意图驱动：从自动化网络到自治网络的关键技术
发布时间：2022-06-23 作者：中兴通讯 詹勇 阅读量：
数字化和智能化已成为千行百业削减运维成本的关键技术。作为数字化和智能化的“赋能者”，移动通信网络已基本完成从人工运维到自动运维的演进。目前，自动运维普遍依赖基于规则的自动化策略，即网络内置一系列由专家定义的规则，结合人工配置参数告诉系统在什么场景下执行什么动作。这种自动化存在以下问题：规则设计无法覆盖所有场景；人工配置参数无法动态适配环境变化；人工配置易出错；不同规则间相互冲突需要专家来识别和消除。为了解决上述问题，实现从自动化网络到高度自治网络的演进，意图驱动网络应运而生。
自治网络标准化现状和意图定义
3GPP定义自治网络为：在极少甚至无人工干预情况下，电信系统（包含管理系统和网络）实现自我治理。此外，3GPP提供了自治网络分级方法用来帮助网络运营商评估其网络自治水平，见表1。
表1 3GPP定义的自治网络分级方法
其中，意图处理模块获取意图，并将其转换成系统需要达成的目标或交付的服务，以及相关的约束和条件，之后传递给系统。感知模块通过对系统的监控完成意图相关数据/信息采集和预处理（比如数据清洗、统计等）并传递给分析模块。分析模块完成意图相关数据分析（如趋势预测、网络状态分析、问题定位、解决方案建议等）并输出给决策模块。决策模块进行网络操作决策（比如参数调整策略）并输出给执行模块。执行模块负责指导系统执行策略。最后，意图处理模块采用周期或者事件触发的方式向意图发起者反馈意图达成情况。
从3GPP定义的网络自治分级方法可以看出，意图处理能力是实现L4/L5级自治的关键技术。
IETF定义意图为“一系列网络运行目标和期望产出（无需说明如何实现这些目标）”。
TM Forum定义意图为“提供给系统的所有包含需求、目标和约束的明确说明”。
3GPP提供更为详细的定义：意图通常是人类可以理解的，同时也可以无歧义地翻译给机器；意图专注于描述需要达成什么目标同时不关注如何做到；意图和底层系统和设备解耦，即意图可以在不同的系统和设备间灵活移植。
意图驱动网络关键技术
业界通常将具备意图处理能力的网络叫做意图驱动网络。从自动化网络演进到意图驱动网络，移动通信系统需要具备以下能力：对意图进行全生命周期保障的能力；制定/调整达成意图所需策略的能力；意图冲突管理的能力。
意图全生命周期保障
此处以意图创建流程为例，阐述移动通信网络如何进行意图全生命周期保障。
- 第一步：意图发起者发起意图创建请求。
- 第二步：意图处理模块对意图进行评估，包括意图达成预估、意图冲突检测和风险评估。如果意图处理模块预计该意图无法达成，或和已激活意图存在冲突，或执行该意图会带来系统重大风险，则向意图发起者反馈意图创建失败，及相应失败原因和建议（可选）；反之，意图处理模块向意图发起者反馈意图创建成功。
- 第三步：系统制定/调整为达成意图所需的策略并执行。
- 第四步：意图全生命周期中，意图处理模块持续监控意图达成情况。如果未达成，则返回第三步。此外，意图处理模块会采用周期或者事件触发的方式向意图发起者反馈意图达成情况报告。
策略生成和调整
L5级全自治网络一个重要特征就是系统能自动生成/调整达成意图所需的策略。常见的策略生成/调整方法按照智能化程度由低到高可以分为：
- 基于静态规则的方法。该方法适用于在任意场景达成路径明确的意图，比如“为xx区域开启VoLTE服务”或“全网最高优先级保障地震预警服务”。这类意图通过专家定义静态规则即可达成。
- 基于动态寻优的方法。该方法适用于达成路径不明确的意图，比如“xx区域xx类型基站日均能耗不超过xx kWh”或“xx区域xx业务QoE保持在xx以上”。上述意图在不同场景达成路径不一致，而且无法用静态规则覆盖所有可能的场景，所以达成路径不明确。针对这类意图，可以利用机器学习算法或数字孪生平台为任意场景动态寻优策略。此外，例如“xx区域日均投诉不超过x起”或“xx区域5G用户DOU达到xMB以上”这类依赖用户主观意愿的意图也可以采用强化学习的思路进行策略动态寻优。
意图冲突管理
考虑到移动通信网络是一个高度耦合的复杂系统，意图使用者对系统内部细节可能知之甚少，同时意图可能来源于不同的人，因此意图间的冲突无可避免。图1展示了意图冲突管理流程，其中灰框流程涉及人工和系统的交互。图中提到的语义冲突、显式冲突、隐式冲突和遗漏冲突的定义如下文所述。
图1 意图冲突管理流程
语义冲突指多个意图作用对象（比如基站/小区）有交集，且在意图语义上存在互斥、重复或被包含。比如意图“打开xx区域基站节能功能”和意图“关闭xx区域5G基站节能功能”。语义冲突通常可以基于专家经验定义明确的规则来检测。检测出存在语义冲突，系统不会执行该意图并向意图发起者反馈意图创建/激活/修改失败。
显式冲突指多个意图作用对象和影响的参数有交集，且有交集的参数要求的取值互斥。比如意图“关闭xx区域5G基站空调系统”要求使能5G基站空调功能，意图“确保xx区域5G基站温度不超过x摄氏度”要求使能5G基站空调功能。显式冲突检测关键在于系统能够精准预测每个意图达成所需的参数取值。检测出存在显式冲突，系统不会执行该意图并向意图发起者反馈意图创建/激活/修改失败。
隐式冲突指多个意图虽然要求的参数取值无互斥但在特定场景大概率无法同时达成。比如意图“确保xx区域5G基站质差用户占比不超过1%”和意图“确保xx区域5G驻留比30%以上”，在5G用户大量分布在中远点场景时大概率无法同时达成。隐式冲突可以采用机器学习算法识别，也可以利用数字孪生平台在孪生目标网络中同时下达这些意图，从而识别出冲突。检测出存在隐式冲突，系统不会执行该意图并向意图发起者反馈意图创建/激活/修改失败。
遗漏冲突指系统通过实时监控发现相互冲突的多个已执行的意图。比如意图“确保xx区域5G基站日均功耗不超过xx kWh”通过了语义、显式和隐式冲突检测，但在执行过程中发现它和意图“确保xx区域5G基站质差用户占比不超过1%”大概率无法同时满足；且如果不达成功耗意图，则质差意图大概率可以达成。遗漏冲突可能是因为语义、显式和隐式冲突检测技术不成熟所致，也可能是因为意图不够完善（即未明确可能冲突意图间的优先级）所致。发现遗漏冲突后通过上升人工协助解决，意图发起者可以修改当前意图，也可以指定优先满足某个意图来消除冲突。
移动通信网络从自动化到全自治的演进势不可挡。意图网络将成为自治网络的一个重要里程碑，中兴通讯愿与业界伙伴一起在标准制定和商用落地方面持续探索，共同推进移动通信网络向L5级意图驱动网络演进。
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