網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速迭代演進(jìn)，速率更高、連接更廣、時(shí)延更低、可靠性更強(qiáng)、靈活性更好，持續(xù)賦能千行百業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。但網(wǎng)絡(luò)新業(yè)務(wù)層出不窮，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，負(fù)載不斷增加，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營維護(hù)雜度高，創(chuàng)新技術(shù)落地部署困難，制約了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。
數(shù)字孿生理念應(yīng)用于垂直行業(yè)網(wǎng)絡(luò)“規(guī)、建、運(yùn)、維、優(yōu)”全生命周期管理中，創(chuàng)建物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的虛擬鏡像，搭建與物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一致、拓?fù)湟恢?、?shù)據(jù)一致的數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測、流量全息透視、故障診斷分析、設(shè)備全生命周期管理等場景發(fā)揮重要作用，同時(shí)，虛擬空間的網(wǎng)絡(luò)鏡像環(huán)境可以提供網(wǎng)絡(luò)配置正確性驗(yàn)證，大大降低現(xiàn)網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn),消除錯(cuò)誤配置導(dǎo)致現(xiàn)網(wǎng)故障的可能性。
網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生概念
中國移動(dòng)在業(yè)界首次提出了數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)（DTN）的概念，數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)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)倉庫，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面去映射物理網(wǎng)絡(luò)實(shí)體，最終達(dá)到可視化頁面、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。
網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生核心價(jià)值
數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)將成為未來網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、運(yùn)行、管理和運(yùn)營的新方向，成為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能化、自動(dòng)化的重要手段，在以下方面實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全生命周期管理價(jià)值：
一是拓?fù)渫敢暫土髁咳?。幫助用戶更清晰地感知網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、更高效地挖掘網(wǎng)絡(luò)有價(jià)值的信息、以更友好的沉浸交互界面探索網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新應(yīng)用，將物理網(wǎng)絡(luò)由“黑盒”變成“白盒”。
二是從設(shè)備到組網(wǎng)的全生命周期管理。在網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)生命周期“規(guī)劃、建設(shè)、維護(hù)及優(yōu)化”中，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維中出現(xiàn)故障，不僅能回溯到網(wǎng)絡(luò)的“過去”，也能通過網(wǎng)元模型回溯到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的“過去”，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的生命周期關(guān)聯(lián)分析，通過數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)將網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的生命周期緊密結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的全流程精細(xì)化管理。
三是網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)閉環(huán)控制。通過網(wǎng)絡(luò)配置在孿生網(wǎng)絡(luò)層內(nèi)進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)控制、反饋與優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)、自驗(yàn)證、自演進(jìn)的實(shí)時(shí)閉環(huán)控制。
四是網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)和成本降低。借助數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案高效仿真，充分驗(yàn)證后部署至實(shí)體網(wǎng)絡(luò)，降低現(xiàn)網(wǎng)部署的試錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)和成本，提高方案部署的效率，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)低成本、高效率的網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新技術(shù)研究。
網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生整體架構(gòu)
結(jié)合數(shù)字孿生的技術(shù)特點(diǎn)和通信網(wǎng)絡(luò)的需求，中國移動(dòng)提出了“三層三域雙閉環(huán)”的數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)參考架構(gòu)。其中三層指構(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)共享倉庫、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。
在物理網(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，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。
在孿生網(wǎng)絡(luò)層，主要由數(shù)據(jù)共享倉庫、服務(wù)映射模型和孿生體管理三個(gè)模塊組成。其中數(shù)據(jù)共享倉庫子系統(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)。
在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層，各類應(yīng)用通過北向接口向?qū)\生網(wǎng)絡(luò)層輸入需求，并通過模型化實(shí)例在孿生網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行業(yè)務(wù)部署，充分驗(yàn)證后下發(fā)至物理實(shí)體網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)可視化、意圖驗(yàn)證、網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)駕駛等創(chuàng)新技術(shù)及各種應(yīng)用以更低的成本、更高的效率、更小的現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)影響快速部署。
網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)
網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生的實(shí)現(xiàn)依托五大類關(guān)鍵技術(shù)的支撐，一是全景數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)，包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建和統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務(wù)接口。二是網(wǎng)絡(luò)全生命周期建模技術(shù)，包括以網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基本配置、環(huán)境信息、運(yùn)行狀態(tài)、鏈路拓?fù)涞葹榇淼幕A(chǔ)模型，和以網(wǎng)絡(luò)感知、分析、仿真、推理、決策等為代表的功能模型。三是全域?qū)\生體管理技術(shù)，通過構(gòu)建數(shù)字線程將網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)全流程數(shù)據(jù)集成，持續(xù)迭代優(yōu)化孿生體模型直至相關(guān)偏離數(shù)值處于允差范圍之內(nèi)。四是網(wǎng)絡(luò)可視化技術(shù)，基于業(yè)務(wù)需求構(gòu)建不同級(jí)別的可視化能力，支撐孿生體與物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的動(dòng)態(tài)交互、關(guān)聯(lián)性交互和沉浸式模擬，輔助認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，支撐挖掘隱藏在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的價(jià)值信息。五是全向接口協(xié)議技術(shù)，面對(duì)大規(guī)模數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)兼容性和擴(kuò)展性需求，兼顧新應(yīng)用、新功能的快速引入集成，構(gòu)建統(tǒng)一的、擴(kuò)展性強(qiáng)的、易用的標(biāo)準(zhǔn)化接口和協(xié)議體系，包括南向、北向和孿生體內(nèi)部接口。
5G行業(yè)網(wǎng)需求特征
相比于C端公網(wǎng)而言，垂直行業(yè)網(wǎng)絡(luò)在目標(biāo)客戶、技術(shù)用途、性能要求、管理方式、終端設(shè)備等方面存在較大差異，導(dǎo)致5G行業(yè)網(wǎng)需求存在四大特征。一是可用性，垂直行業(yè)用戶要求專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)始終在線，以使停機(jī)時(shí)間幾乎為零，并且可以控制任何系統(tǒng)維護(hù)，以確保最大的可用性。二是可靠性，要求在預(yù)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)以高成功概率傳輸給定數(shù)量的業(yè)務(wù)的能力，需要足夠的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和容量，以及強(qiáng)大的切換功能。三是靈活性，垂直行業(yè)客戶要求吞吐量、延遲、抖動(dòng)、丟包率等網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)靈活可變、按需定制、可感可控。四是安全性，特定垂直行業(yè)要求極高的端到端安全性，以確保信息，基礎(chǔ)架構(gòu)和人員免受威脅。同時(shí)要求利用網(wǎng)絡(luò)隔離，數(shù)據(jù)保護(hù)和設(shè)備/用戶身份驗(yàn)證來保護(hù)關(guān)鍵資產(chǎn)，保持企業(yè)對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的主權(quán)，確保敏感信息保留在本地。
基于數(shù)字孿生的5G行業(yè)網(wǎng)全生命周期管理能力體系
受需求影響，5G行業(yè)網(wǎng)在規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維、優(yōu)化等全生命流程管理中現(xiàn)存諸多痛點(diǎn)，主要包括聯(lián)網(wǎng)方式和終端類型種類繁多、組網(wǎng)方案和配置定制化程度高、客戶網(wǎng)絡(luò)感知意愿強(qiáng)、對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障容忍度低等，要求網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營主體全面提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)品質(zhì)和運(yùn)維管理效率。作為助力千行百業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)智化轉(zhuǎn)型的重要技術(shù)，數(shù)字孿生也將在5G行業(yè)網(wǎng)全生命周期管理中發(fā)揮價(jià)值。結(jié)合數(shù)字孿生整體技術(shù)架構(gòu)和理念，依托數(shù)字孿生建立的5G行業(yè)網(wǎng)全生命周期管理能力體系應(yīng)包含以下幾個(gè)方面：
一是5G行業(yè)網(wǎng)方案規(guī)劃及仿真能力。構(gòu)建基于5G專網(wǎng)、新型無源、新型短距、藍(lán)牙、TSN等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的5G行業(yè)網(wǎng)拓?fù)鋽?shù)字仿真模型，“拖拽式”操作，便捷高效地實(shí)現(xiàn)5G行業(yè)網(wǎng)方案規(guī)劃及仿真功能，以快速實(shí)現(xiàn)頻段專享、上行高速率傳輸、高精定位、定制全面覆蓋、高可靠傳輸?shù)冉M網(wǎng)要求，滿足行業(yè)客戶在復(fù)雜應(yīng)用場景下不同生產(chǎn)或管理環(huán)節(jié)對(duì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和組網(wǎng)的需求。
二是5G行業(yè)網(wǎng)數(shù)字孿生建模能力。提供垂直行業(yè)運(yùn)行設(shè)備、終端、行業(yè)網(wǎng)關(guān)等設(shè)備的孿生建模，包含物理空間模型、機(jī)理模型、語義模型等，實(shí)現(xiàn)數(shù)字空間和物理實(shí)體的關(guān)聯(lián)，在“規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)維、優(yōu)化”網(wǎng)絡(luò)全生命周期中，為5G行業(yè)網(wǎng)數(shù)字孿生的仿真、可視化及智能運(yùn)維能力提供基礎(chǔ)能力支撐。
三是5G行業(yè)網(wǎng)數(shù)字孿生可視化能力。面向5G行業(yè)網(wǎng)全生命周期提供數(shù)字孿生多維可視化功能，涵蓋網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營和維護(hù)等各個(gè)階段，既為行業(yè)客戶提供定制化和可視化的端到端網(wǎng)絡(luò)解決方案、網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)規(guī)劃及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)度監(jiān)控等功能，也能提供網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)配置、網(wǎng)絡(luò)覆蓋等可視化能力。
四是5G行業(yè)網(wǎng)數(shù)字孿生智能化運(yùn)維能力。基于智能運(yùn)維算法，結(jié)合5G行業(yè)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行參數(shù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、歷史故障、告警日志等數(shù)據(jù)，通過孿生仿真等技術(shù)提供5G行業(yè)網(wǎng)故障診斷、故障預(yù)測及自愈性維護(hù)等服務(wù)。
中國移動(dòng)以5G行業(yè)網(wǎng)全生命周期管理能力體系為指導(dǎo)理念，兼顧5G行業(yè)網(wǎng)在賦能垂直行業(yè)時(shí)的“信息高速：5G專網(wǎng)”和“最后一百米：行業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)”兩大子領(lǐng)域，分別構(gòu)建了面向上述兩個(gè)子領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生技術(shù)體系。
