“業務網絡”的開拓者“頂天立地”的科學人
——訪“長江學者”、北京郵電大學教授廖建新

吳應清

近年來，以5G為代表的信息通信技術的發展和應用正在全球范圍內激發新一輪科技革命和產業變革。與此同時，國際環境日趨復雜，孤立主義和反全球化勢力甚囂塵上，貿易戰和科技封鎖猝然降臨。面對這百年未有之大變局，我國堅定獨立自主、和平發展的決心，堅持依靠科技創新推動產業升級，通過自主研發掌握關鍵核心技術。習近平總書記多次強調，關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的。只有把關鍵核心技術掌握在自己手中，才能從根本上保障國家經濟安全、國防安全和其他安全。努力實現關鍵核心技術自主可控，把創新主動權、發展主動權牢牢掌握在自己手中。記者專訪了長期從事信息通信領域關鍵核心技術研發與產業化，取得豐碩成果的北京郵電大學網絡智能研究中心主任、“長江學者”廖建新教授，就如何通過自主研發攻克關鍵核心技術，通過產學研用一體化建設新一代信息通信業務網絡進行了深入交流。

頂天立地做科研

本刊記者：習近平總書記提出廣大科技工作者要把論文寫在祖國的大地上，把科技成果應用在實現現代化的偉大事業中。您曾是北郵最年輕的教授和博導，20多年來不但在學術上建樹頗豐，開創了業務網絡這個新方向，成為了中國“移動智能網第一人”，還實現了科技成果的大規模產業化應用，推動了中國業務網絡的發展，被業界譽為“彩鈴之父”。請問您是如何在學術和產業化這兩個方向都取得成功的？

廖建新教授：我博士畢業于電子科技大學，師從李樂民院士。1996年我到北京郵電大學從事博士后研究，師從陳俊亮院士。兩位院士對我言傳身教，使我獲得了至為寶貴的科研和工作方法，那就是“頂天立地”。李院士教我做科研要“頂天”，也就是在學術上要志存高遠，勇猛精進，理論和技術要達到世界領先水平，只有這樣才能掌握關鍵技術，真正具備核心競爭力，不受制于人；陳院士教我科技成果要“立地”，也就是要學以致用，要高度重視學術科研成果的產業化，滿足國家重大戰略需求，服務國家經濟主戰場。20多年來，我謹遵兩位院士的教誨，以“頂天立地”作為奮斗目標，專注于“業務網絡”這一方向，為中國信息通信事業做出了一定的貢獻，用實際行動響應了習總書記的要求。

在“頂天”方面，過去20余年，我帶領團隊圍繞“業務網絡”進行了深入研究。這里我們所說的業務網絡既不是單純的業務和網絡，也不僅是面向業務的網絡，而是普適運行于異構通信基礎網絡上，由大規模互聯功能實體構成，并且邏輯層次可疊加的業務導向型網絡，其中既包含業務網元，也包含核心網網元。業務網絡從業務出發，自頂向下以全局視角看待整個通信網絡，以業務場景驅動網絡變革，以全網資源智能適配全業務場景，一方面支持資源共享與協同，另一方面通過能力開放賦能各行各業。基于這一思想，我們構建了業務網絡的理論框架，在IEEE Communication Magazine上發表了業務網絡體系框架的指導性論文，在學術界和產業界獲得了相當的影響力，為業務網絡建設和業務創新提供了理論指導。

同時，我們還剖析了異構網絡業務的共性與機理，在路由策略沖突、多路徑傳輸機制、業務能力復用、資源動態映射等方向開展深入研究，解決了業務普適化與智能化的理論問題，創立了業務網絡智能化體系，取得了系統智能化、數據智能化、應用智能化等重要成果，在IEEE COMMAG/TCC/TMM/TWC等著名學術期刊和CVPR/AAAI/ACL等頂級學術會議發表了100余篇論文，獲得國內外授權發明專利150余項。這些成果對于在我國極端復雜的異構網絡環境中構建可平滑演進、快速靈活迭代的業務網絡具有重要的實際意義。

再說“立地”。我在做學術研究的過程中，始終高度關注產業發展。我們建立并完善了產學研用一體化機制，不斷將業務網絡的最新理論和技術成果轉化為系統產品，通過運營商在現網大規模應用。同時，我們又通過現網應用的反饋不斷優化我們的理論模型，改進我們的算法與技術，使學術研究與產業化應用能夠互相促進，形成良性循環。

在北京郵電大學“中華人民共和國成立70周年紀念章獲得者”匯報會講話

這是個不斷摸索、不斷優化的過程。1996年我來到北京郵電大學從事博士后研究工作，開始進行移動智能網方向的研究。當時移動通信還處于2G時代，核心技術都掌握在愛立信、諾基亞這樣的國際通信巨頭手中，由于技術壟斷，他們的產品非常昂貴。那時移動智能網也剛起步，業務與交換相分離的思想非常先進，對于快速低成本提供移動增值業務有重要的意義，但移動智能網技術還不成熟，缺少滿足中國國情的技術體制。為此我全力投入移動智能網技術和產品的研發工作中。與此同時華為也啟動了相關工作，記得當時我還應邀到華為做了移動智能網的專題講座。2000年，我們研發出了具有完全自主知識產權的CMIN02移動智能網系統。為了讓這個成果能夠真正落地，在陳院士的鼓勵下，我創立了東信北郵信息技術有限公司。此時恰逢第二代移動通信大發展，移動智能網因為能夠快速提供移動增值業務而進入了高速發展的快車道。幾年間我領導團隊艱苦奮戰，攻克了移動智能網在中國大規模應用過程中的一個個技術難題。功夫不負有心人，我們的CMIN02系統憑借過硬的技術和出色的性能在中國移動組織的產品框架選型中取得了綜合排名第一的成績，并實現了在現網的大規模商用。2000年我們幫助中國移動推出了“神州行”預付費業務。正是憑借這個業務，中國移動的用戶數開始爆發性增長，神州行用戶數最高占到了中國移動總用戶數的70%以上，因此神州行絕對是那個時代的“殺手業務”。后續我們還開發出了面向集團用戶的移動虛擬專用網（VPMN）業務，用戶數達到5.5億。到2004年，我們和華為聯手占據了中國移動智能網的全部市場份額（華為占2/3，我們占1/3），將愛立信、諾基亞等國際通信巨頭的同類產品擋在了國門之外。這在當年對于剛剛起步的民族企業來說，是一個具有里程碑意義的巨大勝利。我們也因為主導了我國移動智能網的體系結構和技術體制，解決了流量控制、充值加密、容錯容災、跨境漫游等一系列關鍵技術難題，獲得了國家科技進步獎二等獎。此后，我們又提出了4G VoLTE業務網絡的持續演進方案，被中國移動接受，在現網大規模應用。時至今日，我國已經建成了全球規模最大、技術最先進、業務最豐富的移動智能網系統，為十余億用戶提供服務。

移動智能網理論與關鍵技術的突破和大規模應用讓我們邁出了“頂天立地”的第一步，此后我們繼續在業務網絡方向深耕。從2005年到2009年，針對傳統豎井型業務系統結構封閉、可重用性差、兼容性差、升級及維護困難等缺點，我們基于業務網絡理論提出了業務網絡智能化的技術體制，通過能力抽象化、結構層次化、系統通用化、管理統一化的思想，對業務系統進行改造升級，實現業務開發更快捷、實現更廉價、運維更簡單、演進更平滑的目標。我們提出了業務網絡智能化的概念模型、體系結構和能力框架，設計出了基于通用消息總線的通用業務系統架構USSA，并在此基礎上快速設計實現了彩鈴業務平臺、語音增值業務平臺、綜合數據業務平臺等多種業務系統并在現網大規模應用，尤其是幫助中國移動在國內率先提供了彩鈴這個“殺手業務”。圍繞彩鈴形成了無線音樂的巨大市場，直接推動了中國音樂產業的繁榮。實際上，可以說彩鈴一個業務就拯救了當時在互聯網盜版沖擊下處于生死邊緣的整個音樂發行行業。這是通過技術和業務創新推動跨行業資源聚合，實現跨越式發展的典型案例。2009年，我們因為在業務網絡智能化方面的創新貢獻再次獲得了國家科技進步獎二等獎。到今天為止，彩鈴已經發展為包含音頻彩鈴和4G/5G高清視頻彩鈴在內的融合音視頻彩鈴業務。在音視頻彩鈴市場上，我們在中國移動排名第二（華為占53%，我們占47%），在中國聯通排名第一（我們占80%，中興占20%）。能夠憑借自主研發的核心技術和產品與華為、中興這樣的世界一流高科技企業并肩戰斗，共同為中國用戶提供優質服務，我們深感自豪與榮幸！

2010年以來，大數據和AI逐漸成為了熱點技術。我帶領團隊在這些領域開展深入研究，提出了大數據精細化運營系統架構VASLOSA，解決了高維數據檢索、海量流數據相關性分析、本體語義識別、異構數據采集存儲等大數據挖掘和支撐的關鍵問題，率先實現了精細化運營系統，承建了中國移動咪咕音樂、咪咕數媒和咪咕動漫的全國商業智能（BI）等一系列大數據項目，并將大數據、AI應用于物聯網領域，使大數據和AI在我國信息通信領域發揮出巨大的效能。ITU秘書長趙厚麟先生評價我們的工作“無論技術水平，應用創新，還是系統規模，在全球電信行業都處于領先地位”。我們的這一成果獲得了2014年中國通信學會科學技術獎一等獎。

在信息通信安全領域，我們與中國移動深入合作，協助中國移動建成了覆蓋電信網、跨越互聯網的通訊信息反欺詐系統，于2016年在全國31個省大規模應用。對詐騙電話、短彩信等進行了迅速精準的打擊，有效切斷了詐騙鏈條，遏制了通訊信息詐騙高發的勢頭。在全國僅通過詐騙電話攔截一項措施就避免了216億元的經濟損失，社會效益巨大。為此我們獲得了教育部、通信學會等頒發的一系列科技獎項。

此外，我們積極承擔社會責任、參與公益事業。我們在四川眉山捐建了“建新小學”，在歷次賑災慈善活動中累計捐款捐物超過一千萬元。新冠疫情期間，我們全力以赴支持國家的抗疫救災工作，我們支撐的云視訊、音視頻彩鈴、彩印等業務在疫情防控方面發揮出重要作用。

未來我們將秉承“頂天立地”的理念繼續努力，不斷將科研成果應用在祖國的大地上。

智能開放建網絡

本刊記者：我國的電信網絡歷經多年的高速發展，已經成為了重要的國家信息通信基礎設施，擁有強大的能力。尤其近年來，4G在我國迅速普及，而5G作為國家“新基建”的重要方向，正在快速發展中。請您談談如何更好地發揮出電信網絡的強大能力，服務用戶，賦能各行各業。在這方面您做了哪些工作？

廖建新教授：我國的電信網絡經過多年發展，已經形成了包含移動通信網和固定通信網，跨越2G到5G的復雜異構網絡。這個網絡蘊含著巨大的能力，需要通過電信業務體系來提供業務應用，服務用戶，賦能各行各業。然而傳統電信業務體系由獨立封閉的豎井型業務孤島構成，由于沒有解耦，因此無論通過綜合業務網關還是能力開放平臺，都只能開放有限的粗粒度能力，難以滿足各行各業不同場景對能力的需求，同時海量的系統資源也無法得到充分共享。隨著4G、5G的來臨，開放能力、共享資源、實現電信網絡價值的最大化，這已成為整個電信行業必須完成的任務，需要建立智能開放的新一代電信業務體系，在確保現網業務穩定運行的前提下實現網絡及業務系統能力的全面智能開放和資源的充分共享，創建多方共贏的數字生態。

針對這個課題，我們聯合中國移動、華為等伙伴，經過多年的聯合科研攻關，提出一種基于業務系統全面解耦的智能開放的電信業務體系IOTSA，首創了多級、多粒度的能力開放架構，支持對復雜異構網絡的能力收斂、抽象、封裝、編排組合和統一開放。通過對業務系統進行大規模解耦，我們將完整、豐富、超細粒度的能力從原本封閉的業務系統中挖掘出來，并采用基于RESTful的輕量級網絡協議進行開放。在此之上，我們進一步提供了原子能力API和復合能力API，形成三級開放接口。每種開放接口的功能、性能和復雜度都不同，可滿足運營商自有業務和第三方應用的不同層次需求。這樣就兼顧了業務應用多元多變、求新求快的需求與核心網絡穩定運行、少做改造的需求，開放了粒度可控的豐富能力，實現了網絡和系統資源的充分共享。

電信業務體系在實際部署應用時需要滿足資源高效利用、能力按需提供、開放安全可控、API調用靈活計費等重大需求，這要求電信業務體系不但要“開放”，還要“智能”。為此我們創建了支撐該體系的四大核心機制：網絡資源智能調度機制基于現網實時狀態實現優化的資源調度和任務分配；動態服務編排組合機制基于原子能力API提供面向多場景的自適應的復合能力API；異常行為智能監控機制精準發現對能力的違規和異常調用；能力API計費機制支持離線和在線可靠計費。

同時我們還通過技術攻關解決了業務系統解耦和業務提供方面的一系列關鍵技術難題，包括大規模現網業務系統解耦和平滑升級、多業務動態協調、面向云化環境的穩態呼叫保障、分布式過載控制、面向4G/5G的系統演進與信令媒體適配等，確保了智能開放的電信業務體系的大規模部署應用。

隨著4G VoLTE的普及，我們在中國移動網絡上建成了全球首個面向復雜異構網絡環境的智能開放的電信業務體系，提供大量超細粒度能力、396個原子能力以及靈活的復合能力，實現了資源的優化利用和共享，滿足了各行各業多樣化場景的需求，同時保證了原有業務不受影響。我們遵循解耦和開放原則率先提供了一系列創新業務：融合音視頻彩鈴業務已有3.2億用戶，其中4G/5G高清視頻彩鈴業務用戶數已超過1億，成為全球首個大規模商用的5G業務；高頻騷擾電話防護業務基于大數據和AI精準攔截各種騷擾電話，成為最受歡迎的公益服務，得到工信部的高度評價，目前正在全國大力推廣；我們還在全國獨家提供了彩印、和多號/中間號等創新業務，并支撐了VPMN、統一Centrex等大量已有業務，確保了現網數億用戶的業務體驗。在對外開放賦能方面，支撐了阿里巴巴、騰訊、滴滴、美團、58同城、海康威視等7000余家第三方行業企業的應用，促進了各行業信息化、數字化、智能化的轉型升級，幫助其獲得了數百億的經濟效益。同時我們實現了成果的標準化，在ITU-T和3GPP形成了智能開放電信業務體系的首批系列國際標準，與4G和5G的能力開放機制在標準層面實現了深度融合。

面向6G積底蘊

本刊記者：當前5G的發展已經如火如荼，6G的研究則方興未艾。作為國內最早開展6G研究的專家之一，請您談談與5G相比，6G有哪些特點？

廖建新教授：如果說5G的特點是萬物互聯，那么6G的特點就是萬物深度智聯。6G和5G之間有巨大的差異，在此我主要講兩點。首先從業務場景上來看，5G三大應用場景是大帶寬、海量連接和超低時延，分別采用不同的技術，目前的標準化程度不一。這三個技術之間不能兼容，這意味著三大場景需求不能同時滿足。但是未來會產生同時要求大帶寬、海量連接和超低時延的場景，這是5G技術不能支持的，需要采用6G新技術。

產學研用核心團隊

其次，從智能水平上來看，5G主要在網絡優化、智能運維、數據分析等局部領域使用了人工智能，6G則將全面采用人工智能，以應對更加復雜多變的業務需求。6G階段服務的邊界將從物理世界延拓至虛擬世界，由場景驅動進行演進，支持個性化、沉浸式全場景服務。在這種情況下，有必要打破接入方式、管理區域、通信層次間的壁壘，以系統全局觀來看待移動通信網絡，設計可持續演進的網絡管控體系。應從業務網絡的視角梳理網絡管控相關多個領域的需求與關聯，將全場景業務、全域覆蓋以及按需服務的規律、機理、策略凝煉為知識，建立“感知-決策-驗證-適配”的知識定義資源調配機制。所以，6G的網絡智能將是原生智能，打通網絡控制、網絡管理與網絡運維，融合數據、算法與知識，理解用戶意圖，將意圖轉化為全網設備的自動化配置。我們構想由業務網絡自頂向下，通過多層次的需求與資源映射，在物理網絡之上建立強大的神經網絡用于網絡管控。通過有機融合區塊鏈與對抗樣本等技術，實現網絡的內生安全。6G要實現原生智能和內生安全，還有很多領域是深水區，有些領域仍然是無人區，有待我們進一步深入探索。

本刊記者：您剛剛提到在6G探索中尚有不少困難與未知，您的團隊在這些方面已經做了哪些積累？

廖建新教授：我們在未來6G的網絡管控方向已經進行了預研，取得了一些關鍵技術成果，可應用于網絡資源管控、環境感知、路由優化、高清媒體傳輸、故障診斷等多種場景：

我們研發了支持多機多卡的分布式機器學習訓練平臺，支持全網節點以容器方式提供算力，支持深度學習模型自主優化、按需壓縮與分解等功能，可有效減少模型訓練周期，加速人工智能應用落地，并為通信與網絡設施賦予先進的學習能力，實現網絡的原生智能。

我們建立了復雜場景下故障定位的技術框架，支持對網絡異常模式的挖掘和分析；研究海量多源、多模態、多維度的異常指標關聯，通過狀態預測、異常檢測、根因分析等技術，及時快速預測和定位各層網絡設備與軟件的異常，為網絡自愈提供支持。

我們研發出了基于AI強化學習的高清媒體直播/VR業務，連續獲得了2018、2019年的全球智能網絡傳輸競賽總冠軍；我們還建立了手勢識別和草圖檢索的特色研究方向，在ICCV Hands2019全球姿態估計挑戰賽中取得了第一名。

上述成果已發表20余篇頂級期刊和會議論文，部分成果在現網得到了應用和驗證。這些成果為我們在6G網絡開展智能管控奠定了良好的基礎。

未來我們將與中國移動、華為等眾多合作伙伴開展聯合攻關，從網絡體系架構設計層面研究綜合解決網絡按需服務的關鍵科學技術問題，形成6G網絡管控標準體系，建立網絡“按需服務”新產業格局，促進6G新業務涌現，通過網絡孿生創造數字資產共享新經濟，通過加快推進智能化社會，實現傳統產業全面創新與升級，為我國實現“網絡強國”和“智能社會”提供強大的基礎支撐。