引言

從1876年亞歷山大?格雷厄姆?貝爾發(fā)明電話算起，通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展已經(jīng)歷了近一個(gè)半世紀(jì)的時(shí)間。發(fā)展到今天，一方面，通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)深度融入人類社會(huì)生活、工作的方方面面，我們每時(shí)每刻都在享受著通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，以及基于通信網(wǎng)絡(luò)衍生出來的各種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)。通信網(wǎng)絡(luò)除了提供語音通信、網(wǎng)絡(luò)購物、移動(dòng)支付、視頻直播、在線教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療等個(gè)人消費(fèi)類服務(wù)，還成為電力、金融、制造、能源、政務(wù)、醫(yī)療、教育、交通、化工等諸多領(lǐng)域的信息基礎(chǔ)設(shè)施。通信網(wǎng)絡(luò)與人類社會(huì)的融合程度如此之深，以至于我們幾乎感受不到通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的存在，或許只有在服務(wù)出現(xiàn)中斷的時(shí)候，我們才意識(shí)到它的不可或缺。另一方面，支撐這些通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的，是一個(gè)如此復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2022年底，全球運(yùn)營商已部署無線宏基站物理站點(diǎn)超過700萬套，邏輯站點(diǎn)超過1000萬套，IP核心設(shè)備超過3萬套，IP匯聚設(shè)備超過20萬套，IP接入設(shè)備超過100萬套，OTN（Optical Transport Network，光傳送網(wǎng)絡(luò)）骨干設(shè)備超過15萬套，OTN城域設(shè)備超過26萬套，OTN接入設(shè)備超過7萬套。特別的，如此龐大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，約80%是在過去20余年內(nèi)建設(shè)起來的。以中國的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)為例，這20余年，它跨越了2G、3G、4G、5G四代移動(dòng)通信技術(shù)，直到今天，這四代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)依然在共同服務(wù)社會(huì)。而且，整個(gè)社會(huì)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的需求升級(jí)從未停止，未來也不會(huì)停止，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、光網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)等正在進(jìn)入5.5G、F5.5G和Net5.5G的發(fā)展階段。無論從技術(shù)跨度還是從規(guī)模跨度考量，20余年的發(fā)展實(shí)在太快，沒有足夠的時(shí)間停下來徹底優(yōu)化，也沒有足夠的時(shí)間很好地消化技術(shù)變革。而快速發(fā)展的代價(jià)就是網(wǎng)絡(luò)自身變得越來越復(fù)雜，積累下來，對(duì)運(yùn)營商業(yè)務(wù)的發(fā)展形成越來越大的挑戰(zhàn)，最為突出的表現(xiàn)在如下3個(gè)方面。

首先，業(yè)務(wù)敏捷和持續(xù)創(chuàng)新帶來的挑戰(zhàn)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展，給運(yùn)營商帶來新一輪豐富的新業(yè)務(wù)發(fā)展機(jī)會(huì)。面向消費(fèi)者的大帶寬低時(shí)延XR（eXtended Reality，擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)）業(yè)務(wù)、居家+公司混合辦公業(yè)務(wù)、線上+線下遠(yuǎn)程教育高質(zhì)量視頻業(yè)務(wù)，以及面向工業(yè)領(lǐng)域的高可靠低時(shí)延移動(dòng)專網(wǎng)業(yè)務(wù)，都正成為運(yùn)營商的未來業(yè)務(wù)和收入增長(zhǎng)點(diǎn)。適應(yīng)數(shù)字時(shí)代的發(fā)展節(jié)奏，加快創(chuàng)新速度，快速采用新技術(shù)，快速推出新業(yè)務(wù)，在贏得新機(jī)會(huì)的競(jìng)爭(zhēng)中勝出，已經(jīng)成為很多運(yùn)營商的發(fā)展戰(zhàn)略。在新建網(wǎng)絡(luò)上實(shí)施業(yè)務(wù)創(chuàng)新相對(duì)容易，而現(xiàn)實(shí)是通信網(wǎng)絡(luò)同時(shí)還要支持很多復(fù)雜的歷史存量業(yè)務(wù)，多代技術(shù)構(gòu)成的歷史遺留網(wǎng)絡(luò)會(huì)與新建網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期共存，如2G、3G、4G和5G網(wǎng)絡(luò)共存。實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)創(chuàng)新必然會(huì)涉及存量網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的大量改動(dòng)，牽一發(fā)而動(dòng)全身，這不僅制約了創(chuàng)新的速度，也影響了創(chuàng)新的成功。

其次，按需實(shí)時(shí)保障用戶體驗(yàn)帶來的挑戰(zhàn)。未來5～10年，新型智能化終端會(huì)更進(jìn)一步地快速發(fā)展，無人機(jī)、VR/AR（Virtual Reality/Augmented Reality，虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）眼鏡、機(jī)器人等消費(fèi)終端，以及AGV （Automated Guided Vehicle，自動(dòng)導(dǎo)引車）、醫(yī)療設(shè)備、重型機(jī)械等數(shù)字化行業(yè)終端，對(duì)用戶體驗(yàn)的按需實(shí)時(shí)保障提出更高要求。通信網(wǎng)絡(luò)是個(gè)性化突出的公共基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，具有用戶千人千面、設(shè)備千站千面的特點(diǎn)。同時(shí)，它還是時(shí)變的超復(fù)雜系統(tǒng)，即用戶需求和分布持續(xù)變化，環(huán)境和設(shè)備狀態(tài)持續(xù)變化，持續(xù)地升級(jí)、擴(kuò)容、改造，新業(yè)務(wù)開通和變更持續(xù)進(jìn)行。網(wǎng)絡(luò)時(shí)變的復(fù)雜性可能使得一些人的體驗(yàn)變好的同時(shí)，另一些人的體驗(yàn)變差，并由此帶來用戶體驗(yàn)感知跨度大、度量難的問題。目前，只能做到后分析、平均統(tǒng)計(jì)的被動(dòng)式響應(yīng)，難以滿足用戶按需精準(zhǔn)實(shí)時(shí)保障的體驗(yàn)訴求，更難以達(dá)到運(yùn)營商期望的預(yù)測(cè)性處理和主動(dòng)式響應(yīng)，且需要將成本控制在可接受范圍內(nèi)。實(shí)現(xiàn)對(duì)各種類型終端和應(yīng)用的精準(zhǔn)感知，實(shí)現(xiàn)SLA（Service Level Agreement，服務(wù)等級(jí)協(xié)定）可保障，提升用戶體驗(yàn)和黏性，是通信網(wǎng)絡(luò)未來的關(guān)鍵創(chuàng)新方向。

最后，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維面臨架構(gòu)、流程和人員能力的多重挑戰(zhàn)。過去20年，網(wǎng)絡(luò)不斷升級(jí)，但運(yùn)維體系沒有發(fā)生顯著的變化。一方面，通信網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)服務(wù)，要一直支持存量舊業(yè)務(wù)，不能隨意中斷、中止用戶服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度的增加帶來的運(yùn)維復(fù)雜度逐漸超越人的能力范疇，已經(jīng)不能依靠線性地增加維護(hù)人員來應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的挑戰(zhàn)。另一方面，多樣化業(yè)務(wù)不斷創(chuàng)新，也要求網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維過程以及運(yùn)維人員能力與之匹配，運(yùn)維人員需要學(xué)習(xí)新技能，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)新業(yè)務(wù)發(fā)展需要。而復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)讓這一學(xué)習(xí)過程變得更具挑戰(zhàn)性，學(xué)習(xí)周期也更長(zhǎng)。通信行業(yè)人員更迭的速度在變慢，這使人才技能空缺的挑戰(zhàn)變得更大。同時(shí)，缺少網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和運(yùn)維專家的主導(dǎo)，以單純IT（Information Technology，信息技術(shù)）的思路應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維變革和改造，難以有效把握復(fù)雜場(chǎng)景和業(yè)務(wù)訴求，很難取得深入和突破的效果。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維當(dāng)前面臨架構(gòu)、流程和人員能力的多重挑戰(zhàn)，成為制約網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步發(fā)展的重要瓶頸因素。

這些挑戰(zhàn)并不是某一天突然出現(xiàn)的，整個(gè)通信行業(yè)一直在努力應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。自2006年起，華為先后提出了基于All IP的FMC（Fixed Mobile Convergence，固定移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合）架構(gòu)，以及基于Single戰(zhàn)略的一系列解決方案，旨在幫助運(yùn)營商簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)、降低OPEX（Operating Expense，運(yùn)營成本）。自2011年起，華為又先后提出了基于Cloud的SoftCOM架構(gòu)，以及基于All Cloud戰(zhàn)略的一系列解決方案，旨在幫助運(yùn)營商提升用戶體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)ROADS目標(biāo)，即Real-time（實(shí)時(shí)）、On-demand（按需）、All-online（全在線）、DIY（自服務(wù)）和Social（社交）。現(xiàn)在回顧一下，在各個(gè)階段，這些架構(gòu)性創(chuàng)新在應(yīng)對(duì)解決通信網(wǎng)絡(luò)的重大挑戰(zhàn)上都發(fā)揮了積極的作用。但也要注意，當(dāng)時(shí)設(shè)想的目標(biāo)都還沒有完全實(shí)現(xiàn)，仍在實(shí)現(xiàn)的過程中，而這也揭示了通信網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的艱巨性。

AI的發(fā)展為我們解開這些難題開辟了新的路徑。傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)是基于專業(yè)人員制定的規(guī)則和模型運(yùn)行的，也基于這一體系不斷修補(bǔ)，發(fā)展到今天，傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)越來越難以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)體驗(yàn)的復(fù)雜性、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不確定性。而AI以數(shù)據(jù)為中心的機(jī)器學(xué)習(xí)模式，是完全不同于規(guī)則系統(tǒng)的一種全新的思維模式，對(duì)解決復(fù)雜系統(tǒng)問題具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。從2017年開始，華為提出SoftCOM AI設(shè)想，旨在將AI引入通信網(wǎng)絡(luò)；2018年提出自動(dòng)駕駛網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)理念，致力于實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)、自愈、自優(yōu)、自治”（“四個(gè)自”）的長(zhǎng)期愿景，使能新業(yè)務(wù)并實(shí)現(xiàn)極致客戶體驗(yàn)、全自動(dòng)運(yùn)維、最高效資源和能源利用。“自動(dòng)”即基于用戶意圖業(yè)務(wù)的自動(dòng)部署，最終目標(biāo)是業(yè)務(wù)全自動(dòng)部署；“自愈”即預(yù)測(cè)預(yù)防故障并基于事件自我恢復(fù)，最終目標(biāo)是全自動(dòng)運(yùn)維；“自優(yōu)”即根據(jù)用戶體驗(yàn)自適應(yīng)調(diào)整優(yōu)化，最終目標(biāo)是全自動(dòng)優(yōu)化；“自治”即在自動(dòng)、自愈、自優(yōu)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能自演進(jìn)。從客戶角度，主要體現(xiàn)為“零等待、零接觸、零故障”的客戶體驗(yàn)；從運(yùn)營商規(guī)劃、建設(shè)、維護(hù)等運(yùn)維人員角度，主要體現(xiàn)為“自服務(wù)、自發(fā)放、自保障”的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維體驗(yàn)，也就是行業(yè)所稱的“三零三自”。過去5年多的時(shí)間里，我們把人工智能成功應(yīng)用于100多個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，在體驗(yàn)保障、故障管理、網(wǎng)絡(luò)節(jié)能等領(lǐng)域取得了一些突破，驗(yàn)證了人工智能在通信領(lǐng)域的獨(dú)特價(jià)值。基于這些創(chuàng)新實(shí)踐，在2022年秋，華為發(fā)布了Intelligent系列解決方案。同時(shí)我們也認(rèn)識(shí)到，通信網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)巨大的復(fù)雜系統(tǒng)，存在很多獨(dú)特的場(chǎng)景和技術(shù)挑戰(zhàn)，如移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、光網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的專業(yè)領(lǐng)域業(yè)務(wù)以及技術(shù)差異，面向地理和人口分布的廣域覆蓋差異，面向用戶的移動(dòng)性與流量變化差異。這些挑戰(zhàn)隨著時(shí)間的累積，還會(huì)進(jìn)一步交叉和混合，問題解決難度進(jìn)一步增大。更重要的是，通信網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)設(shè)施，需要始終保證全程全網(wǎng)的正常工作，任何局部的問題都可能引發(fā)全網(wǎng)故障。

我們認(rèn)為，要在復(fù)雜性如此巨大的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中真正實(shí)現(xiàn)人工智能的價(jià)值，解決通信網(wǎng)絡(luò)面臨的重大挑戰(zhàn)問題，需要在AI和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方向上持續(xù)展開跨領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)和算法以及商業(yè)模式的研究創(chuàng)新。而這些需要學(xué)術(shù)界和運(yùn)營商、設(shè)備商等工業(yè)界的共同努力。我們把華為的最新研究進(jìn)展整理成這本書，分享給業(yè)界，希望可以讓更多學(xué)術(shù)研究者、行業(yè)專家投身這一領(lǐng)域，促進(jìn)自動(dòng)駕駛網(wǎng)絡(luò)愿景的早日實(shí)現(xiàn)，從而推動(dòng)通信行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

黨文栓，華為技術(shù)有限公司首席戰(zhàn)略架構(gòu)師