中，首先对所接收的定单进行判断，将符合PON专线开通条件的定单自动挑选出来，匹配到所对应的服务编排模块，定单则可按照编排流程自动端到端流转。
●流程引擎自动执行取代人工操作
引入流程引擎，按照PON专线开通流程，在系统中进行流程可视化配置与管理，系统自动按规则进行流程实例的执行。打通了自动化执行过程中的各个流程断点，减少了人工环节及岗位，如图5所示。
通过以上方案及试点实践，形成了端到端自动交付能力，开通时间由天级缩短至分钟级，减少人工配置环节，每年可节省运维人员工作量约420人·月（35人·年），推进行业自智网络发展起到示范作用。
图5PON专线业务编排试点方案示意图
中国联通结合自身业务的发展诉求和面向未来的战略思考，将结合网络数字孪生、网络AI、内生智能等关键技术特征，持续投入新技术探索。展望未来，中国联通将不断通过网络自动化和智能化运营实践创新，迈向高等级自智网络，提升用户体验的同时减少人工工作。
*本文首发于《通信世界》
2022年11月10日 第21期 总第907期
原文标题：中国联通自智网络研究与实践
