如何實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)自動化？

5G時代運(yùn)營商自身的核心競爭力到底是什么？通常理解，5G時代白盒交換機(jī)、邊緣計算、網(wǎng)絡(luò)切片、NFV等技術(shù)等大量使用，可以節(jié)省硬件成本增加收入。然而，這些白盒化和虛擬化技術(shù)所帶來的價值，實(shí)際上這是由產(chǎn)業(yè)鏈決定的，而非運(yùn)營商自身的核心競爭力。網(wǎng)絡(luò)自動化則不然，日本樂天移動采用高度自動化的管理方式，其網(wǎng)絡(luò)團(tuán)隊只有130人，卻提供覆蓋全日本的移動通信；美國AT&T用了近10年時間提升核心網(wǎng)和接入網(wǎng)的自動化程度，節(jié)省運(yùn)營費(fèi)用高達(dá)50%。由此可見，運(yùn)營效率的提升才是各個運(yùn)營商自身的關(guān)鍵，而其背后的核心競爭力就是網(wǎng)絡(luò)自動化。

如何理解網(wǎng)絡(luò)自動化

一個典型的自動化系統(tǒng)如上，控制器輸出控制邏輯，執(zhí)行器對被控對象進(jìn)行特定操作，傳感器采集數(shù)據(jù)進(jìn)行閉環(huán)反饋。如果被控對象是一個特定的網(wǎng)絡(luò)，那么其自動控制系統(tǒng)可抽象如下：

具體而言，網(wǎng)絡(luò)自動化包含以下幾個層級：

1）配置管理自動化：由執(zhí)行器通過API或CLI對物理、虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行自動化配置。業(yè)界大多SDN控制器即實(shí)現(xiàn)該級別能力。尤其注意，大多數(shù)SDN控制器并非網(wǎng)絡(luò)自動化中的控制器，而只是執(zhí)行器。

2）業(yè)務(wù)編排自動化：由控制器中的編排單元通過將業(yè)務(wù)語言轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)配置，再調(diào)用配置管理自動化實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的自動變更。

3）運(yùn)維診斷自動化：由控制器中的診斷單元通過分析傳感器的監(jiān)控數(shù)據(jù)，自動定位網(wǎng)絡(luò)故障，再調(diào)用配置管理自動化實(shí)現(xiàn)。

網(wǎng)絡(luò)自動化是一整套閉環(huán)系統(tǒng)，需要根據(jù)不同業(yè)務(wù)場景來和運(yùn)維體系來構(gòu)建，而不僅僅是針對特定設(shè)備去實(shí)現(xiàn)。如果不能充分理解網(wǎng)絡(luò)自動化的系統(tǒng)原理，則無法指導(dǎo)實(shí)際工作中的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

如何實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動化：無論是運(yùn)營商樂天、AT&T，或者互聯(lián)網(wǎng)公司如谷歌、阿里，其全網(wǎng)自動化系統(tǒng)都是自研，雖耗費(fèi)數(shù)年，但收益巨大，最終構(gòu)成了自身在行業(yè)中的核心競爭力。雖然5G時代會延續(xù)10~15年，但由于網(wǎng)絡(luò)自動化系統(tǒng)的復(fù)雜性，通常要耗費(fèi)數(shù)年來研發(fā)、試驗(yàn)，因此各個運(yùn)營商需要加快推動自身的網(wǎng)絡(luò)自動化實(shí)踐。

由于5G中的網(wǎng)絡(luò)大量采用了云計算技術(shù)，似乎可以借用云平臺軟件來實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)自動化。其實(shí)不然，比如5G中的網(wǎng)絡(luò)切片，雖然類似公有云中的VPC（虛擬專用網(wǎng)），但公有云中的VPC目的是隔離租戶，而5G中的切片目標(biāo)是QoS保障，其控制要求明顯要高的多。不是照搬過來就可以的。受限于本文篇幅，關(guān)于5G中網(wǎng)絡(luò)自動化系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)無法詳述，這里提出兩個關(guān)鍵的設(shè)計原則，以供參考。

原則一：自底向上5G網(wǎng)絡(luò)是一個快速演進(jìn)的復(fù)雜系統(tǒng)，因此，常規(guī)的自頂向下的設(shè)計原則很難有實(shí)際的效果，甚至?xí)斐墒Э?。?yīng)當(dāng)首先確保底層自動化的穩(wěn)定，再構(gòu)建更高層的自動化。同時，由于底層設(shè)備數(shù)量眾多，人力成本高昂，實(shí)現(xiàn)底層的自動化收益會更大，而頂層自動化更多是智能決策，無論短期還是長期均適合由人完成。

業(yè)界最早的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)自動化系統(tǒng)是Google G-WAN，該系統(tǒng)能夠在Google全球數(shù)據(jù)中心互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上為不同業(yè)務(wù)提供特定的QoS保障。深入研究該系統(tǒng)會發(fā)現(xiàn)，其復(fù)雜點(diǎn)不在于頂部（全球唯一）的調(diào)度系統(tǒng)（TE），而是底層（13個數(shù)據(jù)中心）的OpenFlow交換機(jī)集群。其中的控制器軟件隨大多源自開源平臺，但要做到高可用和容錯非常之難。然而一旦完成底層自動化，那么即使頂層的調(diào)度系統(tǒng)失效，整個G-WAN依舊可以平穩(wěn)運(yùn)行。因此，自底向上的設(shè)計原則，是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)自動化的前提。

原則二：深度開放通常講到的開放網(wǎng)絡(luò)，主要是功能和API的標(biāo)準(zhǔn)化。然而，對于5G這樣的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，僅僅做到API級別的開放是不足以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動化的，需要的是APP級別的開放，即網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的OS上，可以像Windows或者Android一樣，運(yùn)行第三方的APP。例如，5G使用的交換機(jī)是否可以用P4語言進(jìn)行數(shù)據(jù)平面編程？MEC邊緣云中的服務(wù)器上是否可以運(yùn)行第三方XDP應(yīng)用？

深度開放的能力背后，是操作系統(tǒng)內(nèi)核技術(shù)。如果不能駕馭網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，那么深度開放將只是設(shè)備商而非運(yùn)營商的核心競爭力。缺乏深度開放的系統(tǒng)，只能實(shí)現(xiàn)API級別的自動化，即管理平面的自動化，而無法實(shí)現(xiàn)控制和數(shù)據(jù)平面的自動化。

深度開放的價值巨大，是實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)自動化的保障。曾經(jīng)，VMware可以讓F5的負(fù)載均衡產(chǎn)品運(yùn)行在自家的ESXi上；如今，AT&T可以讓VMware的SD-WAN產(chǎn)品運(yùn)行在自研的Flexware系統(tǒng)上。對比國內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，幾乎都只是API級別開放，難以運(yùn)行第三方的控制和數(shù)據(jù)平面APP。盡管云杉網(wǎng)絡(luò)在5G 無線領(lǐng)域有領(lǐng)先，但若網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)不具備深度開放能力，長此以往必然會造成整個5G技術(shù)和商業(yè)生態(tài)的落后。

總結(jié)：網(wǎng)絡(luò)自動化是5G時代運(yùn)營商的核心競爭力。這需要投入數(shù)年時間和大量人力，需要依據(jù)自底向上和深度開放的原則進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和工程實(shí)踐。5G的前景美好，但真正的殺手級應(yīng)用尚未出現(xiàn)，其產(chǎn)業(yè)生態(tài)尚未成熟。運(yùn)營商此時正是投入技術(shù)打造核心競爭力的好時機(jī)。
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