本文作者董振华，本文来源于“心声社区”。
通过文中董博士的详细描述，我们可以看到在华为的“博士”们是如何工作的，我们也能看到破解影响业界20多年难题、被称为光接入网领域最伟大创新之一的“光虹膜”技术是如何从“华为博士”大脑里的iDEA一步步变成规模化商业应用的技术成果的。
本文给想学光电、通信、计算机、电子信息类专业的同学一个很好的参考，希望孩子们可以好好读一读！
在光纤里印刷“二维码”
董振华
“面对困境，只有一条路不能选择，那就是放弃的路，只要勇敢去挑战不可能，那就有可能。”这是我一直信奉的道理。
——题记
博士期间，我获得了去德国Bell Labs（贝尔实验室）实习的机会。在这个尖端通信技术研究的殿堂沉浸半年后，我的脑海中浮出一个问题：在研究机构做理论科学研究和在企业做产品研发究竟哪个更适合我？可能有人会觉得我急功近利，但从小我就有一个梦想，有一天能亲手做出改变世界的产品，Bell偏前沿理论的研究，产品化的路太漫长。所以，在2016年实习结束后，我放弃了留在Bell Labs的机会，毅然加入了华为光产品线研究部。
如果说Bell Labs让我体会到了灵感的碰撞与智慧火花的绽放，那么来华为后，让我感受更多的是热火朝天与时不我待。在这里，研究更“接地气”，一排排通信机柜就在身边，伴随着风扇阵阵的轰鸣声，仿佛催促着你要将脑海中刚产生的idea尽快落地。
利用博士期间所学的理论知识做出真正有用的产品，改变人们的生活，这是我加入华为的初衷。在华为，这个梦想不再遥远，只是需要一个机会。
专家说：“这不可能！”
2019年4月16日晚，我们结束了接入网特战队攻坚研讨会，经过持续2天的激烈讨论，有些问题已经找到了解决方案，但是压轴议题“ODN（Optical Distribution Network）如何实现可视化管理”这个老大难问题依然无解。
走在回酒店的路上，主管走到我身边，拍了拍我的肩膀说：“小董，今晚你提的关于ODN可视化的idea非常新颖，只是实现起来还存在一些问题，要不你牵头带领弟兄们成立一个特战队，挑战一下这个难题？”我心里一阵打鼓，毕竟刚接触到这个课题不到一周时间，公司内外多个专家做了无数次尝试都无能为力，我这个接入网“门外汉”只是另辟蹊径有了一些新的思路，现在满脑子都是会上专家们的质疑和挑战，我能搞定吗？但是这也的确是一个非常好的机会，于是我告诉领导“没问题”。
回到问题本身，ODN中文名叫光分配网络，作用是将机房光线路终端(OLT)设备与用户家里的光猫（光网络单元ONU)通过分光器与光纤连接起来，实现千家万户的高速宽带上网，是我国建设信息高速公路，发展数字经济的重要基础。ODN网络中的光纤就像人体的毛细血管，四通八达。ODN可视化，就像给ODN网络加上“末梢神经”，使ODN能够实现数字化、可视化管理。但是这并不容易。
ODN属于无源网络，拓扑呈树状结构，分支光纤众多且多分布在地下与墙体暗管中，一旦铺设下去就变成了“哑资源”“黑户”，这就造成了管理上的两大痛点：首先是资源管理难，ODN至用户家庭的光纤连接关系复杂，需要人工到现场进行盘点记录，盘点不及时或者记录错误，时间一久就会导致运营商资管信息变成“糊涂账”，本来可用的空闲端口因记录错误没办法发放业务，需要进行不必要的设备扩容导致投资浪费；另外是故障运维难，ODN光纤链路的树状结构导致出现故障只能现场逐芯分段定位排查，修复故障需要耗费数天时间，极大的影响用户上网体验。这些年来，运营商每年都不得不投入大量金钱与人力去治理ODN网络，但治理完后没过多久又会出现问题，始终无法从根本上解决问题。因此运营商一直在呼唤ODN可视化技术来实现ODN的数字化管理，期望从根本上解决资管难、运维难的顽疾。光接入解决方案在海外拓展中，客户也明确提出了“ODN网络要想规模部署，首先要解决光纤的可维可管的问题，人拉肩扛的运维管理模式是不可接受的。”
从光接入产业来看，运营商在接入网领域采用分设备“集采”方式使产品很容易陷入红海竞争，无法发挥华为接入网的E2E的系统级技术优势。如果能实现ODN可视化的颠覆式创新，不仅可以为客户带来无法拒绝的独特价值，同时又能实现销售上的粘性，形成华为产品与解决方案的差异化竞争力。
拿到课题后，我们专门成立了“慧眼计划”博士军团。我作为团长带领大家在初期做了大量调研，发现从光接入网诞生以来这个问题就已经存在并困扰业界20多年。针对这个高价值的课题，历史上产品线许多专家团队也曾做过各种尝试，但是都没能成功。在一次内部讨论会上，当我们团队提出要解决这个“困扰接入网20多年的世界级难题”时，在场的专家直接给我们泼了冷水：“这不可能！无源的光纤要想做到像铜线那样可视可管，从原理上来讲就行不通。”
是啊，一个战略产品，业界和专家都认为做不出来，凭什么我们就能做出来？我的心里也没有底，主管似乎看出了我的疑虑，“不要怕，大胆干，做这种颠覆性的技术就是要不怕死，更不要怕死得难看！”有了主管的鼓励，我们不再有顾虑，甩开包袱，说干就干！
▲“慧眼计划”博士军团部分成员
在光纤里印刷“二维码”
踏入一个新的领域研究，最头疼的就是如何从前人几十年的研究工作中快速甄别有用的信息并指导创新。这个时候我想到了埃隆·马斯克屡试不爽的方法——第一性原理思维。这个原理指出研究工作要通过对事物最根本的规律分析与推演得出解决方案。
我们通过查阅近二十年来的学术论文、专利与产品，包括华为其他团队之前做过的尝试，我发现方案虽然五花八门，但是这些方案之所以不成功，在某方面来说都违背了第一性原理思维。具体来说有两点，第一点是违背设计初衷，试图从根本上改变ODN的系统架构，例如给无源的ODN加上供电，并在光纤两头增加金属触点，实现光纤连接关系的识别，这个方法因噎废食，摈弃了ODN无源带来的低成本、易部署的优势；第二点是方案不系统，因此顾此失彼。
第一性原理思维的运用，让我们的方向变得更加清晰，即如何找到一种无源的方法为分光器不同分支加上不同的特征，类似于给每根光纤打上标签，再利用终端来识别。
如何为分光器不同分支加上不同的特征呢？我们想到的第一个方案是在分光器不同端口的尾纤长度上做文章，使不同的分支具有不同的长度特征从而加以区分。这个方案简单易实现，成本也很低。经过样机验证方案可行性后，我们信心满满地组织了演示汇报，在场的专家直接给我们泼了一盆凉水：“这个方案之前有人提过，会导致尾纤总体长度太长，没办法放入巴掌大小的分光器盒子里面。”
“那能不能加大盒子尺寸呢？”我追问。
“不行！违背了标准。”专家们斩钉截铁回答道。
前后花费了一个多月反复验证的方案就这样被拍死在摇篮中，本以为取得了重大技术突破的方案，却给了我们一个教训：方案设计初期就需要和产品同事对齐需求与约束条件，不能闭门造车，研究工作要紧密结合产品，要接地气。
领导为了鼓舞士气，评价这个方案是接入网20年来最伟大的发明之一，起码在技术上是可行的，但没有彻底解决问题，是机械式的延长线创新。
第一个方案宣告破产后，我们的目标也更加明确了——给分支加上的特征必须非常小巧。在延长线思维上我们尝试了多种方案，比如缩短光纤的长度、降低光纤的弯曲半径等，可是这些方案要么成本过高，要么生产起来工艺复杂，根本没办法落地。当项目一筹莫展之时，受接入网专家周博的启发，团队成员小龙提出了一个大胆的想法：“能否在光波导不同分支上直接刻蚀不同的特征图案，就像给各分支赋予了类似人眼的虹膜，让不同端口具有唯一的特征！”这个设想，通俗一点理解其实就如同让每一根光纤都有一个自己二维码，我们只用“扫一扫”就可轻易识别。
我们这个博士军团虽小，但成员的专业背景大相径庭，我主攻光传输技术，金同学研究光传感技术，小龙研究波导材料，他也是我们这个团队里唯一没有光通信背景的成员。也正是这个“门外汉”看似天方夜谭的想法——在光纤里刻写“二维码”，为我们提供了一个可能的方向。
在光纤波导上面刻蚀特征图案，就好比在头发丝上雕刻出一个维纳斯雕像，其难度之大，对工艺精密度要求之高可想而知。我们首先拜访了小龙研究生期间的导师，也是该领域的大牛，他给了肯定的答案——满足我们参数需求的光虹膜图案是可以实现的，但对国内厂家的生产工艺是个挑战。在接下来的3个月里，我们和产品部门祁博团队一起先后拜访了国内大大小小十几个厂家，终于找到一家能够满足我们的工艺需求。在经过厂家的多轮样品验证，解决了“公差”“一致性”“可靠性”等一系列问题后，第一代光虹膜样机终于能稳定产出了！
正当大家乐观地认为方案可以顺利落地时，问题又来了。样机出来后，很快迎来了第一个大考：给某运营商在客户现网环境演示样机。可就在演示的前一天，早准备好的系统掉链子了！接到现场测试同事的电话，他很焦急地说：“系统失效了！拓扑还原的结果与真实情况完全不一致，定位不到根因！”晴天霹雳！我立即定了当天的机票赶到现场。
▲室外阳光炙烤导致光虹膜分光器温升过高系统失效
一夜未眠，经过连续8个小时的故障排查，我发现室外太阳的炙烤导致光虹膜的温升远超实验室模拟环境，光虹膜的某个参数又会受温度影响，从而导致整个系统失效。客户已经在来局点的路上了，怎么办？重压之下，管不了那么多了，“泼水降温！”几盆水浇下来，系统奇迹般地恢复了，这一次演示让客户很满意，希望该技术能快速实现商用。
而我们的心情却依旧沉重，这几盆水仿佛也浇到了大家心里，熄灭了刚刚燃起的希望之火，之前志在必得的喜悦已经烟消云散，愁云笼罩了上来——光虹膜技术的温度敏感性从原理上来讲没办法解决，前面几个月大家费了这么多心血和努力，明明希望就在眼前了，如果败在这一步，那就是功亏一篑了。
接下来的一段时期，项目陷入了停滞，整个团队面临着极大的压力。有一天金同学突然找到我说：“既然没办法从物理上改变温度敏感特性，那能否通过远程测量的方法来感知环境温度，通过算法来校准光虹膜的参数呢？”这个思路顿时点醒了我，“远程测量”“远程测量”我脑袋里飞速运转着如何能实现远程测量。“有办法了！”我大声喊道，“可以利用光遥感技术的原理！”很快我们在溪村实验室楼顶的天台搭建好了环境模拟现网户外高低温变化，验证了新的“远程测量”方案能完美解决光虹膜温度敏感的问题。看到拓扑还原结果准确地显示在屏幕上，我们这才松了一口气。
正是我们这个团队成员的多学科背景，利用跨界思考跳出延长线思维，为解决ODN可视化难题提供了源源不断的idea，并在实践过程中创造性地解决了各种工程问题，才最终针对海外整网场景推出了采用第一代光虹膜技术的Digital Quick ODN(DQ ODN)解决方案。
再问一遍“真的不可能吗？”
当DQ ODN解决方案在海外市场商用如火如荼之际，Marketing的同事带来了新的需求——中国区存量ODN的可视化改造。中国已建成的ODN网络占全世界总量的70%，市场空间巨大，但是要想对存量网络进行可视化改造，方案就得兼容在网的海量光猫，包括不同厂家的新旧各种型号。带着这个任务，我们启动了“慧眼计划2.0”军团项目，并由在1.0项目中快速成长起来的金同学担任团长。
有了前期的成功实践，面对新的挑战团队成员信心满满，但事实告诉我们，太轻敌了！由于存量改造场景没办法将用户家里的光猫更换成新开发的支持DQ ODN功能的光猫，这就等于拿掉了我们方案中最重要的一环，旧的光猫没有特殊设计是无法感知光纤里“二维码”信息的，那该如何实现可视化功能呢？3个多月来，大家想尽各种办法但始终一筹莫展，这一次我们似乎遇到了一个无解的难题，沮丧写满在小伙伴们的脸上，金同学也由于压力过大胖了8斤。上一次我们将“不可能”变为可能，但是这一次，难道就真的“不可能”了吗？
深夜里，辗转难眠的我又一次陷入了“胡思乱想”，思维在黑夜中“天马行空”，突然一个大胆的想法一闪而过，“能否利用光的能量转换实现普通光猫对‘光二维码’的感知？”我赶紧打开手机把这个idea发到了军团工作群里，生怕灵光稍纵即逝。
虽然感觉不靠谱，第二天早会我还是跟大家分享讨论了这个idea，正当大家觉得这个想法过于天马行空，没办法实现的时候，金同学突然拍着桌子跳了起来，“有办法了！可以利用传送网的XX技术，在光虹膜上增加一种材料应该就能实现！”他立即找到了该领域的专家姜博士，证实了这个“不靠谱”的方案在理论上具有可行性。于是之后的一个月，金同学把家安到了实验室，经过数百次的材料参数优化，终于找到了最优的参数组合，实现了我们期望的效果。
我们拿着方案和验证结果跟业务线进行汇报，现场领导和专家不由啧啧称奇，“这个方案很巧妙啊！”领导夸奖完后停顿了2秒，紧接着说道，“你们赶紧把样机拿到客户现网去遛遛，验证一下。”因为有之前给客户演示险些翻车的教训，领导这次没有盲目乐观。可是方案刚处于原型机验证期，没有产品形态的样机，上哪去找客户现网验证呢？就当我正为上哪开实验局发愁的时候，和兄弟部门聚餐的饭桌上得知溪村的X-PIE实验室创新验证环境就是现网环境，涵盖了溪村公寓与湖岸花园的2000+家宽用户，之前产品线的品宽与FTTR产品就是在这个环境上进行Beta阶段验证的。于是我们立即找到X-PIE实验室，通过紧密协同克服重重困难，在2020年10月20号搭建好了现网验证环境。晚上11点，测试结果出来了，一个设备下33个在线的光猫，31个的端口连接关系能准确识别，准确率94%，达到了我们预期的效果，看到结果后的金同学脸上笑开了花。
这一次，又是跨学科交叉融合的思维方法帮助我们把“不可能”变可能，找到第二代光虹膜技术的答案。
▲金同学在中国区客户现网更换光虹膜分光器
“你们的ODN会说话！”
这次X-PIE实验局的验证结果，让领导对新方案的商用有了信心，面对中国区ODN网改这块巨大的市场，领导加大了产品化的投入，我们的创新队伍慢慢由之前的5人小分队，逐渐扩大到了20多人的团队，包含了ODN、AI、NCE、硬件与制造部的资深专家，其中博士就占了三分之一以上。有了各领域专家们的加入，产品化的进度得到了大幅的提升，一些工程化的关键问题例如准确率不稳定，光虹膜附加插损大也在大家集思广益下得到了解决。
2021年夏初，我们在四川省迎来了第二代光虹膜技术的第一个商用实验局。小伙伴们带着产品样机信心满满地奔赴了客户的现网，没想到我们再一次低估了真实现网的复杂程度。我还清楚记得装维小哥第一次带大家来到街边光纤柜，打开柜门的那一刻，看到机架上那密密麻麻、盘根错节的光纤时小伙伴们脸上绝望的表情。“喏，这么多光纤，你们看看有啥子办法可视化嘛？”小哥用四川话笑着说道。
▲中国区ODN建设不规范、环境复杂
当晚，第一次测试结果出来了，准确率还不到50%。由于中国高层住宅楼住户密集的特点以及建网中各种不规范施工操作，这些存量ODN不可预料的复杂性导致我们的算法严重“水土不服”。当晚大家退掉了周末回去的飞机票，一致决定留下来扑在客户现网上进行技术攻关，搞定问题再回去！之后的三个月，川博带领着算法团队针对中国区复杂多变的场景，利用AI算法使识别准确率得到了大幅的提升；周博针对用户密度高的问题，利用相干技术实现了业界最高精度的光虹膜检测。通过不同领域专家的协同攻关，方案的性能不断得到提升。
9月底的一天下午，成都下着暴雨，项目经理突然接到客户电话，说有一片区域出现了网络故障，几十户家庭上不了网，让我们派人跟装维小哥一起寻线排查故障。我们当时正好利用我们的系统完成了对客户网络的一次诊断，发现这条出故障的线路在主干第二个光交箱节点的入口位置出现了异常损耗。我跟装维小哥说，“走，我们直接去这个位置看看，这个位置的入口光纤接头松了。”小哥半信半疑地带着我们来到了指定的地点，刚打开光交箱门，就发现这条线路的光纤接头悬在半空中，重新接好后网络立即得到了恢复。“你们这个技术太牛了！”客户马上打来电话激动地说道。一旁的装维小哥也惊讶得半天说不出话，他没想到之前通常需要花费他一天时间，沿着数公里的线路逐级排查才能找到的故障，我们只需要在手机APP上动一下手指就能快速精准地找到。这件事情之后，客户给我们的光虹膜技术起了个更接地气的名字——“会说话的ODN”。
变不可能为可能，我们做到了！
▲光虹膜规模商用庆功会
“变不可能为可能，不是因为我们相信有奇迹，是因为我们相信科学的研究方法和团队的坚持终会走向胜利。”
随着光虹膜低成本制造的难题在ODN开发部祁博与精密制造部蔡博联手攻克后，我们在光纤里印刷光虹膜的畅想，终于在2021年落入到了DQ ODN产品，先后在海外与中国区发布上市。产品一经推出就受到了各大运营商的广泛关注与欢迎，目前已经在海外和国内都实现了规模销售，光虹膜技术也因此获得第四届华为十大发明。我想，没有什么比看到创新idea一步步变成现实，变成真正对客户有用、方便人们生活的产品更让人兴奋的了。改变世界的梦想也许很宏大，但只要脚踏实地走好每一步，改变就能看见！
回首挑战“ODN可视化世界级难题”的历程，充满了泥泞和曲折，庆幸的是有领导的信任与大力支持，难忘的是兄弟部门小伙伴们全营一杆枪并肩奋战的日日夜夜，同路人始终坚定必胜的信念，将DQ ODN遍插全球是我们根植于内心的理想。
作为我在华为生涯的第一个重点项目，我非常庆幸收获了一个好的阶段性成果。过程中遇到的重重波折也让我深刻理解了主管所说的“不迷信权威，不确定的问题研究就是要向上捅破天，要有不怕死的精神”的含义——只要敢打敢拼，就能激发出潜力，把不可能变为可能！
转眼我已入职华为5年多了，在之后的研究工作道路上，还会有更多的“不可能”等待着我去挑战。就像歌里唱的“要带着光，驯服每一头怪兽。”一个个难题就是等待我驯服的“怪兽”，无所畏惧，追求卓越，挑战不可能，谱写最华彩的生命乐章！
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