數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)（DigitalTwinNetwork）是以數(shù)字化方式創(chuàng)建物理網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的虛擬孿生體，且可與物理網(wǎng)絡(luò)實(shí)體之間實(shí)時(shí)交互映射的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其核心要素為：數(shù)據(jù)、模型、交互、映射。
通過實(shí)時(shí)或者非實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集方式將物理網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)主要包括物理實(shí)體數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、資源數(shù)據(jù)、以及協(xié)議、接口、路由、信令、流程、性能、告警、日志、狀態(tài)等采集存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，為構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)孿生體以及為網(wǎng)絡(luò)孿生體賦能提供數(shù)據(jù)支撐，并且基于這些數(shù)據(jù)形成功能豐富的數(shù)據(jù)模型。通過靈活組合的方式創(chuàng)建多種模型實(shí)例，服務(wù)于各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)孿生體以高保真可視化的頁(yè)面去映射物理網(wǎng)絡(luò)實(shí)體，最終達(dá)到可視化頁(yè)面、孿生網(wǎng)絡(luò)層、物理網(wǎng)絡(luò)層的實(shí)時(shí)交互。同時(shí)借住人工智能、AI算法、專家經(jīng)驗(yàn)、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全生命周期的分析、診斷、仿真和控制。
數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)（DTN）架構(gòu)
數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為如圖3.1-1所示的“三層三域雙閉環(huán)”架構(gòu):三層指構(gòu)成數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的物理網(wǎng)絡(luò)層、孿生網(wǎng)絡(luò)層和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層;三域指孿生網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)域、模型域和管理域，分別對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)共享倉(cāng)庫(kù)、服務(wù)映射模型和網(wǎng)絡(luò)孿生體管理三個(gè)子系統(tǒng);“雙閉環(huán)”是指孿生網(wǎng)絡(luò)層內(nèi)基于服務(wù)映射模型的“內(nèi)閉環(huán)”仿真和優(yōu)化,以及基于三層架構(gòu)的“外閉環(huán)”對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的控制、反饋和優(yōu)化。
物理網(wǎng)絡(luò)層
物理網(wǎng)絡(luò)層主要包含構(gòu)成端到端網(wǎng)絡(luò)的所有物理實(shí)體。網(wǎng)絡(luò)中的各種網(wǎng)元通過孿生南向接口同網(wǎng)絡(luò)孿生體交互網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)控制信息。作為網(wǎng)絡(luò)孿生體的實(shí)體對(duì)象，物理網(wǎng)絡(luò)既可以是移動(dòng)接入網(wǎng)、移動(dòng)核心網(wǎng)，也可以是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、園區(qū)企業(yè)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)類型;既可以是單一網(wǎng)絡(luò)域(例如，接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、核心網(wǎng)、承載網(wǎng)等)子網(wǎng)，也可以是端到端的跨域網(wǎng)絡(luò)。
孿生網(wǎng)絡(luò)層
孿生網(wǎng)絡(luò)層是數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的標(biāo)志，包含數(shù)據(jù)共享倉(cāng)庫(kù)、服務(wù)映射模型和數(shù)字孿生體管理三個(gè)關(guān)鍵子系統(tǒng)。數(shù)據(jù)共享倉(cāng)庫(kù)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集和存儲(chǔ)各種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，并向數(shù)據(jù)映射模型子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)和統(tǒng)一接口;服務(wù)映射模型子系統(tǒng)完成基于數(shù)據(jù)的建模，為各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)模型實(shí)例，最大化網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的敏捷性和可編程性;數(shù)字孿生體管理子系統(tǒng)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)孿生體的全生命周期管理以及可視化呈現(xiàn)。
數(shù)據(jù)共享倉(cāng)庫(kù)
數(shù)據(jù)共享倉(cāng)庫(kù)通過南向接口采集并存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的各種配置和運(yùn)行數(shù)據(jù)，形成數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)的單一事實(shí)源，為各種服務(wù)于應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)模型提供準(zhǔn)確完備的數(shù)據(jù)，包括但不限于網(wǎng)絡(luò)配置信息、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)和用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)共享倉(cāng)庫(kù)主要有以下四項(xiàng)職責(zé)。
1)數(shù)據(jù)采集:完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的抽取、轉(zhuǎn)換、加載，以及清洗和加工，便于大規(guī)模的數(shù)據(jù)完成高效分布式存儲(chǔ);
2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ):結(jié)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的多樣化特性，利用多種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，完成海量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的高校存儲(chǔ);
3)數(shù)據(jù)服務(wù):為服務(wù)映射模型子系統(tǒng)提供包括快速檢索、并發(fā)沖突、批量服務(wù)、統(tǒng)一接口等多種數(shù)據(jù)服務(wù);
4)數(shù)據(jù)管理:完成數(shù)據(jù)的資產(chǎn)管理、安全管理、質(zhì)量管理和元數(shù)據(jù)管理。作為數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)的基石，數(shù)據(jù)共享倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)越完備越準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)模型的豐富性和準(zhǔn)確性就越高。
服務(wù)映射模型
服務(wù)映射模型包括基礎(chǔ)模型和功能模型兩部分。
基礎(chǔ)模型是指基于網(wǎng)元基本配置、環(huán)境信息、運(yùn)行狀態(tài)、鏈路拓?fù)涞刃畔ⅲ⒌膶?duì)應(yīng)于物理實(shí)體網(wǎng)絡(luò)的孿生網(wǎng)絡(luò)體的網(wǎng)元模型和拓?fù)淠Ｐ?，?shí)現(xiàn)對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)精確描述。
功能模型是指針對(duì)特定的應(yīng)用場(chǎng)景，充分利用數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，建立的網(wǎng)絡(luò)分析、仿真、診斷、預(yù)測(cè)、保障等各種數(shù)據(jù)模型。功能模型可以通過多個(gè)維度構(gòu)建和擴(kuò)展:按網(wǎng)絡(luò)類型構(gòu)建，可以有服務(wù)于單網(wǎng)絡(luò)域(如移動(dòng)接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、核心網(wǎng)、承載網(wǎng)等)的模型或者服務(wù)于多網(wǎng)絡(luò)域的模型;按照功能類型劃分，可分為狀態(tài)監(jiān)測(cè)、流量分析、安全演練、故障診斷、質(zhì)量保障等模型;按照適用范圍劃分，可以劃分為通用模型和專用模型;按照網(wǎng)絡(luò)生命周期管理劃分，可分為規(guī)劃、建設(shè)、維護(hù)、優(yōu)化和運(yùn)營(yíng)等模型。將多個(gè)維度結(jié)合在一起，可以創(chuàng)建面向更為具體應(yīng)用場(chǎng)景的數(shù)據(jù)模型，例如，可以建立園區(qū)網(wǎng)絡(luò)中核心交換機(jī)上的流量均衡優(yōu)化模型，通過實(shí)例服務(wù)于相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。
基礎(chǔ)模型和功能模型通過實(shí)例或者實(shí)例的組合向上層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供服務(wù)，最大化網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的敏捷性和可編程性。同時(shí)，模型實(shí)例需要通過程序驅(qū)動(dòng)在虛擬孿生網(wǎng)元或網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲袑?duì)預(yù)測(cè)、調(diào)度、配置、優(yōu)化等目標(biāo)完充分的仿真和驗(yàn)證，保證變更控制下發(fā)到物理網(wǎng)絡(luò)時(shí)的有效性和可靠性。
網(wǎng)絡(luò)孿生體管理
網(wǎng)絡(luò)孿生體管理完成數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)的管理功能，全生命周期記錄，可視化呈現(xiàn)和管控網(wǎng)絡(luò)孿生體的各種元素，包括拓?fù)涔芾?、模型管理和安全管理?/p>
1)拓?fù)涔芾砘诨A(chǔ)模型，生成物理網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)的虛擬拓?fù)洌?duì)拓?fù)溥M(jìn)行多維度、多層次的可視化展現(xiàn)。
2)模型管理服務(wù)于各種數(shù)據(jù)模型實(shí)例的創(chuàng)建、存儲(chǔ)、更新以及模型組合、應(yīng)用關(guān)聯(lián)的管理。同時(shí)，可視化呈現(xiàn)模型實(shí)例的數(shù)據(jù)加載、模型仿真驗(yàn)證過程和結(jié)果。
3)安全管理模塊同數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)安全管理一起，負(fù)責(zé)數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和模型安全保障相關(guān)的認(rèn)證、授權(quán)、保密、準(zhǔn)確性和完整性。
