电信运营商智能化体系白皮书V1.0_市场营销策划_重点报告202301202_doc.docx
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1、中国通信学会CHINA INSTITUTE Ofcommunications中国联通China unicorn电信运营商智能化体系白皮书(2023年)中国通信学会中国联合网络通信有限公司研究院中兴通讯股份有限公司2023年11月版权声明本白皮书版权属于中国通信学会和中国联合网络通信有限公司研究院共同所有,并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的,应注明“来源:中国通信学会中国联通研究院”。违反上述声明者,本学会及中国联通研究院将追究其相关法律责任。专家组和撰写组名单专家组:组长:李红五李红五中国联合网络通信有限公司研究院院长副组长:唐雄燕中国联合网络通信有限公司研究院副院
2、长魏进武中国联合网络通信有限公司研究院副院长刘金龙中兴通讯股份有限公司系统及MKT方案部总经理成员(以姓氏笔划为序):姓名单位职务杨剑键中国联合网络通信有限公司研究院总监/正高级工程师李涛中国联合网络通信有限公司研究院主任研究员/教授级高工史庭祥中兴通讯股份有限公司系统及MKT方案部总工程师撰写组(按单位排名)单位姓名中国联合网络通信有限公司研究院李涛、杨剑键、李姗姗、张洁、潘思宇、许建宏、王东升、柳雨晨、王志佳、赵永建、赵占纯、孟明明、周可记、张可、王璐中兴通讯股份有限公司徐法禄、史庭祥、杨志鹏、李彬、张轶卿、朱小光、巨满昌、阮帮秋、田占民、崔欣前言全球通信产业正在从互联时代、云时代迈向智能
3、时代,信息通信技术与人工智能技术的融合,是新一轮科技革命和产业变革的需要。新机遇与新挑战驱动网络加速全面转型升级,但电信运营商网络经过不断换代升级,设备数量越来越多,网络结构愈加复杂,迫切需要通过智能化来推动网络敏捷、高效、智能,实现网络的自我配置、自我管理、自我优化。为此,通信标准组织纷纷致力于通信网络与Al的集成,以解决两者在技术发展路线、特性、管理机制等方面的差异性。电信运营商亦顺应数字化、智能化发展趋势,坚决践行国家使命,全面建设广度、厚度、深度行业一流的“高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控”的智能化综合性数字信息基础设施,为经济社会发展畅通信息“大动脉”、构筑
4、数字新底座;坚决落实网络强国战略,服务数字中国、智慧社会建设,以技术领先、高度集成的“全覆盖、全在线、全云化、绿色化、一站式”数字化服务,助力千行百业“上云用数赋智”;坚决实施创新驱动,聚焦核心技术,聚焦关键应用,融合创新,坚决履行作为国家战略科技力量重要组成部分的使命担当。为了体系性推进电信运营商网络智能化,特制定本白皮书,内容涵盖行业态势、电信运营商智能化愿景、智能化体系框架、智能化应用、智能化成熟度评价等。一、行业态势1(一)智能化内涵1(二)通信行业智能化标准1(四)行业态势小结6二、电信运营商智能化愿景6-、电信吕商能化体系框架8(一)总体框架8(二)智能层91 .智能层要解决的关键
5、问题92 .智能大脑功能框架113Hy.月凶12(三)数字李生层251 .数字李生架构252TI李,28(四)实体网络层322 .推进网络自智33(五)智能化流程391 .智能化决策与自动化执仃流程392 .智能化运维运营流程41四、智能化应用43(一)智能化应用框架43(二)智能化算法框架451 .AI算法分类框架452 .智能化场景与算法关联47(三)AI模型部署481 .现状及面临问题482 .AI模型部署49(四)典型应用场景501 .无线网络502 .政企OTN专线523 .宽带接入网络534 .网565 .跨域协同智能场景56五、智能化成熟度评价体系59(一)评价方法论59(二)分
6、级参考标准59/、62k、63附录A:缩略语63一、行业态势(一)智能化内涵智能化是从人工、自动到自主的过程,使对象具备灵敏准确的感知功能、正确的思维与判断功能、自适应的学习功能,以及行之有效的执行功能。具体到实现,智能化近似为AI+数据+自动化,即:AI像大脑,负责感知、认知、决策;自动化如同躯干,负责标准化流程、自动化执行;数据犹如血液,是信息的载体。如下图所示:感知、认知、决策*标准化流程、自动化执行信息的体图1智能化内涵(二)通信行业智能化标准随着5G、SDN/NFV、网络切片、网络编排等新兴技术和服务的部署,加上原有的3G/4G网络、IMS网络,电信运营商的网络变得更加复杂和异构。通
7、信标准组织纷纷致力于AI与通信网络集成,TMForum.3GPP和CCSA等国内外标准组织基于自身传统优势领域,相继立项开展网络智能化相关课题和标准研究工作,对智能化的架构、场景等进行标准定义。总体上来看,来自TMForum.NGMN的运营商/产业需求和ITU的国际电联需求,被输入到3GPP、ETSI,促进国际自智网络规范成熟,同时加速国内CCSA的标准落地。如trnforcmn9mn虎拟奥派尊臼智管理国内通信行业你滋落岫下图所示:图2国内外主要标准组织智能化相关标准关联关系各主要标准组织的智能化相关标准制定进展情况如下:TMForum网络智能化项目组(AutonomousNetworkPro
8、ject/ANP)于2019年5月成立,旨在为垂直行业用户和消费者定义全自动的零等待、零接触、零故障的创新网络及ICT服务。同时,TMForum还发起和组织了跨多个标准组织的MUItiSDO运作,目标是在网络智能化领域的概念、框架、关键观点等方面达成共识,并推进跨组织协同。目前TMFOrUm已发布多个网络智能化相关规范,涉及架构、演进等级、意图驱动、闭环控制等方面。目前在研重点课题包括技术架构、意图驱动、闭环控制和OPenAPIS等。ITU-TSG2主要研究课题为业务提供和电信管理的运营,已发布M.3080(AIToM相关)等基于AI的电信运营标准。ITU-TSG13重点关注未来网络(包括IM
9、T-2020)、云计算、可信网络基础设施,于2020年12月成立网络智能化焦点组(FG-AN),聚焦网络智能化标准预研工作。已发布的Y.317X系列标准规范包括自智网络在内的网络智能化的要求、架构、分级等相关标准,具体的意图、感知、沙箱等相关标准仍在研究中。3GPP从R16版本开始定义自智网络相关标准规范,其中SA5是自智网络相关项目最多的工作组,包括自智网络分级ANL、闭环控制CoSLA、意图驱动网络管理IDMS、管理数据分析eMDA等标准规范。相关课题到R17阶段基本告一段落。R18阶段在智能网络分级、意图网络管理等课题有增强,同时新增了AI/ML管理的研究课题。ETSIISGZSM规范输
10、出侧重网络和服务自动化管理的通用技术研究。ETSIlSGENl规范输出侧重定义认知网络管理架构。ETSIISGNFV对标TMForum和3GPP实现网络智能化的目标,针对性地启动了使能MANO领域网络智能化工作,聚焦于网络云专业领域自动化与智能化赋能。1.INUXFoundation从Al平台、网络自动化角度提出了智能化标准。一方面,从Al平台角度提出了AeUmoS开源平台;另一方面,从网络IT化、自动化角度提出了ONAP、OPNFV、OPenDayIight等标准。中国通信标准化协会(CCSA)的网络智能化标准化工作在多个技术工作委员会展开,特别是网络管理与运营支撑工作委员会(TC7)o运营
11、管理智能化是网络智能化的核心内容,其标准化工作对推动网络智能化的建设和发展具有重要意义。从2021年7月CCSATC7第33次全体会议以来,网络智能化相关标准和研究课题立项累计25项。当前网络智能化标准体系,包括体系架构等技术规范也在CCSATC7制定中。CCSATC610SDN/NFV技术标准与产业推进工作委员会从2021年10月以来,成立多个自智网络工作子组,涉及到IP、接入和传输等方面,立项端到端网络、云光专线、基于家宽质差场景的多项分级和评测标准。网络智能化标准在国内外主要标准组织已达成一些共识,标准制定工作也逐步步入深水区,仍面临诸多挑战,比如意图接口、数字李生等。对于网络智能化技术
12、标准的演进,一方面,在产研业界的推动下,将进一步细化分级评估标准,制定跨标准组织的互通性研究和测试验证规范;另一方面,将与ICT.DT技术融合,深入探索意图引擎、数字李生、自动学习等技术,与通信智能化场景融合,助力未来智能网络落地。(三)互联网行业智能化以百度、腾讯、阿里、京东、科大讯飞、字节跳动等为代表的各大互联网企业都推出AI战略,积极布局人工智能,聚焦消费级AI多维应用场景与产业级Al技术使能,协同多方合作伙伴,共建创新生态。如下图所示:Al修术方IlAl平台Al山声场景(MIE-HIMMMWl图3互联网公司全面布局人工智能整体来看,互联网企业正从以下方面着力:a.互联网企业正在从技术、
13、场景、平台三个层面打造Al基础能力。在技术层面,主动强化在核心人才方面的布局,组建人工智能实验室,夯实基础研究。在场景层,各大科技公司广泛多元的自有业务内容,为机器学习、计算机视觉、语音识别及自然语言处理等领域的Al基础研究提出了丰富应用场景,使游戏、内容、社交、金融、医疗等方面的场景能够快速应用人工智能能力,带来更智能的用户体验。在平台层,推出AI战略,满足市场对Al能力多维度的需求;并对外开放Al能力、开源机器学习、深度学习平台,降低Al开发门槛,推动更多现实场景落地。b.互联网企业构建基于新一代人工智能的软硬件产品体系,开展“软件+硬件+应用+芯片”产品布局,逐步由技术输出商向解决方案提
14、供商转变。 将新一代人工智能技术应用于现有产品体系,改造和提升现有体系和产品性能。 面向个人消费市场开发基于新一代人工智能的软硬件产品,并集成已有产品抢占用户入口。 面向行业市场开发新一代人工智能应用,拓展第三方产品线。C.人工智能产业链正走向成熟与分工,“聚焦”是当前市场环境下的优先策略。(四)行业态势小结行业标准组织、互联网公司均将Al作为未来的发展方向,并制定标准、Al战略等。电信运营商为了加速网络智能化转型,支撑业务自动开通、网络即服务、智能运营维护,提升服务质量,各电信标准组织、电信运营商等积极探索AI与电信网络深度融合,但AI和通信网络的发展路线、技术特性不一致,如何结合电信运营商
15、网络实际来构建电信网络智能化体系是重大挑战。二、电信运营商智能化愿景电信运营商的智能化愿景是通过自动化和智能化方法,推动网络&IT具备自配置、自优化、自治愈和自演进能力,简化业务部署,面向网络与基础设施管理、产品与市场营销、客户感知与服务、科技创新等方面实现业务处理的全息感知与认知理解、全网络推演与决策、全场景实时控制,为消费者和垂直行业客户提供零等待、零接触和零故障体验。电信运营商的智能化愿景如下图所示:智能层(智能大陋)图4电信运营商的智能化体系l户感知马服务 卜品号市场首俏 网络与基础设地管理科技创新对上图说明如下:智能层:负责认知理解、推演与决策,主要指智能大脑,其中:认知理解:负责数
16、据理解、知识表达、逻辑推理(根因分析、异常定位、解决方案、关联推荐等)、自主学习(强化学习)等。推演与决策:针对问题形成可执行的策略,如自动配置、动态扩缩容、路由切换、精准营销、客户主动关怀等。数字李生层:负责从实体层采集数据并模拟现网,包括实时状态(配置、性能、告警)、事件、历史数据等,以及控制指令上传下达,实现虚拟与物理信息的协同联动。主要指中台。网络自智层:主要指面向用户提供业务的专业网络及网络智能运营等,支持自我配置、自我优化等。三、电信运营商智能化体系框架(一)总体框架电信运营商智能化体系承接智能化愿景,采用三层一保障架构,即智能层、数字挛生层、实体层和安全保障,利用AL数字李生技术
17、等对资源、数据、流程和事件全要素赋能,形成全息感知、数字李生、可视化洞察、智能化决策和自动化执行的闭环能力,助力数智化转型。总体框架如下图所示:网珞智能层(智惬大第)认知决策引掌务开放ABttBWt学生模型与曾建能力开故与共享IrF化要*当能力I 数据 流程 事件匚帼力实体18矶.NFV(t. SONIt. 喻无线网 核心弼 传怆网IMB网安全保JW 平台安 全ii 金平台图5电信运营商智能化体系框架对三层一保障智能化体系框架说明如下:智能层智能层以智能化场景为牵引,以Al基础平台为依托,通过认知决策引擎实现智能认知和决策,并通过编排进行流程设计、能力组合与实例化,形成执行方案,通过智能服务开
18、放交由数字李生层来执行。此外,智能层还通过智能服务开放向内外部应用提供智能决策能力。数字李生层数字李生层负责对实体层(网络和平台)进行数据采集和处理,形成资源、数据、流程、事件等数字化要素,基于要素来构建实体层网络与平台的数字李生模型并进行管理,形成全息感知能力,支撑智能层的认知与决策。此外,数字李生层还对实体层、数字李生层的各类能力进行汇聚,通过能力开放与共享模块实现能力共享,形成自动化执行能力,支撑智能层的编排和自动化执行。实体层实体层是指提供业务的网络与平台,其中网络包括无线网、核心网、传输网、数据网等,平台主要指业务平台。实体层通过云化、NFV化、SDN化、智能化,构建自动化与智能化基
19、础设施,自动执行数字李生层传递的指令,实现网络自智。同时,实体层向数字李生层提供配置、性能、告警、信令、用户访问行为等数据,为物理映射和感知提供基础。安全保障安全保障是从业务安全、算法安全、数据安全、网络/平台安全等方面,提供全生命周期的安全防护。(二)智能层1.智能层要解决的关键问题智能层要解决两大类问题,包括智能决策和编排,其中:智能决策主要指智能大脑,负责态势感知、认知、决策、再学习。需要支持的能力包括:对态势的感知和认知能力:依据状态数据,通过大模型、小模型协同,对面临问题进行评估和分类,即判断和识别出问题的类型及所在。可以通过TranSfOrmer、图神经网络、深度神经网络等Al算法
20、来支撑。例如:基于运营商专有数据和TranSfOrmer训练出通信大模型,来判断和分类网络运营问题;利用图神经网络来将网络的节点、链路、路由、流量等信息嵌入,构建网络状态有向图,进而利用GCN.GAT等图神经网络算法来识别和预测网络拥塞、网络质量等。决策能力:针对认知出的问题,找出对应的解决方案,类似于人脑记忆中针对什么样的情况应该怎么做。可以将日常运营运维中出现的问题及解决方案固化成知识,并通过知识图谱将知识进行表达和检索,形成企业知识库。再学习能力:需要再学习的能力包括态势感知和认知能力模型、企业知识库等,主要是结合上线运行情况,对其进行优化。可采用强化学习的DQN、DDPG等算法。例如通
21、过下面方式来构建强化学习模型:将实体网络作为环境(EnVironment),将决策作为动作(Action),将实体网络状态信息作为状态(State),将实体网络执行决策后反馈的执行结果作为激励(ReWard)。编排:负责对各域资源进行按需、弹性组合。主要是基于业务场景,进行业务编排、流程编排、资源编排等,其对于敏捷响应客户需求、快速提供业务具有非常重要的作用。编排应提供117CT端到端编排能力。2.智能大脑功能框架智能大脑负责接收待决策信息,进行认知和决策,决策范围涵盖业务、营销、感知、网络、客服等方面。其框架如下图所示:内外部应用服务网用智能大脑智能化场H运募智快能务放认知决策引擎UI匚曾睥
22、运行SAiSWaT=编排法与数据慢甄峪模型相期标注与部署市场数蹙支Jf决事指令数字挛生层图6智能大脑技术框架对上图说明如下:Al基础平台:提供算法、深度学习框架、硬件环境、训练环境、生产环境、模型市场等,支持认知、决策等模型的训练和部署。编排:结合业务场景和业务流程,对资源和能力进行组合,形成可执行方案。编排分为设计态和运行态两种。认知决策引擎:包括认知管理、决策管理和企业知识库三部分。认知管理:负责利用认知模型(如通信大模型)对接收到的待决策信息进行分类与分析,并利用企业知识库进行根因分析及解决方案查找。决策管理:负责根据认知管理输出的根因分析及解决方案,生成决策策略,并提交给智能服务开放模
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