一個夏日的夜晚，臺灣遠傳電信在臺南某地區(qū)網絡流量突然暴增，發(fā)出告警，沒有人預料到夜半時分的臺南會迎來流量高峰。調查發(fā)現(xiàn)，當時TikTok剛剛在臺南興起，很多年輕人熱衷于睡前用手機刷短視頻，導致夜半時分的網絡流量陡升。

為了更精準地提前掌握網絡流量，讓流量調度最優(yōu)化，遠傳在2018年加入微軟亞洲研究院“創(chuàng)新匯”，成為微軟長期的AI戰(zhàn)略合作伙伴，期望通過雙方的緊密合作，運用微軟在AI領域突破性的技術成果，結合遠傳長期布局物聯(lián)網產業(yè)應用、大數(shù)據(jù)平臺建設，以及強大的ICT整合實力，讓雙方的創(chuàng)新研發(fā)能力與行業(yè)經驗形成優(yōu)勢互補。

遠傳與微軟合作的重要成果之一，包含共同研發(fā)的AI網絡流量預測模型，可以精準預測未來一周中每15分鐘內核心基站、二級基站以及OTT服務的流量，實現(xiàn)網絡流量的智能動態(tài)配置。

優(yōu)化全網性能，需要智能流量預測

遠傳一直致力于為用戶提供多元化、豐富的優(yōu)質體驗和創(chuàng)新應用服務。遠傳電信總經理井琪表示：“電信行業(yè)競爭激烈，遠傳很早就啟動了轉型計劃，確定了‘大人物’戰(zhàn)略，即借助大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網技術去轉型和創(chuàng)新。遠傳的AI策略是由內而外的：對內進行員工AI培訓、培養(yǎng)AI人才、逐步強化AI產品；對外針對消費者和企業(yè)級客戶，提供‘大人物’解決方案。通過內外兼具的AI策略，給客戶提供最好的服務?！?/p>

臺灣地區(qū)的電信用戶的網絡使用量在全球名列前茅，經常會發(fā)生上文所提到的網絡流量需求大增的情況，如何進行最有效的調度并優(yōu)化網絡，尤為關鍵。

在加入微軟亞洲研究院創(chuàng)新匯以后，遠傳電信就著手收集公司各部門的痛點，并與微軟亞洲研究院一起率先開啟智能流量預測方面的探索。遠傳電信的工程師提出，希望設計一個智能流量預測模型，可以預測核心基站、二級基站的流量，以及每個基站上Top 100網站等OTT服務的流量。

由于不同地區(qū)用戶的喜好不同，基站位置也不同，A地區(qū)的用戶可能偏愛某些短視頻應用，而B地區(qū)的用戶則愛用某些游戲或視頻網站，就會使每個基站的流量因用戶的偏好存在相當大的差異。如果有了AI流量預測模型，就可以有效判斷網絡用戶的上網行為，預測出某一地區(qū)、某一時段的用戶可能使用的應用服務、觀看的節(jié)目、進行的游戲，進而將用戶所喜歡的內容推送到離他最近的網絡節(jié)點上，甚至將用戶常用的應用程序部署在靠近用戶一端的節(jié)點上，大幅降低網絡延遲，提升用戶體驗。此外，智能流量預測也能為遠傳電信5G基站選址提供更精準的依據(jù)。

傳統(tǒng)的預測模型只能針對核心大基站進行線性的全流量預測，只有少量第三方的開源工具可以針對具體的網絡應用流量進行預測，但準確率不高，無法提供有效的指導?！皩τ贏I來說，做預測恰恰是它的強項，”微軟亞洲研究院副院長劉鐵巖博士表示，“近年來微軟亞洲研究院通過‘創(chuàng)新匯’項目與行業(yè)領軍企業(yè)合作，在金融、物流、醫(yī)療等領域都發(fā)揮出了AI的巨大潛能。我們相信，AI也一定能夠在優(yōu)化電信網絡、智能預測流量、提升電信服務性能等方面發(fā)揮獨特作用，成為賦能電信領域的核心技術支撐?！?/p>

突破四大挑戰(zhàn)，破解流量預測難題

經過4個多月的努力，雙方合作研究的AI流量預測模型效果顯著：核心基站的EPG總流量預測準確率達99%；二級基站的eNB總流量預測準確率達90.5%；針對Top 100網站等OTT服務流量預測準確率達74%；可精準預測未來一周每15分鐘內的流量。據(jù)微軟亞洲研究院首席研究經理邊江博士介紹，針對具體的網絡環(huán)境，研究員們從四個方面突破挑戰(zhàn)，通過AI技術大大提升了不同層級基站上不同服務的流量預測準確率。

其一，創(chuàng)新神經網絡實現(xiàn)超長序列建模。流量趨勢具有明顯的周期性，或天、或周、或月的某個時間段的某個應用服務會出現(xiàn)高峰，因此長時間序列模型的訓練更容易找到其中的規(guī)律。而傳統(tǒng)基于統(tǒng)計的方法不能有效利用較長時間的數(shù)據(jù)，對此，微軟亞洲研究院采用了跨層鏈接的擴張循環(huán)神經網絡（Dilated RNN + Skip Connections），在局部對數(shù)據(jù)進行跳躍式選取，確保了模型可以利用長時間數(shù)據(jù)進行建模。

其二，流量峰值預測，把握分寸最重要。為了達到最優(yōu)的效果，AI技術不僅需要精準預測出某段時間流量高峰的來臨，而且還要確保預測的偏差值要稍微高于峰值，讓流量配置有適當?shù)娜哂?，但預測峰值也不宜過高，以免造成帶寬資源的浪費。研究員們采用了兩個函數(shù)來保證預測偏差值處于最佳狀態(tài)，一個確保整體預測的準確度，另一個針對實際應用環(huán)境，將峰值適當向上偏移。在不同的網絡環(huán)境下，兩個函數(shù)進行加權組合，確保相應場景下的最合適的預測準確率。

其三，數(shù)據(jù)抖動和噪聲需正則化處理。不同基站上不同服務的屬性差別相當大，例如一線城市需要經常訪問海外搜索網站，三、四線城市對視頻、游戲類應用的需求較大，不同屬性的流量數(shù)據(jù)存在巨大差異，有著較大的抖動和噪聲，而且部分數(shù)據(jù)的比例缺失，不利于模型學習?；诖耍④泚喼扪芯吭横槍Σ煌竟?jié)點和服務的數(shù)據(jù)進行正則化處理，使得在不同時間點訓練模型時，數(shù)據(jù)都可以在相對一致的分布區(qū)間，保證模型在不同時間、不同信號上都能做到更加精確的學習。

其四，AI技術與行業(yè)洞察相結合，更精準。基于遠傳電信專業(yè)人員的行業(yè)經驗，雙方建立了一個知識庫，與多層次智能預測模型結合使用。例如運營人員會有些常規(guī)經驗總結，類似A應用一般在中午12點左右出現(xiàn)流量高峰、B搜索網站的峰值可能會是晚上7、8點鐘等，行業(yè)洞察和經驗積累與預測模型動態(tài)加權，更好地保證了整體流量預測的準確率。

授人以魚不如授人以漁

事實上，在解決業(yè)務難題的同時，微軟亞洲研究院希望通過合作“授之以漁”，幫助合作伙伴具備AI的思維和能力。遠傳電信執(zhí)行副總裁饒仲華表示：“遠傳電信一直在尋找將時間序列融入到機器學習中的突破點。此次超長建模的實現(xiàn)，讓遠傳電信更好地掌握了將時間序列與神經網絡模型關聯(lián)的方法，這樣的模型算法并不只局限于流量預測上，只要數(shù)據(jù)豐富，有大量的時間序列，舉一反三之后，類似的AI模型可以解決更多與時間序列有關的業(yè)務問題。”

除此之外，遠傳電信對機器學習所需的數(shù)據(jù)也有了進一步的了解，對數(shù)據(jù)的收集、處理與存儲也形成了較為系統(tǒng)的方法。“過去，我們認為原始數(shù)據(jù)只要做了數(shù)據(jù)清洗之后就可以使用，但事實遠比想象的復雜，其中數(shù)據(jù)的收集手段、存儲時間、規(guī)模大小、處理過程都會影響數(shù)據(jù)的品質，影響機器學習的訓練進程，”遠傳電信執(zhí)行副總裁饒仲華表示。以AI流量預測模型為例，預測周期為15天時，需要連續(xù)3、4個月的數(shù)據(jù)；周期為一年，就需要3、4年的數(shù)據(jù)，而并不是一個月或一年的數(shù)據(jù)就足夠。“在與微軟研究員的探討中，我們也形成了良好的數(shù)據(jù)收集方式，為將來的AI模型訓練奠定高質量的數(shù)據(jù)基礎?！?/p>

數(shù)字化轉型，心態(tài)和文化是核心

一直以來，遠傳電信都將用戶體驗放在第一位，希望可以讓用戶享受到更高質量的網絡服務，提升用戶滿意度。

“遠傳電信堅信技術能夠改變世界，所以我們從來沒有停止探索新技術對于自身業(yè)務的提升?！边h傳電信總經理井琪表示，“很高興與微軟亞洲研究院合作，用AI預測通信網絡流量場景，讓我們看到了AI技術在電信行業(yè)的無限潛力?！?/p>

微軟亞洲研究院副院長劉鐵巖表示，“為了將AI與電信場景相結合，遠傳電信和微軟亞洲研究院在多個業(yè)務領域做過探討，AI流量預測模型的成功合作得益于遠傳電信一直以來對于數(shù)字化轉型戰(zhàn)略的堅持。此次合作開啟了雙方在AI+電信領域的攜手創(chuàng)新，同時也是遠傳電信在數(shù)字化轉型路上的諸多里程碑之一?！?/p>

在新冠疫情席卷全球、顛覆人們生活和工作方式的今天，越來越多的企業(yè)意識到數(shù)字化轉型的重要性和緊迫性。而多年前就開始進行數(shù)字化轉型的遠傳電信認識到，企業(yè)轉型的最大挑戰(zhàn)和核心，是心態(tài)和文化上的轉變，這需要管理者具有強大的領導力和魄力，能夠引領所有員工達成共識，才能使轉型順利進行。同時，企業(yè)數(shù)字化轉型還需要從上至下、由內而外、從人才文化到組織架構全方位做好準備。

“在轉型的過程中，遠傳電信不斷提升自身的能力以及核心價值。未來，我們將持續(xù)利用大數(shù)據(jù)、人工智能和物聯(lián)網技術轉型成為數(shù)字化企業(yè)。我們希望通過與微軟亞洲研究院持續(xù)合作，探索數(shù)據(jù)驅動的新服務，利用數(shù)據(jù)模型增值現(xiàn)有應用，深耕AIoT領域，時刻準備好迎接新機遇?！边h傳電信總經理井琪表示。
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