[论文解读] 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 7

一句话总结

本文提出了一种面向未来网络的意图驱动网络与服务管理的广义架构框架，将软件定义网络（SDN）与网络功能虚拟化（NFV）相结合，以实现自主的、以用户为中心的网络操作。本文识别了意图表示、生命周期管理以及学习机制集成中的关键挑战，主张采用标准化的、领域无关的意图模型，以推动未来网络中自主网络的发展。

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.

研究动机与目标

• 分析意图驱动网络（IBN）的当前发展状态，识别其在标准化与部署方面的差距。
• 明确意图在自主系统中作为服务建模与网络管理基本策略的角色。
• 提出一个融合的架构框架，以实现在多样化网络域中的意图驱动管理。
• 探索学习机制作为自主网络核心功能的集成方式。
• 为IBN作为未来网络管理关键范式的发展奠定标准化基础。

提出的方法

• 对同行评审的IBN相关研究进行结构化文献综述，重点关注意图描述模型、生命周期管理与架构框架。
• 分析IBN与软件定义网络（SDN）及网络功能虚拟化（NFV）基础设施之间的互操作性。
• 评估用于以领域无关方式表示意图的抽象建模技术。
• 识别IBN管理与服务模型中所需的关键功能，如意图验证、转换与执行。
• 提出一个广义的、融合的架构框架，以支持端到端的意图生命周期管理。
• 评估机器学习与自适应学习在自主意图执行中的基础性作用。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何以抽象且领域无关的方式对意图进行建模，以支持异构网络环境中的互操作性？
• RQ2 在自主网络中，从意图定义到执行的全生命周期管理面临哪些关键挑战？
• RQ3 如何有效集成IBN与NFV及SDN，以实现可扩展的、策略驱动的网络自动化？
• RQ4 学习机制在实现意图驱动网络的自愈与自优化行为中扮演何种角色？
• RQ5 为实现在未来网络中标准化的、以用户为中心的IBN范式，哪些架构组件是必不可少的？

主要发现

• 意图驱动网络通过支持基于服务级别协议的高层次策略表达，显著提升了网络的自主性，实现以用户为中心的管理。
• 当前的IBN系统需要更优的抽象模型，以实现意图在领域无关且语义一致的方式表达。
• 将学习机制作为核心功能集成，是实现自主网络中自适应、自优化行为的关键。
• 需要标准化的广义架构框架，以统一网络与服务领域中的意图生命周期管理。
• IBN与NFV及SDN基础设施的集成，可实现可扩展、动态且策略驱动的网络配置与保障。
• 仍迫切需要将意图形式化为基本策略，以支持端到端的服务建模与网络管理。