Entfesselte Netzwerke: Der Wandel hin zu absichtsbasierten autonomen Operationen

Die Telekommunikationsbranche, ein Eckpfeiler der globalen Konnektivität, erlebt seit einiger Zeit eine technologische Renaissance, die von Innovationen wie 5G, IoT, Cloud Computing und KI angetrieben wird. Infolgedessen sind Netzwerke immer schwieriger zu verwalten. Es besteht ein Bedarf an Automatisierung, um Routineaufgaben zu erledigen, den Zustand zu überwachen und auf Probleme in Echtzeit zu reagieren. Es kann jedoch sein, dass die vorhandenen Qualifikationsprofile der Kommunikationsdienstleister (CSPs) nicht mit den sich entwickelnden Anforderungen dieser dynamischen Geschäftswelt Schritt halten. Um in der Neuzeit erfolgreich zu sein, benötigen CSPs vielseitige Teams, darunter Data Scientists für die Dateninterpretation und -operationen, Softwareentwickler für die Automatisierung über Programmierschnittstellen von Anbietern und Service-Assurance-Ingenieure für die Gestaltung geschlossener Kreisläufe zur Gewährleistung der Servicezuverlässigkeit.

Während CSPs die Lücke schließen, indem sie Teams mit unterschiedlicher Erfahrung aufbauen, ziehen sie gleichzeitig Nutzen aus signifikanten Fortschritten im Zuge einer parallelen Entwicklung. Die Programmiersprachen haben sich in Richtung von Low-Code/No-Code-Paradigmen weiterentwickelt, und mit dem Aufkommen der generativen KI befinden wir uns an einem Punkt, an dem grundlegende Modelle formalen Code auf der Grundlage von Beschreibungen der Aufgaben in natürlicher Sprache generieren können. Dies gab dem Konzept des absichtsbasierten Netzwerks (Intent Based Networking, IBM) eine neue Perspektive. Hierbei äußern menschliche Administratoren hochrangige Netzwerkziele in natürlicher Sprache, die als „Absichten“ bekannt sind, und diese menschlichen Absichten werden automatisch in Netzwerkrichtlinien und -konfigurationen übersetzt. IBN hat das Potenzial, das Netzwerkmanagement zu verbessern, und könnte ein entscheidender Faktor sein, um die Talentlücke in der Telekommunikationsbranche zu schließen. Autonome Netzwerke (AN) gehen noch einen Schritt weiter und versprechen, Absichten als Eingaben zu nutzen, um sich selbst zu konfigurieren, zu optimieren und zu heilen, wenn sich die Bedingungen in den Netzwerken ändern.

Auch wenn wir uns eine vielversprechende Zukunft für IBN und AN vorstellen können, bestehen weiterhin Bedenken hinsichtlich ihrer Machbarkeit und der Anwendung, unter anderem in Bezug auf die Ausdrucksfähigkeit von Absichten, die genaue Übersetzung in Netzwerkkonfigurationen, die Transparenz und Komplexität des Systems. In diesem Blog befassen wir uns mit den Bereichen, in denen ihre praktische Anwendung Potenzial birgt, und analysieren die Herausforderungen, denen sie auf dem Weg dorthin begegnen könnten.

Um zu verstehen, wie wichtig es ist, die Interaktionen zwischen CSP-Teams und dem Netzwerk zu rationalisieren, werden wir eine neue Service-Bereitstellung als Beispiel nehmen.

Wir gehen davon aus, dass der Betrieb des CSP-Netzwerks gemäß den im TMF Introductory Guide 1230 (IG1230) on Autonomous Networks Technical Architecture automatisiert ist. In diesem Zusammenhang verfügt das OSS des CSP über (1) einen Orchestrator für die Servicebereitstellung, automatische Bereitstellung und automatisierte Tests sowie (2) ein Sicherungssystem mit Netzwerkbestand, das Daten sammelt, Erkenntnisse über den Netzwerkzustand erstellt und somit eine datengestützte Entscheidungsfindung erleichtert im Kontext des geschlossenen Kreislaufs und (3) einen Richtlinienmanager, der das Netzwerkverhalten mithilfe vordefinierter Richtlinien steuert und die Ausrichtung an die Richtlinien des CSP sicherstellt. Kurz gesagt, dreht sich bei automatisierten Abläufen alles um die enge Verknüpfung von Diensten mit ihren zugeordneten, von Menschen entworfenen TOSCA-Dienstdeskriptoren, Konfigurationen, Richtlinien und imperativen Arbeitsabläufen, wobei Intelligenz und Entscheidungsfindung von den Service-Designern während der Entwurfsphase hinzugefügt werden. Service-Designer müssen proaktiv eine breite Palette von Bedingungen, die im Netzwerk auftreten können, vorhersehen und detaillierte Anweisungen geben, wie mit ihnen umgegangen werden muss – eine Zero-Touch-Erfahrung ist erreicht, solange die zukünftigen Bedingungen vorhergesehen wurden und es Richtlinien gibt, um damit umzugehen.

Wir verwenden die Begriffe Tag 0, Tag 1 und Tag 2 für verschiedene Phasen des Service-Lebenszyklus, nämlich Service-Design, Service-Instanziierung und Service-Zusicherung.

• Service-Design umfasst die Entwicklung verschiedener Service-Assets, wie in Abbildung 1 dargestellt. Dies ist die Aufgabe des Service-Design-Teams, das die Abläufe für Tag 1 und Tag 2 des Service verstehen und die erforderlichen Workflows und Skripte erstellen muss. Die roten Linien in Abbildung 2 veranschaulichen den Servicebereitstellungsprozess eines neuen Services, der sicherstellt, dass der Service nun bestellt werden kann.

Abbildung 1: Tag 0 Service-Design-Prozess – Design der Service-Assets

• Die Service-Instanziierung erfolgt, wenn der Dienstauftrag nach einer Anfrage des Abonnenten eintrifft. Heute kommt der Serviceauftrag bei CSPs in der Regel über die TMF 641-Schnittstelle vom Service Order Manager (SOM) an. Wenn der Service-Orchestrator den Serviceauftrag erhält, stellt er sicher, dass die Workflows ausgeführt werden und dass die angeforderten Überwachungskonfigurationen, PM/FM-Modelle und Richtlinien bereitgestellt und ausgeführt werden. Wir zeigen die Service-Instanziierung in Abbildung 2 in grünen Linien.

• Die Service-Sicherheit folgt einem geschlossenen Kreislauf, bei dem die Bedingungen der bereitgestellten Services einer kontinuierlichen Überwachung und automatisierten Lebenszyklusmaßnahmen unterzogen werden. Wir stellen den geschlossenen Kreislauf in Abbildung 2 in blauen Linien dar.

Abbildung 2: Interaktionen Tag 0/Tag 1/Tag 2

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es sich um die Entwurfsphase handelt, die einen erheblichen manuellen Arbeitsaufwand erfordert, da es notwendig ist, das Netzwerk mit Anweisungen für den neuen Service zu versorgen.

Bei IBN beziehen sich die Absichten auf übergeordnete Ziele, die CSP in seinem Netzwerk erreichen möchte. Anstatt sich wie oben beschrieben mit komplexen Netzwerkkonfigurationen auf niedriger Ebene während des Tag-0-Betriebs zu befassen, drücken die Engineering-Teams die Ziele mit Absichten aus, und die Logik, die den Absichten zugrunde liegt, übersetzt sie in die erforderliche Netzwerkkonfiguration, die das Absichtsziel erfüllt.

Nach der Anwendung der Konfigurationen auf das Netzwerk überwacht das AN die bereitgestellten Dienste kontinuierlich und passt die Konfiguration an, um sicherzustellen, dass der Betrieb mit den festgelegten Absichten übereinstimmt. Das AN erweitert die Verwendung von Absichten auf den Tag-2-Betrieb.

Als nächstes stellen wir einige der Aspekte vor, bei denen Absichten möglicherweise etablierte Praktiken aus der Zeit vor den Absichten revolutionieren könnten:

• Tag-0-Betrieb:
  • Vorbereitung auf neue Services – Nutzen Sie generative KI, um Eingaben in natürlicher Sprache zu verarbeiten und die Serviceanforderungen autonom zu ergänzen.
  • Einführung neuer Services – Definieren Sie neue Services mithilfe natürlicher Sprache, z. B. „stellen Sie eine maßgeschneiderte Konnektivitätslösung für die sichere Kommunikation innerhalb von Gesundheitseinrichtungen bereit“ oder „ermöglichen Sie die Kommunikation von IoT-Geräten in der gesamten intelligenten Stadtinfrastruktur“ und nutzen Sie generative KI für die automatische Erstellung der erforderlichen Service-Assets .
  • Automatisierte Generierung von herstellerspezifischen Ressourcentreibern— Nutzen Sie generative KI, um herstellerspezifische Ressourcentreiber auf der Grundlage der Anbieterdokumentation zu erstellen.
• Tag-1-Betrieb:
  • Vereinfachung der Servicebestellung – Ermöglicht es Kunden, Dienstleistungen in natürlicher Sprache anzufordern. Dieser benutzerfreundliche Ansatz ermöglicht eine neuartige Servicebestellererfahrung, wie z. B. das Kombinieren und Abgleichen von Angeboten aus dem Katalog.
  • Machbarkeitsprüfungen – Optimiert die Validierungsprüfungen, indem entscheidende Faktoren wie die Verfügbarkeit von Glasfaserleitungen effizient bewertet werden, während Kunden ihre Absichten äußern. Das Ergebnis ist eine geringere Belastung der Netzwerkingenieure, eine schnellere Servicevalidierung sowie eine flexiblere und reaktionsschnellere Bereitstellung.
• Tag-2-Betrieb:
  • Dynamische Servicegarantie – Ermöglicht es Netzwerken, intelligent auf sich ändernde Bedingungen und Benutzeranforderungen zu reagieren. Flexible, absichtsbasierte Richtlinien erhöhen die Agilität und sorgen für die Zuverlässigkeit und Reaktionsfähigkeit von Netzwerk-Services in Echtzeit.

Es gilt, zwei zentrale Herausforderungen zu bewältigen:

1. Wie kann man eine Absicht ausdrücken und vermitteln?
2. Wie wird eine Absicht ausgeführt: Wie sieht der Absichtsbearbeiter aus?

TM Forum stellte die TMF921 Intent-based Networking API vor, die ein strukturiertes Framework für die Definition von übergeordneten Netzwerkabsichten bietet. Das TM Forum definiert die Absicht wie folgt: „Absicht ist die formale Spezifikation aller Erwartungen, einschließlich der Anforderungen, Ziele und Einschränkungen an ein technisches System“. Die teilweise formale Spezifikation bringt jedoch ein Problem mit sich: Netzwerkingenieure müssten sich mit dieser formalen Sprache vertraut machen, um das volle Potenzial des Absichtskonzepts nutzen zu können. Darüber hinaus reduzieren Absichten mit formaler Spezifikation nicht notwendigerweise die Anzahl der Parameter, die mit ihnen bereitgestellt werden müssen. Dieser Aspekt stellt die erwartete Rationalisierung des Netzwerkmanagements in Frage, die man typischerweise mit IBN in Verbindung bringen würde.

Darüber hinaus wird der Absichtsbearbeiter, die Kernkomponente von IBN, die Logik für die Absichtsinterpretation enthält, durch die Formalisierung der Absichtsspezifikation lediglich zu einem deterministischen Interpreter der formalen Absichtssprache. Es stellt sich die Frage, wie wir den Absichtsbearbeiter zu einem autonomen System mit deklarativer Funktionsweise weiterentwickeln, bei dem Menschen nicht jeden potenziellen Netzwerkzustand antizipieren und spezifische Anweisungen für dessen Lösung geben müssen. Andernfalls kann der Systembetrieb nicht erfolgreich von automatisiert auf autonom umgestellt werden (TMF IG1230).

In zukünftigen Blogs werden wir uns ausführlicher mit den Herausforderungen und Chancen von IBN und AN befassen. Sie möchten mehr erfahren?