5G切片端到端管理系统,助运营商畅享5G新时代

发布时间:2019-11-14  作者:姜磊、宋汉增 中兴通讯  阅读量:

2019年是5G商用元年,目前中国三大运营商已建设了超过6万个5G基站,进展迅速,形势令人振奋。

网络从3G/4G演进到5G,无论网络架构,还是运营模式,以及应用业务的驱动开展执行,都会发生巨大的变化。切片和虚拟化让运维运营更加灵活强大,其对应的网络管理切片管理系统,也更加复杂,运营商的运维能力面临更多的考验。

在日益复杂的场景下,运营商可能会面临网络融合组网复杂、业务多样、运维人才缺失、运维复杂以及数据爆炸等问题。

为了应对这些挑战,运营商需要一个优良的5G切片管理系统,它需要提供如下特性:

-不同切片/子切片管理模块以及功能模块组件化和松耦合,能解决复杂网络场景和业务场景问题;

-端到端的自动化闭环保障,实现业务开通部署自动化,以及系统闭环故障自愈,能够应对复杂的运维场景并缓解运维人才的匮乏;

-强大的AI能力,提供数据能力,对数据进行统计分析、机器学习和深度学习,不仅能够协助自动化运维,还能为运营商提供数据二次开发能力以支撑更多的业务。

中兴通讯5G切片管理系统以微服务为基础架构,适应不同的业务需求,具有灵活的业务部署方式,满足运营商端到端自动化切片管理运维需求。

5G切片管理系统之微服务架构

中兴通讯5G切片管理系统以微服务为主架构,各基础组件和管理模块以松耦合方式部署,整个管理系统的架构如图1所示。

系统分为三层,PaaS、OTCP和上层应用。最下层是基于容器微服务的PaaS,提供公共服务;中间层是OTCP(Operation Technology Component Platform),它在组织上起着承上启下的作用,在服务上提供通用的网络管理服务,架构上采用微服务和服务化混合架构,实现新老网管共管,支持3G/4G/5G网络融合的云化管理;上层应用则是切片网络管理,和无线、承载、核心网的子切片管理及网元管理等。

整个系统不仅实现了容器微服务和持续集成,而且犹如搭积木一样,能够方便创建部署,实现不同的切片和子切片管理系统,还能够融合传统网络。这种面向对象面向服务的思想和能力,能够充分应对复杂的网络场景和多样的业务场景。

5G切片管理系统之业务灵活部署

5G切片的业务分为三大类,高带宽业务eMBB、超高可靠低时延业务URLLC和大连接业务mMTC。中兴通讯切片管理系统灵活适应不同的业务需求,具有灵活的部署方式(见图2)。

系统提供了端到端业务能力,通过跨层跨域切片部署,不同业务能贯穿对应到相应的切片管理系统和相应的NFV;通过多租户资源隔离和分权分域的切片管理隔离,让不同业务在各自空间自主运行互不干扰。这种资源灵活分配和共享的方式,降低了运营商的建网成本,而NFV和SDN的有效结合,降低了运营商的硬件成本。

在有安全隔离和业务隔离的保障下,系统还能够充分扩展延伸,满足不同垂直行业的需求,比如智慧工厂的实时控制、智能电网的电力保护、AR/VR、自动驾驶的编队行驶和地图更新等。

5G切片管理系统之端到端自动化闭环保障

从运营商的运维角度来看,自动化和运维保障是重中之重。中兴通讯的切片管理系统通过设计域、运行域、保障域的分离,通过策略驱动,满足端到端设计到开通自动化的闭环保障。

图3展示了切片管理系统从设计到开通到运维优化的端到端流程,系统以自动化为主导流程,在运维优化中以策略为驱动的系统自愈闭环为主,工单人工运维为辅。

从图3中能够看到,整个端到端流程非常清晰,从设计、编排,到执行、保障,设计闭环验证确认需求,切片自动开通,运维闭环保障。

首先,切片业务需求在确认后进行设计,这里的设计不仅仅是切片属性、生命周期、业务编排和资源模型等设计,还包括SLA模型和相关策略定义和相应动作;设计完成后,通过沙盒测试验证业务需求,不用等到真正开通时才发现设计问题。设计端开放支持业务定制,支持运营商切片业务和切片商城。

切片设计通过测试验证后,将根据设计侧定义好的资源、编排、部署模式和流程,进行在线部署激活自动开通。

在运维侧,监控采集性能、告警和资源等数据,对这些数据采用数据挖掘、统计分析、机器学习或深度学习等AI方法,进行SLA保障和RCA告警根因以及工单智能派单等数据分析;针对分析结果,将根据在设计侧定义的相应策略执行相应的动作。这是一个闭环自愈的体系,如果需要人工处理,将调度工单分派执行人工运维;对整个处理过程,无论是闭环自愈还是人工运维,都将提炼整理后纳入知识图谱,以便指导后续运维工作,自主进化。

其中闭环自愈是运营商比较看重的一个环节,能够体现一个系统自动化运维的能力,在此重点介绍一下。

中兴通讯切片管理系统的闭环是通过定义服务、策略、分析、治愈及监控等环节保障的,这里以VR功能的弹缩实现来举例。

VR是高带宽业务,即eMBB切片,包括无线/承载/核心网子切片。以核心网子切片UPF为例,它承担数据上下行链路和分组路由转发等功能,当业务数据量增加时,UPF的负荷将增加。

在设计侧定义相应SLA指标,如吞吐量阈值上限1024Mbps,并定义相关闭环自愈弹缩策略,如吞吐量超过阈值上限60s时间,触发动作,动作为UPF扩容,增加VNFC(VNF Component)。

而在运行态,通过对数据指标SLA和告警数据的采集、监控及相应的智能分析后,得知吞吐量超限,根据设计侧定义的相应策略动作UPF扩容,执行弹缩命令,弹缩VNFC,实际会增加一个VM虚机分担相应负荷,即达到了相应的自愈效果。

承载网子切片SMF也有相应的带宽扩展设计和策略动作,其设计和闭环动作原理是一样的。

通过有效设计,整个系统的自愈完全可以在自动化流程和闭环中进行,而且在数据分析中能够有效结合运用AI,能够不断迭代优化自我演进,这也是自动化运维的一个重要能力。

中兴通讯切片管理系统是在不断演进的自主进化系统,能够提供端到端的自动化流程和闭环保障,让运营商以较低的成本拥有高质量高效率的5G切片业务能力和运维水平,助运营商在5G时代游刃有余。

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