[論文レビュー] Intent-driven Autonomous Network and Service Management in Future Networks: A Structured Literature Review.

Kashif Mehmood, Katina Kralevska+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 10, 2021

Software-Defined Networks and 5G参考文献 46被引用数 7

ひとこと要約

本稿は、将来のネットワークにおける意図駆動型ネットワークおよびサービス管理のための一般化されたアーキテクチャフレームワークを提案し、IBNをNFV/SDNと統合することで、自律的でユーザー中心のネットワーク運用を実現する。意図表現、ライフサイクル管理、学習統合の分野における主な課題を特定し、自律的ネットワーキングを進めるために、標準化され、ドメインに依存しない意図モデルの導入を提唱する。5G以降のシステムにおける応用が想定される。

ABSTRACT

Intent driven networks are an essential stepping stone in the evolution of network and service management towards a truly autonomous paradigm. User centric intents provide an abstracted means of impacting the design, provisioning, deployment and assurance of network infrastructure and services with the help of service level agreements and minimum network capability exposure. The concept of Intent-based networking (IBN) poses several challenges in terms of the contextual definition of intents, role of different stakeholders, and a generalized architecture. In this review, we provide a comprehensive analysis of the state-of-the-art in IBN including the intent description models, intent lifecycle management, significance of IBN and a generalized architectural framework along with challenges and prospects for IBN in future networks. An analytical study is performed on the data collected from relevant studies primarily focusing on the inter-working of IBN with softwarized networking based on NFV/SDN infrastructures. Critical functions required in the IBN management and service model design are explored with different abstract modeling techniques and a converged architectural framework is proposed. The key findings include: 1) benefits and role of IBN in autonomous networking, 2) improvements needed to integrate intents as fundamental policies for service modeling and network management, 3) need for appropriate representation models for intents in domain agnostic abstract manner, and 4) need to include learning as a fundamental function in autonomous networks. These observations provide the basis for in-depth investigation and standardization efforts for IBN as a fundamental network management paradigm in beyond 5G networks.

研究の動機と目的

• 意図駆動型ネットワーキング（IBN）の現状を分析し、その標準化および展開におけるギャップを特定すること。
• 自律的システムにおけるサービスモデリングおよびネットワーク管理の基本的ポリシーとしての意図の役割を定義すること。
• 多様なネットワークドメインにわたる意図駆動型管理を可能にする統合的アーキテクチャフレームワークを提言すること。
• 学習メカニズムを自律的ネットワークにおけるコア機能として統合することの検討。
• 5G以降のネットワーク管理における主要なパラダイムとしてのIBNの標準化基盤を確立すること。

提案手法

• 意図記述モデル、ライフサイクル管理、アーキテクチャフレームワークに焦点を当てた、IBNに関する査読付き論文の構造的文献レビューの実施。
• IBNとソフトウェア定義ネットワーキング（SDN）およびネットワーク機能仮想化（NFV）インfra構造との相互運用性の分析。
• ドメインに依存しない方法で意図を表現するための抽象的モデリング技法の評価。
• 意図検証、変換、実行といった、IBN管理およびサービスモデルに必要な主要機能の同定。
• エンドツーエンドの意図ライフサイクル管理を支援する一般化された統合的アーキテクチャフレームワークの提言。
• 機械学習および適応的学習が自律的意図実行の基盤的コンponentsとして果たす役割の評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異種ネットワーク環境にわたる相互運用性を支援するため、どのように意図を抽象的かつドメインに依存しない形でモデリングできるか？
• RQ2 自律的ネットワークにおける意図の全ライフサイクル（定義から実行まで）を管理するうえでの主な課題は何か？
• RQ3 IBNをNFVおよびSDNと効果的に統合することで、スケーラブルでポリシー駆動のネットワーク自動化を実現する方法は何か？
• RQ4 意図駆動型ネットワークにおける自己修復および自己最適化行動を可能にするために、学習はどのような役割を果たすか？
• RQ5 将来のネットワークにおける標準化され、ユーザー中心のIBNパラダイムを実現するために不可欠なアーキテクチャコンポーネントは何か？

主な発見

• 意図駆動型ネットワーキングは、サービスレベル契約を通じた高水準のポリシー表現を可能にすることで、ネットワークの自律性を顕著に向上させる。
• 現在のIBNシステムは、ドメインに依存しない、意味論的に一貫した形で意図を表現するための、より洗練された抽象化モデルを必要としている。
• 学習メカニズムをコア機能として統合することは、自律的ネットワークにおける適応的で自己最適化された振る舞いを可能にするために不可欠である。
• 意図ライフサイクル管理をネットワークおよびサービスドメイン全体に統一するために、標準化され一般化されたアーキテクチャフレームワークの導入が求められる。
• IBNをNFVおよびSDNインfra構造と統合することで、スケーラブルで動的かつポリシー駆動のネットワークプロビジョニングおよびアサuranceが可能になる。
• エンドツーエンドのサービスモデリングおよびネットワーク管理を支援するため、意図を基本的ポリシーとして形式化する必要が依然として存在する。