2022數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)(DTN)白皮書(shū)

2022年

數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)目錄前言 5數(shù)字孿網(wǎng)絡(luò)力分析 5數(shù)字孿網(wǎng)絡(luò)求驅(qū)動(dòng) 5數(shù)字孿網(wǎng)絡(luò)術(shù)驅(qū)動(dòng) 7數(shù)字孿網(wǎng)絡(luò)及關(guān)鍵術(shù) 9數(shù)字孿網(wǎng)絡(luò)（DTN）架構(gòu) 9物理網(wǎng)層 10孿生網(wǎng)層 10網(wǎng)絡(luò)應(yīng)層 13數(shù)字孿網(wǎng)絡(luò)鍵技術(shù) 13全景數(shù)服務(wù)術(shù) 13全生命期建技術(shù) 15全域?qū)\體管技術(shù) 18全維網(wǎng)透視術(shù) 19全向接協(xié)議術(shù) 20數(shù)字孿網(wǎng)絡(luò)體系 22分級(jí)維方法論 22分級(jí)參指標(biāo) 232數(shù)字孿網(wǎng)絡(luò)需求分析 24應(yīng)用場(chǎng)：端端網(wǎng)絡(luò)SLA質(zhì)量保障 24場(chǎng)景描述 24技術(shù)需求 26應(yīng)用場(chǎng)景：IP絡(luò)性預(yù)測(cè) 27場(chǎng)景簡(jiǎn)介 27技術(shù)需求 30應(yīng)用場(chǎng)景：數(shù)驅(qū)動(dòng)分布式量工程 31場(chǎng)景簡(jiǎn)介 31技術(shù)需求 33應(yīng)用場(chǎng)：無(wú)網(wǎng)絡(luò)調(diào)優(yōu) 35場(chǎng)景簡(jiǎn)介 35技術(shù)需求 36應(yīng)用場(chǎng)：無(wú)算法真 37場(chǎng)景簡(jiǎn)介 37技術(shù)需求 38應(yīng)用場(chǎng)：基云邊架構(gòu)的域網(wǎng)自治 40場(chǎng)景簡(jiǎn)介 40技術(shù)需求 423應(yīng)用場(chǎng)：基多維源分配無(wú)線絡(luò)節(jié)能 43場(chǎng)景簡(jiǎn)介 43技術(shù)需求 45通信網(wǎng)一體視化營(yíng) 47場(chǎng)景簡(jiǎn)介 47技術(shù)需求 48總結(jié)與望 50縮略語(yǔ) 514前言2002.MichaelGrieves20172019三年入選Gartner6G（Digital6G“重塑數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)需求驅(qū)動(dòng)隨著5G55G用大數(shù)據(jù)及AI5G因此，我們認(rèn)為數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)（DTN）將成為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、運(yùn)行、管理和運(yùn)營(yíng)的新6方向，成為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能化、自動(dòng)化的重要手段，助力網(wǎng)絡(luò)達(dá)到以下效果：數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)技術(shù)驅(qū)動(dòng)2002Grieves（Digital7在智慧城市領(lǐng)域，借助數(shù)字孿生技術(shù)可以提升城市規(guī)劃質(zhì)量和水平，推動(dòng)城市設(shè)計(jì)和Cityzenith5D8（DigitalAI數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)（DTN）架構(gòu)3.1-19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)的圖3.1-1數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)物理網(wǎng)絡(luò)層孿生網(wǎng)絡(luò)層作為數(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)映射模型包括基礎(chǔ)模型和功能模型兩部分。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、1112網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)全景數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)- 數(shù)據(jù)采集分為采集對(duì)象、采集數(shù)據(jù)類型、采集協(xié)議。13SNMPNetflow、Sflow（Network- （大規(guī)模分布式MPP（MassiveParallelProcessing）數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建的主數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。Hadoop/HDFSMapReduceNoSQL和列存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)適用于網(wǎng)絡(luò)特定場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)處理，可作為傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的有效補(bǔ)充。- 全生命周期建模技術(shù)（一）基礎(chǔ)模型構(gòu)建以一個(gè)站點(diǎn)單體為例，表征信息如下：〈類：對(duì)應(yīng)基站的種類屬性：15//關(guān)系：用于表達(dá)模型內(nèi)部與模型對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)。對(duì)于電信站點(diǎn)信息化模型的關(guān)系類型應(yīng)有連接關(guān)系、組合關(guān)系、安裝關(guān)系等。規(guī)則：用于定義基站孿生體的運(yùn)行規(guī)則等，例如告警規(guī)則、性能預(yù)警規(guī)則等?！担ǘ┕δ苣Ｐ蜆?gòu)建Gradientboostingdecision)等人工AI17Qualityexperience全域?qū)\生體管理技術(shù)孿生體管理通過(guò)構(gòu)建數(shù)字線程將網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)每一步的所有信息和數(shù)據(jù)都輸入到構(gòu)建的模/全維網(wǎng)絡(luò)透視技術(shù)BIM模3全向接口協(xié)議技術(shù)務(wù)映射模型仿真驗(yàn)證后的控制指令下發(fā)至物理網(wǎng)絡(luò)層的網(wǎng)元。RDMARemotedirectmemoryaccess，RDMACPU孿生北向可以考慮使用輕量級(jí)的、易擴(kuò)展的接口。表現(xiàn)層狀態(tài)轉(zhuǎn)移(RepresentationalstateCRUD)操作映射為HTTP的GETPOSTDELETE等方法。由于REST式的web用的復(fù)雜度。也可以考慮使用基于QUIC的HTTP/3.0協(xié)議，QUIC(QuickUDPinternetconnections)協(xié)議是一種新的多路復(fù)用和安全傳輸U(kuò)DP協(xié)議，具有連接快、延遲HTTP/3.0是HTTP協(xié)議的第3個(gè)版本，采用QUIC作為傳輸層，解決了很多之前采用21分級(jí)維度方法論N3.34.1-1圖4.1-1數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)分級(jí)體系參考指標(biāo)22（分級(jí)參考指標(biāo)維度參考指標(biāo)L1（網(wǎng)絡(luò)物理可視）L2（網(wǎng)絡(luò)模擬驗(yàn)證）L3（網(wǎng)絡(luò)模擬推演）L4（網(wǎng)絡(luò)智能決策）L5（網(wǎng)絡(luò)自主孿生）數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)類型設(shè)備數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)增加網(wǎng)絡(luò)配置數(shù)據(jù)和用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)增加數(shù)據(jù)智能分析能力增加智能數(shù)據(jù)分析及智能策略生成能力增加自主數(shù)據(jù)分析及決策能力基礎(chǔ)模型網(wǎng)元模型使用通用形狀或邏輯符號(hào)滿足可視化需求，不體現(xiàn)物理本體原貌體現(xiàn)基本的物理本體外形和規(guī)格具備一定細(xì)節(jié)的物理本體外形和規(guī)格具備更多細(xì)節(jié)的物理本體外形和規(guī)格物理本體1：1呈現(xiàn)拓?fù)淠Ｐ蜔o(wú)單域內(nèi)連接關(guān)系單域內(nèi)連接及接口、信令交互單域及跨域網(wǎng)絡(luò)連接及接口、信令交互單域及跨域網(wǎng)絡(luò)連接及接口、信令交互23運(yùn)行狀態(tài)能夠粗略體現(xiàn)網(wǎng)元狀態(tài)，與物理本體狀態(tài)不能實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)與物理本體部分狀態(tài)準(zhǔn)實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)與物理本體部分狀態(tài)準(zhǔn)實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)與物理本體部分運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)與物理本體狀態(tài)實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)，并呈現(xiàn)所有狀態(tài)功能模型智能能力單網(wǎng)元智能化，執(zhí)行重復(fù)的子任務(wù)單域智能化，靜態(tài)策略自適應(yīng)執(zhí)行多域協(xié)同智能化，特定場(chǎng)景下的動(dòng)態(tài)策略智能生成高度智能化，策略在線迭代，動(dòng)態(tài)策略完整閉環(huán)完全智能化，知識(shí)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自學(xué)習(xí)、自演進(jìn)功能構(gòu)建編碼式，無(wú)規(guī)則組件式，增加單域網(wǎng)絡(luò)連接規(guī)則探索式，增加單域網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、診斷規(guī)則演進(jìn)式，增加跨域網(wǎng)絡(luò)處置、預(yù)防規(guī)則自主式，全網(wǎng)規(guī)則自優(yōu)化虛實(shí)交互無(wú)人工半自動(dòng)開(kāi)環(huán)自動(dòng)閉環(huán)智能閉環(huán)表4.2-1數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)分級(jí)體系SLA場(chǎng)景描述SLASLA管理流程E2ESLA（SLASLA要求后生成的網(wǎng)絡(luò)部署方案將首先在24圖5.1.1-1:基于DTN的SLA閉環(huán)保障解決方案SLASLA（可能涉及數(shù)據(jù)分析、智能化處理能力等）也要求注入到DTN中。保障的閉環(huán)管理處理流程已在性地監(jiān)控與SLA閉環(huán)生命周期管理相關(guān)的KPISLASLASLA可以及時(shí)取消或刪除與物理網(wǎng)絡(luò)的連接，同時(shí)刪除或遷移DTN系統(tǒng)內(nèi)部的所有分析數(shù)據(jù)和閉環(huán)管理設(shè)置，以節(jié)省其他網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的計(jì)算資源。技術(shù)需求端到端網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)需要支持對(duì)于SLA涉及的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)與15分鐘/SLA保障5GSLA理系統(tǒng)將SLA（5QISLASLA參數(shù)對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)及5QISLASLASLASLA需求時(shí)，SLA不滿足的原因，同時(shí)借助AI/MLSLAAI/ML網(wǎng)絡(luò)策略時(shí)，其對(duì)于真實(shí)物理網(wǎng)絡(luò)性能的提升以及對(duì)其他運(yùn)行態(tài)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的影響都是未知后，這些相關(guān)的驗(yàn)證均可以在結(jié)果可以高效的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)SLA應(yīng)用場(chǎng)景：IP場(chǎng)景簡(jiǎn)介IP“best-effort（27圖5.2.1-1性能可預(yù)期網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)-圖5.2.1-1基于全面故障探測(cè)的重路由機(jī)制-網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部形成擁塞導(dǎo)致端到端傳輸延遲的增大。技術(shù)需求解決這一需求的模型包含了兩個(gè)核心部分，即信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和端側(cè)控制。（In-bandNetwork1PU應(yīng)用場(chǎng)景：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的分布式流量工程場(chǎng)景簡(jiǎn)介5.3.1-1圖5.3.1-1智能路由體系結(jié)構(gòu)（3部分組成。首（（在訓(xùn)練過(guò)程開(kāi)始前，通過(guò)KKsortatP技術(shù)需求即10ms34應(yīng)用場(chǎng)景：無(wú)線網(wǎng)絡(luò)速率調(diào)優(yōu)場(chǎng)景簡(jiǎn)介網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化階段的主要目標(biāo)是通過(guò)各種硬件或軟件技術(shù)使網(wǎng)絡(luò)性能達(dá)到我們需要的最佳5.4.1-1基于數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線速率調(diào)優(yōu)示意圖5G5G5G數(shù)配置問(wèn)題、PCI配置問(wèn)題等都會(huì)影響終端速率問(wèn)題，從而影響用戶體驗(yàn)。當(dāng)前我們?cè)跓o(wú)線速率調(diào)優(yōu)時(shí)主要面臨以下幾個(gè)問(wèn)題：5.4.1-1技術(shù)需求基于DTN的無(wú)線速率調(diào)優(yōu)應(yīng)具備以下能力：36還原真實(shí)無(wú)線信道的特性，在孿生體里能夠無(wú)限趨近于仿真用戶的真實(shí)感知，需要保證信道在空間與時(shí)間上的相關(guān)性，達(dá)到無(wú)線信道的精確孿生，這就需要我們提供切實(shí)可行的數(shù)字孿生的無(wú)線信道建模方案。由于5G應(yīng)用場(chǎng)景：無(wú)線算法仿真場(chǎng)景簡(jiǎn)介UE5.5.1-137圖5.5.1-1無(wú)線算法仿真涉及的數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)功能網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法驗(yàn)證：在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時(shí)，若基于仿真優(yōu)化，則有可能與實(shí)際外場(chǎng)情況不相符；若直接在外場(chǎng)優(yōu)化，則有版本迭代周期長(zhǎng)的困難。數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⒋藘煞N方法的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，在保證性能的同時(shí)快速迭代測(cè)試，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新技術(shù)驗(yàn)證：創(chuàng)新技術(shù)如何在不影響現(xiàn)網(wǎng)的條件下進(jìn)行實(shí)測(cè)驗(yàn)證是業(yè)界的一大難題。基于數(shù)字孿生信道建模方法，可以將待驗(yàn)證區(qū)域的無(wú)線環(huán)境建模為孿生信道，從而可以在孿生網(wǎng)絡(luò)體中進(jìn)行驗(yàn)證與優(yōu)化，可大幅降低驗(yàn)證成本，同時(shí)加速迭代落地。技術(shù)需求5.5.2-138結(jié)合無(wú)線算法影響因素考慮，數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)中的孿生對(duì)象和相關(guān)技術(shù)需求如下：圖5.5.2-1無(wú)線算法性能影響因素-/1395dB；30%；5dB。/應(yīng)用場(chǎng)景：基于云邊協(xié)同架構(gòu)的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)自治場(chǎng)景簡(jiǎn)介5G圖5.6-1云邊協(xié)同架構(gòu)示意圖如圖5.6-1技術(shù)需求--應(yīng)用場(chǎng)景：基于多維度資源分配的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)能場(chǎng)景簡(jiǎn)介5G6GAI2030206060AI對(duì)業(yè)務(wù)圖5.7.1-1多維度資源分配的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方案AI技術(shù)需求網(wǎng)運(yùn)營(yíng)，上述場(chǎng)景對(duì)數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)需求如下：AIAISINR通信網(wǎng)絡(luò)一體可視化運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景簡(jiǎn)介5G網(wǎng)絡(luò)U5G隨著5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)重點(diǎn)的轉(zhuǎn)移，室內(nèi)場(chǎng)景正在成為資源投放和質(zhì)量分析的焦點(diǎn)；構(gòu)建室內(nèi)外一體的城市級(jí)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字孿生體，有助于精確評(píng)估5G樓宇覆蓋資源的投放效益。三維電子地圖是搭建城市級(jí)孿生體的重要環(huán)境資源，既是通信空間局房資源布局的宏觀基礎(chǔ)，更影響到網(wǎng)絡(luò)性能的精確模擬程度。47圖5.8.1-1基于數(shù)字孿生的通信網(wǎng)絡(luò)一體可視化運(yùn)營(yíng)同時(shí)，5GRSRP/SINRsse技術(shù)需求）（）（）結(jié)合BIM等樓宇建模技術(shù)3DIDC機(jī)房樓3D155GV（5G由于5G大規(guī)模陣列天線復(fù)雜，為了能在網(wǎng)絡(luò)孿生體里更真實(shí)的映射現(xiàn)實(shí)中的天饋系當(dāng)前業(yè)界對(duì)推動(dòng)50日使數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)形成統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。突破建設(shè)開(kāi)放的逐級(jí)推廣縮略語(yǔ)英文簡(jiǎn)稱英文全稱中文全稱3GPP3rdGenerationPartnershipProject第三代合作伙伴計(jì)劃5G5thGenerationMobileCommunicationTechnology第五代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)6G6thGenerationMobileCommunicationTechnology第六代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)AIArtificialIntelligence人工智能BMIBuildingInformationModeling建筑信息模型51CPUCentralProcessingUnit中央處理器CRUDCreate，Read，Update，Delete增加,檢索,更新,刪除DTNDigitalTwinNetwork數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)E2EtheEnd-to-End端到端HTTPHyperTextTransferProtocol超文本傳輸協(xié)議ICTInformationandCommunicationsTechnology信息與通信技術(shù)IETFTheInternetEngineeringTaskForce國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組INTIn-bandNetworkTelemetry帶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)遙測(cè)IPInternetProtocol網(wǎng)際互連協(xié)議ITUInternationalTelecommunicationUnion國(guó)際電信聯(lián)盟ITU-TITUTelecommunicationStandardizationSector國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)分局KPIKeyPerformanceIndicator關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)KSPKshortestpathK條最短路徑MLMachineLearning機(jī)器學(xué)習(xí)ORBOrientedFASTandRotatedBRIEF快速特征點(diǎn)提取和描述算法PCIPeripheralComponent外設(shè)組件互連標(biāo)準(zhǔn)52InterconnectQUICQuickUDPInternetConnections基于UDP的低時(shí)延的互聯(lián)網(wǎng)傳輸層協(xié)議RDMARemoteDirectMemoryAccess遠(yuǎn)程直接數(shù)據(jù)存取RESTRepresentationalStateTransfer表現(xiàn)層狀態(tài)轉(zhuǎn)移RESTfulRepresentationalSt