专题丨光传送网管控融合研究与智能化演进思考
作者简介
王 郁
中国信息通信研究院技术与标准研究所高级工程师，主要从事光传送网及其管控技术领域的研究、标准制定、测试验证等工作。
崔 潇
中国信息通信研究院技术与标准研究所工程师，主要从事SDN、空间光通信和量子信息领域的研究工作。
论文引用格式：
王郁, 崔潇. 光传送网管控融合研究与智能化演进思考[J]. 信息通信技术与政策, 2021,47(12):81-85.
∗基金项目：国家重点研发计划项目（No. 2019YFB1803700）资助
光传送网管控融合研究与智能化演进思考*
王郁 崔潇
（中国信息通信研究院技术与标准研究所，北京 100191）
摘要：围绕光传送网管控融合和智能化发展趋势，介绍了光传送网管控融合的研究现状，以及研究过程中主要解决的问题和考虑；然后从管控关系角度回顾了光网络智能化发展演进的进程，总结了当前光网络管控技术标准化工作方向。
关键词：管控融合；MCS；TMF
中图分类号：TN929.11 文献标识码：A
引用格式：王郁, 崔潇. 光传送网管控融合研究与智能化演进思考[J]. 信息通信技术与政策, 2021,47(12):81-85.
doi：10.12267/j.issn.2096-5931.2021.12.011
0 引言
在当前光传送网管理和控制相互分离的管控架构下，网管系统与控制器之间存在着网络数据同步、对象模型不一致、管控功能上的交叉、重叠等问题，给新型管控技术的部署带来不便。同时，考虑到网络切片管控、多层多域管控和业务端到端管控等新需求的驱动，以及网络运营智能化、业务域和运营域融合、云网融合等各种网络热点技术的发展，对管控融合的需求越来越明确，管控融合已成为管控技术发展的基础和前提。
1 光传送网管控融合研究现状
1.1 管控融合典型特征和愿景目标
基于电信管理论坛（TeleManagement Forum，TMF）提出的管控融合的基础理念，管控融合具有以下典型特征。
（1）具有统一的、完整的体系结构，支持统一的管控系统。系统的所有管控功能组件化，由一套完整的管控（MC）组件支撑管控体系内所有的功能和操作。
（2）MC组件可通过统一的、开放的接口提供管控能力给其他组件或系统调用。MC组件可灵活组合、部署、构建满足特定需求的管控融合系统（MCS）。
（3）MCS应基于统一的信息模型实现管理和控制功能，避免不同数据模型之间的相互转换和适配，以提升系统内部的数据处理效率等。
结合上述典型特征，进一步明确了MCS融合演进的愿景目标是构建一个完整的管控融合体系架构，在这个融合体系中的每个管控层面，都应具有统一信息模型、统一数据库、统一开放的API/北向接口，并能提供满足特定需求的管控服务（见图1）。
1.2 管控融合演进路径结合当前网管系统和控制器应用现状，在管控分离模式下，需要考虑管控融合的演进策略，如何从当前管控分离的现状平滑过渡到管控融合的愿景目标?为解决这一问题，提出了3种管控融合的演进路径：现有网管系统中扩展控制功能、现有控制器中扩展管理功能以及网管系统与控制器协同融合。其中，前两种演进路径可实现管控融合的愿景目标，在实际网络中可以根据应用场景和现状不同，采取不同的演进策略，这两种演进路径具体如下。
（1）现有网管系统中扩展控制功能：在现有网管系统管理能力的基础上，引入控制器具有的自动发现、动态路由计算、网络切片等控制功能，并在网管系统的北向接口中增加控制接口功能，从而在现有网管系统上扩展实现管控一体化目标。
（2）现有控制器中扩展管理功能：在现有软件定义光网络（Software Defined Optical Network，SDON）控制器具备的控制能力的基础上，引入传统网管系统具有的告警管理、性能管理、资源管理等管理功能，并在控制器北向接口中增加传统网管接口功能，实现在现有控制器上扩展实现管控一体化目标。
1.3 MCS管控服务体系而在MCS体系下，如何构建融合模式下的管控服务体系，是进一步需要考虑的问题。因此，提出管控服务体系的系统基础架构和需求分析（见图2），由下到上划分为基础数据层、组件层、管控服务层和接口适配层。上层系统通过开放的API接口/北向接口实现对接，并可在此基础上按需实现弹性伸缩。
各类组件位于组件层，由一个或几个组件的交互实现特定的功能操作。其中，MC组件由ITU-TG.7701定义的组件和扩展定义的组件构成，共计13个MC组件，并定义了MC组件交互模型，共同支撑上层的管控服务。
在此架构下，用户可通过应用程序接口（Application Programming Interface，API）或北向接口发起请求，MCS根据应用层需求，可以支持灵活定制管控服务。将满足需求的管控功能通过相关的MC组件交互开放给应用层，支持面向应用层需求的特定功能集合，从而构建出满足用户需求的管控服务体系。组件化的管控服务主要包括业务、资源、拓扑、告警、性能、切片、多层多域等。
2 研究解决的主要问题和考虑
2.1 管控融合研究深入到组件层的必要性在管控融合研究探讨中面临的首个问题，是仅考虑系统功能层面的融合，还是需要深入到组件层，以及它的必要性。笔者认为需要进一步深入到组件层研究。
管控融合的理念最初是在TMF（TeleManagement Forum）提出，随后在开放网络基金会（Open Networking Foundation，ONF）、ITU-T得到进一步发展。TMF在IG1118的运营支撑系统/业务支撑系统（OSS/BSS）未来架构中提出支持运维的未来操作模式（FMO）需要引入管控融合架构。而FMO架构的核心是用组件及接口来构建系统，并在其中提到MC组件主要提供管理或控制功能。依据TMF的这一理念，需要深入到下层组件层去研究管控融合的问题，这与主要的国际标准组织所提的研究方向是一致的。
在分离模式下的管控方式中，存在一种统一封装的模式。通过统一的平台对原来的控制器和网管系统两个实体进行封装，由统一界面接入控制器和网管系统。从外部看，是实现了控制器和网管的统一，提供了完整的管控功能；而统一平台下的内核仍然是管控两部分相互独立的。从这个角度看，如果仅研究功能上的融合，并没有达到之前提出的愿景目标，没有实现真正意义上的系统管控架构层面的融合。
深入组件层进行研究，有利于管控服务体系的构建，满足用户的按需定制需求；也有利于基于微服务的云化部署，满足系统弹性伸缩的需要。
在以上考虑的基础上，最大程度地采用已规范的组件是很有必要的，也更容易多方达成共识。总之，已规范的组件已经过多年的研究和打磨，具有存在的必要性与价值，需要进一步考虑如何运用它，如何发挥它的最大价值。
2.2 已标准化的控制组件与扩展组件之间粒度上存在差异在组件层的MC组件模型中，采用了ITU-T G.7701建议中定义的10个控制组件。ITU-T G.7701建议规范的控制组件最初目的是侧重于解决业务调度的复杂场景，将业务控制功能拆解成多种小粒度的功能组件或组合，通过组件交互实现控制器功能需求。为了实现管控融合目标，还需要在控制功能的基础上，扩展出相应的组件，以继承传统的管理功能。
考虑到传统的管理功能已较为成熟和稳定，在组件化的过程中传统网管功能可不必再进一步拆解，因此管理功能模块扩展了3个组件，即告警管理器、性能管理器和静态资源管理器。这样一来，与已有组件相比，扩展的组件粒度更大，两者的粗细粒度上是不同的。然而，在组件粒度上虽有不同，但并不影响整个管控融合体系的构建，在某种程度上可以允许求同存异，以实现共同的管控融合目标。
2.3 标准化组件存在未定义的上下行接口问题ITU-T G.7701建议中规范的控制组件是从自动交换光网络（Automatically Switched Optical Network，ASON）阶段的控制平面组件定义演进而来。ASON阶段的控制组件主要适用于分布式控制方式，控制功能分布在网元层。当时仅定义了组件之间的横向交互接口，并没有明确定义上下行的交互接口。而管控融合后，为支持管控服务的对外开放需求，下层支撑的功能化MC组件需要通过上下行接口实现系统的灵活调用。
在管控融合阶段，对于已规范的控制组件，根据组件功能默认支持上下行接口，以满足MCS统一调用的需求。同时，管控系统具备集中调用各种控制组件的能力，以实现上下行交互操作。例如，通过链路资源管理器和终端和适配执行器（LRM/TAP）组件查询业务资源和状态信息；通过连接控制器（CC）组件查询业务性能数据；通过路由控制器（RC）组件收集动态资源信息；通过通知组件收集业务告警和性能越限事件等。
2.4 标准化组件与扩展组件之间功能上避免重叠在扩展组件中，为避免与已有组件功能上的重叠问题，明确描述了各组件的功能或管控对象，在功能上做了明确切分。例如，动态资源信息通过已有的组件获取，静态资源信息通过扩展组件获取；业务的告警和性能数据通过已有组件获取，而告警和性能的管理操作通过扩展组件支持等。总之，在最大程度地遵循现有国际标准的前提下，调整扩展组件功能,使两部分协同互补，构成统一整体，避免出现功能上的重叠。
3 从管控融合到智能化演进的思考及光传送网管控技术标准化研究方向
3.1 从管控融合到智能化演进的思考从管控融合回顾光传送网智能化演进进程，从“管”与“控”的关系角度看，可以划分为以下4个阶段。
（1）早期集中管理阶段（合）：早期光传送网只有传送平面和管理平面时，网络还没有智能化控制特性。如果网络配置管理可以看成是一种人工控制的话，管理和“控制”均集中在管理平面，此时可以看成是一种早期的“管控集中”。
（2）ASON集中管理和分布式控制分离阶段（分）：随着ASON引入分布式控制能力，网络自身具有了智能化、自动化特性。由管理平面集中管理，传送平面具有分布式控制能力，此时管理与分布式控制功能相互分离。
（3）SDN 集中管理和控制分离阶段（分）：随着智能化控制技术的不断演进，ASON之后引入SDN技术，完成控制功能与传送平面的解耦。网络自身仍然具有智能化、自动化特性。不同的是由管理平面集中管理，控制器集中控制，管理平面和集中控制器实体之间仍处于分离模式。
（4）管控融合阶段（合）：当前在管控融合发展趋势下，形成了集中管控融合系统（MCS），实现管理和控制功能的一体化，并保持着网络自身的智能化、自动化特性。
从早期的集中管理到ASON、SDN阶段的管控分离，再到现阶段的管控融合，管理与控制经历了不同阶段的分分合合，循环往复。与早期的“集中”相比，网络能力已不可同日而语，光网络正向着更强的智能化方向发展演进。如果说以前的智能化发展主要围绕着传送平面的智能化展开，而当下的网络智能化研究的重心正在向着管理平面智能化转移。管理平面的智能化主要是增强网络分析能力，引入人工智能、大数据等新型智能化技术，赋能管理平面，从而全面提升光传送网的规划、建设、运营、维护和优化各阶段的全生命周期的智能化水平。
3.2 光传送网管控技术标准化研究方向从光网络的智能化演进方向可以看出，目前光传送网管控技术研究和标准化工作主要围绕以下两方面展开。
（1）人工智能、大数据、数字孪生等新型智能技术在光传送网智能化的应用研究，包括应用场景、需求分析、智能化总体架构、智能化关键技术、测试方法等。
（2）信息通信网智能化运营管理标准体系研究，主要包括智能化水平分级、评估方法、接口技术、关键技术等。
4 结束语
管控融合需综合考虑当前传送网网管系统、控制器等的部署现状，做好MCS目标体系架构的规划和总体设计，最终选择一个最佳的管控融合的演进策略。然而，MCS的部署还需要不断探索新的网络建设模式，既能实现运营商全网管控的愿景，又能维护设备制造商的利益，以达到可持续发展和多方共赢的目标。与此同时，随着光网络智能化的深入发展，管控技术研究重点正围绕着智能化运营展开，它将影响着传统的运维管理模式和习惯，以提高网络运维的自动化水平和效率，不断提升客户的服务体验。
参考文献
[1] CCSA TC6WG1. 《传送网管控融合系统(MCS)》研究报告[R], 2021.[2] ITU-T G.7701. Common control aspects Amendment 2[S], 2020.[3] ITU-T G.7702. Architecture for SDN control of transport networks[S], 2018.[4] ITU-T G.7718. Framework for the management of MC components and functions[S], 2020.[5] ONF TR-512 v1.3.1. Core information model[S], 2018.[6] ONF TR-527. Functional requirements for transport API[S], 2016.[7] TMF IG1118 Release 15.5.1. OSS/BSS futures architecture-preparing the future mode of operation (FMO) of hybrid services in a digital market place[S], 2016.
Research progress of optical transport network management and control integration and thoughts on the evolution of intelligence
WANG Yu, CUI Xiao
(Technology and Standards Research Institute, China Academy of Information and Communications Technology, Beijing 100191, China)
Abstract: Focusing on the development trend of optical transport network management and control integration, this paper introduces the research status of optical transport network management and control integration, and the main problems and considerations in the research process. From the perspective of management and control relationship, the development and evolution process of optical network intelligence is reviewed, and the current work direction of optical network management and control technology standardization is summarized.Keywords: management and control integration; MCS; TMF
本文刊于《信息通信技术与政策》2021年 第12期
主办：中国信息通信研究院
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