Automazione è una keyword che, a partire dall’accezione iniziale di “programmi software che governano la funzionalità delle macchine”, sta caratterizzando sempre più ambiti applicativi diversi tra loro. In cui alcuni di questi, come l’Industry, il termine automazione esprime in modo emblematico l’evoluzione tecnologica che ha cambiato il mondo della produzione e consentito un miglioramento di produttività, prodotti e processi. Ormai da diversi anni l’automazione si sta affermando anche nel mondo delle reti di telecomunicazioni sia come caratteristica primaria di alcune evoluzioni tecnologiche, sia come strumento di supporto per aumentare l’efficienza e l’efficacia operativa automatizzando attività manuali.
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Automazione in una rete di telecomunicazioni
Esistono diverse declinazioni dell’automazione all’interno dell’organizzazione e dei domini di rete di un operatore telco e le possiamo suddividere in due macrofamiglie. La prima è quella dell’automazione come parte fondamentale di alcuni trend di evoluzione tecnologica (Telco Cloud, SDN/NFV, Edge Computing, Cloud Computing, etc.), i cui framework di riferimento prevedono interazioni programmabili tra le diverse componenti funzionali che la costituiscono; l’altra è quella dell’automazione di processo in cui, viceversa, la componente software viene utilizzata per modellizzare ed automatizzare i processi operativi.
Il tratto comune delle diverse declinazioni è la possibilità di rendere molto più rapide, replicabili, standardizzate e a prova di errore operazioni che non avrebbero tali caratteristiche se svolte manualmente.
Automazione come fattore di virtualizzazione
Con riferimento alla prima macrofamiglia citata, l’automazione diventa un fattore chiave nella virtualizzazione o “cloudificazione” delle funzioni di rete (Network Function Virtualization). Il principio che sta alla base è la possibilità di separare la componente funzionale software (applicazione) dall’hardware che lo ospita, anche nei casi in cui questo sia stato ottimizzato per migliorare le performance dell’applicazione stessa. Sfruttando una serie di livelli software di astrazione (hypervisor, virtual machine, etc.) è possibile utilizzare delle risorse hardware generiche per ospitare qualsiasi tipo di applicazione (virtualizzazione). Tali risorse hardware possono quindi essere standardizzate, distribuite con più flessibilità all’interno della rete o rese disponibili in luoghi specifici come Data Center.
Le nuove applicazioni, Virtual Network Function (VNF), o quelle in parte modificate in logica cloud native, possono sfruttare al meglio queste nuove architetture. Per tali architetture vengono usati meccanismi che consentono di installare le applicazioni su tale hardware virtualizzato, di configurarle e di monitorarne l’andamento. Tutto ciò è reso possibile da una serie di automatismi presenti all’interno delle architetture standard (i.e. ETSI Management And Network Orchestration) quali gli orchestratori (i.e. NFV-Orchestrator) che governano l’intero processo e diversi manager specializzati per funzioni (VNF Manager, Virtual Infrastructure Manager, Element Manager System).
L’intero ciclo di vita delle Virtual Network Function è automatizzato, a partire dalla cosiddetta configurazione day 0 fino alle successive operazioni quotidiane (es.: aggiornamento firmware/software). Le componenti software deputate gestiranno in maniera automatica il restante ciclo di vita della funzione di rete (es.: onboarding, scaling, modifying, dismissing), analizzando in tempo reale parametri come impegno delle risorse fisiche, valori del traffico gestito, numero di utenti, etc. Naturalmente anche le configurazioni del networking (VLAN) necessarie per far dialogare tra loro le diverse applicazioni sono orchestrate da uno specifico manager (SDN controller) che traduce in configurazioni le indicazioni riportate nei relativi template.
Tra le funzioni di rete che più spesso sono coinvolte nel processo di virtualizzazione ci sono load balancing, firewall, Domain Name Systems, core IP Multimedia Subsystem, etc. Naturalmente sono necessarie una serie di valutazioni e analisi prima di avviare il processo di virtualizzazione di una determinata funzione. Tuttavia, risultano immediatamente evidenti i vantaggi in termini di velocità di implementazione del servizio, di flessibilità nell’istanziare le funzioni nel punto della rete più opportuno (vedi Edge Computing), nell’apportare modifiche dimensionali riducendo drasticamente i tempi di implementazione, che da diversi giorni si riducono a pochi minuti.
Estendendo questa logica a qualsiasi tipo di applicazione si possono ottenere le diverse declinazioni ed i maggiori benefici legati al Cloud Computing.
L’automazione per l’evoluzione delle IP network
Un’ulteriore declinazione della programmabilità delle operazioni e dell’automazione è quella applicata alla rete IP, che rappresenta la dorsale fondamentale di trasporto dati per ogni operatore. In questo contesto infatti viene applicato il paradigma del Software Defined Networking che si basa sulla separazione logica del livello nel quale i flussi IP vengono trattati e instradati (user plane distribuiti) dal livello in cui vengono definite le regole con cui trattare tali flussi (control plane centralizzato). In concreto questo implica che gli elementi chiave di una rete IP, router e switch, avranno una configurazione di servizio attuata, gestita e modificata da una logica centralizzata residente in un SDN controller.
Questo tipo di automazione comporta un effort iniziale per la modellizzazione delle configurazioni di base e dei servizi associati, secondo specifici linguaggi (ad es. YANG) spesso caratteristici dei framework adottato. Tale effort è ampiamente ripagato dalla velocità con la quale è possibile aggiornare configurazioni, servizi, upgrade di release software, etc. su un gran numero di apparati di rete. Inoltre, per taluni servizi che richiedono interventi ad hoc e coordinati su un gruppo ristretto di apparati, è possibile sfruttare logiche di orchestrazione, workflow manager, che gestiscono l’attuazione dell’opportuna sequenza di modifiche necessarie.
I benefici nelle operation
I vantaggi sono quelli di poter abbattere drasticamente i tempi di deployment di nuovi nodi di rete (network creation) e di delivery dei nuovi servizi (service creation), di poter di fatto minimizzare gli errori di configurazione, di garantire un allineamento sincrono tra le configurazioni effettivamente presenti negli apparati e quanto riportato nelle piattaforme di Inventory, di avere in real time lo stato delle risorse (ad es. interfacce per nuovi collegamenti) disponibili su switch/router, di poter disporre di una vista delle configurazioni in un unico punto. In altre parole, di avere un più completo e affidabile stato della rete IP scevro da errori di configurazione.
In termini evolutivi queste logiche si stanno indirizzando verso un modello dinamico in grado di agire reattivamente, e in modo automatico, al manifestarsi di diversi eventi di rete rilevabili grazie all’elaborazione continua di dati e misure che arrivano dalla rete stessa.
Verso l’automazione di processo
Il ricorso sempre maggiore al software di automazione per l’esecuzione e gestione di task è di fatto una realtà nella macrofamiglia dell’automazione di processo. Infatti, nel dominio delle attività di gestione della rete, tipicamente a carico delle Operations nelle organizzazioni degli operatori di telecomunicazioni, vengono eseguiti numerosi processi, ciascuno composto da una serie di azioni svolte per lo più secondo una determinata sequenza. Ad esempio, l’apertura di un Trouble Ticket a seguito del manifestarsi un problema, può seguire una serie ripetuta di step: dalla rilevazione del nome di apparato, alle prime verifiche di massima dell’apparato stesso, la sua messa fuori servizio, alla classificazione del problema sino all’attribuzione del Ticket stesso ad un operatore o ad un sistema che lo dovrà processare.
Un altro esempio sono le attività di collaudo che seguono un intervento di risoluzione del guasto su un apparato, sistema o circuito, che per l’appunto prima di essere rimesso in servizio deve essere superare il processo di collaudo. Il collaudo segue anch’esso una sequenza di passi logici svolti manualmente con azioni eseguite in successione su sistemi diversi, in cui magari di volta in volta è necessario autenticarsi, estrarre un’informazione da utilizzare poi su un altro sistema nel passo successivo, e così via.
Un ulteriore esempio può essere quello della gestione della scadenza dei certificati di sicurezza sui diversi server, che necessita di avere l’inventory degli stessi, di monitorarne lo stato e soprattutto di eseguire specifiche operazione all’approssimarsi della data di scadenza, per rinnovarlo e installare il nuovo certificato sui server. Gli esempi citati rappresentano dei candidati ideali per il passaggio da un’esecuzione manuale ad una automatica.
Ripetitività e sequenzialità dei processi
Le precondizioni per attuare questo tipo di automazione sono quelle di identificare innanzitutto processi che hanno caratteristiche di ripetitività e sequenzialità nelle azioni previste, e di avere certezza che ciascuna di queste sia codificabile e che i sistemi coinvolti nelle diverse azioni siano accessibili preferibilmente mediante interfacce programmabili di tipo API.
Chi scrive ha già realizzato diverse soluzioni per l’automazione di processo. Una sequenza di azioni (workflow), ciascuna delle quali prevede l’interazione con sistemi diversi per verificare o recuperare dei dati, che prima erano eseguite manualmente, adesso sono gestite da un automa. L’automa può essere configurato agevolmente per gestire diverse tipologie di workload (collaudo circuiti IP precedentemente riparati, monitoraggio tratte IP e gestione soglie, etc.). Nel caso implementato, ad esempio, l’evoluzione dell’automa prevede che quest’ultimo arrivi a prendere delle decisioni in maniera autonoma, grazie all’elaborazione di dati e misure.
I vantaggi di un approccio automatizzato sono molteplici; riduzioni dei tempi di esecuzione; certezza dell’esecuzione del processo stesso, non sempre garantita nel caso di esecuzione manuale; disponibilità dello stato dell’esecuzione di un processo e dei dati storici delle esecuzioni; drastica riduzione degli errori nell’esecuzione delle operazioni e maggiore standardizzazione, non sempre garantita quando diversi operatori umani eseguono le operazioni. In ultimo ma non meno importante, si ha il vantaggio di sgravare risorse umane da attività ripetitive e spesso noiose che quindi possono essere dedicate ad attività a maggior valore aggiunto.
