基于隨愿網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營商云網(wǎng)融合業(yè)務(wù)的研究與實(shí)現(xiàn)

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（中國電信股份有限公司研究院，北京 102209）

1 引言

目前，隨著云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展和成熟，業(yè)務(wù)需求和技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)變革，云網(wǎng)融合成為技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。云網(wǎng)融合主要基于云專網(wǎng)提供的云接入和基礎(chǔ)連接能力，與云服務(wù)商的云平臺(tái)結(jié)合，提出覆蓋不同場(chǎng)景的云網(wǎng)業(yè)務(wù)方案。隨著用戶需求逐漸復(fù)雜，云對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求也日益增加，而網(wǎng)絡(luò)云化需要提升云的能力，云網(wǎng)融合必須適應(yīng)眾多不斷發(fā)展的需求場(chǎng)景，越來越多的需求對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，所以探索高效、可行的云網(wǎng)融合場(chǎng)景解決方案是未來需要重點(diǎn)解決的問題。

面對(duì)復(fù)雜的市場(chǎng)環(huán)境、新的業(yè)務(wù)需求和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的現(xiàn)狀，傳統(tǒng)的人工方式已經(jīng)難以完成日益繁雜的工作，網(wǎng)絡(luò)迫切需要智能化轉(zhuǎn)型，轉(zhuǎn)變成為能夠?qū)I(yè)務(wù)意愿和網(wǎng)絡(luò)與IT基礎(chǔ)設(shè)施生命周期管理相聯(lián)系的新模式，在此背景下，隨愿網(wǎng)絡(luò)（intent-based networking，IQN）被提出并作為解決這一問題的最佳方案（因?yàn)榉g的不同，IBN在國內(nèi)也被稱為意圖網(wǎng)絡(luò)、基于意圖的網(wǎng)絡(luò)等）。隨愿網(wǎng)絡(luò)最早被提出是在2015年2月ONF發(fā)布的一篇名為Intent:don’t tell me what to do! tell me what you want的標(biāo)準(zhǔn)草案中，其中提到：在隨愿網(wǎng)絡(luò)中，智能軟件將決定如何把意圖轉(zhuǎn)化為針對(duì)特定基礎(chǔ)設(shè)施的配置，從而使網(wǎng)絡(luò)以期望的方式運(yùn)行。2017年，Gartner發(fā)布報(bào)告指出基于意圖的網(wǎng)絡(luò)為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施提供生命周期管理，包括設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)營和保證，提供了一種構(gòu)建和運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)的新方法，提高網(wǎng)絡(luò)可用性和靈活性。此外，思科在《ESG：向基于意圖的網(wǎng)絡(luò)邁進(jìn)白皮書》中明確給出基于意圖的網(wǎng)絡(luò)的定義，網(wǎng)絡(luò)團(tuán)隊(duì)可以用簡(jiǎn)明的語言描述想要完成的工作（意圖），思科的 DNA項(xiàng)目也一直致力于基于意圖的網(wǎng)絡(luò)的落地，滿足企業(yè)對(duì)全數(shù)字化就緒型網(wǎng)絡(luò)的需求，幫助企業(yè)更安全地提供更好的體驗(yàn)。另外，多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織已經(jīng)著手制定IBN的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并給出IBN的定義，IETF在RFC7575中將意圖定義為“一種用來運(yùn)維網(wǎng)絡(luò)的抽象的、高層次的策略”。雖然隨愿網(wǎng)絡(luò)目前還沒有真正落地，但是華為、思科等公司都已經(jīng)開展了一些實(shí)踐，ONAP開源組織對(duì)隨愿網(wǎng)絡(luò)的部分功能已經(jīng)進(jìn)行了開發(fā)和實(shí)現(xiàn)，并取得了不錯(cuò)的成果。通過用戶意愿實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)管理和自動(dòng)配置，極大地降低了虛擬網(wǎng)絡(luò)管理的復(fù)雜性，提升了管理員的工作效率。

隨愿網(wǎng)絡(luò)改變了現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)控制層和應(yīng)用層之間傳統(tǒng)命令行的實(shí)現(xiàn)形式，通過新的體系架構(gòu)和技術(shù)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)語言向網(wǎng)絡(luò)策略的自動(dòng)化轉(zhuǎn)譯，并且根據(jù)策略在復(fù)雜的異構(gòu)環(huán)境下自動(dòng)完成跨網(wǎng)跨域的網(wǎng)絡(luò)配置。此外，在策略實(shí)施的過程中進(jìn)行閉環(huán)的網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)，實(shí)時(shí)感知業(yè)務(wù)質(zhì)量并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，保證網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的性能水平與用戶需求一致。在即將到來的云網(wǎng)融合時(shí)代，基于意愿的網(wǎng)絡(luò)也會(huì)發(fā)揮重要的作用。因此，本文以云網(wǎng)融合的典型場(chǎng)景之一的云專網(wǎng)多云互聯(lián)為例，對(duì)隨愿網(wǎng)絡(luò)的云網(wǎng)融合場(chǎng)景的應(yīng)用進(jìn)行了分析和探索，以期為未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供借鑒。

2 隨愿網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和關(guān)鍵步驟

隨愿網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)主要由3層構(gòu)成，分別為意愿編排層（這里簡(jiǎn)稱意愿層）、控制層和網(wǎng)絡(luò)層。意愿層包含4個(gè)關(guān)鍵運(yùn)作步驟，即意愿管理、轉(zhuǎn)換、驗(yàn)證和決策，配合控制層的配置下發(fā)與網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)采集實(shí)現(xiàn)完整的閉環(huán)運(yùn)作流程?；谝庠傅闹悄苄屯ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于意愿的智能型通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在隨愿網(wǎng)絡(luò)中，首先能夠獲取用戶所提出的網(wǎng)絡(luò)需求（即意愿），將接收的意愿轉(zhuǎn)譯為網(wǎng)絡(luò)策略，并根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)驗(yàn)證策略的可執(zhí)行性，通過驗(yàn)證的策略下發(fā)到實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行。此外，系統(tǒng)還要實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)信息，確保用戶意愿可以正確實(shí)現(xiàn)，并將結(jié)果反饋給用戶。根據(jù)隨愿網(wǎng)絡(luò)的生命周期過程，隨愿網(wǎng)絡(luò)中涵蓋如下5個(gè)關(guān)鍵步驟。

（1）意愿的獲取

意愿指的是用戶希望網(wǎng)絡(luò)達(dá)到的某種情形、狀態(tài)，而不用描述如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程。意愿是隨愿網(wǎng)絡(luò)的核心驅(qū)動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)在其整個(gè)生命周期中都是圍繞著意愿運(yùn)行的。用戶意愿的表達(dá)形式有很多，最普遍的是自然語言的形式，此外還有用戶的語音輸入或者相關(guān)GUI輸入等。獲取用戶意愿后會(huì)進(jìn)行意愿的校驗(yàn)和分類，與用戶再次交互，反饋不符合要求的意愿。

（2）意愿的轉(zhuǎn)譯及策略驗(yàn)證

意愿是用戶期望網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該達(dá)到某種狀態(tài)的聲明，并沒有指出如何實(shí)現(xiàn)。然而網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際運(yùn)行期間，仍然按照網(wǎng)絡(luò)策略進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)決策、資源分配。因此，需要根據(jù)意愿中的內(nèi)容以及當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)將用戶意愿轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)配置策略，即意愿的轉(zhuǎn)譯過程。其中，在分析意愿需求的過程中，需要先將意愿需求包含的語義做轉(zhuǎn)譯和拆分，因?yàn)橛脩舭l(fā)起的意愿需求往往是復(fù)雜且更加符合自然語言的，而為了方便后續(xù)處理，需要按照特定的模型做轉(zhuǎn)譯和分解，可以借助人工智能（AI）領(lǐng)域?qū)ψ匀徽Z言處理（NLP）的方法與成果，依托AI輔助模塊的分析結(jié)果為意愿轉(zhuǎn)換提供參考。

為了保證用戶意愿能正確實(shí)現(xiàn)，并確保網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全，還需要對(duì)策略進(jìn)行可執(zhí)行性驗(yàn)證。策略的驗(yàn)證是IBN中一個(gè)十分重要的步驟，關(guān)系到 IBN的穩(wěn)定程度，確保用戶意愿可以在不破壞網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的情況下正確地在數(shù)據(jù)平面實(shí)現(xiàn)。

（3）意愿的下發(fā)與執(zhí)行

在網(wǎng)絡(luò)策略進(jìn)行驗(yàn)證過后，IBN會(huì)將網(wǎng)絡(luò)策略自動(dòng)地下發(fā)到網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施，并配置轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，此過程需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全局的控制，以從一個(gè)單點(diǎn)集中式的意愿需求到分布式全局網(wǎng)絡(luò)配置的轉(zhuǎn)換。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)策略可以使用綜合的配置方法生成設(shè)備的配置文件，并下發(fā)到設(shè)備中。

（4）意愿優(yōu)化與調(diào)整

在策略下發(fā)到實(shí)際網(wǎng)絡(luò)后，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保策略的實(shí)現(xiàn)符合用戶意愿的預(yù)期。此外，網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)是不斷變化的，執(zhí)行之初的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)與運(yùn)行過程中的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)可能存在不一致，隨愿網(wǎng)絡(luò)需要根據(jù)期望達(dá)到的狀態(tài)以及當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)對(duì)策略自動(dòng)地進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化與調(diào)整，保證網(wǎng)絡(luò)始終滿足用戶意愿。在意愿需求的處理過程中，對(duì)用戶意愿分析到下發(fā)的過程并不只處理一次，而是在隨愿網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)中不斷驗(yàn)證和更新配置，以最終實(shí)現(xiàn)用戶意愿需求。

（5）意愿結(jié)果的反饋

隨愿網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)執(zhí)行期間都無須用戶的參與，意愿在實(shí)現(xiàn)期間進(jìn)行被動(dòng)配置，根據(jù)外部環(huán)境的變化自動(dòng)更新網(wǎng)絡(luò)配置。策略下發(fā)到實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中后，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和反饋，確保策略的實(shí)現(xiàn)符合用戶意愿的預(yù)期。

3 隨愿網(wǎng)絡(luò)的云網(wǎng)融合業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)

云網(wǎng)融合的業(yè)務(wù)服務(wù)能力主要基于云專網(wǎng)提供的云接入和基礎(chǔ)連接能力，并與云服務(wù)商的云平臺(tái)結(jié)合提供面向多種業(yè)務(wù)場(chǎng)景的業(yè)務(wù)產(chǎn)品。此外，云網(wǎng)融合服務(wù)能力可以與計(jì)算、存儲(chǔ)等類型的云服務(wù)相結(jié)合，形成面向不同行業(yè)的云網(wǎng)融合應(yīng)用方案。云網(wǎng)融合主要的服務(wù)能力有：為企業(yè)上云、各類云互聯(lián)提供高質(zhì)量超可靠承載能力的云專網(wǎng)，基于云專網(wǎng)的資源互聯(lián)能力的云網(wǎng)產(chǎn)品、基于云專網(wǎng)和云網(wǎng)產(chǎn)品連接能力并且結(jié)合多種云產(chǎn)品服務(wù)能力形成的行業(yè)應(yīng)用方案。

互聯(lián)網(wǎng)向廣互聯(lián)的時(shí)代邁進(jìn)，云間互聯(lián)成為未來的一大主要方向。同時(shí)，隨著企業(yè)對(duì)于多云互聯(lián)的需求日益強(qiáng)烈，研究云專網(wǎng)多云互聯(lián)相關(guān)業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)方案愈發(fā)重要。因此，本文以云網(wǎng)融合典型場(chǎng)景之一的云專網(wǎng)多云互聯(lián)業(yè)務(wù)為例，探討基于隨愿網(wǎng)絡(luò)的云網(wǎng)融合業(yè)務(wù)實(shí)踐。

3.1 商云專網(wǎng)多云互聯(lián)

運(yùn)營商多云互聯(lián)業(yè)務(wù)指主要依托于運(yùn)營商云專網(wǎng)產(chǎn)品，面向第三方公有云客戶以及大中/中小企業(yè)多站點(diǎn)（多云、云間互聯(lián)）組網(wǎng)客戶，重點(diǎn)解決與第三方云商的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)接，從而實(shí)現(xiàn)多云接入業(yè)務(wù)的自動(dòng)快速開通。

云專網(wǎng)多云互聯(lián)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案如圖2所示，基于運(yùn)營商核心承載網(wǎng)，采用MPLS或SRv6-TE方式，為客戶提供多站點(diǎn)、多云組網(wǎng)，支持客戶總部/分支站點(diǎn)、客戶私有云、第三方公有云以及公有云、運(yùn)營商 IDC/DC站點(diǎn)、運(yùn)營商云災(zāi)備中心等接入，實(shí)現(xiàn)以下業(yè)務(wù)目標(biāo)。

圖2 云專網(wǎng)多云互聯(lián)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案

· 靈活接入：支持客戶側(cè)多種網(wǎng)絡(luò)接入方式，滿足廣覆蓋、高質(zhì)量、帶寬靈活調(diào)整等需求。

· 快速業(yè)務(wù)開通和調(diào)整：網(wǎng)絡(luò)接入多云，具備多云接入和云間互通的快速業(yè)務(wù)開通，以及分鐘級(jí)帶寬調(diào)整等能力。

· 一站式服務(wù)：統(tǒng)一門戶，可視可管。

· 高可靠：第三方云資源池通過雙CGW、雙鏈路（IPRAN/光纖直驅(qū)）上聯(lián)骨干網(wǎng)，站點(diǎn)可用率可提供多個(gè)等級(jí)，最高可達(dá)99.99%。

· 安全性：在骨干網(wǎng)大客戶專屬承載網(wǎng)上通過國際主流的MPLS技術(shù)安全隔離不同的行業(yè)客戶。

· 時(shí)延差異化：承載網(wǎng)面向大客戶業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)，確保負(fù)載低，全面滿足云專網(wǎng)業(yè)務(wù)低時(shí)延要求。并且可以根據(jù)多云接入的需求，提供平均時(shí)延和低時(shí)延兩種差異化的服務(wù)。

3.2 基于隨愿網(wǎng)絡(luò)的多云互聯(lián)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)

根據(jù)隨愿網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)譯和自動(dòng)化閉環(huán)控制的特點(diǎn)，將云專網(wǎng)多云互聯(lián)業(yè)務(wù)與隨愿網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，可以完成用戶意愿向網(wǎng)絡(luò)配置的自動(dòng)化轉(zhuǎn)譯，以及進(jìn)行業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的及時(shí)調(diào)整和閉環(huán)保障，可以節(jié)約人工成本，并且極大提高網(wǎng)絡(luò)的效率。本文以云專網(wǎng)多云互聯(lián)業(yè)務(wù)場(chǎng)景為例，分析基于隨愿網(wǎng)絡(luò)的云專網(wǎng)多云互聯(lián)業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)過程，實(shí)現(xiàn)方案如圖3所示。

圖3 基于隨愿網(wǎng)絡(luò)的云專網(wǎng)多云互聯(lián)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案

在該場(chǎng)景中的實(shí)現(xiàn)過程如下。

（1）意愿的獲取

客戶在云網(wǎng)門戶上提出需要訂購的服務(wù)和相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量保障等級(jí)等內(nèi)容（在應(yīng)用場(chǎng)景中，客戶可以直接在門戶交互界面輸入需求，如：我想實(shí)現(xiàn)騰訊云、華為云、天翼云間數(shù)據(jù)的相互訪問和調(diào)用，并且必須保持?jǐn)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性），意愿管理模塊獲取到客戶的需求后，將客戶需求進(jìn)行自然語言處理轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)參數(shù)（將上述用戶的需求解析可以得到用戶需要進(jìn)行騰訊云、華為云、天翼云間的多云互聯(lián)，互聯(lián)方式為數(shù)據(jù)雙向訪問調(diào)用，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求為低時(shí)延）并進(jìn)行正確性驗(yàn)證，若客戶下發(fā)的需求缺乏重要參數(shù)或不符合要求，會(huì)發(fā)送相關(guān)的信息給客戶，與客戶進(jìn)一步交互，直至客戶的請(qǐng)求達(dá)到要求，再進(jìn)行下一步的轉(zhuǎn)譯與驗(yàn)證。

（2）意愿的轉(zhuǎn)譯及驗(yàn)證

通過隨愿網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)譯模塊將客戶訂購的業(yè)務(wù)需求轉(zhuǎn)換為具體的網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)，業(yè)務(wù)下發(fā)需要調(diào)用的網(wǎng)絡(luò)資源（如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、端口、IP地址），網(wǎng)絡(luò)連接方式（如 MV/SRv6），網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)（如帶寬、時(shí)延、抖動(dòng)等），將這些指標(biāo)信息進(jìn)行編譯后發(fā)給控制器進(jìn)行下發(fā)與執(zhí)行。此外，還要對(duì)轉(zhuǎn)譯的參數(shù)進(jìn)行可行性驗(yàn)證，判斷是否能滿足客戶需求。

（3）意愿的下發(fā)與執(zhí)行

意愿層統(tǒng)籌計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)信息，經(jīng)由控制器利用SRv6技術(shù)將路徑信息和網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)下發(fā)給網(wǎng)PE，設(shè)備層將網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)信息加載至SRv6中，并隨報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)，在報(bào)文經(jīng)過的每一跳中進(jìn)行用戶意愿的實(shí)時(shí)執(zhí)行和保障。

（4）意愿優(yōu)化與調(diào)整

系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)信息的實(shí)時(shí)采集與分析，不斷調(diào)整策略以滿足用戶實(shí)時(shí)需求。系統(tǒng)判斷當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量與用戶訂購的業(yè)務(wù)是否匹配，若未能達(dá)到用戶的服務(wù)質(zhì)量保障要求，系統(tǒng)需及時(shí)進(jìn)行流量分析與路徑重優(yōu)化，系統(tǒng)需對(duì)調(diào)整后的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，判斷調(diào)整后的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)是否能夠達(dá)到要求，隨后將滿足用戶需求的策略下發(fā)執(zhí)行，并引導(dǎo)相關(guān)流量進(jìn)入新的路徑。

（5）意愿結(jié)果的反饋

系統(tǒng)實(shí)時(shí)收集網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，并將用戶多云互聯(lián)業(yè)務(wù)的意愿的執(zhí)行情況向上層反饋，系統(tǒng)可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的結(jié)果進(jìn)行策略的調(diào)整與下發(fā)，以完成系統(tǒng)對(duì)基于用戶意愿的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的閉環(huán)監(jiān)控，保障用戶的意愿能夠正確完成。

4 結(jié)束語

隨著隨愿網(wǎng)絡(luò)的廣泛研究，隨愿網(wǎng)絡(luò)已被認(rèn)為是下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)。隨愿網(wǎng)絡(luò)可以直接將用戶意愿轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)可以識(shí)別的機(jī)器語言，并且可以實(shí)現(xiàn)基于用戶意愿的網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)控制，實(shí)時(shí)保障用戶意愿的正確執(zhí)行，可以解決未來復(fù)雜的云網(wǎng)業(yè)務(wù)場(chǎng)景和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維模式帶來的問題。本文介紹了隨愿網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和幾大關(guān)鍵步驟，并以云網(wǎng)融合的典型場(chǎng)景——云專網(wǎng)多云互聯(lián)業(yè)務(wù)為例，對(duì)基于隨愿網(wǎng)絡(luò)的云網(wǎng)融合場(chǎng)景應(yīng)用進(jìn)行了研究，希望對(duì)未來云網(wǎng)融合場(chǎng)景的解決方案的制定有一定的借鑒意義。