通信网络智能化探索及应用.pdf

通信网络智能化探索及应用中国移动研究院人工智能与智慧运营中心 朱琳2023年09月通信网络特点通信网络智能化定义及核心12中国移动网络智能化实践3信道数字调制信道编码加密信源编码信源噪声源信宿信源译码解密信道译码数字解调通信原理通信网络工程5G 核心网Internet汇聚环MECCU接入环核心环边缘应用医院边缘应用UPFMECCUUPFCUMECDUUPF边缘应用5G gNB4G eNBeX2汇聚环MEC CU接入环核心环边缘应用医院边缘应用UPFMEC CUUPFCUMECDUUPF边缘应用5G gNB4G eNBeX2基站基站机房基站机房综合接入机房基站CU/MEC家宽 企业客户IMS5GSBC/P_CSCFI/S-CSCFIMS业务平台InternetN2PCRF/PCFRxN6AMFUPFUPFSMFN9N3N3N26N6UDM/UDRAUSFNRFNEFN4N4NSSFMECIBCF5GCMGCFOSCOSCUNI接口UNI接口东向西向OAOADOADOA通信网络特点1：体系化演进HLRGMSCRNCMSC/VLRNB语音/短信，HSPASGSNGGSN3GPSTNInternetCDNeNBMMEGWHSSVoLTE,MBBIMS4GInternet全场景泛在连接CDN6GxNB?+计算Internet6GC云原生AI内生分布式自治DOICT融合CDNgNBUPFNEFNRFUDMAFAMFSMFPCFAUSFSBAeMBB,URLLC,mMTCNWDAF5GInternet语音/短信，GPRS2GInternetHLRGMSCBSCMSC/VLRBTSSGSNGGSNPSTN接入网核心网传输网家庭/企业宽带BCBRASCRSRPBBBCRPBBCSDH/MSTP/WDM/PTN/OTN家庭中小企业10+种集客专线接入网IP承载网InternetOLTOLTONUONUCPE传输网固定网固定网标准/行业组织组织个数标准项目开源项目通信网络特点2：超大规模、复杂度极高运营运维费用网络管理系统网络设备设备量种设备哑资源设备综合/专业网管设备网管运维人员运维费用5G 核心网Internet汇聚环MECCU接入环核心环边缘应用医院边缘应用UPFMECCUUPFCUMECDUUPF边缘应用5G gNB4G eNBeX2汇聚环MEC CU接入环核心环边缘应用医院边缘应用UPFMEC CUUPFCUMECDUUPF边缘应用5G gNB4G eNBeX2家宽 企业客户通信网络特点3：高可靠性5G 核心网Internet汇聚环MECCU接入环核心环边缘应用医院边缘应用UPFMECCUUPFCUMECDUUPF边缘应用5G gNB4G eNBeX2汇聚环MEC CU接入环核心环边缘应用医院边缘应用UPFMEC CUUPFCUMECDUUPF边缘应用5G gNB4G eNBeX2家宽 企业客户灾后郑州：当一座城市突然失去了互联网，人们进入了以物易物的时代。全社会享受移动互联网便利性的背后是多少通信人的付出和努力。通信网络特点4：动态性高、不确定性强网络割接基站节能网络调度应急处理采集设备不稳定网络容灾流量突发信号屏蔽大气波导邻区关系变化恶劣天气城市建设重大活动用户行为施工破坏超大规模高可靠性高复杂性高体系性高动态性通信网络特点通信网络特点网络智能化定义及核心12中国移动网络智能化实践3网络智能化：将 AI技术 与 通信网络 深度融合，研究通信网络智能化相关的理论、架构 和算法，攻关核心技术及软硬件，以实现通信网络运营运维智能化，网络服务智能化，构建智慧内生网络，助力通信网络提质增效、赋能行业数智化升级。复杂、高动态但不柔性环境数据时空序列数据海量但有效性低、异构知识密集但缺乏体系化表达通信网络的智能来源网络智能化的核心：体系化智能单体智能体系智能通信网络特点网络智能化定义及核心12中国移动网络智能化实践3全网自智网络平均水平2025年达到L4级L2-L320212022L3-L420232024L42025“China mobile is widely recognized as the most advanced AN-enabled CSP in the world.”-TMF中国移动已公认成为最领先的自智网络运营商中国移动网络智能化实践核心能力及算法串入流程的应用沉淀共性的平台带动产业的生态网智4+X核心算法及无线网络大模型网络特色4智能力通用AI能力适配自然语言处理智能语音机器视觉预测智能感知智能诊断智能控制智能装维质量识别家宽投诉摘要提取网络投诉语音识别网络投诉语音情绪光交箱端子识别电表图片篡改识别多指标时序预测时空序列预测多指标异常检测海量网元异常检测告警根因定位多指标根因定位PTN拓扑优化节能控制参数寻优“4+X”能力体系网络大模型网络语言大模型无线网络大模型网络视觉大模型网络多模态大模型网络数据资源数据业务/订购关系标准/规程企标/操作规程维护/产品手册方案/预案案例/分析报告投诉语音/文本图片/视频工单/值班日志XDR拓扑配置数据性能告警系统/操作日志结构化的时空序列数据非结构化数据超大规模、异构、非独立时空序列预测科学问题技术突破应用成效支撑无线大规模小区节能项目、网元/小区扩容规划、应急保障、智能路由调度决策等应用；公开数据集MAPE/RMSE较当时最优算法下降4%15%；应用预测准确率较传统方法提升38%。通信网络超大规模节点时空数据和复杂结构化信息AI建模。通信网络数据时空同步相关性；通信网络节点异构性；创新提出时空同步卷积捕获复杂时空相关性，结合Inception+自适应图注意力机制解决网络异构性难题，结合迁移学习和图聚类的子图参数迁移训练，实现大规模节点子图预训练，分解通信网络复杂拓扑结构，实现对大规模网元节点建模。Adaptive Multi-receptive Field Spatial-Temporal Graph Convolutional Network for traffic Forecasting,GLOBECOM 2021基于因果图注意力机制高可信的海量网元异常检测科学问题技术突破应用成效如何更好的表征海量网元数据的复杂结构化信息？如何实现知识和数据的有效融合，解决通信领域对AI模型高可信性要求？如何提升AI模型的通用性，解决海量网元检测问题？创新提出多指标时空数据的因果注意力结构，结合专家经验并通过结构约束提升模型可信性。并将时序数据空间转换为因果图空间，在因果图空间实现图表征和图聚类，支撑海量网元的多指标异常检测。支撑无线网扰动工单自动发现、核心网健康度画像、电池健康度等应用；基于网元多指标因果注意力算法，公开数据集异常检测任务F1-score相较业界提升9pp；海量小区异常检测场景，10%训练数据即可达到相同性能。GenAD:General Unsupervised Anomaly Detection Using Multivariate Time Series for Large-Scale Wireless Base Stations.ELECTRONICS LETTERS 2022面向复杂时空序列的因果推断科学问题技术突破应用成效如何实现面向时空序列的因果推断？如何在干预动作多种、连续且并行的情况下，有效识别因果效应？创新提出“因果-趋势”的时间序列拆分算法，将时间序列自适应拆分为“因果性分量（对干预敏感）”和“趋势性分量（对干预不敏感）”，针对因果分量，融合知识信息挖掘干预和时序数据的物理机理，提升模型可信性和稳定性。支撑无线节能、负载均衡、权值优化等参数调整效果预估等应用场景山东、江苏、浙江三个现网实际生产数据集上MAE相比SOTA下降22.2%55.6%基于深度强化学习的网络拓扑优化科学问题技术突破应用成效网络拓扑优化往往对应整数规划问题，指数级复杂度如何解决？如何同时考虑通信网络拓扑规则约束及上层通信状态的变化？创新提出网络拓扑优化数学定义，兼顾优化成本、组网约束、可实施性、负载均衡和容量优化等多因素，提出基于图神经网络的拓扑合法性评估策略，结合基于深度强化学习的拓扑搜索策略，有效实现在海量拓扑空间中最优拓扑结构搜索技术。支撑传输网络拓扑结构智能优化等应用，提升健康环路数占比，提升优化方案制定效率基于强化学习的网络拓扑优化算法，相比传统启发式搜索算法性能提升34.71%应用后做为ITU AI/ML 竞赛的赛题之一，被认定为最具挑战的赛题，赛题参赛团队包揽了两个金奖1.Network Topology Optimization via Deep Reinforcement Learning,IEEE Transactions on Communications 2023在通信网元、视觉基础大模型上实现技术突破通信网元基础大模型通信视觉基础大模型图像分类图像检测图像分割视频分类适配模型视觉表征图像视频基模型视觉通用基模型网智场景基模型数据集大小模型协同原子化 能力原子应用业务应用人脸识别服装合规巡检动作U位识别人证比对水印识别室内外设施电表读数设备属性设备识别标签识别证照识别行为识别隐患识别电费稽核代维质检工程验收机房监控基础设施多元数据网络性能网络参数用户测量空间数据.物理环境网络设备硬件算力仿真环境.时空预测异常检测根因检测因果诊断优化决策智算算力网络现网6G中国移动网络智能化实践核心能力及算法串入流程的应用沉淀共性的平台带动产业的生态端到端、全流程体系梳理，明确智能化嵌入场景规划网络规划1.需求预测2.规划方案建设设计部署3.集成方案4.工程验收质检5.开局配置维护监控排障6.故障识别7.隐患识别8.定界定位9.处理方案10.故障处理11.场景化监控巡检12.指令巡检13.现场巡检测试14.网络测试15.业务测试优化质量优化16.质差识别能效优化运营业务开通17.质差定位18.质差优化方案19.质差优化验证20.能效问题识别21.能效问题定位22.能效优化方案23.能效优化验证24.开通调度流程25.资源勘查网络投诉27.批量投诉预警28.用户投诉预测29.投诉定界30.资源调度流程34.网络数据配置31.变更方案35.哑资源采集32.硬件操作质检资源管理资源变更管理33.软件升级37.数据核查36.数据关联AIAIAIAIAIAIAIAIAIAIAIAIAIAIAIAI资源数据管理AIAIAI网络费用稽核代维及工单管理信息安全管理AIAIAI网络管理AIAIAIAI26.业务装维质检AI动环智能场景AI典型案例1：无线网络智能节能端到端绿色节能全网落地应用典型案例2：传输哑资源智能识别资源入网资源调度资源核查资源释放网络规划智能规划推送智能识别施工规范性施工验收割接跳纤前上传资源面板照片上传资源面板照片自动比对施工前后差异割接跳纤后施工单验收定期核查智能核查主动发起资源整治工单资源治理完成，自动进行质检核查勘误流程勘误验收退网施工前智能判断触发前后存档自动比对施工前后差异，确认资源清退和连接解除情况退网施工后退网验收工作流程资源入库自动生成资源入库信息工作流程工作流程工作流程资源入库自动生成资源入库信息资源入库自动生成资源入库信息资源入库自动生成资源入库信息AIAIAIAIAIAIAIAIAI哑资源管理全流程全网落地应用智能识别空闲端口（统计空闲数量）智能识别管井风险（缺失、翘起、破损）建立应用研发、上线、运营运维闭环机制用户满意度调研需求提出需求评估明确评价指标 运维 AI模型运营业务运营输出解决方案应用研发上线评测中国移动网络智能化实践核心能力及算法串入流程的应用沉淀共性的平台带动产业的生态中国移动网络智能化平台应用规划网络智能化算子体系建设维护优化运营单指标时序预测多指标时序预测时空预测根因定位向导建模中心节点部署能力部署资源监控日志监控容器监控性能监控能力运维能力商店运营管理边缘节点部署基础功能用户管理工单中心平台功能 做为自智网络智能化数字底座和核心引擎，提供AI能力研发、部署、推理、共享、以及统一运营运维等全生命周期管理能力。通过算力集中、能力集中、管理集中，使网络智能化能力开发更简单，推广更高效。统一运营，支撑共性AI能力沉淀能力开放高效资源调度数智算云边协同能力全生命周期管理统一运营多形式建模，满足不同技术背景用户需求数据接入算子数据处理算子特征提取算子模型推理算子能力封装算子能力调用算子模型训练算子日志采集算子网络智能化算子体系零代码建模 3个编码建模单指标时序预测多指标时序预测时空预测根因定位多种计算框架在线开发环境示例代码通用模型业务专家算法工程师共享实践经验，促进产业协同国内首个“电信业人工智能平合产品能力评测认证”被AIIA联盟选为“AI平台应用标杆案例”中国移动网络智能化实践核心能力及算法串入流程的应用沉淀共性的平台带动产业的生态开源标准协作，引领产业发展01协同标准研发 TMF AN Working Group ITU Network AI3GPP ETSIIETFlTarget Architecture,General Technology(TMF,ITU)目标架构,通用技术lDomain Model,Domain Interface(3GPP,ETSI,IETF)领域模型,领域接口02开源实现引领社区发展方向提供网智参考实现持续提升团队影响lLFN Board director LFN董事会主席lONAP TSC vice chair ONAP TSC副主席lGeneral intent PoC 通用意图实现项目lCode contribution:10K+代码贡献量：10K+lTop Achievement Award 优秀案例奖lCode Improvements Award 质量提升奖10+关键职位任职11本白皮书500+标准文稿77标准化项目智慧网络国家新一代人工智能开放创新平台智慧网络开放创新平台以加速通信网络+人工智能关键技术突破、激发新一代信息技术融合创新动能、建立我国信息产业新优势为使命，面向广大ICT企业、高校、科研机构、行业组织等产业链上下游，提供柔性试验环境，开放充沛的智能算力、丰富的特色数据和算法、强大的开发与能力平台，赋能产业智能化技术创新，支持合作伙伴优秀成果规模化落地2022年11月，科技部正式授牌中国移动建设“智慧网络”国家新一代人工智能开放创新平台智慧网络服务开放系统智慧网络计算系统九天人共智能平台网络大数据系统智慧网络仿真模拟实验环境网络控制系统测评系统智慧网络国家新一代人工智能开放创新平台门户及开放体系2023年平台开放计划2 0 2 3 年 8 月门 户 上 线数 据 服 务 开 放2 0 2 3 年 Q 4p 更 多 共 建 数 据 集 持 续 发 布p 开 放 仿 真 环 境 上 线p 开 源 项 目 和 开 放 模 型2 0 2 3 年 9 月p 打 榜 任 务 活 动 发 布p 竞 赛 服 务智慧网络国家新一代人工智能开放创新平台门户正式上线：开放数据集、网络环境、算力、能力资源服务的统一入口 https:/ 标签数据规模CSI压缩反馈网元：无线、感知60万算网异常检测及故障定位运维：核心、感知、诊断60万无线侧故障根因分析运维：无线、诊断460万无线小区多指标时空序列预测运维：无线、预测上亿光网络哑资源合规检测运维：资源、感知2万 网络拓扑优化运维：核心、决策10万无线链路质量预测服务：跨域、感知2万感知诊断预测决策网元智能运维智能服务智能网络大模型陆续发布 通信行业数据开放规模最大、现网真实场景、数据类型丰富多样 打通九天计算资源，助力网元、运维、服务智能、网络大模型研发 持续收集、体系化构建、分批开放高质量数据依托智慧网络国家新一代人工智能开放创新平台，开放首批7个网智精品数据集，打造数据开放共享生态九天人工智能公众号智慧网络国家新一代人工智能开放创新平台服务门户谢 谢3GPP标准的冰山一角区县传输网络图