基于隨愿網絡的運營商云網融合業務的研究與實現

張鑫

（中國電信股份有限公司研究院，北京 102209）

1 引言

目前，隨著云計算技術的發展和成熟，業務需求和技術創新驅動網絡架構變革，云網融合成為技術發展的必然趨勢。云網融合主要基于云專網提供的云接入和基礎連接能力，與云服務商的云平臺結合，提出覆蓋不同場景的云網業務方案。隨著用戶需求逐漸復雜，云對網絡的需求也日益增加，而網絡云化需要提升云的能力，云網融合必須適應眾多不斷發展的需求場景，越來越多的需求對網絡提出了更高的要求，所以探索高效、可行的云網融合場景解決方案是未來需要重點解決的問題。

面對復雜的市場環境、新的業務需求和數字化轉型的現狀，傳統的人工方式已經難以完成日益繁雜的工作，網絡迫切需要智能化轉型，轉變成為能夠將業務意愿和網絡與IT基礎設施生命周期管理相聯系的新模式，在此背景下，隨愿網絡（intent-based networking，IQN）被提出并作為解決這一問題的最佳方案（因為翻譯的不同，IBN在國內也被稱為意圖網絡、基于意圖的網絡等）。隨愿網絡最早被提出是在2015年2月ONF發布的一篇名為Intent:don’t tell me what to do! tell me what you want的標準草案中，其中提到：在隨愿網絡中，智能軟件將決定如何把意圖轉化為針對特定基礎設施的配置，從而使網絡以期望的方式運行。2017年，Gartner發布報告指出基于意圖的網絡為網絡基礎設施提供生命周期管理，包括設計、實施、運營和保證，提供了一種構建和運營網絡的新方法，提高網絡可用性和靈活性。此外，思科在《ESG：向基于意圖的網絡邁進白皮書》中明確給出基于意圖的網絡的定義，網絡團隊可以用簡明的語言描述想要完成的工作（意圖），思科的 DNA項目也一直致力于基于意圖的網絡的落地，滿足企業對全數字化就緒型網絡的需求，幫助企業更安全地提供更好的體驗。另外，多個標準組織已經著手制定IBN的相關標準，并給出IBN的定義，IETF在RFC7575中將意圖定義為“一種用來運維網絡的抽象的、高層次的策略”。雖然隨愿網絡目前還沒有真正落地，但是華為、思科等公司都已經開展了一些實踐，ONAP開源組織對隨愿網絡的部分功能已經進行了開發和實現，并取得了不錯的成果。通過用戶意愿實現虛擬網絡的自動管理和自動配置，極大地降低了虛擬網絡管理的復雜性，提升了管理員的工作效率。

隨愿網絡改變了現有的網絡控制層和應用層之間傳統命令行的實現形式，通過新的體系架構和技術實現業務語言向網絡策略的自動化轉譯，并且根據策略在復雜的異構環境下自動完成跨網跨域的網絡配置。此外，在策略實施的過程中進行閉環的網絡檢測，實時感知業務質量并及時進行調整，保證網絡業務的性能水平與用戶需求一致。在即將到來的云網融合時代，基于意愿的網絡也會發揮重要的作用。因此，本文以云網融合的典型場景之一的云專網多云互聯為例，對隨愿網絡的云網融合場景的應用進行了分析和探索，以期為未來網絡的發展提供借鑒。

2 隨愿網絡架構和關鍵步驟

隨愿網絡的架構主要由3層構成，分別為意愿編排層（這里簡稱意愿層）、控制層和網絡層。意愿層包含4個關鍵運作步驟，即意愿管理、轉換、驗證和決策，配合控制層的配置下發與網絡狀態采集實現完整的閉環運作流程。基于意愿的智能型通信網絡架構如圖1所示。

圖1 基于意愿的智能型通信網絡架構

在隨愿網絡中，首先能夠獲取用戶所提出的網絡需求（即意愿），將接收的意愿轉譯為網絡策略，并根據當前網絡的狀態驗證策略的可執行性，通過驗證的策略下發到實際網絡中執行。此外，系統還要實時監控網絡的狀態信息，確保用戶意愿可以正確實現，并將結果反饋給用戶。根據隨愿網絡的生命周期過程，隨愿網絡中涵蓋如下5個關鍵步驟。

（1）意愿的獲取

意愿指的是用戶希望網絡達到的某種情形、狀態，而不用描述如何實現這個過程。意愿是隨愿網絡的核心驅動，網絡在其整個生命周期中都是圍繞著意愿運行的。用戶意愿的表達形式有很多，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GUI輸入等。獲取用戶意愿后會進行意愿的校驗和分類，與用戶再次交互，反饋不符合要求的意愿。

（2）意愿的轉譯及策略驗證

意愿是用戶期望網絡應該達到某種狀態的聲明，并沒有指出如何實現。然而網絡在實際運行期間，仍然按照網絡策略進行轉發決策、資源分配。因此，需要根據意愿中的內容以及當前網絡狀態將用戶意愿轉化為相應的網絡配置策略，即意愿的轉譯過程。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譯和拆分，因為用戶發起的意愿需求往往是復雜且更加符合自然語言的，而為了方便后續處理，需要按照特定的模型做轉譯和分解，可以借助人工智能（AI）領域對自然語言處理（NLP）的方法與成果，依托AI輔助模塊的分析結果為意愿轉換提供參考。

為了保證用戶意愿能正確實現，并確保網絡運行的安全，還需要對策略進行可執行性驗證。策略的驗證是IBN中一個十分重要的步驟，關系到 IBN的穩定程度，確保用戶意愿可以在不破壞網絡正常運行的情況下正確地在數據平面實現。

（3）意愿的下發與執行

在網絡策略進行驗證過后，IBN會將網絡策略自動地下發到網絡的基礎設施，并配置轉發設備，此過程需要對網絡進行全局的控制，以從一個單點集中式的意愿需求到分布式全局網絡配置的轉換。在傳統網絡的環境下，網絡策略可以使用綜合的配置方法生成設備的配置文件，并下發到設備中。

（4）意愿優化與調整

在策略下發到實際網絡后，需要對網絡的狀態信息進行實時監控，確保策略的實現符合用戶意愿的預期。此外，網絡的狀態是不斷變化的，執行之初的網絡狀態與運行過程中的網絡狀態可能存在不一致，隨愿網絡需要根據期望達到的狀態以及當前的網絡狀態對策略自動地進行適當優化與調整，保證網絡始終滿足用戶意愿。在意愿需求的處理過程中，對用戶意愿分析到下發的過程并不只處理一次，而是在隨愿網絡閉環中不斷驗證和更新配置，以最終實現用戶意愿需求。

（5）意愿結果的反饋

隨愿網絡在整個執行期間都無須用戶的參與，意愿在實現期間進行被動配置，根據外部環境的變化自動更新網絡配置。策略下發到實際網絡中后，需要對網絡的狀態信息進行實時監控和反饋，確保策略的實現符合用戶意愿的預期。

3 隨愿網絡的云網融合業務實現

云網融合的業務服務能力主要基于云專網提供的云接入和基礎連接能力，并與云服務商的云平臺結合提供面向多種業務場景的業務產品。此外，云網融合服務能力可以與計算、存儲等類型的云服務相結合，形成面向不同行業的云網融合應用方案。云網融合主要的服務能力有：為企業上云、各類云互聯提供高質量超可靠承載能力的云專網，基于云專網的資源互聯能力的云網產品、基于云專網和云網產品連接能力并且結合多種云產品服務能力形成的行業應用方案。

互聯網向廣互聯的時代邁進，云間互聯成為未來的一大主要方向。同時，隨著企業對于多云互聯的需求日益強烈，研究云專網多云互聯相關業務的實現方案愈發重要。因此，本文以云網融合典型場景之一的云專網多云互聯業務為例，探討基于隨愿網絡的云網融合業務實踐。

3.1 商云專網多云互聯

運營商多云互聯業務指主要依托于運營商云專網產品，面向第三方公有云客戶以及大中/中小企業多站點（多云、云間互聯）組網客戶，重點解決與第三方云商的標準化對接，從而實現多云接入業務的自動快速開通。

云專網多云互聯業務實現方案如圖2所示，基于運營商核心承載網，采用MPLS或SRv6-TE方式，為客戶提供多站點、多云組網，支持客戶總部/分支站點、客戶私有云、第三方公有云以及公有云、運營商 IDC/DC站點、運營商云災備中心等接入，實現以下業務目標。

圖2 云專網多云互聯業務實現方案

· 靈活接入：支持客戶側多種網絡接入方式，滿足廣覆蓋、高質量、帶寬靈活調整等需求。

· 快速業務開通和調整：網絡接入多云，具備多云接入和云間互通的快速業務開通，以及分鐘級帶寬調整等能力。

· 一站式服務：統一門戶，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）上聯骨干網，站點可用率可提供多個等級，最高可達99.99%。

· 安全性：在骨干網大客戶專屬承載網上通過國際主流的MPLS技術安全隔離不同的行業客戶。

· 時延差異化：承載網面向大客戶業務設計，確保負載低，全面滿足云專網業務低時延要求。并且可以根據多云接入的需求，提供平均時延和低時延兩種差異化的服務。

3.2 基于隨愿網絡的多云互聯業務實現

根據隨愿網絡的業務轉譯和自動化閉環控制的特點，將云專網多云互聯業務與隨愿網絡相結合，可以完成用戶意愿向網絡配置的自動化轉譯，以及進行業務網絡狀態的及時調整和閉環保障，可以節約人工成本，并且極大提高網絡的效率。本文以云專網多云互聯業務場景為例，分析基于隨愿網絡的云專網多云互聯業務的實現過程，實現方案如圖3所示。

圖3 基于隨愿網絡的云專網多云互聯業務實現方案

在該場景中的實現過程如下。

（1）意愿的獲取

客戶在云網門戶上提出需要訂購的服務和相應的服務質量保障等級等內容（在應用場景中，客戶可以直接在門戶交互界面輸入需求，如：我想實現騰訊云、華為云、天翼云間數據的相互訪問和調用，并且必須保持數據的實時性），意愿管理模塊獲取到客戶的需求后，將客戶需求進行自然語言處理轉換為相應的網絡業務參數（將上述用戶的需求解析可以得到用戶需要進行騰訊云、華為云、天翼云間的多云互聯，互聯方式為數據雙向訪問調用，網絡質量要求為低時延）并進行正確性驗證，若客戶下發的需求缺乏重要參數或不符合要求，會發送相關的信息給客戶，與客戶進一步交互，直至客戶的請求達到要求，再進行下一步的轉譯與驗證。

（2）意愿的轉譯及驗證

通過隨愿網絡的轉譯模塊將客戶訂購的業務需求轉換為具體的網絡配置參數，業務下發需要調用的網絡資源（如網絡設備、端口、IP地址），網絡連接方式（如 MV/SRv6），網絡指標（如帶寬、時延、抖動等），將這些指標信息進行編譯后發給控制器進行下發與執行。此外，還要對轉譯的參數進行可行性驗證，判斷是否能滿足客戶需求。

（3）意愿的下發與執行

意愿層統籌計算網絡的狀態信息，經由控制器利用SRv6技術將路徑信息和網絡配置參數下發給網PE，設備層將網絡指標信息加載至SRv6中，并隨報文轉發，在報文經過的每一跳中進行用戶意愿的實時執行和保障。

（4）意愿優化與調整

系統進行網絡信息的實時采集與分析，不斷調整策略以滿足用戶實時需求。系統判斷當前的網絡質量與用戶訂購的業務是否匹配，若未能達到用戶的服務質量保障要求，系統需及時進行流量分析與路徑重優化，系統需對調整后的網絡狀態進行預測，判斷調整后的網絡狀態是否能夠達到要求，隨后將滿足用戶需求的策略下發執行，并引導相關流量進入新的路徑。

（5）意愿結果的反饋

系統實時收集網絡狀態信息，并將用戶多云互聯業務的意愿的執行情況向上層反饋，系統可以根據網絡運行的結果進行策略的調整與下發，以完成系統對基于用戶意愿的網絡狀態的閉環監控，保障用戶的意愿能夠正確完成。

4 結束語

隨著隨愿網絡的廣泛研究，隨愿網絡已被認為是下一代互聯網發展的趨勢。隨愿網絡可以直接將用戶意愿轉換為網絡可以識別的機器語言，并且可以實現基于用戶意愿的網絡閉環控制，實時保障用戶意愿的正確執行，可以解決未來復雜的云網業務場景和網絡運維模式帶來的問題。本文介紹了隨愿網絡的架構和幾大關鍵步驟，并以云網融合的典型場景——云專網多云互聯業務為例，對基于隨愿網絡的云網融合場景應用進行了研究，希望對未來云網融合場景的解決方案的制定有一定的借鑒意義。