Construindo redes IP inteligentes impulsionadas por IA

Após mais de 30 anos de desenvolvimento, as redes IP estabeleceram uma base sólida para a conectividade de rede que capacitará uma sociedade inteligente. De acordo com a Visão Global da Indústria (GIV) 2025 da Huawei, 6,2 bilhões de pessoas terão acesso à Internet e 100 bilhões de conexões existirão em todo o mundo até 2025. Além disso, a digitalização empresarial está acelerando. Até 2025, 100% de todas as empresas usarão serviços em nuvem e 85% dos aplicativos corporativos serão baseados em nuvem. Empresas de todos os tamanhos já estão aprofundando suas iniciativas de nuvem e transformação digital. Neste contexto, as redes IP são obrigadas a transportar cada vez mais serviços críticos, impondo requisitos cada vez maiores às redes IP.

Por exemplo, as redes Wi-Fi do campus são normalmente implantadas em prédios de escritórios, grandes estádios e shopping centers. Nesses ambientes, o número de usuários em diferentes áreas flutua descontroladamente, com demandas por uma variedade de aplicativos e serviços — tais como e-mail, navegação na web, videoconferência e comércio eletrônico — tudo ao mesmo tempo. Garantir uma experiência de serviço ideal para um número tão alto e diversidade de usuários representa desafios significativos na rede. Tradicionalmente, o pessoal de Operações e Manutenção (O&M) tem que ajustar manualmente os recursos da rede, o que é altamente ineficiente porque a rede não consegue lidar com o rápido movimento de usuários — como resultado, a experiência do usuário não pode ser garantida. Então, surge a pergunta: as redes Wi-Fi podem se tornar inteligentes o suficiente para detectar proativamente essas flutuações constantes e ajustar automaticamente os recursos de acordo com os requisitos de serviço?

A Inteligência Artificial (IA) pode ser a resposta. As redes de campus impulsionadas por IA podem detectar de forma inteligente mudanças no número de terminais e locais de acesso, bem como mudanças de requisitos em relação à largura de banda e experiência de serviço para usuários de Wi-Fi. Ele também poderia prever tendências e ajustar dinamicamente os recursos da rede Wi-Fi para otimizar o desempenho da rede. Com base no exposto, a Huawei colaborou com os principais clientes para inovar em conjunto as redes IP inteligentes. Uma dessas inovações é a solução Wi-Fi alimentada por IA que, de acordo com os resultados dos testes da Tolly¹, pode melhorar o rendimento das interfaces aéreas sem fios em 58% e reduzir a taxa de interferência do canal Wi-Fi em 49%, em comparação com a média da indústria. A aplicação da IA vai além e pode ser usada para O&M inteligente de redes de campus, onde cerca de 85% das falhas podem ser corrigidas em 10 minutos.

A Huawei acredita que as redes IP inteligentes têm as seguintes características:

Conectividade inteligente é a base da arquitetura da Rede IP Inteligente. Atualmente, existem muitas incertezas na rede IP, como negociação insuficiente — se existir — para o Acordo de Nível de Serviço (SLA) entre a camada de serviço e a camada de rede. Como resultado, as expectativas (também chamadas de intenção de serviço) da camada de serviço não são claras na camada de rede. Essa é a incerteza do lado da demanda. Além disso, a rede IP é estatisticamente multiplexada, o que significa que o nível de uso de recursos na camada de rede muda constantemente com o serviço e o tráfego – um sintoma de incerteza no lado da oferta. Para eliminar incertezas desses tipos, é necessário detectar com precisão a intenção do serviço primeiro. Para o lado da demanda, a camada de serviço poderia notificar a camada de rede dos requisitos de serviço, ou a camada de rede poderia analisar as características do tráfego de serviço (modelos de serviço), aprender proativamente sobre terminais, usuários e tipos de serviço e, finalmente, inferir as expectativas da camada de serviço. Para o lado da oferta, uma plataforma unificada para gerenciamento, análise e controle de rede pode usar algoritmos de IA, como redes neurais, para estabelecer modelos de rede, detectar e analisar o status da rede em tempo real e aprender sobre o uso de recursos da rede. A conectividade inteligente também é um processo de correspondência de intenção de serviço com recursos de rede, a fim de fornecer continuamente os serviços de conectividade desejados a um custo mínimo, portanto, alcançando o objetivo de "experiência orientada a aplicativos".

O&M inteligente é fundamental para melhorar a experiência do usuário. O atual modelo de solução de problemas baseado em reclamações trouxe desafios significativos para o O&M da rede. Como o departamento de O&M da rede geralmente é o último a saber que ocorreu um problema na rede, a experiência do usuário não pode ser garantida. A solução é proativa O&M, que garante uma melhor experiência do usuário. Primeiro, o status da rede deve ser monitorado em tempo real para verificar se existe um problema ou risco potencial na rede. Se um problema ou risco for descoberto, a causa raiz pode ser identificada com precisão, combinando os padrões de falha usando a tecnologia AI, e as falhas são automaticamente corrigidas em tempo hábil. Dessa forma, os problemas podem ser resolvidos antes que a experiência do usuário ou os serviços sejam afetados.

Aprendizagem inteligente é a garantia de conectividade inteligente e O&M inteligente. O estabelecimento de modelos de serviço, modelos de rede e modelos de falhas depende do treinamento de IA e das capacidades analíticas resultantes da aprendizagem inteligente. Assim, modelos adequados podem ser estabelecidos através do treinamento de IA. Além disso, através da evolução contínua, o treinamento em IA pode aumentar o nível de inteligência de todo o sistema, permitindo que o sistema se adapte a mudanças rápidas em serviços e redes e, finalmente, forneça melhores serviços e experiências para os usuários.

Na HUAWEI CONNECT 2019, a Huawei lançou redes IP inteligentes impulsionadas por IA para promover redes de condução autônoma (ADNs) no campo da comunicação de dados. Essa arquitetura preparada para o futuro apresenta conectividade inteligente, O&M inteligente e aprendizado inteligente, com aprimoramentos de IA em três camadas:

Produtos impulsionados por AI: A Huawei fornece uma gama abrangente de produtos da série AI Turbo, que incluem roteadores NetEngine, switches CloudEngine, produtos de WLAN AirEngine e produtos de gateway de segurança HiSecEngine. Essas ofertas oferecem inferência de borda e tomada de decisões em tempo real e ajustam as políticas de encaminhamento de pacotes IP com base na intenção de serviço para garantir a experiência de serviço ideal em tempo real.

Gerenciamento de rede impulsionado por AI: O Huawei iMaster NCE pode identificar a intenção da camada de serviço, gerar e implantar automaticamente configurações de rede e garantir que a rede atenda continuamente à intenção de serviço. Ele também pode detectar o status de saúde da rede física em tempo real, identificar anomalias, fornecer alertas e oferecer sugestões de manipulação em tempo hábil. Usando um banco de dados de sistema especializado, o Huawei iMaster NCE ajuda a solucionar rapidamente anomalias de rede e otimizar a rede. O Huawei iMaster NCE também oferece visibilidade em tempo real dos SLAs e permite a manutenção preditiva com base em tecnologias de IA. Além disso, o sistema fornece vários visuais dos recursos de rede alimentados por IA, permitindo que parceiros de vários setores personalizem seu desenvolvimento.

Serviço de treinamento de IA na nuvem: O Huawei iMaster NAIE fornece serviços de data lake, serviços de modelo e treinamento, abertura de ecossistema e serviços de desenvolvedor baseados na plataforma de nuvem. Esses recursos ajudam as empresas a obter experiência em algoritmos de IA, aumentar as equipes de desenvolvedores de IA e criar recursos de algoritmos de IA. Além disso, os serviços de treinamento ajudam os desenvolvedores a reduzir o custo dos recursos de computação. Após o mascaramento de dados, os recursos de dados podem ser compartilhados de forma eficiente, ajudando os desenvolvedores a treinar modelos de forma eficaz. O Huawei iMaster NAIE também oferece suporte ao Federated Learning (FL) e ao aprendizado de transferência, superando problemas de generalização de modelos e permitindo o compartilhamento de modelos.

As redes IP inteligentes não apenas revolucionam as redes de campus, mas também oferecem avanços nos campos de Rede de Centros de Dados (DCN), Rede de Área Ampla (WAN) e firewall de segurança.

DCN + IA: A chegada da era da IA impõe requisitos mais altos aos DCNs. De acordo com testes relacionados, uma taxa de perda de pacotes de 0,1% em um DCN pode reduzir o poder de computação do treinamento de IA em 50%. Para combater esse problema, a Huawei lançou a primeira solução AI Fabric DCN do setor, que atinge perda zero de pacotes para liberar totalmente o poder de computação da IA em um DCN. Essa solução utiliza tecnologias de IA para implementar o agendamento preditivo de tráfego, alcançando perda zero de pacotes na rede e melhorando a eficiência da computação e armazenamento de dados em aproximadamente 30%. Além disso, a Huawei e os principais clientes fizeram grandes progressos em inovações conjuntas, aplicando tecnologias de IA à O&M inteligente dos DCNs. A solução da Huawei pode detectar 75 tipos de falhas frequentes em um minuto, localizá-las em três minutos e corrigi-las em cinco minutos. Construída com base em Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) e conquistas da inovação conjunta, a solução DCN com tecnologia de IA da Huawei pode implementar preliminarmente o "Compreensão inteligente da intenção do serviço, seleção inteligente do caminho ideal da rede, avaliação inteligente dos riscos de mudança, detecção inteligente de falhas, bem como localização rápida da causa raiz de falhas" Com essas conquistas, a Huawei assumiu a liderança na criação de uma rede de condução autônoma de nível 3 no campo DCN.

WAN + IA: Na nova era de hoje, "5G + Cloud + AI" está alimentando todas as indústrias. Em particular, o 5G fornece recursos sem precedentes para acesso sem fio, enquanto a nuvem e a IA oferecem escalabilidade quase ilimitada para computação inteligente (para um único locatário). De fato, a vinculação do 5G, da nuvem e da IA é fornecida por redes DCN e WAN. O DCN alimentado por AI é o catalisador para adicionar “AI” na "Cloud", enquanto a WAN alimentada por IA é o catalisador para combinar "5G" e "Cloud". Esperamos alavancar totalmente as tecnologias de IA para avançar a rede de condução autônoma em redes WAN. Ao fazer isso, podemos liberar todo o potencial do 5G, da nuvem e da IA, permitir que milhões de empresas migrem para a nuvem e fornecer a todos os setores os benefícios do 5G. Então, como podemos tornar isso uma realidade?

Semelhante ao cenário DCN, as redes WAN podem capitalizar a IA para desenvolver uma rede de condução autônoma. Especificamente, a WAN com tecnologia AI pode combinar de forma inteligente os recursos da rede e selecionar as rotas ideais com base nos requisitos de SLA, como a latência do serviço. No entanto, ao contrário do cenário DCN, as redes WAN precisam resolver uma questão fundamental: como provisionar rapidamente as redes WAN para atender aos diferentes requisitos de SLA de vários setores. (por exemplo, a latência de ponta a ponta da telemedicina 5G deve ser inferior a 15 ms) Em suma, o novo desafio para as redes WAN é ajudar o plano de encaminhamento físico "corpo" a acompanhar o "cérebro de gerenciamento, controle e análise" alimentado por IA.

Hoje em dia, um número crescente de empresas está migrando para a nuvem. As redes WAN tradicionais não são mais adequadas, pois precisam ser provisionadas manualmente, hop by hop, levando a uma baixa eficiência de implantação. Ao mesmo tempo, máquinas virtuais e contêineres podem ser provisionados muito mais rapidamente, tornando a implantação da rede WAN o gargalo. Uma alternativa melhor está no Segment Routing IPv6 (SRv6), um protocolo de roteamento de próxima geração, que tem múltiplas vantagens. Seu mecanismo de "encaminhamento de origem" evoluiu do tradicional "provisionamento nó por nó na rede multi-hop" para "provisionamento de nó de origem apenas". O SRv6 simplifica muito a implantação de WAN e permite que o "corpo" acompanhe o " cérebro", realizando implantação automática e rápida nas redes WAN.

As indústrias movidas a 5G têm SLAs variados, especialmente em termos de requisitos de latência. Para resolver isso, a WAN usa o protocolo SRv6 para programar a rota de encaminhamento de rede com base no caminho ideal calculado pelo sistema de gerenciamento, controle e análise. Desta forma, uma rota com uma rota determinística e latência pode ser rapidamente configurada para atender aos requisitos da camada de serviço.

Portanto, o SRv6 é uma capacidade crucial de avião de encaminhamento de redes WAN alimentadas por IA de próxima geração. O SRv6 permite que a WAN "Recomendar inteligentemente a rota ideal, implantar rapidamente as conexões ideais e otimizar os SLAs de serviço em tempo real" Juntamente com as tecnologias 5G e nuvem, o SRv6 ajuda as empresas a migrar para a nuvem enquanto alimenta todos os setores.

Firewall de segurança de rede + IA: Com tantas variantes, os malwares são difíceis de detectar, pois os firewalls atuais lutam para lidar com eles através da abordagem convencional de "correspondência de assinaturas". A Huawei demonstrou sua posição de liderança ao lançar o primeiro firewall de IA de nível T da indústria, a série HiSecEngine USG12000. Esse produto de ponta usa o exclusivo AI Engine (AIE) de detecção de ameaças para lidar com ameaças que não podem ser detectadas por firewalls tradicionais — como hosts comprometidos e comunicação com servidores externos de Comando e Controle (C&C) — nas fronteiras da rede em tempo real, alcançando uma taxa de precisão de mais de 99%. Com recursos de IA incorporados do processador Ascend, o HiSecEngine USG12000 melhora o desempenho de detecção de ameaças em cinco vezes. Aproveitando a análise inteligente de eventos de segurança e as tecnologias inteligentes de otimização de políticas de segurança, a HiSecEngine USG12000 alcança implementações de serviços em minutos e implementa a implementação e mudança de políticas orientadas a serviços, reduzindo as Despesas Operacionais (OPEX) para O& de segurança; M em 80%. Este firewall de IA de próxima geração fornecerá proteção inteligente de fronteira de rede e criará segurança impenetrável para as empresas.

O foco no cliente é a filosofia central da Huawei, com as necessidades dos clientes servindo como a força motriz por trás do desenvolvimento da Huawei. Por meio do programa de inovação conjunta NetCity, a Huawei combina os requisitos dos principais clientes com suas próprias capacidades de P&D para desenvolver soluções de rede IP e moldar o futuro das redes IP. A Huawei continuará a trabalhar com clientes e parceiros em todo o mundo para inovar continuamente mais produtos e soluções de ponta e liderar o caminho no desenvolvimento de redes IP inteligentes.

①：https://reports.tolly.com/DocDetail.aspx?DocNumber=219142
《Solução CloudCampus da Huawei Calibração Inteligente de Rádio Alimentada por IA no iMaster NCE (CampusInsight) Verificação de Calibração Inteligente de Rádio》