随着4K、VR、在线游戏等新家庭宽带业务的逐渐普及，广大用户对运营商家庭宽带的体验要求也从单一的网速快，向超宽带网络、超清流畅视频、全面Wi-Fi覆盖、低时延游戏、快速解决故障等多维度转变。传统基于投诉驱动、依赖上门维修和人工经验定位故障的被动低效运维模式，严重制约了客户运维效率和客户满意度的提升，加之运营商网络资源不可视，对家庭宽带用户网络缺乏感知，以及有效的用户维系手段等问题，导致运营商运维成本（OPEX）与网络规模同步增长，甚至吃掉了运营商业务收入的三分之二，使运营商网络的价值难以发挥，离网率居高不下。
引入人工智能（AI）和大数据分析，打破OPEX增长魔咒
面对上述挑战，AI和大数据分析被视为打破OPEX与网络规模同步增长魔咒的关键技术，在工业领域，AI已被广泛应用于人脸、车牌识别、翻译、医疗等领域，在通信领域，包括日本、英国和中国领先的电信运营商也已开始探索AI和大数据在故障诊断、预测方面的应用。
AI和大数据在通信领域的应用，能够为运营商带来运营模式上的如下转变：
1．通过高精度的数据采集和大数据分析，改变原有碎片式的数据采集和分析方式，实现全局的质量分析和优化；
2．在现有物理网络之上，基于采集到的360度海量网络数据，构建数字孪生，使运营商可以在不影响业务的情况下对网络进行仿真，提前评估新业务对网络造成的影响并扩容化解风险，摆脱了以设备为中心的网络运营，转而以用户为中心，直接对接用户的商业意图；
3．基于业界运维经验构筑海量故障专家库，结合人工智能算法进行机器学习，使运营商改变传统依靠人工经验推理的低效排障方式，实现智能化的精准故障定位和故障预防。
基于以上考虑，华为依托特有的三级分布式边缘计算架构，Telemetry快速数据采集技术，硬件数据采集芯片，和业界领先的人工智能算法（PON光路特征算法，Wi-Fi信道调优算法，光路失效预测算法等）在业界率先推出了基于网络云化引擎（Network Cloud Engine，NCE）的品质宽带智能运维解决方案，并推出了Wi-Fi质量调优，ODN故障智能诊断，弱光用户主动整改，网络瓶颈预估支撑主动扩容，质差用户识别等多种手段，帮助运营商构筑面向未来的网络运维模式。
家庭用户网络质量可视化管理与调优，提升家庭用户网络体验
Wi-Fi在带来免除室内走线的便利和多屏、CloudVR等新业务同时，也使得影响家庭网络宽带体验的因素增多，比如Wi-Fi信号干扰、Wi-Fi覆盖不足等问题。对于这些因素带来的用户障碍，由于运营商的网络资源和状态管理不可视，30%的故障需要进行上门处理，这其中还有25%的问题表现为网速慢、视频不定期卡顿等偶发性问题，问题难以重现，带来反复投诉和上门，问题单处理周期高达两天以上。
针对上述个体偶发性故障，基于NCE平台，运营商能够可视化地管理家庭网络拓扑和实时连接状态，通过在ONT上秒级采集信道状态、协商速率、邻居信息、干扰占空比、底噪特征等20多种特征参数，依托华为全球百万级故障库和250个家庭段故障模型，结合用户7天Tbit级的网络历史数据存储，实现一键检测和历史质量事件回放，分钟级识别Wi-Fi干扰、覆盖、连接、配置和设备类的问题并远程修复，这样大多数家庭段的故障在客服坐席就可以终结。针对长期的Wi-Fi信号干扰，可以通过历史大数据分析进行典型故障建模和训练，学习并预测出最优信道，定期自动进行信道调优，这样既保证了用户体验，又大大减少了人工干预，降低了故障率。
ODN光路智能诊断，精准识别故障，降低OPEX
目前运营商PON光路故障分责通常有两种方式：一种是通过告警分责，结合资管系统中的用户和分光器挂接关系确定问题归属，但在资源不准的情况下，光路故障，尤其是分支光纤的非中断类故障的识别，成为困扰运营商的运维难题，容易派错单，排障时间长；另外一种则通过购买集中式OTDR进行分责，采用手持OTDR上站逐段排查，运维成本高。此外，对于未报障但有弱光现象的用户需要上门整改，因工作量大运营商只能按月分批整改，无法识别整改的优先级，导致整改的效率很低。
对于ODN光路故障，华为品质宽带智能运维解决方案通过在ONT和OLT上秒级采集光功率、误码、光距等20多种光路特征数据，将这些光路问题的特征进行抽象和挖掘，提取光模块稳态、抖动、趋势等特征，并将特征趋同的ONT进行聚类，由此学习到全网ODN拓扑，并输入AI PON光路故障特征决策树，结合华为百万级故障库和150多种接入故障模型持续比对、训练，输出80%以上精准度的故障根因分析结果，识别出污损、弯折、中断等20多种故障，并在ODN拓扑上清晰标明故障段、故障根因，这样就能做到排障有的放矢、避免错单，同时对接工单系统根据设定的门限值支撑运营商自动建单。对于弱光用户，通过采集收发两端光路信息，结合AI算法进行根因识别和定界后，可以关联用户的业务体验区分整改优先级，大幅提升整改效率，减少潜在故障申告。
质差用户识别与网络扩容评估，激活网络数据，支撑高效运营
当前运营商虽然有网络相关的静态数据，但数据呈现碎片化，缺乏对数据的智能分析，无法有效支撑网络运营，主要体现在两个方面：缺乏对质差用户的识别以支撑市场部门的二次精准营销，和缺乏对网络瓶颈的预测性评估以支撑网建部门的扩容。
借助华为NCE平台，运营商可以直接观察到家庭网络拓扑和实时连接状态，采集和统计中断时长、次数、丢包率、Wi-Fi覆盖和干扰等指标，通过偏态、离群算法确定质差阈值，并结合投票算法统计出用户质差情况，运营商可以据此对比用户当前套餐进行二次营销，比如对于重度网络和视频用户推出更优体验的套餐，既满足客户需求，也能提升ARPU值。
此外，NCE平台可以对不同业务特征（如带宽、业务类型、使用频度等）的用户进行分组，对每个分组的峰值带宽平均值按时间抽样，建立预测模型分别进行流量预测，从而对运营商当前网络进行健康度评估，还可以结合用户发展趋势，对宽带提速、视频码率提升等业务升级提供网络拥塞评估，支撑网建部门实施精准扩容。
NCE平台的多线程并行处理和100Gbit/s数据吞吐能力，可以实现千万级网元数据处理，结合人工智能算法和云-管-端数据的Telemetry快速采集，改变了原有碎片化的网络分析，使得分析结果更加可信，更好地支撑多个网络运营部门的个性化分析应用诉求。
小结
在与中国某运营商联合进行的品质宽带创新实践中，以40万用户的网络规模，帮助运营商节省排障工时5万小时，减少上门2万余次，提升了50%的运维效率，减少30%的用户离网率，预计每年节省OPEX 100万美金。
华为品质宽带智能运维解决方案通过提供家庭宽带历史事件回放，PON光路根因自动识别，Wi-Fi信道智能调优，质差用户识别分析，网络健康度评估和拥塞预测等手段，助力运营商实现从“以设备、网络为中心”向“以用户为中心”转移，提升运营商的网络差异化竞争力，提前发现并解决网络问题，重塑品质宽带新体验。
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