次世代自治網路營運技術解析


壹  前言

為因應複雜的應用需求及快速變化的市場環境,國際主流電信商紛紛將自治網路(Autonomous Networks, AN)列為戰略發展重點。自治網路利用人工智慧、機器學習與自動化技術,使網路具備自我學習、適應和最佳化的能力,減少人為介入。透過此技術,電信業者能提供創新數位服務,開拓新營收來源,同時提升營運敏捷性與效率。自治網路還具備高度彈性和自我修復能力,為客戶提供優質的資通訊服務。本文將介紹自治網路的框架、成熟度等級與評估方法、應用案例及其對電信業的影響。

貳  科技發展現況

一、 自治網路簡介

自治網路是一種能夠在最少甚至無需人為介入的狀況下,自動執行設定、監控、維護和保護等功能的先進網路系統,如圖1所示,推動網路建構Self-X能力,包含自主服務(Self-serving),具備自主規劃/訂購與營運銷售、自主供裝(Self-fulfilling),具備自我組織、自主管理與自主設定,與自主品保(Self-assuring),具備自主監控與障礙回報、自修復與自主最佳化,並為一般消費者、企業客戶提供Zero-X體驗,包含零等待(Zero-wait)、零障礙(Zero-trouble)、零接觸(Zero-touch),進而得到賦能數位轉型、實現業務增長與提升營運效率的效益。

圖1、自治網路示意 (資料來源:TM Forum)

二、 自治網路技術發展

TM Forum (TeleManagement Forum)、3GPP及ETSI等國際標準組織分別在其專業領域探討推動自治網路標準制定,其中電信管理領域的標竿TM Forum發布「自治網路多標準組織合作倡議(Autonomous Networks Multiple Standards Developing Organizations Initiative)」,建立AN M-SDO平台,促進跨組織合作,共同推進自治網路的標準化發展[1]。TM Forum在2023年還發布了「自治網路宣言(Autonomous Networks Manifesto) [2]」,邀請通訊服務提供商(Communications Service Provider, CSP)與技術生態圈夥伴簽署,承諾共同推動自動化和智慧網路發展。截至2024年9月,已有61家公司簽署此宣言,宣示為電信產業開創營收成長與轉型的新時代努力。

以下分別介紹TM Forum所發展的自治網路框架、成熟度等級與評估系統及關鍵技術

(1) 框架

自治網路框架分為三個階層(Layer)、四個閉環(Closed-loop),用以實現全自動化的服務生命週期管理。如圖2所示,三個階層由下而上依次為:單一領域資源層、跨領域服務層,以及面向客戶或合作夥伴的業務層。四個閉環涵蓋資源、服務和業務層,並在跨層級建立使用者閉環,逐步實現閉環自動化。這些閉環機制以自治域(Autonomous Domain)為基礎,由下而上分層構建,支援多元情境與業務需求的營運。

圖2、自治網路框架 (來源:TM Forum [3])

(2) 成熟度等級與評估方法

自治網路分級的靈感是來自國際汽車工程師協會(Society of Automotive Engineers International, SAE International)發佈的J3016自動駕駛分級標準[4],該標準將自動駕駛劃分為0至5共六個等級,從完全手動控制(L0)到完全自動駕駛(L5)。

電信產業借鑑此概念,推動自治網路發展,以提升維運效率與促進業務增長為目標,並制定發展里程碑,參照TM Forum的自治網路成熟度模型來確定目標等級及實施計畫。營運商同時會建立價值衡量指標,以確保自治網路的發展能夠滿足業務需求並產生實際效益。

自治網路分級表用於評估營運流程(Operation flow)的成熟度,如圖3所示,流程包含多個管理任務,分為五大類功能:

  • 意圖(Intent/Experience):將操作人員或客戶意圖轉換為具體任務,即後續四類功能的詳細操作。

  • 資料獲取(Awareness):監控並了解網路或服務的品質及狀態。

  • 資料分析(Analysis):對獲取資料進行分析,產生決策建議。

  • 決策與行動選擇(Decision):根據分析結果決定管理操作。

  • 執行(Execution):執行決策並回饋結果。
  • 圖3、自治網路等級 (來源:TM Forum [5])

    自治網路的成熟度以任務自主性為依據,使用P (Personnel,人員操作)、S (System,系統自動執行)或P/S (混合模式)表示。以L1為例,表示在特定營運流程中的資料獲取及執行是由系統協助完成,L1至L4都是套用在特定應用情境,例如:行動網路服務中核心網路的障礙管理功能,達成自治網路L3,而L5指的就是所有應用情境都自主運作的終極目標。值得留意的是此分級為通用的等級定義,各領域的分級會因技術特性的不同而需要進行調適(Refinement)。

    L0至L3屬於中低層級,主要採用策略驅動(Policy-driven)操作,利用系統現有介面由上而下承接業務/服務需求。L4和L5則為高度成熟層級,系統可透過意圖驅動(Intent-driven)自動調整行為,動態因應環境變化自動選擇並執行最佳方案。根據2022年5月至7月TM Forum調查[6],通訊服務提供商目前大多處於L1和L2,表示多數剛開始自治網路旅途,少數受訪者(約15%)在L0,即網路操作為完全手動,僅有3%表示至2025年其仍將處於該水準,至2025年等級提升的發展目標,進步最高的答案是L3,顯示受訪者看好實現全自治網路的時程。

    TM Forum制定了一套自治網路等級評估方法(Autonomous Network Levels Evaluation Methodology) [5],用來評估網路與服務的自治能力。該方法包含六個步驟:首先,選擇評估對象,從服務、網路及操作流程中選定一個使用案例。接著,描述評估對象的營運流程,涵蓋規劃、部署、維護等範疇。再將營運流程拆解為各項任務,並根據任務的自主性,區分由人員、系統或兩者共同完成的責任劃分。接著,計算各任務的自治等級,可考量任務重要性賦予權重,得出平均分數。最後,輸出整體評估結論,檢視流程中的成熟度與改善空間。

    這種自治網路評估方法可幫助營運商確定當前的自治網路等級落點,識別與目標等級的差距,並制定對應的改進計畫。改善後進行試點應用,再次評估成果並更新價值衡量指標,藉此持續提升自治網路的成熟度,直至達成預定目標。這種迭代循環有助於逐步完善網路自動化和運營效率。

    (3) 關鍵技術

    實現自治網路涉及多項技術,包含網路與系統朝雲原生架構演進、引入人工智慧及機器學習技術等。在營運支撐系統(Business & Operations Support Systems, BSS/OSS)協同運作支撐服務發展面,自治網路的實現可透過意圖驅動介面與閉環自動化技術來達成。如圖2自治網路框架所示,基於自治域建構閉環自動化,並逐步擴展到多自治域及跨層級的閉環系統,閉環運作始於意圖,不同於傳統規則/策略驅動的操作指示,意圖驅動操作著重於設定目標與條件,意圖管理功能會根據環境變化進行動態決策,以滿足所定義的需求。

  • 意圖驅動介面:營運系統間透過API (Application Programming Interface)來進行整合。依自治網路等級的不同,API的顆粒度與抽象化程度會有所不同。網路自治等級越高,API越抽象且不受限於特定網路技術。傳統的電信營運管理API大多為單一任務導向,而如今發展至情境API (Scenario API) [7]。為達到高度自動化的意圖驅動網路,需引入意圖API。TM Forum的Open API計畫[8]制訂了TMF921 Intent Management API [9],提供意圖傳送、合規狀態報告、意圖修改與刪除等功能。此外,該計畫也將意圖管理能力擴展至產品與服務管理API [10],實現更多應用情境的意圖自動化。
  • 閉環自動化:一種連續的執行過程,從資料收集、分析、決策到操作執行,形成完整的反覆循環。其核心概念是即時監控與回饋,讓系統能自動調整運作,減少人為介入。此模式在網路營運中尤為關鍵,能提升系統的自我管理能力,減少錯誤風險,確保網路持續穩定運作。TM Forum的Closed-loop Anomaly Detection and Resolution Automation (CLADRA)計畫[11]提供了閉環自動化的參考架構,幫助電信營運商利用人工智慧技術來檢測異常並自動進行修復,在高度自動化的框架內實現即時網路變更和最佳化。
  • 三、 自治網路創新應用案例

    電信營運商積極探索創新應用,以擺脫提供傳統連線服務的格局並推動營收增長。TM Forum觸媒計畫(Catalyst Project) [12]旨在透過概念性驗證,解決產業中普遍且艱難的議題,並探索前瞻性的商業情境。

    自治網路超迴路虛擬指揮中心即服務(Autonomous Networks Hyperloops - Virtual Command Center as a Service, VCCaaS)觸媒計畫[13]於2024年由法國Orange、日本NTT、台灣中華電信、美國Verizon、義大利TIM等14家成員攜手聯合推動。該計畫結合自治網路、人工智慧及數位分身技術,打造虛擬指揮中心,幫助企業加強災害應變能力,並提供全天候7x24的高品質網路服務。計畫以北美加州的森林野火作為案例,展示如何透過即時監控基礎設施並發送災害警報,動態調整網路路徑以確保服務不中斷,支援救災所需。同時,利用意圖驅動的聊天機器人自動化開通資源,並藉由人工智慧與數位分身技術,預測火災波及範圍及模擬網路修復的自動化過程。

    這項創新計畫於TM Forum Digital Transformation World (DTW) 2024年會亮相,榮獲「Beyond Telco」獎項,表彰其突破傳統電信通訊服務界限,開創新業務模式。同時也入圍「Tech for Good」獎項,肯定其運用技術為社會福祉及永續發展帶來的貢獻。

    參  結論

    電信營運商致力推動營運流程自動化,自治網路的突破在於以系統化方法設定目標,並透過成熟度模型量化營運流程,根據評估結果制定改進措施。此外,自治網路訴求結合了意圖驅動和閉環自動化的智慧管理能力,來實現高度自動化的網路營運。成功的關鍵在於目標與業務發展一致,並以價值衡量指標來檢驗其效益。同時,自治網路需從網路與系統層面同步推進,兩者相輔相成,才能有效提升自治網路的成熟度及營運能力。

    肆  參考文獻

    [1] TM Forum, “IG1193 Cross-Industry Autonomous Networks – Vision and Roadmap v1.0.1,” October 2019.
    [2] TM Forum, “Autonomous Networks Manifesto,” https://www.tmforum.org/autonomous-networks-manifesto/.
    [3] TM Forum, “IG1305 Autonomous Networks: Empowering digital transformation – from strategy to implementation,” September 2022.
    [4] SAE International, “J3016_201401: Taxonomy and Definitions for Terms Related to On-Road Motor Vehicle Automated Driving Systems,” January 2014.
    [5] TM Forum, “IG1252 Autonomous Network Levels Evaluation Methodology 1.0.0,” July 2021.
    [6] TM Forum, “Research Report: Autonomous networks: from concept to reality,” August 2022.
    [7] TM Forum, “IG1251B Autonomous Networks API Map v1.0.0,” January 2023.
    [8] TM Forum, “Introduction to Open API,” https://www.tmforum.org/oda/open-apis/.
    [9] TM Forum, “Intent Management API TMF921-v4.0.0,” https://www.tmforum.org/oda/open-apis/directory/intent-management-api-TMF921/.
    [10] Ericsson, “Evolving service management toward intent-driven autonomous networks,” https://www.ericsson.com/en/reports-and-papers/ericsson-technology-review/articles/evolution-of-automation.
    [11] TM Forum, “Introduction to Closed-loop Anomaly Detection and Resolution Automation,” https://www.tmforum.org/closed-loop-anomaly-detection-resolution-automation/
    [12] TM Forum, “Catalyst Program,” https//www.tmforum.org/catalysts.
    [13] TM Forum, “Autonomous networks hyperloops - Phase V - virtual command center as a service,” https://www.tmforum.org/catalysts/projects/C24.0.651.