核心網運維的前世今生

復位、拔插、倒換、換板、看看傳輸是否有問題、先切換到備用模塊、跟蹤一下信令……C&C08，32 模，128 模，軟交換，NGN，SoftX3000……這些熟悉的“通信黑話”是否已經讓你夢回那些年核心網運維的日子？

從窄帶交換、NGN 到 2G、3G、4G、5G 時代，我們見證了核心網技術的飛速發(fā)展，也目睹了各代設備你方唱罷我登場于機房，更收獲了一框框滿滿的核心網運維回憶。

那你否還記得這些年來核心網運維都經歷了怎樣的發(fā)展變遷？是否也在展望今天 5G 時代又會出現怎樣的景象？嗯，我們今天就來聊聊核心網運維那些事吧。

前世篇：我從哪里來？

還有人記得曾經風靡一時的華為拳頭產品 C&C08 交換機嗎？這個時代稱為窄帶交換時代，交換設備由各個功能模塊通過內部協(xié)議集于一體，且處理業(yè)務單一，只處理語音業(yè)務。

在那個時代，交換設備都集中部署于中心機房，運維人員就值守在一排排設備旁邊，稱為近端運維，平時的工作主要是通過操作維護終端進行 MML 配置，查看告警，統(tǒng)計指標等，頭頂上還有一個告警箱，一旦設備有告警就會發(fā)出刺耳的聲音響徹整個機房。

隨著通信技術從傳統(tǒng)電路交換向分組交換發(fā)展，以及業(yè)務從單一的語音向語音、視頻和數據等綜合業(yè)務發(fā)展，傳統(tǒng)窄帶交換機已無法滿足人們不斷增長的通信需求了，核心網開始進入以軟交換為基礎的 NGN 時代。

NGN 是一個“融合”的產物，即傳統(tǒng)電路交換和分組交換技術之間融合，傳統(tǒng)語音業(yè)務和新興 IP 業(yè)務之間融合，也是一種被“拆分”的分布式架構，即把傳統(tǒng)內部協(xié)議集于一體的產品形態(tài)分解為多個功能獨立的部件，部件間通過標準化協(xié)議通信，且各個部件可以部署在不同的機房或者不同的城市。比如，華為 NGN 產品就將傳統(tǒng)交換板、用戶框和中繼框等集于一體的產品形態(tài)，拆分為核心控制設備 SoftX3000、媒體網關 AMG、中繼網管媒體網關 TMG/ 通用媒體網關 UMG 等多個部件。這就是大家耳熟能詳的“信令與媒體相分離”、“承載與控制相分離”。

在這種架構下，一方面，各個網絡部件可以來自不同的廠商，運營商可以從多廠商采購設備組網；另一方面，核心網網絡架構也從集中式向分布式演進，比如，SoftX3000 部署于中心機房，而位于邊緣接入層的 AMG 可拉遠部署于離用戶更近的位置。

?NGN 分層架構

這些改變對網絡運維提出了新要求。首先，由于 AMG 等下沉到邊緣，無法近端運維，需向遠端運維演進，要求網管系統(tǒng)能對整個分布式網絡實現集中告警采集和監(jiān)控；其次，由于網絡中存在多廠家設備，要求能快速定界確定哪個廠家的哪個設備部件出現了問題。為此，華為網管產品 N2000 應運而生，能提供集中的性能監(jiān)控和告警管理，統(tǒng)一的拓撲管理，一致的配置和維護手段等功能。

軟交換真方便啊，讓運營商與整個業(yè)界初次嘗到了“拆分”的甜頭——分布式架構擺脫了傳統(tǒng)集中式部署的束縛，設備想放哪里就放哪里；分層架構讓網元功能各司其職、分工明確；統(tǒng)一管控讓操作維護更簡單；運營商還能從多廠家采購設備，提升了議價權。

于是，接下來隨著移動業(yè)務飛速發(fā)展，行業(yè)進入固移融合時代，軟交換架構被移植到了移動網絡中，SoftX3000 被進一步拆解為面向移動網絡的 MsoftX3000 和面向固定網絡的 SoftX3000，實現了一個核心網網絡為固話和手機同時提供服務。

這又是一次“融合”與“拆分”相結合的演進。一方面，“拆分”停不下來，比如計費模塊和數據庫被進一步拆分出來；另一方面，“融合”不斷，固網和移動融合，CS 電路交換與 PS 分組交換進一步融合。

但這樣不斷的“融合”和“拆分”，讓運維工作更難了，核心網的網元越來越多，來自不同廠商的設備越來越多，業(yè)務類型越來越多，涉及的專業(yè)也越來越多，運維變得更加復雜，比如，要適配多個版本和網元類型，要是適配包穩(wěn)定度不高，需頻繁地跑到不同的地方打補丁，批量打補丁，使得維護工作量更大。同時，核心網網管中心也變成了一個龐大的組織，要對每個運維人員的權限進行分權分域，讓不同的人做不同的操作，管理不同的設備。

盡管運維越來越復雜，但“拆分”仍然停不下來。從固網到 3G 時代，電信網絡設備都是廠家專門定制的專用設備，軟硬件垂直一體化，設備功能單一，運營商覺得專用硬件太貴了，而且慣性的認為軟件一定比硬件便宜，于是，借鑒了 IT 行業(yè)的經驗，在 4G 時代提出了 NFV（網絡功能虛擬化）。

NFV 將傳統(tǒng)專用電信設備軟硬件解耦，并將網絡功能軟件運行于通用硬件之上，這樣不同的網元功能軟件可靈活部署于統(tǒng)一的通用硬件之上，從而可利用通用硬件的規(guī)模效應來降低硬件成本，提升網絡的彈性。

這給網絡建設和運維工作又帶來了新變化。NFV 架構由硬件資源層、虛擬化層、VNF（虛擬化網絡功能）層以及 MANO（管理與編排）等組成，層域更多，組件更多，故障監(jiān)控和定界更復雜；VM 之間有各種各樣不同的網絡要互通，網絡配置也很復雜。過去專用設備時代，部署流程是先安裝設備，再連接，調通，接下來再安裝管理系統(tǒng)；但 NFV 后，得先安裝管理面 MANO，再申請和批量創(chuàng)建 VM，再安裝網絡功能軟件。以前是先安裝設備再安裝管理系統(tǒng)，現在是先安裝管理系統(tǒng)再安裝網絡功能，運維往前提到建設階段。

針對這些新變化，華為又推出了 U2020 和 NFVO 產品，可實現跨層監(jiān)控和故障定界，支持 VNF 部署和彈性、自愈，以及 DCN 自動化，從而簡化了網絡配置和維護工作，并能通過資源自動編排實現最少的硬件資源部署最多的 VM。

綜上，從窄帶交換、NGN 到 2G、3G、4G 時代，核心網的發(fā)展歷程就是一場“拆分”與“融合”史，隨著不斷拆拆合合，網絡運維方式也代代發(fā)生變化。那如今 5G 時代的核心網運維又將發(fā)生怎樣的變化？

今生篇：我到哪里去？

盡管 4G NFV 打破了傳統(tǒng)電信設備軟硬件垂直一體化的煙囪式架構，實現了軟件與硬件分離，但這并不徹底，解耦出的軟件依然是“大塊頭”的單體式軟件，整個架構的開放性依然不夠，一如從“硬煙囪”變成了“軟煙囪”，而且硬件能力還受到了損失，整個系統(tǒng)的敏捷性和高效性并沒有得到充分提升。

互聯網玩家們的新業(yè)務發(fā)布，從 idea 到落地，可能只需要 3 到 6 個月，而 NFV 解耦后的電信軟件包依然龐大復雜，估計從開發(fā)到發(fā)布依然需要一年甚至幾年時間，這怎么和互聯網巨頭競爭？又如何快速響應 5G 多樣化業(yè)務需求？

只能進一步“拆分”。大塊頭的電信軟件被微服務化，進一步分解為相互獨立的小軟件模塊，并采用容器化部署，從而大幅提升軟件開發(fā)的高效性和敏捷性。這就是眾所周知的“5G 核心網基于云原生設計”。

除了基于云原生設計，5G 時代的核心網還首次原生支持控制面和用戶面徹底分離，使得用戶面 UPF 可靈活下沉，與邊緣計算（MEC）一起分布式部署于更靠近用戶和數據源的位置，組成廣泛分布的邊緣節(jié)點，從而可降低網絡時延，提升業(yè)務體驗，使能 5G 時代海量低時延高可靠型行業(yè)應用。

云原生設計讓業(yè)務上線更加敏捷，可提升運營商與互聯網巨頭之間的競爭力，而分布式邊緣節(jié)點為 5G 網絡廣泛注入了算力，可以讓運營商提供的業(yè)務更豐富，體驗更優(yōu)，這真是個不錯的主意。

但每個硬幣都有正反兩面，這些變化也給核心網運維帶來了空前的挑戰(zhàn)。

在云化架構下，涉及的廠家、軟硬件模塊、接口眾多，從系統(tǒng)集成、參數配置到聯調、測試，從統(tǒng)一故障信息收集、故障定界定位到多廠家配合處理故障等，復雜度都將大幅提升。且隨著網絡規(guī)模不斷擴大，故障點相比傳統(tǒng)網絡提升 N 倍，故障也容易迅速擴散。同時，微服務、網絡切片等技術引入使得核心網網絡管理對象大增，變更操作更加頻繁，而運營商每年平均有數百次到數千次變更操作， 70%網絡事故都是變更過程中人為操作失誤引起的，這讓運維壓力越來越大。

基于云原生設計的 5G 核心網將通過網絡切片技術為不同行業(yè)的應用需求提供確定性、定制化的網絡服務能力，這要求行業(yè)用戶在申請租用網絡切片時，運營商能快速為之端到端開通，并能在開通和業(yè)務上線后保障網絡 SLA，整個過程靠傳統(tǒng)人工運維方式簡直是 impossible mission。

未來的邊緣節(jié)點可能有成千上萬，甚至幾十萬個廣泛分布于網絡中的各個位置，若采用傳統(tǒng)上站維護的方式，維護難度和工作量也將大幅增加，需要統(tǒng)一、云邊協(xié)同的高效運維。

從另一個角度講，具備云化和切片能力的 5G 核心網，不僅承擔著網絡全局資源調度和管理的任務，還是 5G 時代的業(yè)務使能平臺，這意味著核心網運維將與業(yè)務提供能力緊緊的捆綁在一起，以前網絡能不能提供業(yè)務，業(yè)務體驗好不好，基本與運維無關，但現在核心網運維將從以網絡為中心轉向以業(yè)務為中心，是 5G 業(yè)務的“醫(yī)生”，也是“救生員”，這也對 5G 核心網運維工作提出了全新的要求。

簡而言之，5G 時代的核心網運維的復雜度和工作量將呈幾何級數上升，已到“人力有時盡”，依靠傳統(tǒng)被動式“人肉運維”已無法持續(xù)，必須引入 AI，走向智能化、自動化，這也就是業(yè)界提出的“駛向自動駕駛的網絡時代”。

為此，華為推出了業(yè)界首個管控融合、云邊協(xié)同、分層自治的 5G 核心網自動駕駛網絡智能運維解決方案 iMaster MAE-CN。

管控融合

針對網絡內多個管理系統(tǒng)孤立分散，數據隔離，以及傳統(tǒng)管理面與業(yè)務面分離等問題，iMaster MAE-CN 基于微服務架構，將 EMS、VNFM、NFVO，NSSMF，MEPM 和 MEAO 等拉通融合，并可通過智能調度引擎使得網絡可以根據運營商的商業(yè)意圖或注入策略，動態(tài)、靈活地調整網絡業(yè)務、配置參數和虛擬資源等，可實現從網絡設計，部署，到運維、優(yōu)化的端到端的管理。

云邊協(xié)同

核心網管控單元和中心 / 邊緣網元自治單元分層運行、協(xié)同工作，基于策略的生成、優(yōu)化、執(zhí)行，共同實現了全局的端到端閉環(huán)控制。

分層自治

在核心網管控單元構建網絡 AI 引擎（Network AI），在最上層的網絡層級進行用戶意圖洞察、全局性策略模型的集中訓練及推理、網絡閉環(huán)控制等，從而實現低實時性的網絡級閉環(huán)自治。同時，在核心網中心 / 邊緣網元自治單元構建網元 AI 推理單元（Site AI），基于 Network AI 下發(fā)的既定模型 / 策略，以及實時分析采集到的網絡數據，實現高實時性的網元級閉環(huán)自治。

與汽車領域的自動駕駛一樣，核心網自動駕駛也分為多個等級，華為將基于 iMaster MAE-CN 解決方案的智能化、自動化能力不斷增強，逐步從“部分自治網絡”發(fā)展到“條件自治網絡”，再到“高度自治網絡”，最終邁進“端到端完全自治的網絡”，推動核心網運維實現三大轉型。

轉型一：極簡部署替代手工部署，實現網絡部署 0 干預

當前我們的網絡工作大部分都是人工來完成，雖然在一些工作環(huán)節(jié)中也引入了自動化工具，但這些工具其實都是“半自動化”的，或者未能實現完全閉環(huán)的，仍需工程師參與。以后自動駕駛網絡將逐步取代傳統(tǒng)低效、重復性的人工操作（比如配置下發(fā)，撥測，變更，升級等），并將工程師從繁瑣的流程中解放出來，實現“在流程之上”管理和設計流程（比如規(guī)則、策略、工序等）。以華為核心網 iMaster MAE-CN 為例，其不僅支持網絡設計、網絡部署、網絡測試、網絡升級過程的全流程自動化，還支持自動化 VNF 資源規(guī)劃、分配、部署和升級。

轉型二：人工智能替代專家經驗，實現網絡業(yè)務 0 中斷

今天，當網絡問題發(fā)生后，通常先通過客戶投訴驅動，再由專家通過 OSS、網管或輔助工具進行人工分析、決策和操作，整個運維過程是被動式的，效率很低，難以滿足未來業(yè)務多樣化、敏捷化需求。后續(xù)自動駕駛網絡將改變傳統(tǒng)依賴專家經驗的運維模式，由 AI 替代人工解決電信領域大量重復性的、復雜性的計算工作，大幅提升運維效率；將基于海量的數據分析來提升網絡預防和預測能力，實現從被動等待客戶投訴的天級的被動運維轉變?yōu)橹鲃幼R別、發(fā)現、解決問題的分鐘級的主動運維；將充分發(fā)揮數據驅動和 AI 能力優(yōu)勢，實現輔助決策甚至自主決策，增強系統(tǒng)應對復雜及不確定性問題的能力，大幅提升網絡業(yè)務的響應速度。

轉型三：自動發(fā)放替代線下開通，實現業(yè)務開通 0 等待

5G 時代運營商將根據不同行業(yè)的不同業(yè)務需求提供按需定制的網絡切片服務，這要求行業(yè)租戶一旦訂購切片，運營商能快速為之部署和開通切片服務，以滿足行業(yè)客戶快速響應市場的需求，并能在切片開通后實時保障切片性能。比如，華為核心網自動駕駛網絡方案對接運營商的業(yè)務發(fā)放流程，提供切片模板化設計編排，支持自動化部署以及自動化 SLA 監(jiān)控與保障。具體而言，華為基于全球的網絡運維案例，構建切片體驗與網絡 KPI 的映射關系模型，可在線評估和秒級響應切片資源分配需求，自動生成網絡配置，一鍵完成切片實例化、網絡連接、配置和調測驗收；同時，可基于用戶級 / 會話級體驗進行智能監(jiān)控，準確識別切片 SLA 劣化點和劣化根因，實現切片 SLA 的可視，可管、可控。

是的，0 干預，0 中斷，0 等待，這就是未來自動駕駛網絡的終極目標，也是電信業(yè)的詩和遠方。

“未來的網絡運營中心只有一個人和一條狗?！庇浀迷谝淮涡袠I(yè)論壇上一位專家這樣開玩笑說，“這個人的工作是負責喂狗，而這條狗的任務是看管網管系統(tǒng)，以確保不被人為操作?！?/p>