面向未來網(wǎng)絡運營的敏捷運維架構

徐代剛+孟照星+劉學生

摘要：認為隨著軟件定義網(wǎng)絡（SDN）/網(wǎng)絡功能虛擬化（NFV）和云化網(wǎng)絡的發(fā)展，傳統(tǒng)運維面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。提出基于最新的開源標準規(guī)范，采用控制/編排/管理/策略/分析（COMPA）核心要素來重構傳統(tǒng)運營支撐系統(tǒng)（OSS），實現(xiàn)統(tǒng)一業(yè)務編排與網(wǎng)絡協(xié)同，支持動態(tài)資源調度和實時自動控制，提供大數(shù)據(jù)分析和智能策略驅動服務保障閉環(huán)，進而助力電信業(yè)的互聯(lián)網(wǎng)化運營和數(shù)字化商業(yè)轉型。此外，還介紹了中興通訊新一代運營管理系統(tǒng)的架構及其重要特性。

關鍵詞： SDN；NFV；OSS；敏捷運維；COMPA

1 未來網(wǎng)絡發(fā)展趨勢

當今世界已進入數(shù)字時代，人們的生活被技術滲透，技術引領著消費生活、商業(yè)生態(tài)的革新，市場變化日新月異，移動設備迅猛增長，帶寬需求不斷提高，業(yè)務種類日益豐富，面對互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的跨界競爭，電信運營商面臨前所未有的壓力。

隨著信息化和移動互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，云計算、虛擬化和物聯(lián)網(wǎng)技術推動電信網(wǎng)絡和全球通信產業(yè)進入新的歷史性階段，即萬物移動互聯(lián)階段。這一階段的來臨為電信網(wǎng)絡的深化轉型和架構變革帶來強大動力，電信網(wǎng)絡的封閉性有望打破，從垂直封閉架構轉向水平開放架構，硬件和軟件將實現(xiàn)解耦，生態(tài)系統(tǒng)將走向開放，產業(yè)鏈將獲得健康發(fā)展，這不僅有利于降低運營商的投資成本（CAPEX）和運營成本（OPEX），而且有利于實現(xiàn)網(wǎng)絡開放，增強網(wǎng)絡彈性，促進電信業(yè)務創(chuàng)新。

未來電信網(wǎng)絡的變革重點在兩方面：一是網(wǎng)絡功能虛擬化（NFV），構成新型數(shù)據(jù)中心；二是軟件定義網(wǎng)絡（SDN），構成新型敏捷網(wǎng)絡。

（1）新型數(shù)據(jù)中心，采用NFV技術，實現(xiàn)軟硬件分離，電信網(wǎng)元功能將以軟件形式實現(xiàn)和部署，虛擬計算、虛擬存儲和虛擬網(wǎng)絡在電信云集中部署，形成云化資源池，實現(xiàn)網(wǎng)絡快速部署，網(wǎng)元快速升級以及容量的彈性調度。

（2）新型敏捷網(wǎng)絡，采用SDN技術，通過將網(wǎng)絡控制和轉發(fā)功能分離，實現(xiàn)網(wǎng)絡路由的集中計算，向轉發(fā)設備下達路由，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡的靈活、智能調度，以及網(wǎng)絡能力的開放和可編程。

未來電信網(wǎng)絡的業(yè)務流量將集中在云化數(shù)據(jù)中心（DC），未來網(wǎng)絡的架構設計和組網(wǎng)布局將以電信云為核心[1-3]，引入邊際DC、區(qū)域DC和中心DC的多級DC部署方式，采用基礎設施、業(yè)務功能和協(xié)同編排3層架構，通過SDN/NFV技術雙輪驅動和跨域協(xié)同，云操作系統(tǒng)統(tǒng)一動態(tài)分配和調度資源，實現(xiàn)云網(wǎng)深度融合，服務全面云化，如圖1所示。

2 傳統(tǒng)運維面臨挑戰(zhàn)

電信市場歷史發(fā)展表明，對網(wǎng)絡及構建在網(wǎng)絡上的產品和服務進行有效管理是運營商核心競爭力的基礎。網(wǎng)絡的好壞直接影響到產品和服務的質量，同時，隨著競爭不斷加劇，能否快速提供服務和產品，將直接決定能否搶占市場先機。

傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡屬于規(guī)劃型網(wǎng)絡，基于軟硬件一體的標準化網(wǎng)元，系統(tǒng)復雜而封閉，不支持業(yè)務的全生命周期管理[4]。傳統(tǒng)意義的網(wǎng)絡生命周期包括規(guī)劃、建設、維護和優(yōu)化4個環(huán)節(jié)，分別由電信運營商的不同部門使用不同的流程和工具來實現(xiàn)。目前各個環(huán)節(jié)之間相對獨立，自動化程度比較低，信息交互和操作協(xié)同困難，對人工和專家的依賴度高，在網(wǎng)絡規(guī)模和復雜度增加的趨勢下，很難適應網(wǎng)絡擴容、優(yōu)化和容災減災等快速響應的要求。

未來電信網(wǎng)絡屬于隨需型網(wǎng)絡，需要適應互聯(lián)網(wǎng)應用對網(wǎng)絡、資源的彈性伸縮要求，支持最終用戶或運營商自身，針對不同的業(yè)務場景和需求，靈活地訂制出最適合的業(yè)務，而不是千篇一律的標準業(yè)務[1-3]。這就要求從網(wǎng)絡業(yè)務隨需部署，服務資源可視管理，基礎設施隨需建設等多個環(huán)節(jié)進行功能和流程的重組與改造。通過統(tǒng)一運營框架，減少運維對象和分層專業(yè)維護這三大策略，讓運維工作更加高效可靠，實現(xiàn)運營運維一體化。傳統(tǒng)和未來網(wǎng)絡之間的區(qū)別如圖2所示。

SDN/NFV存在著巨大的潛能，只有業(yè)務支撐系統(tǒng)（BSS）和運營支撐系統(tǒng)（OSS）充分適應新型網(wǎng)絡技術，SDN/NFV的核心價值才能被挖掘出來。OSS與新型網(wǎng)絡的整合和交互能力是一項重大的挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)OSS系統(tǒng)對整個網(wǎng)絡服務采用靜態(tài)配置方式，假設服務類型的改變并不頻繁，服務參數(shù)也是相對固定或是不可選擇，不允許用戶或者應用驅動的實時服務變更，對服務的任何改變都復雜耗時。傳統(tǒng)OSS系統(tǒng)為周期性定制的服務設計，周期為幾天、幾周，甚至更長，不能在細粒度時間上對包/流進行響應。

在SDN/NFV中，網(wǎng)絡不再是靜態(tài)的，SDN控制器會使應用或者策略能夠動態(tài)地優(yōu)化網(wǎng)絡資源利用率。NFV的基礎設施需要重新對資源進行動態(tài)分配，來滿足各種流量需求。OSS系統(tǒng)必須要能夠接受動態(tài)網(wǎng)絡變更，為SDN控制器和NFV編排器提供自由的空間來動態(tài)進行資源調整和業(yè)務變更，同時保證支持傳統(tǒng)電信網(wǎng)管功能。

3 開源標準共筑核心

基于SDN/NFV網(wǎng)絡，新型OSS需要滿足以下需求[5-8]：

·模型驅動服務開通。OSS采用通用的管理信息模型，支持網(wǎng)絡服務模型設計，自動映射到SDN/NFV網(wǎng)絡設備，并通過策略中心驅動NFV編排器和SDN控制器，自動化地開通網(wǎng)絡服務。

·與NFV編排器交互。OSS配置虛擬化基礎設施（NFVI），NFV編排器負責配置運行在NFVI上的虛擬化網(wǎng)絡功能（VNF），為VNF分配資源，并創(chuàng)建網(wǎng)絡服務連接（NS）。

·與SDN控制器交互。OSS配置SDN網(wǎng)絡基礎設施環(huán)境，SDN控制器負責把網(wǎng)絡服務和業(yè)務應用策略下發(fā)到SDN轉發(fā)面設備，比如不斷地更新和維持網(wǎng)絡交換協(xié)議（OpenFlow）的流表。

·配置和狀態(tài)管理分離。傳統(tǒng)OSS配置網(wǎng)絡服務參數(shù)，對應長期的網(wǎng)絡狀態(tài)，新型OSS支持服務參數(shù)配置和網(wǎng)絡狀態(tài)管理分離，允許NFV編排器和SDN控制器能夠實時地對網(wǎng)絡狀態(tài)或者服務參數(shù)進行修改。

·動態(tài)實時管理響應。通過NFV編排器和SDN控制器，OSS能夠支持由流量環(huán)境和網(wǎng)絡事件引發(fā)的實時網(wǎng)絡和服務變更，實時響應的粒度應該達到流的級別（分/秒/毫秒）。

新型OSS引入NFV編排器、SDN控制器，打破傳統(tǒng)OSS系統(tǒng)的封閉性與煙囪式，在實體網(wǎng)絡和虛擬網(wǎng)絡之上建立覆蓋新老領域的業(yè)務編排和網(wǎng)絡協(xié)同系統(tǒng)，支持全網(wǎng)統(tǒng)一運營管理，實現(xiàn)SDN/NFV 在現(xiàn)有環(huán)境中平滑演進和端到端的業(yè)務提供。

基于以上目標，全球開源標準組織蜂擁而至，協(xié)同規(guī)范，共筑未來網(wǎng)絡運營核心利器，其中城域以太網(wǎng)論壇（MEF）提出的全生命周期服務協(xié)同系統(tǒng)（LSO）引人矚目[6]。MEF-LSO可與歐洲電信標準化協(xié)會（ETSI）的NFV標準架構[7]、開放網(wǎng)絡基金會（ONF）的SDN標準架構[8]兼容映射，不僅支持跨產品、跨專業(yè)和跨廠商，還能支持跨運營商的端到端網(wǎng)絡服務協(xié)同，被稱為第3張網(wǎng)。

LSO參考電信管理論壇（TMF）的增強電信運營圖（eTOM）模型[5]，通過LSO分層和嵌套，實現(xiàn)端到端的全生命周期服務管理，LSO具備OSS全部功能域（服務實現(xiàn)、控制、保障、使用、分析、安全和策略功能），支持運營商為不同租戶和服務分配資源，租戶擁有網(wǎng)絡服務全局視圖，支持多網(wǎng)絡異廠商的服務組件編排，支持新商品、租戶服務和網(wǎng)絡技術快速上市。

基于LSO核心理念和SDN/NFV標準規(guī)范，中國移動牽頭發(fā)起的全球頂級全開放編排器（OPEN-O）開源項目[9]在Linux基金會成功立項。OPEN-O致力于打造電信級的開源業(yè)務協(xié)同器平臺，實現(xiàn)跨SDN、NFV和傳統(tǒng)網(wǎng)絡業(yè)務端到端協(xié)同。

OPEN-O不僅僅能幫助有開發(fā)能力的運營商構建開源平臺， 同時對于缺乏開發(fā)能力的中小型運營商，也提供了商用開源版本的解決方案。OPEN-O理解運營商網(wǎng)絡的復雜性，將與傳統(tǒng)OSS集成，解決新老業(yè)務的互通和協(xié)同問題。

OPEN-O參考TMF-eTOM管理域分層視圖[5]，劃分為產品、業(yè)務和資源3個層次，形成分層編排管理架構[9]，核心系統(tǒng)包括：全局業(yè)務編排（GSO）、NFV編排和SDN編排器以及VNF管理系統(tǒng)，如圖3所示。

OPEN-O的愿景是“統(tǒng)籌任意網(wǎng)絡上的任意服務”，為了平衡短期的版本目標和長期的架構演進能力，OPEN-O技術委員會中專門成立了架構委員會，以確保OPEN-O能構建一個可持續(xù)演進的微服務和模型驅動的技術架構。

4 策略運維敏捷轉型

傳統(tǒng)OSS系統(tǒng)業(yè)務定制和開通能力的特點是分散和相對固定，由于缺乏體系化的開通支撐，傳統(tǒng)系統(tǒng)的資源管理能力較弱，缺乏客戶、業(yè)務、資源關聯(lián)信息，還不具備全業(yè)務、長流程的自動開通能力。對于已經(jīng)開通的業(yè)務，傳統(tǒng)OSS是側掛支撐系統(tǒng)，側重于事后管理，以保障網(wǎng)絡資產的穩(wěn)定運行為出發(fā)點。比如，設備和管線能不能工作，有沒有退服或者明顯的性能指標下降是主要關注的方面，但對于網(wǎng)絡上面承載的不同業(yè)務表現(xiàn)的好壞，以及最終使用者的感受和體驗，則沒有實時監(jiān)測控制及自動化恢復能力。

基于SDN/NFV網(wǎng)絡，新型OSS融入生產系統(tǒng)，通過建立全局資源和資產管理系統(tǒng)，支持編排器和控制器自動開通網(wǎng)絡業(yè)務，通過分析器和策略器實現(xiàn)網(wǎng)絡業(yè)務運維閉環(huán)，形成自動化、智能化敏捷運營架構[1-3]。傳統(tǒng)網(wǎng)絡運維和未來網(wǎng)絡運營的比較如圖4所示。

美國電信運營商AT&T推出Domain2.0轉型方案，引領電信網(wǎng)絡重構潮流，AT&T面對SDN/NFV網(wǎng)絡，新建增強型運營支撐平臺（ECOMP），支持用戶自定義業(yè)務、網(wǎng)絡運維自動化，建立了未來網(wǎng)絡運營模式的標桿[3]，其中控制/編排/管理/策略/分析（COMPA）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的故障/配置/計費/性能/安全（FCAPS）成為未來網(wǎng)絡運營重構的核心要素。

針對未來網(wǎng)絡運營模式，TMF推出下一代運營中心方案（OpCF）[5]，采用松耦合、組件化和微服務技術架構，并提出了自主閉環(huán)管理單元模型，可以形成分層嵌套運行的COMPA管理架構。

5 運營重構開放使能

在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡運營模式下，運營商和廠商之間、運營商和客戶之間基本上都采用簡單的“售賣”模式，現(xiàn)有網(wǎng)絡主要依賴單向流程化的工程建設和網(wǎng)絡維護來提供網(wǎng)絡服務，緊耦合的網(wǎng)絡軟硬件及專用設備決定了網(wǎng)絡能力的深度和廣度。

未來網(wǎng)絡運營的最終目標，就是為智能管道提供豐富靈活的用戶訂制和業(yè)務快速部署的能力。從“運營商定義業(yè)務”轉化為“用戶定義業(yè)務”，豐富用戶可定義的服務與特性。在用戶使用業(yè)務的過程中，智能管道需增加網(wǎng)絡感知能力，針對不同場景、不同業(yè)務、不同用戶的不同需求，靈活制定和部署相關業(yè)務策略，從而更有效地服務用戶和保障體驗。

中興通訊提出的新一代運營管理系統(tǒng)（MICT-OSTM）[2]，支持客戶業(yè)務定制，網(wǎng)絡能力開放，云網(wǎng)融合管理，開發(fā)運營一體，與運營商形成開發(fā)、銷售、服務、反饋、維護等多節(jié)點互動機制，從單純的售賣服務關系走向更多的合作創(chuàng)新關系，實現(xiàn)彈性靈動的云化網(wǎng)絡服務。

MICT-OSTM按照功能可以劃分為4個核心系統(tǒng)：客戶使能系統(tǒng)（CES）、開放使能系統(tǒng)（OES）、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)和開發(fā)運營一體化系統(tǒng)（DevOps）。這4種系統(tǒng)可分可合，基于不同場景，形成不同的能力集合，支持電信網(wǎng)絡（Telco）和云數(shù)據(jù)中心（CloudDC）的統(tǒng)一運營運維。

（1）CES：客戶使能業(yè)務敏捷化

CES基于BSS能力增強，結合面向客戶的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)和面向業(yè)務的DevOps平臺，支持客戶業(yè)務定制開發(fā)敏捷化，其核心能力包括：豐富的產品套餐、敏捷的業(yè)務流程、優(yōu)化的用戶體驗，個性的應用定制，以及靈活多樣的合作伙伴商業(yè)模式等等。

（2）OES：開放使能運營智能化

OES基于OSS能力重構，結合面向業(yè)務的大數(shù)據(jù)系統(tǒng)和面向資源的DevOps平臺，支持云化網(wǎng)絡基礎設施運營智能化，其核心能力包括：基于COMPA核心要素重構傳統(tǒng)OSS，支持業(yè)務模型設計驅動服務自動開通，支持實時大數(shù)據(jù)分析觸發(fā)動態(tài)策略調整，支持智能策略管理驅動服務保障閉環(huán)等，圖5為OES系統(tǒng)架構。

架構上，OES基于平臺即服務（PaaS）平臺，支持微服務和容器化，有9個核心系統(tǒng)。

·服務編排：以GSO/全局資源編排（GRO）為核心，同時融合傳統(tǒng)服務開通系統(tǒng)，通過NFV/SDN/IT領域編排器，支持統(tǒng)一的業(yè)務編排和資源調度，具備快速業(yè)務創(chuàng)新與實時業(yè)務開通能力。

·網(wǎng)絡管理：傳統(tǒng)網(wǎng)絡管理系統(tǒng)（NMS）虛擬化，支持綜合配置管理、端到端網(wǎng)絡激活、診斷測試和異廠商網(wǎng)元管理系統(tǒng)（EMS）接入，與編排系統(tǒng)協(xié)同，形成跨新老網(wǎng)絡的服務實現(xiàn)能力。

·資源控制：通過EMS/VNFM/虛擬基礎設施管理（VIM）和SDN控制器，形成云化基礎設施的統(tǒng)一控制層，支持跨域資源的實時響應和動態(tài)控制，提供了按需自動化的資源隨選能力。

·策略管理：支持跨網(wǎng)絡和全業(yè)務策略管理服務，基于業(yè)務需求、網(wǎng)絡狀態(tài)和資源信息，進行動態(tài)預測、智能決策與策略分發(fā)執(zhí)行；

·智能分析：面向業(yè)務、網(wǎng)絡和云化基礎設施，支持實時監(jiān)測控制和數(shù)據(jù)采集，基于事件流和大數(shù)據(jù)技術，提供實時分析和智能分析能力。

·全局資產：以客戶和業(yè)務為導向，提供面向客戶、面向業(yè)務的全局資源視圖和拓撲視圖，為服務實現(xiàn)和服務保障提供全局資源狀態(tài)信息。

·能力開放：通過應用程序接口（API）網(wǎng)關，支持面向第三方的網(wǎng)絡能力開放，能夠提供多樣化的開放性接口，支持運營商自營業(yè)務及第三方業(yè)務的便捷集成，豐富網(wǎng)絡應用與業(yè)務生態(tài)。

·自助服務：通過自助門戶，為用戶業(yè)務的“一站式”靈活提供、快速開通與自助管理提供平臺，從而大大提升業(yè)務部署的速度，提升用戶的業(yè)務體驗。

·業(yè)務開發(fā)：以設計工具為核心，支持網(wǎng)絡規(guī)劃、模型設計和策略設計，通過DevOps平臺，貫通持續(xù)集成（CI）和持續(xù)交付（CD）流程，支持仿真測試和灰度發(fā)布，實現(xiàn)可視化業(yè)務開發(fā)和部署，提升業(yè)務及時上線能力。整體上，OES以編排域和管理域組件為核心，基于新老網(wǎng)絡資源控制層，構成新型的全局實現(xiàn)系統(tǒng)（GF），以策略域和分析域組件為核心，融合傳統(tǒng)服務保障系統(tǒng)，構成新型的全局保障系統(tǒng)（GA），GF基于策略進行資源調配和應用部署，GA對網(wǎng)絡業(yè)務進行實時監(jiān)測控制和智能分析，基于策略觸發(fā)GF進行自動化故障處理與網(wǎng)絡業(yè)務優(yōu)化。

6 結束語

未來網(wǎng)絡發(fā)展以快速交付價值作為目標，需要構建互聯(lián)網(wǎng)化的運營運維系統(tǒng)?；赟DN/NFV、全面云化的基礎設施，為運營商降低成本、快速增收、業(yè)務創(chuàng)新和敏捷服務提供了巨大便利。為了實現(xiàn)這些優(yōu)點，需要傳統(tǒng)OSS向新型OES架構演進。

中興通訊提出的MICT-OSTM，支持連接運營商、客戶和合作伙伴，支持連接網(wǎng)絡、應用和內容，實現(xiàn)價值化創(chuàng)造；OES支持運營商智能運營和敏捷運維，支持對外開放ICT資源和能力，實現(xiàn)數(shù)字化轉型。

參考文獻

[1] 中國電信CTNet-2025網(wǎng)絡架構白皮書[R]. 北京： 中國電信， 2016

[2] 中興通訊股份有限公司. 中興通訊ElasticNet彈性網(wǎng)絡技術白皮書v3.0 [R/OL]. （2016-06-29） [2016-09-10]. http：//res.www.zte.com.cn/china/～/media/zte/Files/PDF/White-Skin-Book/2016SDNNFV/SDNNFVv30.pdf？la=zh-CN

[3] AT&T ECOMP Architecture White Paper[R]. USA： AT&T， 2016

[4] 馬寧寧. SDN和NFV對OSS/BSS的影響[EB/OL]. （2016-03-30） [2016-09-10]. http：//www.sdnlab.com/16377.html

[5] TMF G1118_OSS_BSS_Futures_Architecture_R15.5.1[S]. TMF， 2016

[6] MEF-55 LSO Reference Architecture and Framework[S]. MEF， 2016

[7] ETSI-RFI NFV Management & Orchestration v1.0[S]. ETSI， 2015

[8] ONF_TR_SDN_ARCH_v1.0[S]. ONF， 2014

[9] Open Orchestrator White Paper[R/OL]. （2016-06） [2016-09-10]. http：// www.openo.org