5G承載網(wǎng)數(shù)字孿生技術(shù)與應(yīng)用方案完整版

引言 近年來(lái)，數(shù)字孿生技術(shù)在5G承載網(wǎng)智能化管控領(lǐng)域的應(yīng)用成為一個(gè)新的熱點(diǎn)和研究方向。國(guó)內(nèi)外各研究機(jī)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化組織紛紛開展數(shù)字孿生應(yīng)用場(chǎng)景探索和關(guān)鍵技術(shù)研究，數(shù)字孿生技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作正穩(wěn)步推進(jìn)，數(shù)字孿生相關(guān)生態(tài)正在逐步形成。根據(jù)全球最具權(quán)威的IT研究與顧問(wèn)咨詢公司Gartner頂級(jí)戰(zhàn)略技術(shù)趨勢(shì)的預(yù)測(cè)[1]：到2027年，全球超過(guò)40%的大型企業(yè)機(jī)構(gòu)將在基于元宇宙的項(xiàng)目中使用Web3、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）云和數(shù)字孿生的組合來(lái)增加收入。根據(jù)全球市場(chǎng)研究公司VantageMarketResearch發(fā)布的《數(shù)字孿生市場(chǎng)規(guī)模、份額和趨勢(shì)分析報(bào)告》[2]稱，2021年全球數(shù)字孿生市場(chǎng)規(guī)模為65億美元，預(yù)計(jì)到2028年將增長(zhǎng)到535億美元，2022至2028年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）達(dá)到42.1%。由此可見(jiàn)，數(shù)字孿生技術(shù)在全球的應(yīng)用規(guī)模在未來(lái)幾年將呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，成為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要技術(shù)驅(qū)動(dòng)力之一，也反映出數(shù)字孿生技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用前景和重要價(jià)值。數(shù)字孿生在信息通信領(lǐng)域的應(yīng)用尚處于起步階段，相關(guān)理論與技術(shù)研究成果陸續(xù)發(fā)布。目前處于概念研討、應(yīng)用探索和起步研究階段。工信部推動(dòng)成立IMT-2030（6G）推進(jìn)組，將“萬(wàn)物智聯(lián)、數(shù)字孿生”作為6G網(wǎng)絡(luò)愿景，數(shù)字孿生成為6G的關(guān)鍵技術(shù)之一。本白皮書梳理了當(dāng)前數(shù)字孿生在信息通信領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展，分析提出了信息通信網(wǎng)數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)。并從數(shù)字孿生在5G承載網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景和需求出發(fā)，分析提出面向5G承載網(wǎng)的數(shù)字孿生體系架構(gòu)、數(shù)字孿生系統(tǒng)部署方案，以及面向應(yīng)用場(chǎng)景的服務(wù)應(yīng)用方案等，為數(shù)字孿生技術(shù)在承載網(wǎng)中的實(shí)際部署提供指導(dǎo)和參考。后續(xù)業(yè)界應(yīng)進(jìn)一步推動(dòng)技術(shù)方案收斂、標(biāo)準(zhǔn)化、形成產(chǎn)業(yè)合力，加速推動(dòng)5G承載網(wǎng)數(shù)字孿生技術(shù)及方案的逐步成熟，共建5G承載網(wǎng)數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)生態(tài)。 信息通信領(lǐng)域數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)應(yīng)用與標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展 數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)應(yīng)用各領(lǐng)域逐步滲透數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究正向各專業(yè)領(lǐng)域逐步滲透。數(shù)字孿生在信息通信領(lǐng)域的應(yīng)用目前處于概念研討、應(yīng)用場(chǎng)景探索的研究起步階段，數(shù)字孿生體系和關(guān)鍵技術(shù)研究正在各專業(yè)領(lǐng)域逐步展開。從2018年起，運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商、高等院校開始針對(duì)信息通信領(lǐng)域的數(shù)字孿生應(yīng)用和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行超前探索，探索方向包括面向B5G/6G通信、光網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信、無(wú)線通信等方向的數(shù)字孿生應(yīng)用及精準(zhǔn)數(shù)理建模、數(shù)據(jù)與仿真模型融合、大規(guī)模物理網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生仿真驗(yàn)證等關(guān)鍵技術(shù)，產(chǎn)業(yè)已發(fā)布的相關(guān)成果如下表1所示。表1信息通信領(lǐng)域數(shù)字孿生已發(fā)布的主要成果2信息通信領(lǐng)域數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)主體基本形成。數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)鏈主要的產(chǎn)業(yè)主體如下圖1所示，主要有產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)方、需求牽引方、軟件服務(wù)方及硬件服務(wù)方四大類主體。政府/產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟及研究/咨詢機(jī)構(gòu)以依托產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、發(fā)布相關(guān)政策文件及研究報(bào)告為主，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展；運(yùn)營(yíng)商如中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信等以發(fā)布總體技術(shù)架構(gòu)及愿景、提出網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生需求為主，以需求牽引技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用；軟硬件服務(wù)方則以提供相應(yīng)解決方案和應(yīng)用案例為主，通過(guò)軟硬件解決方案支撐落地部署。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況來(lái)看，烽火、亞信科技、銳捷等多家公司已提出網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生解決方案，當(dāng)前產(chǎn)業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)主要集中在技術(shù)路線的選擇、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定以及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需求的驅(qū)動(dòng)三大方面。圖1信息通信領(lǐng)域數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)各關(guān)鍵方視圖國(guó)內(nèi)外通信領(lǐng)域數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用研究的熱情高漲，但尚未實(shí)現(xiàn)真正產(chǎn)品落地。運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商、儀器儀表廠商、科研機(jī)構(gòu)等均開始布局相關(guān)研究。目前信息通信領(lǐng)域數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)鏈尚未成熟，產(chǎn)業(yè)界對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生的探索多以研究類型的工作為主，處于單領(lǐng)域、單功能的Demo驗(yàn)證階段，現(xiàn)階段落地難度較大；同時(shí)由于研發(fā)成本較高，研發(fā)原動(dòng)力有待加強(qiáng)，與其他領(lǐng)域相比，通信領(lǐng)域數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)鏈上下游支撐推動(dòng)產(chǎn)品化的進(jìn)程相對(duì)緩慢。數(shù)字孿生國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作有序開展國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作正有序開展，吸引各方廣泛關(guān)注。數(shù)字孿生技術(shù)作為新興的虛實(shí)映射仿真模擬技術(shù)，在工業(yè)制造、智慧交通等領(lǐng)域得到了廣泛研究與應(yīng)用。數(shù)字孿生技術(shù)所提供的全生命周期仿真、模擬能力在通信網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)管控中同樣具有技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，在近幾年吸引了通信領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。國(guó)際各標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生的標(biāo)準(zhǔn)化研究工作于2019年起陸續(xù)開啟，以國(guó)際電信聯(lián)盟-電信標(biāo)準(zhǔn)化部分（ITU-T）為代表發(fā)布的數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)相關(guān)規(guī)范具備引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵作用，IETF、ETSI、ISO、IEC等組織也在積極開展相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作，并且正在逐步有序開展。當(dāng)前研究主要聚焦于整體概念、架構(gòu)、典型案例的標(biāo)準(zhǔn)化工作，對(duì)數(shù)據(jù)、模型、接口、管理等要素的標(biāo)準(zhǔn)化研究仍在探索中。ITU-T率先開展網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)化研究工作。ITU-TSG13于2019年10月正式立項(xiàng)課題——《數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)需求及架構(gòu)》。該項(xiàng)目成果于2022年2月正式以Y.3090發(fā)布，其中規(guī)范了數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)的功能需求、業(yè)務(wù)需求、安全性需求以及架構(gòu)。該標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布成為數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化工作里程碑式的開端。2022年9月在SG15全會(huì)上提出研究傳送網(wǎng)數(shù)字孿生技術(shù)的提案，會(huì)上明確將從進(jìn)一步研究數(shù)字孿生對(duì)傳送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的影響及在傳送網(wǎng)中的功能入手，逐步完善相關(guān)定義。IETF于2022年3月正式于NMRG工作組啟動(dòng)“DTN概念和架構(gòu)”標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目立項(xiàng)。此后，NMRG陸續(xù)開展DTN數(shù)據(jù)采集、DTN接口技術(shù)、DTN流量模擬、DTN時(shí)延測(cè)量、性能導(dǎo)向DTN等方向的研究。ETSI也于2022年開始在ZSM（Zero-touchnetworkandServiceManagement，零接觸網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)管理）工作組開啟數(shù)字孿生在ZSM架構(gòu)的應(yīng)用場(chǎng)景及關(guān)鍵技術(shù)研究。ZSM于2022年12月發(fā)布了關(guān)于用于數(shù)字孿生的表示和處理的NGSI-LD信息模型和API標(biāo)準(zhǔn)文稿。此外ETSI的其他工作組還開展了與內(nèi)容信息管理（ContextInformationManagement,CIM），城市數(shù)字孿生等議題相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)研究工作。數(shù)字孿生國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程加速推進(jìn)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化整體處于起步階段，關(guān)鍵技術(shù)研究有待突破。中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（CCSA）是國(guó)內(nèi)的數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化工作開展的主要標(biāo)準(zhǔn)組織，TC3、TC6、TC7、TC8、TC10在各分領(lǐng)域正在開啟相關(guān)研究。網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)化研究已經(jīng)具備初步規(guī)劃架構(gòu)，整體處于研究起步階段。TC3WG3單獨(dú)設(shè)置了SWG1數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)工作組，針對(duì)數(shù)字孿生架構(gòu)及技術(shù)要求、評(píng)價(jià)方法、運(yùn)營(yíng)管理要求、數(shù)字地圖等議題已完成10項(xiàng)團(tuán)標(biāo)和行標(biāo)的研究與立項(xiàng)。其中，行標(biāo)《數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及技術(shù)要求》所規(guī)范的數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與ITU-T保持一致。在各專業(yè)領(lǐng)域方面，TC6WG1、TC6WG2分別針對(duì)傳送網(wǎng)、接入網(wǎng)等領(lǐng)域探索數(shù)字孿生的應(yīng)用，TC7針對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生的應(yīng)用場(chǎng)景與需求、運(yùn)營(yíng)管理等開展研究，TC8WG1針對(duì)數(shù)字孿生制定對(duì)應(yīng)安全指南標(biāo)準(zhǔn)。TC10的WG3和TF2工作組針對(duì)數(shù)字孿生城市、物聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)應(yīng)用展開研究。國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化工作目前初步形成網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生的體系架構(gòu)，研究主要聚焦在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、典型應(yīng)用場(chǎng)景、評(píng)估方法、運(yùn)營(yíng)管理等方面，數(shù)字孿生模型、數(shù)據(jù)、接口等關(guān)鍵要素的研究有待突破。傳送網(wǎng)數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃建議持續(xù)推進(jìn)數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)研究，建立傳送網(wǎng)數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)體系。目前國(guó)內(nèi)各方關(guān)于網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生開展的研究百花齊放，各運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商各自在定義實(shí)現(xiàn)方式。針對(duì)傳送網(wǎng)領(lǐng)域，基于當(dāng)前傳送網(wǎng)數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，有必要盡早規(guī)劃本領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化工作的發(fā)展方向。當(dāng)前CCSATC6WG1已完成《數(shù)字孿生和大數(shù)據(jù)技術(shù)在傳送網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用研究》研究課題，并立項(xiàng)行標(biāo)《傳送網(wǎng)數(shù)字孿生總體技術(shù)要求》。2023年TC7WG2已立項(xiàng)行標(biāo)《傳送網(wǎng)數(shù)字孿生應(yīng)用場(chǎng)景與需求》和《傳送網(wǎng)數(shù)字孿生應(yīng)用技術(shù)研究》的研究課題?；诋?dāng)前標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀，從架構(gòu)與技術(shù)、測(cè)試與評(píng)估、運(yùn)營(yíng)與管理、應(yīng)用與服務(wù)等方面出發(fā)，針對(duì)傳送網(wǎng)領(lǐng)域的特殊需求構(gòu)建起傳送網(wǎng)數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)體系（如圖2所示），以指導(dǎo)傳送網(wǎng)數(shù)字孿生的標(biāo)準(zhǔn)化研究。圖2傳送網(wǎng)數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃根據(jù)以往CCSATC6和TC7的標(biāo)準(zhǔn)化界定原則，TC6側(cè)重于網(wǎng)元層和網(wǎng)絡(luò)管控層的標(biāo)準(zhǔn)化工作；TC7更側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)管控層單域系統(tǒng)北向接口以上及網(wǎng)絡(luò)協(xié)同層的標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容。因此，圖2中架構(gòu)與技術(shù)以及測(cè)試與評(píng)估兩個(gè)板塊涉及的大部分標(biāo)準(zhǔn)建議在TC6WG1立項(xiàng);運(yùn)營(yíng)與管理以及應(yīng)用與服務(wù)兩個(gè)板塊涉及的大部分標(biāo)準(zhǔn)建議TC7WG2立項(xiàng)。 引入數(shù)字孿生技術(shù)的驅(qū)動(dòng)力和應(yīng)用價(jià)值 雖然網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)化研究、應(yīng)用及商業(yè)化部署的進(jìn)程還有待進(jìn)一步推進(jìn)，但是網(wǎng)絡(luò)中引入數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值和驅(qū)動(dòng)力日漸清晰。驅(qū)動(dòng)力一：助力網(wǎng)絡(luò)智能化運(yùn)營(yíng)管控?cái)?shù)字孿生技術(shù)有效助力網(wǎng)絡(luò)智能化運(yùn)營(yíng)管控，深度推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。數(shù)字孿生技術(shù)能夠在數(shù)字空間中實(shí)現(xiàn)物理網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)鏡像。在完全不影響現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)的前提下，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和運(yùn)維功能的精確仿真和模擬，彌補(bǔ)傳統(tǒng)管控方式的不足。隨著承載網(wǎng)管控體系向著智能化管理、控制和分析能力的不斷演進(jìn)，引入數(shù)字孿生技術(shù)是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)智能化管控的補(bǔ)充和增強(qiáng)，可以提供更深入的分析、預(yù)測(cè)和試驗(yàn)?zāi)芰?，是現(xiàn)有管控系統(tǒng)所不具備的。它提供了一種在現(xiàn)網(wǎng)無(wú)法實(shí)施的全生命周期的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證手段，像是一個(gè)加速器，將深度推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。驅(qū)動(dòng)力二：節(jié)省產(chǎn)品研發(fā)周期和成本數(shù)字孿生技術(shù)的實(shí)時(shí)仿真和模擬功能有效節(jié)省產(chǎn)品研發(fā)周期和驗(yàn)證成本。與傳統(tǒng)的離線仿真不同，數(shù)字孿生技術(shù)的實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)仿真和模擬功能，需要在現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)和狀態(tài)保持同步的基礎(chǔ)上，在網(wǎng)絡(luò)孿生體上執(zhí)行仿真、模擬驗(yàn)證操作，因而具有更高及時(shí)性和準(zhǔn)確性的仿真模擬特征。特別是對(duì)及時(shí)性要求較高的緊急故障定位、在線業(yè)務(wù)發(fā)放等場(chǎng)景，需要引入數(shù)字孿生技術(shù)秒級(jí)/毫秒級(jí)的及時(shí)仿真模擬能力。在特殊的抗破壞性試驗(yàn)、災(zāi)害恢復(fù)模擬實(shí)驗(yàn)中，利用數(shù)字孿生體可以預(yù)先探索解決方案，防范特殊情況發(fā)生。同時(shí)，在不影響現(xiàn)網(wǎng)和業(yè)務(wù)正常運(yùn)行的前提下，在同步的虛擬空間數(shù)字孿生技術(shù)提供一種抗破壞性、高效可靠的驗(yàn)證手段，從而有效節(jié)省試驗(yàn)周期和成本，提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)管理效率。驅(qū)動(dòng)力三：成為網(wǎng)絡(luò)自智化演進(jìn)新引擎數(shù)字孿生技術(shù)成為未來(lái)達(dá)到更高網(wǎng)絡(luò)自智等級(jí)水平的新引擎。未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)將向L4、L5自智能力等級(jí)持續(xù)演進(jìn)，作為提升網(wǎng)絡(luò)自智能力的關(guān)鍵技術(shù)，數(shù)字孿生通過(guò)實(shí)現(xiàn)物理實(shí)體與虛擬孿生體的交互映射，構(gòu)建實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)。目前，網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生已經(jīng)成為業(yè)界公認(rèn)的實(shí)現(xiàn)未來(lái)更高級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)智能化、自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)手段。數(shù)字孿生的終極目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)虛實(shí)之間的控制閉環(huán)，以控制物理網(wǎng)絡(luò)。隨著自智網(wǎng)絡(luò)向L5等級(jí)演進(jìn)，需要引入數(shù)字孿生技術(shù)，將仿真分析決策反向控制物理網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)自調(diào)整能力。 網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù) 體系構(gòu)建技術(shù)孿生體及核心要素的有效構(gòu)建，滿足數(shù)字孿生應(yīng)用訴求。網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生技術(shù)包含數(shù)據(jù)、模型、接口等多個(gè)核心要素。數(shù)字孿生體通過(guò)要素間的相互配合協(xié)作完成數(shù)字空間中物理網(wǎng)絡(luò)孿生體的模型構(gòu)建、數(shù)據(jù)同步、網(wǎng)絡(luò)編排及孿生管理等功能。為實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生體與原有網(wǎng)絡(luò)管控系統(tǒng)的深度兼容協(xié)同及有效融合，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)仿真、預(yù)測(cè)及回溯能力的構(gòu)建，網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生的核心元素必須遵循系列構(gòu)建原則及方法，以滿足數(shù)字孿生應(yīng)用訴求。為實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生體的有效構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)物理在數(shù)字空間中的精準(zhǔn)鏡像。數(shù)字孿生體的構(gòu)建需滿足如下總體原則：精準(zhǔn)化原則：數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建需遵循精準(zhǔn)化原則以實(shí)現(xiàn)對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)在數(shù)字空間的精準(zhǔn)還原。孿生域基礎(chǔ)模型要能實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元、鏈路等物理對(duì)象的精準(zhǔn)描述及刻畫，功能模型要能實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理運(yùn)營(yíng)的分析、仿真、模擬等功能精準(zhǔn)的結(jié)果輸出。精準(zhǔn)的基礎(chǔ)模型和功能模型是發(fā)揮數(shù)字孿生能力的重要基礎(chǔ)。層次化原則：網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生構(gòu)建需遵循層次化原則以滿足不同網(wǎng)絡(luò)層次數(shù)據(jù)采集及孿生建模訴求。孿生域需對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)層次的基礎(chǔ)器件、單板、網(wǎng)元、鏈路對(duì)象及約束關(guān)系進(jìn)行精準(zhǔn)建模；孿生域也需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行層次劃分及層次化采集，建立不同層次數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的按需采集及按策略采集。兼容性原則：網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生構(gòu)建需遵循兼容性原則以應(yīng)對(duì)多廠商、多設(shè)備異構(gòu)組網(wǎng)環(huán)境。在數(shù)字孿生體模型建立過(guò)程中應(yīng)遵循兼容性原則，預(yù)留模型演進(jìn)接口，保障后續(xù)模型可演進(jìn)、可更新以及擴(kuò)展新的設(shè)備及鏈路模型。其次在數(shù)據(jù)采集部分，需要保留兼容不同設(shè)備、不同采集協(xié)議的多源異構(gòu)的接入能力。擴(kuò)展性原則：網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生構(gòu)建需遵循可擴(kuò)展性原則以應(yīng)對(duì)城域匯聚、城域核心、省干等不同類型及不同規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的孿生訴求。網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生需在孿生數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)及孿生模型、南向接口元素構(gòu)建時(shí)進(jìn)行擴(kuò)展性設(shè)計(jì)。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化時(shí)，承載網(wǎng)數(shù)字孿生能夠?qū)崿F(xiàn)孿生網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)能力的自調(diào)整。標(biāo)準(zhǔn)化原則：網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生構(gòu)建需遵循標(biāo)準(zhǔn)化原則以滿足接口制定、模型構(gòu)建、模型管理及孿生能力開放等訴求。孿生模型的標(biāo)準(zhǔn)化可促進(jìn)模型的有效集成及復(fù)用，滿足復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)環(huán)境下的孿生能力輕量化原則：網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生構(gòu)建需遵循輕量化原則以滿足大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生構(gòu)建需求。孿生域數(shù)據(jù)采集模式應(yīng)盡可能進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，避免數(shù)據(jù)全量采集對(duì)存儲(chǔ)資源及通信帶寬的占用，降低數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)成本。孿生模型構(gòu)建時(shí)也需遵循輕量化設(shè)計(jì)原則，在滿足模型精度、功能的前提下，基于AI技術(shù)盡可能實(shí)現(xiàn)模型的精簡(jiǎn)，降低孿生模型建模成本及硬件資源的消耗。單一性原則：網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生構(gòu)建需遵循模塊化原則以實(shí)現(xiàn)孿生能力的高效構(gòu)建。數(shù)字孿生涉及數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)治理、孿生基礎(chǔ)模型、孿生功能模型以及孿生體編排、管理等多個(gè)子模塊，各子模塊之間通過(guò)孿生接口相互通信。為了避免模塊之間過(guò)度耦合，因此在模塊設(shè)計(jì)時(shí)，需要通過(guò)高內(nèi)聚低耦合的模塊化設(shè)計(jì)，保持模塊功能的單一及接口的標(biāo)準(zhǔn)開放，最大實(shí)現(xiàn)模塊的功能復(fù)用。可靠性原則：數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建需遵循可靠性原則以確保孿生功能的穩(wěn)定可靠。數(shù)字孿生的數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)部分需要進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，針對(duì)冗余數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)、缺失數(shù)據(jù)需要進(jìn)行去除、校正、補(bǔ)全等可靠性操作；同時(shí)對(duì)重要的孿生歷史數(shù)據(jù)需進(jìn)行分布式存儲(chǔ)及災(zāi)備設(shè)計(jì)。此外，網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生在收到用戶異常能力調(diào)用時(shí)，需及時(shí)攔截，避免異常調(diào)用導(dǎo)致的孿生網(wǎng)絡(luò)功能崩潰。模型構(gòu)建技術(shù)數(shù)字孿生技術(shù)是基于模型的體系工程，模型是數(shù)字孿生的核心要素。數(shù)字孿生模型是物理實(shí)體對(duì)象在數(shù)字空間的表示，任何數(shù)字孿生功能的實(shí)現(xiàn)都必須基于數(shù)字孿生模型來(lái)完成。根據(jù)是否對(duì)物理實(shí)體對(duì)象或復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)部機(jī)理的掌握程度不同，數(shù)字孿生模型構(gòu)建方式具有物理驅(qū)動(dòng)模型、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型、物理和數(shù)據(jù)混合驅(qū)動(dòng)模型三種建模方式，如圖3所示。圖3數(shù)字孿生模型構(gòu)建方式物理驅(qū)動(dòng)模型：當(dāng)建模對(duì)象具有比較完備的理論支撐時(shí)，采用物理機(jī)理建模方式。利用物理理99論，推導(dǎo)精準(zhǔn)可解釋的理論模型，直接對(duì)請(qǐng)求做出相應(yīng)響應(yīng)。因此物理驅(qū)動(dòng)模型也被稱為白盒模型。例如，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)EDFA增益及噪聲特性的準(zhǔn)確建模，可以基于吸收系數(shù)、增益系數(shù)等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)EDFA進(jìn)行精準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建。EDFAGiles模型為業(yè)界常用EDFA物理模型。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型：隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和新型業(yè)務(wù)應(yīng)用的持續(xù)深化，網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和數(shù)據(jù)量逐漸增加，機(jī)理模型的方法難以滿足超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的完全覆蓋時(shí)，需要引入數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的建模方式來(lái)建立精準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)模型。對(duì)于建模過(guò)程較為復(fù)雜的模型，可以直接將系統(tǒng)當(dāng)作黑盒，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的思想，向輸入、輸出端口直接發(fā)送仿真服務(wù)指令，探索其輸入輸出之間的函數(shù)關(guān)系，模擬系統(tǒng)真實(shí)的模型機(jī)理，例如EDFA的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。目前機(jī)器學(xué)習(xí)算法類型包括有監(jiān)督學(xué)習(xí)、無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)三種類型，其中有監(jiān)督學(xué)習(xí)包含分類算法、回歸算法和深度學(xué)習(xí)算法等；無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)包含聚類算法和降維算法等。較成熟的機(jī)器學(xué)習(xí)算法分類與通信網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景見(jiàn)表2。物理和數(shù)據(jù)混合驅(qū)動(dòng)模型：當(dāng)子系統(tǒng)模塊部分已知，數(shù)理模型復(fù)雜、難以獲知全部的模塊運(yùn)行原理時(shí)，在現(xiàn)有已知部分基礎(chǔ)上，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)或者專家經(jīng)驗(yàn)與機(jī)器學(xué)習(xí)模型相結(jié)合，構(gòu)建接近真實(shí)機(jī)理的灰盒模型?；旌向?qū)動(dòng)模型是目前在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中被廣泛應(yīng)用的建模方式。表2主要機(jī)器學(xué)習(xí)算法分類與應(yīng)用場(chǎng)景表2主要機(jī)器學(xué)習(xí)算法分類與應(yīng)用場(chǎng)景續(xù)表三種建模方式的特征比較見(jiàn)表三。表3三種建模方式特征比較數(shù)字孿生模型可分為基礎(chǔ)模型和功能模型兩大類。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⒔⒌膶?duì)應(yīng)于物理實(shí)體網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元模型和拓?fù)淠Ｐ?。功能模型是指針?duì)特定的應(yīng)用場(chǎng)景，基于數(shù)據(jù)庫(kù)中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，建立用于支持網(wǎng)絡(luò)特征感知、網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)分析優(yōu)化、智能推理決策的模型。根據(jù)承載網(wǎng)絡(luò)全生命周期運(yùn)行過(guò)程，將功能模型分為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)功能模型、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)功能模型、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化功能模型、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)功能模型四類。無(wú)論是基礎(chǔ)模型，還是功能模型，在模型構(gòu)建過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際情況均可以選擇物理驅(qū)動(dòng)建模、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)建模、物理和數(shù)據(jù)混合驅(qū)動(dòng)建模方法建模。數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)數(shù)據(jù)作為網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生運(yùn)行的血液，是提供正確應(yīng)用分析決策的基礎(chǔ)。在不同的能力階級(jí)，數(shù)據(jù)處理的能力也由低級(jí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)供給向高等級(jí)的數(shù)據(jù)處理、分析、建議、決策的能力進(jìn)階。實(shí)時(shí)有效的、準(zhǔn)確的、完整的數(shù)據(jù)處理能力是網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生賦能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用分析過(guò)程提供準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)和正確的決策基礎(chǔ)。其中，數(shù)據(jù)采集主要體現(xiàn)在采集對(duì)象、采集數(shù)據(jù)類型和采集協(xié)議等方面。采集對(duì)象包括設(shè)備、端口、時(shí)隙、鏈路、光器件、光纖等，并不是所有的數(shù)據(jù)都需要在數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)上呈現(xiàn)，采集對(duì)象的選擇取決于數(shù)字孿生的應(yīng)用。采集數(shù)據(jù)類型包括設(shè)備配置信息、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?、網(wǎng)絡(luò)流量信息、性能數(shù)據(jù)和告警數(shù)據(jù)等。不同的數(shù)據(jù)采集方案具備不同的特點(diǎn)，適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。Telemetry技術(shù)在高頻性能采集、實(shí)時(shí)性、可擴(kuò)展性和靈活性等方面具有較大優(yōu)勢(shì)。結(jié)合數(shù)字孿生對(duì)數(shù)據(jù)采集全面、高效的要求，采集協(xié)議的選擇與應(yīng)用場(chǎng)景、協(xié)議技術(shù)特征等因素相關(guān)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)常用的采集協(xié)議，表4對(duì)比說(shuō)明了sFlow、Telemetry、NetFlow和NetStream四種采集協(xié)議在特征上的差異，這些差異決定了在不同場(chǎng)景下選擇哪種協(xié)議技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。表4不同數(shù)據(jù)采集技術(shù)特征對(duì)比網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生數(shù)據(jù)以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主，可基于大規(guī)模分布式（MPP）數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建數(shù)字孿生數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)不同類型數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景、實(shí)時(shí)性要求等特性，選擇數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)。數(shù)據(jù)類型包括結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。Hadoop云平臺(tái)存儲(chǔ)和處理技術(shù)可用于管理非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，采用HDFSMapReduceNoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)支持半結(jié)構(gòu)化或者非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的海量存儲(chǔ)、高擴(kuò)展性、高可用及并發(fā)要求，其中的圖形數(shù)據(jù)庫(kù)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。表5列舉并對(duì)比了國(guó)內(nèi)外主流數(shù)據(jù)庫(kù)的特征、優(yōu)劣和適用場(chǎng)景等方面特性。表5國(guó)內(nèi)外主流數(shù)據(jù)庫(kù)121313接口技術(shù)數(shù)字孿生體接口能力需滿足數(shù)字孿生體架構(gòu)和交互的需求。以傳統(tǒng)管控系統(tǒng)南北向接口為基礎(chǔ)，擴(kuò)展數(shù)字孿生體與物理平面之間的南向接口、與應(yīng)用層之間的北向接口、與傳統(tǒng)管控系統(tǒng)之間的東西向接口，以及數(shù)字孿生系統(tǒng)內(nèi)部接口。南向接口為數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)與物理平面之間接口，通過(guò)南向接口實(shí)現(xiàn)孿生網(wǎng)絡(luò)與物理平面數(shù)據(jù)及控制信息的實(shí)時(shí)交互，實(shí)現(xiàn)物理網(wǎng)絡(luò)信息的實(shí)時(shí)感知，配置及日志等網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息的高效采集、網(wǎng)絡(luò)配置及控制信令的發(fā)放，南向接口需支持多廠商、多類型設(shè)備數(shù)據(jù)接入及控制信令發(fā)放能力。北向接口為網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生與應(yīng)用層間的消息交互接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生能力的開放及管理配置功能的開放。應(yīng)用層基于北向接口實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生體孿生能力的調(diào)用，包括仿真能力、預(yù)測(cè)能力以及復(fù)現(xiàn)能力等。同時(shí)應(yīng)用層可通過(guò)北向接口實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生模型、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等策略的配置；數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)仿真、預(yù)測(cè)的運(yùn)行結(jié)果可通過(guò)北向接口返回至應(yīng)用層。東西向接口實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)管控系統(tǒng)與數(shù)字孿生體之間的信息及控制交互，實(shí)現(xiàn)管控系統(tǒng)告警同步、拓?fù)渫?、業(yè)務(wù)發(fā)放、配置下發(fā)等管理及控制能力的復(fù)用，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)云端故障診斷、流量預(yù)測(cè)等AI知識(shí)庫(kù)能力的調(diào)用；此外，管控系統(tǒng)可基于東西向接口實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字孿生仿真、預(yù)測(cè)等能力的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)端到端仿真性能計(jì)算及仿真推演，仿真結(jié)果可為數(shù)字孿生應(yīng)用管控算法提供決策依據(jù)。內(nèi)部接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)服務(wù)、模型服務(wù)及孿生體服務(wù)等核心元素之間信息交互，是單域?qū)\生功能實(shí)現(xiàn)的橋梁。孿生核心要素通過(guò)內(nèi)部接口實(shí)現(xiàn)功能的統(tǒng)一開放及海量信令收發(fā)。數(shù)字孿生的孿生接口根據(jù)接口功能和位置在接口實(shí)時(shí)性、兼容性、擴(kuò)展性及靈活性等方面存在差異化訴求。當(dāng)前，傳統(tǒng)管控軟件存在Restconf,NetConf,NetStream等多種管理類、控制類及性能和狀態(tài)感知類接口協(xié)議，不同協(xié)議類型在協(xié)議特性、工作模式、數(shù)據(jù)精度、資源消耗及實(shí)時(shí)性等方面存在較大差異。因此，孿生域南北向接口及孿生域內(nèi)部接口根據(jù)功能可選擇不同具體協(xié)議開發(fā)簡(jiǎn)潔、易用、高效及可擴(kuò)展的接口。不同的接口協(xié)議具備的協(xié)議特性、分類及南北向適用性等詳細(xì)信息如表6所示。表6不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議特性及特征分析表14圖圖45G承載網(wǎng)數(shù)字孿生框架總覽15數(shù)字孿生各類接口可根據(jù)不同應(yīng)用或功能需求采用不同實(shí)時(shí)性、擴(kuò)展性及輕量化的協(xié)議實(shí)現(xiàn)。孿生域南向接口可選擇Telemetry、sFlow、NetStream等性能狀態(tài)感知協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源、業(yè)務(wù)運(yùn)行狀態(tài)性能的實(shí)時(shí)感知，基于推模式的Telemetry類協(xié)議可以在保證信息實(shí)時(shí)性的同時(shí)也能夠減少承載網(wǎng)管控軟件CPU資源的占用。北向接口可以采用RestConf、Restful、SFTP類管理及控制類協(xié)議接口，將各域原子化的孿生能力以GET、POST、DELETE等HTTP接口類型向上開放。內(nèi)部接口可以采用HTTP/3或XMPP等實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的協(xié)議，在保證消息實(shí)時(shí)交互的同時(shí)，能夠保證消息交互的可靠性。孿生域東西向接口可以采用RESTCONF或Restful接口。承載網(wǎng)數(shù)字孿生體系架構(gòu) 總體架構(gòu)建立新一代5G承載網(wǎng)數(shù)字孿生體系，滿足未來(lái)L5智能化需求。在5G承載網(wǎng)領(lǐng)域，從5G承載網(wǎng)全生命周期的應(yīng)用場(chǎng)景和需求出發(fā)，基于數(shù)字孿生五維模型理論[3]，形成5G承載網(wǎng)的數(shù)字孿生框架總覽，見(jiàn)圖4所示，主要包括：物理承載網(wǎng)、承載網(wǎng)的數(shù)字孿生體、數(shù)據(jù)、服務(wù)和各要素之間的交互。物理承載網(wǎng)和承載網(wǎng)的數(shù)字孿生體之間是對(duì)等的關(guān)系，數(shù)字孿生體是物理承載網(wǎng)的虛擬實(shí)體，形成虛擬空間，與物理網(wǎng)絡(luò)實(shí)體之間實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)的交互和數(shù)據(jù)同步。數(shù)據(jù)融合了物理承載網(wǎng)實(shí)際產(chǎn)生的物理數(shù)據(jù)和數(shù)字孿生體生成的信息數(shù)據(jù)，并滿足物理空間和虛擬信息空間之間數(shù)據(jù)的一致性和同步性需求。服務(wù)是面向用戶的5G承載網(wǎng)數(shù)字孿生能力的開放，體現(xiàn)在數(shù)字孿生體在網(wǎng)絡(luò)全生命周期過(guò)程中支持提供的面向各種應(yīng)用功能的仿真器或模擬器。它們是將特定應(yīng)用所需的各類數(shù)據(jù)交互、模型算法處理、仿真/模擬結(jié)果輸出等進(jìn)行服務(wù)化封裝，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口對(duì)外實(shí)現(xiàn)能力開放的過(guò)程。與原有管控系統(tǒng)共同構(gòu)建新一代智能化5G承載網(wǎng)管控體系。5G承載網(wǎng)數(shù)字孿生體系架構(gòu)如圖5所示，可分為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)孿生層和物理網(wǎng)絡(luò)層，三個(gè)層面相互交互。圖5適用于網(wǎng)絡(luò)管控層的孿生體架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)同層也可參考。圖55G承載網(wǎng)數(shù)字孿生體系架構(gòu)在原有管控體系中引入數(shù)字孿體，有效增強(qiáng)了管控體系全生命周期的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)仿真和模擬能力，提供豐富的主動(dòng)運(yùn)營(yíng)手段，助力運(yùn)營(yíng)商向著網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的主動(dòng)運(yùn)營(yíng)模式轉(zhuǎn)換。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層通過(guò)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的應(yīng)用服務(wù)需求向下驅(qū)動(dòng)承載網(wǎng)數(shù)字孿生體系的運(yùn)行。用戶向網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層發(fā)起應(yīng)用服務(wù)意圖請(qǐng)求，經(jīng)意圖處理映射成業(yè)務(wù)意圖，通過(guò)孿生北向接口向網(wǎng)絡(luò)孿生層發(fā)起請(qǐng)求，并在網(wǎng)絡(luò)孿生層構(gòu)建功能模型和基礎(chǔ)模型的實(shí)例，將指定的數(shù)據(jù)、模型、服務(wù)和交互要素封裝成特定功能的仿真器或模擬器組件，在驗(yàn)證空間中進(jìn)行充分驗(yàn)證和分析比對(duì)后，將控制策略反饋給管控系統(tǒng)，下發(fā)到物理網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的API接口對(duì)外實(shí)現(xiàn)特定的仿真和模擬服務(wù)的能力開放。中在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層定義了面向5G承載網(wǎng)的十大典型場(chǎng)景和應(yīng)用服務(wù)能力，覆蓋了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)管理的全生命周期，主要包括：網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)階段的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)仿真和切片資源規(guī)劃仿真；網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)階段的用戶意圖仿真試驗(yàn)和業(yè)務(wù)開通仿真；網(wǎng)絡(luò)維護(hù)階段的層次化性能監(jiān)控和預(yù)測(cè)、海量業(yè)務(wù)承載下的多重故障模擬、端到端專線業(yè)務(wù)SLA保障、業(yè)務(wù)割接演練和模擬，以及網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)災(zāi)害應(yīng)急模擬；網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化階段的圖圖6端到端的孿生模型構(gòu)建過(guò)程示意圖17網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化仿真。根據(jù)應(yīng)用需求，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層可以按需靈活配置相應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)和仿真器/模擬器組件，以更低的成本、更高的效率和更小的現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)影響實(shí)現(xiàn)新需求、新技術(shù)、新業(yè)務(wù)的快速驗(yàn)證和部署。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層具有應(yīng)用服務(wù)的可擴(kuò)展性。網(wǎng)絡(luò)孿生層網(wǎng)絡(luò)孿生層是承載網(wǎng)數(shù)字孿生體系的核心，按實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景和需求定制孿生模型、數(shù)據(jù)、管理和交互方案。網(wǎng)絡(luò)孿生層包括孿生模型、孿生數(shù)據(jù)和孿生體管理三個(gè)功能模塊。（一）孿生模型孿生模型包括基礎(chǔ)模型和功能模型。基礎(chǔ)模型包括網(wǎng)元模型和拓?fù)淠Ｐ??；?G承載網(wǎng)傳送技術(shù)分層，網(wǎng)元模型主要涉及的層次包括：L0（光層管道）、L1（電層）、L2和L3（分組層）。其中L0光層網(wǎng)元模型主要包括：設(shè)備網(wǎng)元、光器件和光模塊等多個(gè)單元。L1~L3以設(shè)備網(wǎng)元模型為主，L2/L3還會(huì)涉及流量模型和協(xié)議模型等。拓?fù)淠Ｐ褪菍哟位?，物理層拓?fù)浞从沉司W(wǎng)元間的光纖連接關(guān)系，L0~L3層拓?fù)浞謩e反映了上層業(yè)務(wù)服務(wù)路徑的連接關(guān)系。功能模型是支撐并實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層定義的功能服務(wù)的模型算法或多個(gè)數(shù)據(jù)模型的組合。功能模型可以按不同維度構(gòu)建，提供仿真、模擬、預(yù)測(cè)、驗(yàn)證等功能。根據(jù)應(yīng)用服務(wù)需求，功能模型調(diào)用相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)模型，經(jīng)過(guò)模型編排，通過(guò)實(shí)例或?qū)嵗慕M合向上層提供服務(wù)，過(guò)程見(jiàn)圖6所示。功能模型的適用范圍可以是基于單網(wǎng)元、子系統(tǒng)、全網(wǎng)范圍，也可以是基于單域、多域的系統(tǒng)。其中域的劃分可以按地理位置、管控域等不同策略。結(jié)合應(yīng)用場(chǎng)景和需求，根據(jù)數(shù)據(jù)流向解析模型之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過(guò)模型編排完成各數(shù)據(jù)模型之間的數(shù)據(jù)傳遞。通過(guò)設(shè)置模型的在線仿真時(shí)序，將各類仿真任務(wù)序列化，實(shí)現(xiàn)孿生模型的編排?；诰W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層提出的十大應(yīng)用服務(wù)能力，對(duì)應(yīng)在中的網(wǎng)絡(luò)孿生層定義了核心功能模型，以支撐應(yīng)用服務(wù)的實(shí)現(xiàn)。表7描述了十個(gè)應(yīng)用服務(wù)能力對(duì)應(yīng)的功能模型和包含的子功能模型。表7應(yīng)用服務(wù)能力和功能模型通用算法庫(kù)：是為孿生模型提供一個(gè)基礎(chǔ)算法資源，可以服務(wù)于基礎(chǔ)模型和功能模型使用，算法分類主要包括：分類算法、回歸算法、聚類算法、降維算法、深度學(xué)習(xí)算法和強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法等。（二）孿生數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集方案由面向應(yīng)用場(chǎng)景和需求的目標(biāo)來(lái)驅(qū)動(dòng)，不同應(yīng)用場(chǎng)景其數(shù)據(jù)采集方案不同。數(shù)據(jù)采集方案主要涉及采集的數(shù)據(jù)類型和參數(shù)、數(shù)據(jù)采集接口、采集協(xié)議、采集頻率、采集模式（全量/部分采集）等方面，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的靈活和高效。孿生數(shù)據(jù)模塊的數(shù)據(jù)來(lái)源可以通過(guò)孿生南向接口（TSBI）直接從5G承載網(wǎng)物理設(shè)備上采集數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)孿生東西向接口（TEWI）從管控系統(tǒng)或其他數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)中同步現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)。孿生數(shù)據(jù)模塊的主要職責(zé)包括：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)服務(wù)五項(xiàng)任務(wù)。孿生數(shù)據(jù)模塊通過(guò)雙向的孿生北向接口（TNBI）提供所需數(shù)據(jù)服務(wù)，通過(guò)內(nèi)部接口與孿生模型實(shí)現(xiàn)交互；并能將經(jīng)孿生模型驗(yàn)證后的網(wǎng)絡(luò)配置策略等數(shù)據(jù)反饋至管控系統(tǒng)。（三）孿生體管理孿生體管理完成承載網(wǎng)數(shù)字孿生的管理功能，主要包括孿生體各要素的管控，全生命周期記錄、可視化呈現(xiàn)、安全管理等功能。面向5G承載網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景和需求的孿生體管理包括服務(wù)、模型和數(shù)據(jù)三個(gè)要素的管理能力，三者之間的關(guān)系如圖7所示。圖7孿生體管理關(guān)鍵要素之間的關(guān)系示意圖（四）交互與接口根據(jù)5G承載網(wǎng)孿生體服務(wù)、模型、數(shù)據(jù)三要素之間的數(shù)據(jù)交互關(guān)系，包括孿生南向接口（TSBI）、孿生北向接口（TNBI）和孿生東西向接口（TEWI）。孿生南向接口是物理網(wǎng)絡(luò)層與網(wǎng)絡(luò)孿生層之間的單向接口，是高頻數(shù)據(jù)采集接口，一般為外部接口，可采用Telemetry、sFlow、NetStream等接口協(xié)議。孿生北向接口是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層與網(wǎng)絡(luò)孿生層之間的雙向接口，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)意圖請(qǐng)求和服務(wù)能力調(diào)用接口，可采用RestConf、Restful等接口協(xié)議。孿生東西向接口（TEWI）是網(wǎng)絡(luò)孿生層與原有5G承載網(wǎng)管控系統(tǒng)或其他系統(tǒng)之間的雙向接口，實(shí)現(xiàn)與管控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步和決策控制等，可采用RestConf或Restful接口協(xié)議。TEWI可以是內(nèi)部接口，也可以是外部接口。5G承載網(wǎng)孿生體數(shù)據(jù)交互和接口如圖8所示。在5G承載網(wǎng)跨域管控體系中，如圖9所示，跨域網(wǎng)絡(luò)孿生位于管控體系中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同層，它與單域網(wǎng)絡(luò)孿生之間通過(guò)單域網(wǎng)絡(luò)孿生層北向接口與上層互連，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)孿生的跨域協(xié)同能力。圖85G承載網(wǎng)孿生體系的交互與接口物理網(wǎng)絡(luò)層5G承載網(wǎng)的數(shù)字孿生體系架構(gòu)和方案適用于L0~L3層網(wǎng)絡(luò)，物理網(wǎng)絡(luò)層可由L0~L3層承載網(wǎng)設(shè)備形態(tài)構(gòu)建。5G承載網(wǎng)物理層涉及物理光纖、L0（光層管道）、L1（電層）、L2和L3（分組層），覆蓋的設(shè)備形態(tài)包括：L0層OTN光交叉設(shè)備、OTN光電混合交叉設(shè)備、ROADM設(shè)備、WDM設(shè)備等；L1層OTN終端設(shè)備、OTN光電混合交叉設(shè)備、OTN電交叉設(shè)備等；L2/L3層切片分組網(wǎng)（SPN）設(shè)備、IPRAN設(shè)備等。承載網(wǎng)數(shù)字孿生體（DT）部署方案 與現(xiàn)有管控體系的關(guān)系數(shù)字孿生技術(shù)的引入將有效增強(qiáng)現(xiàn)有傳送網(wǎng)管控體系的智能化水平，成為各層管控手段的有利補(bǔ)充。圖9描述了傳送網(wǎng)數(shù)字孿生在原管控體系[4]中的位置。在網(wǎng)絡(luò)管控層面向單廠家分別部署傳送網(wǎng)單域數(shù)字孿生體；在網(wǎng)絡(luò)協(xié)同層部署運(yùn)營(yíng)商跨域數(shù)字孿生體。傳送網(wǎng)數(shù)字孿生與現(xiàn)有管控系統(tǒng)將共同構(gòu)建新一代智能化傳送網(wǎng)管控體系，具有管理、控制、分析、仿真、模擬等管控能力。網(wǎng)絡(luò)管控層單域數(shù)字孿生體通過(guò)單域?qū)\生北向接口接入網(wǎng)絡(luò)協(xié)同層跨域數(shù)字孿生體；并通過(guò)孿生南向接口從物理設(shè)備直接采集數(shù)據(jù)，或通過(guò)東西向接口與現(xiàn)有管控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互和同步。圖9傳送網(wǎng)數(shù)字孿生在管控體系中的位置當(dāng)參考數(shù)字孿生成熟度模型對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化成熟度進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，需要將原有管控系統(tǒng)與數(shù)字孿生體系相結(jié)合，對(duì)構(gòu)建的完整的管控體系進(jìn)行成熟度評(píng)價(jià)，更符合當(dāng)前傳送網(wǎng)智能化發(fā)展現(xiàn)狀。數(shù)字孿生體部署方案數(shù)字孿生體的部署根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況提出三種部署方案，包括分離部署、融合部署和扁平化部署，如圖10所示。圖10數(shù)字孿生體部署方案方案一：分離部署。DT與現(xiàn)有管控系統(tǒng)分離部署，與物理網(wǎng)絡(luò)之間通過(guò)獨(dú)立的高頻數(shù)據(jù)采集接口互連，與5G承載網(wǎng)管控系統(tǒng)之間通過(guò)東西向接口交互信息，此接口屬于外部接口，如圖10方案一所示。DT中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置、拓?fù)涞褥o態(tài)數(shù)據(jù)可以從管控系統(tǒng)中同步數(shù)據(jù)獲取，性能數(shù)據(jù)可以直接從物理網(wǎng)絡(luò)通過(guò)SBI接口獲取。并通過(guò)獨(dú)立的NBI接口接入上層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層。方案一適用于在不影響現(xiàn)網(wǎng)管控系統(tǒng)的條件下，新擴(kuò)展部署DT，增強(qiáng)實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)的智能化仿真模擬能力，而不影響現(xiàn)網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)。原有管控系統(tǒng)僅擴(kuò)展東西向接口以支持與DT的數(shù)據(jù)同步。此方案適用于現(xiàn)網(wǎng)已部署的系統(tǒng)場(chǎng)景。方案二：融合部署。DT與現(xiàn)有管控系統(tǒng)融合部署，可作為數(shù)字孿生功能模塊嵌入管控系統(tǒng)，以提供統(tǒng)一的平臺(tái)，與原管控系統(tǒng)之間通過(guò)內(nèi)部的東西向接口交互信息，并共享管控系統(tǒng)的南向數(shù)據(jù)采集接口，如圖10方案二所示。為滿足高頻性能數(shù)據(jù)的采集需求，管控系統(tǒng)的南向接口需支持新的例如Telemetry等高頻采集接口。并可共享管控系統(tǒng)北向接口接入到上層中。方案二適用于新建系統(tǒng)，或?qū)ΜF(xiàn)網(wǎng)管控系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，升級(jí)改造期間對(duì)現(xiàn)網(wǎng)管控系統(tǒng)自身存在一定影響。方案三：扁平化部署。將網(wǎng)絡(luò)管控層中各單域的數(shù)字孿生模型封裝后，分別遷移到網(wǎng)絡(luò)協(xié)同層系統(tǒng)中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)域內(nèi)和域間的網(wǎng)絡(luò)孿生需求，如圖10所示。此方案簡(jiǎn)化上下層DT之間的信息交互，可有效提高運(yùn)行效率。為滿足數(shù)字孿生模型的高頻數(shù)據(jù)擬合需求，此方案需要解決各域高頻數(shù)據(jù)采集問(wèn)題。方案三適用于孿生技術(shù)相對(duì)成熟的中遠(yuǎn)期系統(tǒng)的部署。以上三種部署方案的選擇，需結(jié)合當(dāng)前現(xiàn)狀和可持續(xù)發(fā)展策略，并綜合考慮多種因素確定。表8根據(jù)不同方案的應(yīng)用場(chǎng)景和特征進(jìn)行了比較說(shuō)明。表8三種方案特征對(duì)比數(shù)據(jù)庫(kù)部署方案孿生實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)孿生層孿生能力的基石。相對(duì)于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管控系統(tǒng)，承載網(wǎng)數(shù)字孿生數(shù)據(jù)具有頻次高、數(shù)據(jù)量大、結(jié)構(gòu)多樣、時(shí)序特征強(qiáng)及實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)。因此，需要結(jié)合孿生數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式。當(dāng)前5G承載網(wǎng)數(shù)字孿生實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式主要有集中式存儲(chǔ)、分布式存儲(chǔ)、云存儲(chǔ)及分布式云存儲(chǔ)等。集中式存儲(chǔ):孿生數(shù)據(jù)全部存儲(chǔ)在一個(gè)中央數(shù)據(jù)庫(kù)中。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與控制機(jī)制均由中央數(shù)據(jù)庫(kù)完成，各客戶端僅負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的輸入和輸出。集中式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)部署方式簡(jiǎn)單，不用考慮多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作。然而，集中式存儲(chǔ)需要將數(shù)據(jù)庫(kù)部署在大型主機(jī)上，隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的擴(kuò)大，集中式存儲(chǔ)方式可能面臨存儲(chǔ)及訪問(wèn)的性能瓶頸和單點(diǎn)故障的風(fēng)險(xiǎn)，特別是在數(shù)據(jù)規(guī)模較大或訪問(wèn)量較高的情況下，且集中式存儲(chǔ)方式不易擴(kuò)展，靈活性較差。分布式存儲(chǔ):承載網(wǎng)孿生數(shù)據(jù)被分散存儲(chǔ)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)或服務(wù)器上，這些服務(wù)器或節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)作，對(duì)外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及訪問(wèn)能力。分布式存儲(chǔ)將數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上，單個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的故障不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，因此分布式存儲(chǔ)具有較高的可靠性。此外，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)數(shù)據(jù)分片及負(fù)載均衡等技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效讀寫，因此分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式具備高性能讀寫能力及良好的可擴(kuò)展能力。但分布式數(shù)據(jù)庫(kù)需要復(fù)雜的數(shù)據(jù)同步機(jī)制來(lái)保障數(shù)據(jù)的一致性，存儲(chǔ)過(guò)程通信成本高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，部署維護(hù)成本高。云存儲(chǔ):承載網(wǎng)孿生數(shù)據(jù)存儲(chǔ)將被存儲(chǔ)在云服務(wù)提供商的基礎(chǔ)設(shè)施中，用戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及訪問(wèn)。云存儲(chǔ)具有公有云存儲(chǔ)、私有云存儲(chǔ)、混合云存儲(chǔ)等多種方式。通過(guò)云存儲(chǔ)，可以有效降低維護(hù)數(shù)據(jù)中心帶來(lái)的硬件成本及運(yùn)營(yíng)成本，且云存儲(chǔ)可根據(jù)數(shù)據(jù)量提供靈活的擴(kuò)容策略活縮容策略進(jìn)行彈性擴(kuò)展。云存儲(chǔ)還可以受益于云提供商提供的安全性和備份機(jī)制。但是，云存儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)的訪問(wèn)實(shí)時(shí)性、可靠性存在一定安全隱患，且對(duì)于數(shù)據(jù)的安全性及隱私性上存在較大短板。云原生存儲(chǔ):是一種基于云原生架構(gòu)設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)解決方案。它利用容器化和微服務(wù)及自動(dòng)化管理等概念，以更高的可伸縮性和靈活性來(lái)構(gòu)建和管理數(shù)據(jù)庫(kù)。云原生存儲(chǔ)與云原生應(yīng)用程序無(wú)縫集成，提供文件存儲(chǔ)、塊存儲(chǔ)及對(duì)象存儲(chǔ)等靈活存儲(chǔ)選項(xiàng)，可根據(jù)應(yīng)用需求自動(dòng)擴(kuò)展存儲(chǔ)容量。因此，云原生存儲(chǔ)具有較高靈活性、擴(kuò)展性。但云原生存儲(chǔ)需要通過(guò)Kubernetes等自動(dòng)化管理工具實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)過(guò)程高效管理，管理配置較復(fù)雜。且云原生存儲(chǔ)需要依賴互聯(lián)網(wǎng)，如果網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定或出現(xiàn)故障，存儲(chǔ)的可用性會(huì)受到挑戰(zhàn)。集中式存儲(chǔ)、分布式存儲(chǔ)、云存儲(chǔ)及云原生存儲(chǔ)在實(shí)時(shí)性、可靠性、安全性、擴(kuò)展性及成本的優(yōu)缺點(diǎn)如下表9所示。表9不同存儲(chǔ)方式比較在5G承載網(wǎng)數(shù)字孿生場(chǎng)景中，數(shù)據(jù)庫(kù)部署方式的選擇取決于多個(gè)因素，包括數(shù)據(jù)規(guī)模、性能需求、可用性需求、安全性需求以及預(yù)算限制。因此，需要根據(jù)承載網(wǎng)數(shù)據(jù)不同類別的特征采用不同的數(shù)據(jù)庫(kù)部署方案來(lái)滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的訴求。例如，針對(duì)性能數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量規(guī)模大、實(shí)時(shí)性能高、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，可以使用分布式存儲(chǔ)來(lái)處理大規(guī)模的數(shù)據(jù)，并結(jié)合云存儲(chǔ)來(lái)提供彈性擴(kuò)展。綜合考慮通用應(yīng)用服務(wù)方案框架基于數(shù)字孿生的通用應(yīng)用服務(wù)方案是利用事先創(chuàng)建的數(shù)字孿生模型，根據(jù)上層業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，在信息空間內(nèi)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)帶寬、時(shí)延、路由等各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)進(jìn)行仿真決策。當(dāng)完成滿足用戶意圖方案后，在承載網(wǎng)的孿生體上進(jìn)行仿真，驗(yàn)證孿生決策對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響，包括流量，主備路徑，壓力，潛在風(fēng)險(xiǎn)隱患等，如果仿真決策驗(yàn)證無(wú)誤，則最終將孿生決策信息下發(fā)到5G承載網(wǎng)管控系統(tǒng)，并通過(guò)管控系統(tǒng)將意圖決策反饋至物理網(wǎng)絡(luò)層和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層。通用應(yīng)用服務(wù)方案框架和交互流程如圖所示。圖11通用應(yīng)用服務(wù)方案框架承載網(wǎng)數(shù)字孿生典型應(yīng)用場(chǎng)景與應(yīng)用服務(wù)方案 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與建設(shè)階段（一）5G承載大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、海量業(yè)務(wù)規(guī)劃和仿真典型場(chǎng)景描述：隨著業(yè)務(wù)和用戶數(shù)量的日益增長(zhǎng)，5G承載網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和復(fù)雜度也不斷增加，大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)高效設(shè)計(jì)、海量用戶規(guī)劃與開通面臨巨大挑戰(zhàn)。依賴基于人類專家經(jīng)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、業(yè)務(wù)規(guī)劃圖圖12網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)仿真器組件26方式效率低下，周期長(zhǎng)，很難滿足大規(guī)模5G承載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和海量業(yè)務(wù)規(guī)劃的需要。基于數(shù)字孿生的5G承載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和業(yè)務(wù)規(guī)劃仿真，利用事先創(chuàng)建的數(shù)字孿生模型，根據(jù)上層業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，在信息空間設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)帶寬、時(shí)延、路由等各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)進(jìn)行規(guī)劃。完成網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)以后，在承載網(wǎng)的孿生體上進(jìn)行仿真，包括流量、主備路徑、壓力、潛在風(fēng)險(xiǎn)隱患等，如果仿真結(jié)果準(zhǔn)確無(wú)誤，則最終導(dǎo)出為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案和業(yè)務(wù)規(guī)劃方案。另外，當(dāng)前5G承載網(wǎng)絡(luò)是不斷演進(jìn)升級(jí)的，各種類型的設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中都可以進(jìn)行升級(jí)，從而提升速率、容量、距離等性能指標(biāo)。在升級(jí)過(guò)程中，同樣可以基于數(shù)字孿生模型在信息空間完成網(wǎng)絡(luò)在線升級(jí)、業(yè)務(wù)在線規(guī)劃仿真，從而更好地指導(dǎo)或者輔助5G承載網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容升級(jí)。通過(guò)數(shù)字孿生模型實(shí)現(xiàn)5G承載網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和海量業(yè)務(wù)規(guī)劃和仿真試驗(yàn)驗(yàn)證，提升網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和業(yè)務(wù)規(guī)劃效率。本場(chǎng)景能夠通過(guò)從數(shù)字孿生模型庫(kù)中選擇網(wǎng)絡(luò)模型，構(gòu)建大規(guī)模5G承載網(wǎng)或者網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容優(yōu)化，設(shè)計(jì)好的數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)能夠仿真網(wǎng)元、鏈路、網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)，能夠在承載網(wǎng)的數(shù)字孿生體中驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備方案、業(yè)務(wù)規(guī)劃方案的正確性。仿真器組件定義：為實(shí)現(xiàn)該場(chǎng)景應(yīng)用服務(wù)，需要引入網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)仿真器組件。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)仿真器組件功能需由網(wǎng)元模型、拓?fù)淠Ｐ汀I(yè)務(wù)路徑選擇模型，需求匹配模型以及網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估模型等構(gòu)建。組件的數(shù)據(jù)輸入輸出特性見(jiàn)圖12所示。通過(guò)對(duì)該組件模型、數(shù)據(jù)和接口等要素的定義，該組件可對(duì)外提供基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)功能、業(yè)務(wù)路徑選擇功能、需求匹配功能和網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估功能?；A(chǔ)網(wǎng)絡(luò)功能提供網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)計(jì)和呈現(xiàn)，并構(gòu)建孿生網(wǎng)絡(luò)。業(yè)務(wù)路徑選擇功能是在孿生網(wǎng)絡(luò)上根據(jù)策略設(shè)計(jì)，選擇空閑通道，并提供選擇通道的性能仿真功能。其中仿真性能包含路徑的業(yè)務(wù)時(shí)延、誤碼率等，光層OSNR等性能。需求匹配功能提供選擇的業(yè)務(wù)路徑的性能值與客戶需求之間的匹配可視化，提供給客戶不同選擇路徑的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，并提供最優(yōu)化路徑選擇建議。網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)估功能是針對(duì)選擇的業(yè)務(wù)路徑對(duì)全網(wǎng)性能進(jìn)行評(píng)估分析，提供新業(yè)務(wù)開通后，原業(yè)務(wù)路徑性能變化情況，并分析新業(yè)務(wù)開通對(duì)原業(yè)務(wù)路徑的影響原因。（二）5G網(wǎng)絡(luò)切片資源劃分和變更仿真典型場(chǎng)景描述：隨著5G多種業(yè)務(wù)類型的承載需求，以前采用一張網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一承載已不能滿足要求，需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)切片方式滿足不同業(yè)務(wù)的多種承載需求，如圖13所示。網(wǎng)絡(luò)切片是由運(yùn)營(yíng)商使用的，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景和業(yè)務(wù)指標(biāo)需求的不同，基于同客戶簽訂的SLA業(yè)務(wù)服務(wù)協(xié)議的不同，將從無(wú)線接入網(wǎng)、承載網(wǎng)，核心網(wǎng)的物理基礎(chǔ)設(shè)施上切成多張相互獨(dú)立的端到端邏輯隔離的虛擬網(wǎng)絡(luò)。目前有三種網(wǎng)絡(luò)切片典型應(yīng)用場(chǎng)景，分別是增強(qiáng)移動(dòng)帶寬（eMBB）、超高可靠低時(shí)延（uRLLC）和海量大連接（mMTC）。圖135G承載網(wǎng)切片應(yīng)用場(chǎng)景當(dāng)前，在進(jìn)行切片資源劃分時(shí)，無(wú)法預(yù)知通過(guò)規(guī)劃后劃分的切片網(wǎng)絡(luò)是否滿足網(wǎng)絡(luò)流量質(zhì)量需求，需要在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)切片配置應(yīng)用后進(jìn)行驗(yàn)證，并在驗(yàn)收不通過(guò)的情況下需要多次溝通調(diào)整網(wǎng)絡(luò)切片，導(dǎo)致業(yè)務(wù)受到影響，同時(shí)浪費(fèi)大量的人力、物力。切片資源劃分是在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過(guò)程中，根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)切片對(duì)業(yè)務(wù)LSA的訴求，形成規(guī)劃的網(wǎng)絡(luò)切片組網(wǎng)方案，并在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過(guò)程中對(duì)規(guī)劃各個(gè)切片組網(wǎng)方案進(jìn)行資源劃分，分配切片資源需要驗(yàn)證是否滿足各個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片業(yè)務(wù)的帶寬、時(shí)延、廣連接特性和組網(wǎng)靈活性方面訴求。切片資源變更是在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，當(dāng)用戶感知變差時(shí)，通過(guò)用戶投訴或者告警等觸發(fā)切片資源的變更。此外，切片資源優(yōu)化調(diào)整時(shí)，也會(huì)觸發(fā)切片資源的變更。在切片資源變更情況下，變更下發(fā)到實(shí)際網(wǎng)絡(luò)之前，急需一種切片網(wǎng)絡(luò)預(yù)變更環(huán)境提前驗(yàn)證變更對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)的影響?；诔休d網(wǎng)數(shù)字孿生技術(shù)，通過(guò)人工智能、大數(shù)據(jù)、專家經(jīng)驗(yàn)等智能新技術(shù)在孿生體中進(jìn)行切片資源劃分和變更仿真驗(yàn)證，能主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，大大節(jié)省了人力物力，提高網(wǎng)絡(luò)維護(hù)效率。5G網(wǎng)絡(luò)切片資源部署階段的主要目標(biāo)是通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)切片資源劃分和資源的設(shè)置部署下發(fā)達(dá)到對(duì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬、時(shí)延、廣連接特性和組網(wǎng)靈活性方面需求目標(biāo)。切片資源變更階段的主要目標(biāo)是通過(guò)各種技術(shù)使網(wǎng)絡(luò)性能達(dá)到我們需要的最佳平衡點(diǎn)，合理分析系統(tǒng)需求后在網(wǎng)絡(luò)流量方面作出最優(yōu)解方案，并通過(guò)對(duì)軟件參數(shù)的設(shè)置以取得在軟件可調(diào)整范圍內(nèi)達(dá)到最高性能負(fù)載。無(wú)論在切片資源部署階段和運(yùn)營(yíng)中的切片資源變更階段，均需通過(guò)孿生體實(shí)現(xiàn)切片資源劃分和變更的仿真驗(yàn)證功能，以提前預(yù)知部署或變更后的效果和影響。仿真器組件定義：為實(shí)現(xiàn)該場(chǎng)景應(yīng)用服務(wù)，需要引入切片資源劃分和變更仿真器組件。切片資源劃分和變更仿真器組件功能需由網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)模型、網(wǎng)絡(luò)切片需求分析模型、切片資源劃分模型、切片資源變更模型，以及切片資源變更驗(yàn)證模型等構(gòu)建。組件的數(shù)據(jù)輸入輸出特性見(jiàn)圖14所示。通過(guò)對(duì)該組件功能、模型、數(shù)據(jù)和接口等要素的定義，該組件可對(duì)外提供基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)功能、網(wǎng)絡(luò)切片資源需求分析功能、網(wǎng)絡(luò)切片資源規(guī)劃功能、網(wǎng)絡(luò)切片資源變更功能、網(wǎng)絡(luò)切片資源規(guī)劃/變更方案驗(yàn)證功能等仿真能力。其中，網(wǎng)絡(luò)切片資源規(guī)劃功能是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)切片要求來(lái)規(guī)劃各個(gè)網(wǎng)絡(luò)切片對(duì)應(yīng)的硬切片資源和軟切片資源。為每個(gè)切片分配資源，并設(shè)置對(duì)應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，輸出切片資源劃分方案。網(wǎng)絡(luò)切片資源變更功能是根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)無(wú)法滿足切片業(yè)務(wù)SLA訴求的切片網(wǎng)絡(luò)，對(duì)切片資源做變更輸出切片資源變更方案。網(wǎng)絡(luò)切片資源規(guī)劃/變更方案驗(yàn)證功能是根據(jù)切片資源規(guī)劃/變更，對(duì)規(guī)劃/變更的切片網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模擬計(jì)算，得出網(wǎng)絡(luò)切片中L0-L3層資源分配情況和切片業(yè)務(wù)指標(biāo)屬性。對(duì)規(guī)劃方案做仿真預(yù)驗(yàn)證和評(píng)估分析，判斷規(guī)劃的切片網(wǎng)絡(luò)是否滿足用戶業(yè)務(wù)的訴求。當(dāng)采用不同變更策略，輸出多個(gè)切片資源變更方案時(shí)，可提供多個(gè)方案的分析比對(duì)，給出變更方案選擇策略或最優(yōu)方案。圖14切片資源規(guī)劃和變更仿真器組件圖圖15用戶意圖仿真器組件29網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)階段（一）5G業(yè)務(wù)意圖仿真試驗(yàn)典型場(chǎng)景描述：承載網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)通信設(shè)施，需要支撐各種5G業(yè)務(wù)需求，而用戶業(yè)務(wù)隨機(jī)、復(fù)雜、多樣。如何讓高性能、高可靠的承載網(wǎng)絡(luò)高效地匹配上層業(yè)務(wù)需求，一直是通信行業(yè)的研究重點(diǎn)。傳統(tǒng)的意圖識(shí)別、意圖翻譯引擎等技術(shù)能夠?qū)τ脩粢鈭D進(jìn)行分類、理解，但是理解后的意圖并不能直接通過(guò)網(wǎng)管或者控制器下發(fā)指令到真實(shí)通信網(wǎng)絡(luò)，以免復(fù)雜多樣的用戶意圖指令影響承載網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，導(dǎo)致重大承載網(wǎng)絡(luò)故障?；跀?shù)字孿生技術(shù)可以在信息空間對(duì)5G業(yè)務(wù)意圖進(jìn)行仿真驗(yàn)證，如果驗(yàn)證無(wú)誤，將意圖對(duì)應(yīng)的指令下發(fā)設(shè)備，并通過(guò)意圖保障功能確保用戶意圖得到實(shí)施?；跀?shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)5G業(yè)務(wù)意圖仿真驗(yàn)證，支持自智網(wǎng)絡(luò)“自配置”能力。業(yè)務(wù)意圖通過(guò)意圖識(shí)別、意圖翻譯引擎處理后，交給業(yè)務(wù)意圖仿真驗(yàn)證引擎，根據(jù)業(yè)務(wù)意圖所需要的承載網(wǎng)絡(luò)選取對(duì)應(yīng)數(shù)字孿生模型，構(gòu)建仿真驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)，驗(yàn)證業(yè)務(wù)意圖各項(xiàng)需求。仿真器組件定義：實(shí)現(xiàn)該場(chǎng)景應(yīng)用服務(wù)，需要引入用戶意圖仿真器組件。用戶意圖仿真器組件功能需由網(wǎng)元模型、拓?fù)淠Ｐ?、意圖識(shí)別模型、智能策略生成模型和意圖保障機(jī)制模型等構(gòu)建。組件的數(shù)據(jù)輸入輸出特性見(jiàn)圖15所示。通過(guò)對(duì)該組件功能、模型、數(shù)據(jù)和接口等要素的定義，業(yè)務(wù)意圖仿真組件可對(duì)外提供基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)功能、意圖識(shí)別功能、智能策略生成功能和意圖保障功能。基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)功能：提供網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)計(jì)和呈現(xiàn)，并構(gòu)建孿生網(wǎng)絡(luò)。意圖識(shí)別功能：根據(jù)業(yè)務(wù)關(guān)鍵詞映射表，將快速提取用戶業(yè)務(wù)的多樣化特征，并實(shí)現(xiàn)對(duì)意圖的解析。智能策略生成功能：根據(jù)孿生網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)元和拓?fù)滟Y源給出適配用戶意圖的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)調(diào)整策略，并對(duì)生成的網(wǎng)絡(luò)配置進(jìn)行仿真，若仿真結(jié)果不符合業(yè)務(wù)需求或影響網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有業(yè)務(wù)，則反饋至用戶進(jìn)行業(yè)務(wù)意圖調(diào)整直到仿真驗(yàn)證通過(guò)。意圖保障功能：創(chuàng)建監(jiān)控任務(wù)，持續(xù)驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)是否滿足業(yè)務(wù)意圖，在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)不能滿足業(yè)務(wù)意圖的狀態(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng)智能策略生成功能對(duì)業(yè)務(wù)的驗(yàn)證采取糾正措施，以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)配置進(jìn)行調(diào)整等。（二）5G跨域業(yè)務(wù)調(diào)度仿真典型場(chǎng)景描述：5G承載網(wǎng)絡(luò)涉及多個(gè)域，需要在網(wǎng)絡(luò)協(xié)同層管控系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)跨域調(diào)度。因?yàn)榭缬蛘{(diào)度涉及多業(yè)務(wù)域、多廠商負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)維護(hù)的通信網(wǎng)絡(luò)，在業(yè)務(wù)調(diào)度過(guò)程中一直面臨統(tǒng)籌效果差、調(diào)度效率慢等困難。通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)在信息空間仿真、驗(yàn)證跨域業(yè)務(wù)調(diào)度策略，可以有效提高調(diào)度效率。通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)完成跨域網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建后，需要采集和預(yù)處理來(lái)自不同域不同設(shè)備的數(shù)據(jù)。然后基于跨域?qū)\生模型，根據(jù)跨域業(yè)務(wù)調(diào)度需求，進(jìn)行仿真驗(yàn)證，將業(yè)務(wù)需求分解為各類跨域承載網(wǎng)絡(luò)能力指標(biāo)，將指標(biāo)值下發(fā)至對(duì)應(yīng)的子域數(shù)字孿生模型中進(jìn)行仿真，通過(guò)仿真調(diào)度算法分析和評(píng)估5G跨域業(yè)務(wù)調(diào)度的性能，例如響應(yīng)時(shí)間、帶寬利用率、資源占用情況等指標(biāo)，最后完成多域業(yè)務(wù)的統(tǒng)一編排和驗(yàn)證。仿真器組件定義：為實(shí)現(xiàn)該場(chǎng)景應(yīng)用服務(wù)，需要引入跨域業(yè)務(wù)開通仿真器組件。跨域業(yè)務(wù)開通仿真器組件功能需由網(wǎng)元模型、拓?fù)淠Ｐ?、跨域業(yè)務(wù)開通模型和單域業(yè)務(wù)開通模型等構(gòu)建。組件的數(shù)據(jù)輸入輸出特性見(jiàn)圖16所示。通過(guò)對(duì)該組件功能、模型、數(shù)據(jù)和接口等要素的定義，跨域業(yè)務(wù)開通仿真組件可對(duì)外提供基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)功能、跨域業(yè)務(wù)開通功能和單域業(yè)務(wù)開通功能?？缬驑I(yè)務(wù)開通功能是根據(jù)用戶的5G跨域業(yè)務(wù)需求，選擇單域數(shù)字孿生模型，并明確每個(gè)單域數(shù)字孿生模型需求，并執(zhí)行跨域業(yè)務(wù)請(qǐng)求，路由計(jì)算，域計(jì)算等功能，從而構(gòu)建跨域承載網(wǎng)絡(luò)。單域業(yè)務(wù)開通功能是根據(jù)跨域業(yè)務(wù)分析模型解析的單域需求，規(guī)劃單域業(yè)務(wù)開通。圖16跨域業(yè)務(wù)開通仿真器組件網(wǎng)絡(luò)維護(hù)階段（一）層次化性能仿真和預(yù)測(cè)典型場(chǎng)景描述：5G承載網(wǎng)作為5G接入網(wǎng)與核心網(wǎng)連接的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，其核心是要滿足多層級(jí)承載網(wǎng)絡(luò)、靈活調(diào)度連接、層次化網(wǎng)絡(luò)切片以及4G/5G混合承載的訴求。隨著5G承載網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)及規(guī)模擴(kuò)大，差異化的L0-L3層傳送技術(shù)的應(yīng)用也加劇了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)的難度。主要是因?yàn)?G業(yè)務(wù)在時(shí)延、帶寬、以及可靠性方面有著更高要求，任何網(wǎng)絡(luò)資源的劣化或中斷將極大影響5G業(yè)務(wù)的體驗(yàn)，因此如何保障5G承載網(wǎng)絡(luò)的性能要求是亟待解決的問(wèn)題。數(shù)字孿生技術(shù)可以有效的解決5G承載網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)難題，通過(guò)對(duì)5G承載網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢(shì)的實(shí)時(shí)感知以及數(shù)字化建模，在數(shù)字空間中層次化孿生出L0-L3層網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的性能仿真和趨勢(shì)預(yù)測(cè)。通過(guò)孿生模型仿真推演網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)參數(shù)配置,觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)各性能監(jiān)測(cè)點(diǎn)的性能變化。基于仿真及預(yù)測(cè)結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)資源或業(yè)務(wù)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)（業(yè)務(wù)中斷或降級(jí)等）的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。在出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通道風(fēng)險(xiǎn)或業(yè)務(wù)性能風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，及時(shí)實(shí)現(xiàn)預(yù)警或自動(dòng)保護(hù)倒換。仿真器組件定義：為實(shí)現(xiàn)層次化性能仿真及預(yù)測(cè)應(yīng)用服務(wù)，需要引入層次化性能仿真器組件。層次化性能仿真與預(yù)測(cè)組件功能需由網(wǎng)元模型、網(wǎng)絡(luò)模型、光性能計(jì)算及預(yù)測(cè)模型、流量預(yù)測(cè)模型、時(shí)延預(yù)估統(tǒng)計(jì)分析模型、光通道統(tǒng)計(jì)分析模型、流量負(fù)載統(tǒng)計(jì)分析模型、時(shí)延預(yù)估統(tǒng)計(jì)分析模型等構(gòu)建。組件的輸入輸出特性詳見(jiàn)圖17。圖17層次化性能仿真器組件通過(guò)對(duì)層次化性能仿真器組件輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)、模型及接口等核心要素的定義，層次化性能仿真器組件可對(duì)外提供基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)功能、孿生性能計(jì)算功能及仿真結(jié)果分析功能?；A(chǔ)網(wǎng)絡(luò)功能是提供網(wǎng)絡(luò)連接信息、通道性能信息、網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)連接信息、性能信息的查詢、可視及配置等能力。孿生性能計(jì)算功能是根據(jù)仿真意圖，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)初始條件，實(shí)現(xiàn)端到端網(wǎng)絡(luò)通道性能計(jì)算或網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)性能預(yù)測(cè)，孿生網(wǎng)絡(luò)根據(jù)性能計(jì)算結(jié)果及輸入閾值信息判斷網(wǎng)絡(luò)連接是否中斷，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)是否降級(jí)，從而調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及行為。孿生性能計(jì)算包括光性能仿真計(jì)算、流量仿真計(jì)算及業(yè)務(wù)性能仿真計(jì)算等。仿真結(jié)果分析功能是實(shí)現(xiàn)層次化性能仿真和預(yù)測(cè)的統(tǒng)計(jì)，分析預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的運(yùn)行或操作是否造成網(wǎng)絡(luò)通道性圖圖18多重故障模擬器組件32能風(fēng)險(xiǎn)，或造成業(yè)務(wù)性能違約風(fēng)險(xiǎn)，提前給出網(wǎng)絡(luò)通道或業(yè)務(wù)的調(diào)優(yōu)策略。同時(shí)結(jié)合流量仿真統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分析網(wǎng)絡(luò)瓶頸點(diǎn)，提前制定擴(kuò)容計(jì)劃。（二）5G海量業(yè)務(wù)承載下多重故障模擬典型場(chǎng)景描述：運(yùn)營(yíng)商需要為5G應(yīng)用提供高帶寬、低時(shí)延且穩(wěn)定可靠的傳輸網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，在城域回傳網(wǎng)絡(luò)中，傳輸設(shè)備等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)量通常高達(dá)數(shù)萬(wàn)臺(tái)，同時(shí)多種多樣的海量業(yè)務(wù)被混合部署到同一環(huán)境中，因此對(duì)傳輸網(wǎng)的故障維護(hù)要求較高，需要準(zhǔn)確定位故障原因并及時(shí)確定網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進(jìn)行保護(hù)和恢復(fù)的行為和影響。通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)可以準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)海量業(yè)務(wù)負(fù)載下出現(xiàn)多重故障的發(fā)生過(guò)程，確定故障點(diǎn)和故障類型，模擬故障發(fā)生后網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的運(yùn)行行為，實(shí)現(xiàn)單次或多重故障的評(píng)估和驗(yàn)證，為后續(xù)故障處理提供依據(jù)。通過(guò)孿生模型推演網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或鏈路等多次故障時(shí)，通過(guò)評(píng)估分析當(dāng)前5G承載網(wǎng)資源是否能夠保障業(yè)務(wù)時(shí)延、帶寬SLA指標(biāo)，仿真因多重故障可能導(dǎo)致的降級(jí)或中斷行為。模擬器組件定義：為實(shí)現(xiàn)該場(chǎng)景應(yīng)用服務(wù)，需要引入多重故障模擬組件。多重故障模擬器組件功能需由網(wǎng)元模型、拓?fù)淠Ｐ?、專線業(yè)務(wù)SLA保障需求分析模型、專線業(yè)務(wù)SLA預(yù)測(cè)模型、專線業(yè)務(wù)SLA保障模型、專線業(yè)務(wù)SLA質(zhì)量保障方案驗(yàn)證模型等構(gòu)建。組件的數(shù)據(jù)輸入輸出特性見(jiàn)圖18所示。通過(guò)對(duì)多重故障模擬器組件功能、模型、數(shù)據(jù)和接口等核心要素的定義，多重故障模擬器可對(duì)外提供基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)功能、多重故障模擬以及故障模擬分析功能?；A(chǔ)網(wǎng)絡(luò)功能提供基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)信息可視、查詢及修改設(shè)置能力，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元及鏈路運(yùn)行狀態(tài)信息的查詢及配置修改等。多重故障模擬功能可實(shí)現(xiàn)多重故障注入能力及故障模擬仿真能力。故障注入能力能夠?qū)崿F(xiàn)單個(gè)或多個(gè)網(wǎng)元故障、單條或多條鏈路故障的注入，故障注入方式可根據(jù)實(shí)際情況選擇同時(shí)注入或按照故障先后順序依次注入。故障模擬仿真能力能夠提供多維度網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)行為仿真驗(yàn)證，例如業(yè)務(wù)或通道的路由仿真及網(wǎng)絡(luò)流量仿真，獲知網(wǎng)絡(luò)故障狀態(tài)下業(yè)務(wù)路徑、鏈路利用率、各鏈路負(fù)載等的變化情況。故障模擬分析功能是統(tǒng)計(jì)分析鏈路負(fù)載情況，流量路徑及隧道路徑等變化，以及故障影響業(yè)務(wù)情況。（三）5G業(yè)務(wù)割接演練和模擬典型場(chǎng)景描述：傳統(tǒng)的割接過(guò)程較為復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的割接流程主要分為割接前的準(zhǔn)備、割接過(guò)程中的配置、割接后測(cè)試驗(yàn)證和割接失敗的倒回等。通過(guò)數(shù)字孿生模型實(shí)現(xiàn)5G承載網(wǎng)業(yè)務(wù)割接方案的仿真推演驗(yàn)證，確保實(shí)際割接時(shí)網(wǎng)絡(luò)調(diào)整及配置操作的安全可靠。割接前能夠評(píng)估不同割接方案對(duì)現(xiàn)網(wǎng)切片業(yè)務(wù)性能及網(wǎng)絡(luò)健壯性的影響，輔助運(yùn)維人員選擇最低風(fēng)險(xiǎn)割接方案。割接中，實(shí)時(shí)同步跟蹤割接步驟，逐步評(píng)估割接操作結(jié)果，比對(duì)割接前后性能參數(shù)變化，分析割接是否出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)，在出現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)時(shí)及時(shí)預(yù)警，及時(shí)實(shí)現(xiàn)配置還原，操作回退。割接后，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)割接失敗過(guò)程的復(fù)原，分析原因，總結(jié)割接經(jīng)驗(yàn)，制定解決方案。模擬器組件定義：為實(shí)現(xiàn)5G承載網(wǎng)業(yè)務(wù)割接演練及模擬應(yīng)用服務(wù)，需要引入業(yè)務(wù)割接模擬器組件。業(yè)務(wù)割接模擬器組件功能需由網(wǎng)元模型、拓?fù)淠Ｐ?、路由仿真模型、流量仿真模型，以及割接可行性分析模型等?gòu)建。組件的數(shù)據(jù)輸入輸出特性見(jiàn)圖19所示。通過(guò)對(duì)業(yè)務(wù)割接模擬器組件功能、模型、數(shù)據(jù)和接口等要素的定義，業(yè)務(wù)割接仿真器可對(duì)外提供基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)功能、割接仿真驗(yàn)證功能，以及割接影響分析功能?；A(chǔ)網(wǎng)絡(luò)功能可提供基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)信息可視能力、查詢能力及配置能力。網(wǎng)絡(luò)基本信息包括網(wǎng)元信息、鏈路信息、通道信息、隧道信息及業(yè)務(wù)信息等。割接仿真驗(yàn)證功能是根據(jù)增刪設(shè)備、鏈路或單板等割接意圖，制定需要在孿生模型中進(jìn)行割接模擬仿真的方案及仿真步驟，在孿生體中進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)行為模擬仿真，觸發(fā)關(guān)聯(lián)承載通道或業(yè)務(wù)路由變更、業(yè)務(wù)路由保護(hù)恢復(fù)倒換等。割接影響分析功能是實(shí)現(xiàn)割接前后業(yè)務(wù)路由變化及網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)載情況分析比對(duì)；根據(jù)當(dāng)前業(yè)務(wù)及流量統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，判斷當(dāng)前割接行為；完成所有割接步驟后，向用戶返回當(dāng)前割接方案業(yè)務(wù)及流量詳情。圖19業(yè)務(wù)割接模擬器組件（四）5G端到端專線業(yè)務(wù)SLA質(zhì)量保障典型場(chǎng)景描述：運(yùn)營(yíng)商在對(duì)端到端專線業(yè)務(wù)進(jìn)行SLA保障管理時(shí)，需要考慮其他業(yè)務(wù)的整體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和運(yùn)行狀況。承載網(wǎng)端到端專線業(yè)務(wù)SLA管理流程涉及網(wǎng)絡(luò)修改、配置、校正甚至實(shí)時(shí)閉環(huán)處理等網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的所有環(huán)節(jié)，一個(gè)動(dòng)作可能會(huì)影響其他業(yè)務(wù)服務(wù)的性能。提高網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)管理能力與網(wǎng)絡(luò)智能化水平至關(guān)重要?；跀?shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)承載網(wǎng)端到端專線業(yè)務(wù)SLA保障，針對(duì)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)監(jiān)控進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，通過(guò)歷史數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)提前調(diào)優(yōu)，可主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、預(yù)測(cè)問(wèn)題，并解決問(wèn)題，提高客戶滿意度。數(shù)字孿生模型獲取所需要的性能數(shù)據(jù)，同步監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)運(yùn)行性能，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)SLA質(zhì)量仿真，當(dāng)分析出的結(jié)果不符合預(yù)期時(shí)，在數(shù)字孿生中進(jìn)行模擬優(yōu)化仿真驗(yàn)證，最終將優(yōu)化方案下發(fā)于現(xiàn)網(wǎng)。仿真器組件定義：為實(shí)現(xiàn)該場(chǎng)景應(yīng)用服務(wù)，需要引入專線業(yè)務(wù)SLA質(zhì)量保障仿真器組件。端到端專線業(yè)務(wù)SLA質(zhì)量保障仿真器組件功能需由網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)模型、專線業(yè)務(wù)SLA保障需求分析模型、專線業(yè)務(wù)SLA預(yù)測(cè)模型、專線業(yè)務(wù)SLA質(zhì)量保障模型，以及專線業(yè)務(wù)SLA質(zhì)量保障方案驗(yàn)證模型等構(gòu)建。組件的數(shù)據(jù)輸入輸出特性見(jiàn)圖20所示。通過(guò)對(duì)該組件功能、模型、數(shù)據(jù)和接口等要素的定義，可對(duì)外提供基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)功能、專線業(yè)務(wù)SLA質(zhì)量保障需求分析功能、專線業(yè)務(wù)SLA預(yù)測(cè)功能、專線業(yè)務(wù)SLA保障功能、以及專線業(yè)務(wù)SLA質(zhì)量保障方案驗(yàn)證能力。專線業(yè)務(wù)SLA保障功能是針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中專線業(yè)務(wù)SLA質(zhì)量保障需求給出保障方案（調(diào)優(yōu)、擴(kuò)容），可提供多種保障策略，策略參數(shù)可設(shè)置，保障算法可選擇；并可輸出多個(gè)業(yè)務(wù)SLA保障方案。業(yè)務(wù)SLA保障方案仿真驗(yàn)證功能是針對(duì)輸出的業(yè)務(wù)SLA保障方案進(jìn)行評(píng)估分析，提供變更后的專線用戶業(yè)務(wù)SLA，并仿真分析保障方案下發(fā)過(guò)程是否影響現(xiàn)有業(yè)務(wù)，及影響業(yè)務(wù)的原因。當(dāng)采用不同優(yōu)化策略、輸出多個(gè)方案時(shí)，可提供多個(gè)方案的分析比對(duì)，給出保障方案選擇策略或最優(yōu)方案。圖20專線業(yè)務(wù)SLA質(zhì)量保障仿真器組件（五）5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)災(zāi)害應(yīng)急模擬典型場(chǎng)景描述：近年來(lái)各種自然災(zāi)害及突發(fā)性事件往往會(huì)造成較大的人員傷亡和嚴(yán)重財(cái)產(chǎn)損失，并造成當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)通信系統(tǒng)性能嚴(yán)重下降甚至癱瘓，嚴(yán)重影響現(xiàn)場(chǎng)救援工作的順利開展，如何在最短的圖圖21應(yīng)急保障模擬器組件35時(shí)間內(nèi)建立應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，恢復(fù)和保障災(zāi)區(qū)內(nèi)的通信暢通成為通信領(lǐng)域一個(gè)熱點(diǎn)課題。在應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建過(guò)程中，當(dāng)前環(huán)境無(wú)法預(yù)知，現(xiàn)有的通信基礎(chǔ)設(shè)施往往無(wú)法適應(yīng)這類多變且無(wú)法預(yù)知的需要。通信環(huán)境的復(fù)雜惡劣性，信息需求的多變性和保障通信暢通的緊迫性特點(diǎn)，對(duì)應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)組織提出了更高的要求。采用數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)，不僅可以在數(shù)字域驗(yàn)證應(yīng)急通信系統(tǒng)與現(xiàn)存地方通信網(wǎng)絡(luò)的兼容性情況，并可以通過(guò)仿真后續(xù)可能出現(xiàn)的后續(xù)災(zāi)害類型，預(yù)測(cè)并防范未來(lái)可能出現(xiàn)的災(zāi)害事件，能夠保持對(duì)重點(diǎn)區(qū)域?qū)嵤┍O(jiān)測(cè)以及數(shù)據(jù)的全面分析，驗(yàn)證所構(gòu)建的應(yīng)急通信系統(tǒng)的性能，保證其正常運(yùn)行。仿真器組件定義：為實(shí)現(xiàn)該場(chǎng)景應(yīng)用服務(wù)，需要引入災(zāi)害應(yīng)急保障仿真/模擬器組件。應(yīng)急保障模擬器組件需由網(wǎng)元模型、拓?fù)淠Ｐ汀⒕W(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)分析評(píng)估模型、應(yīng)急保障網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)模型、災(zāi)害應(yīng)急方案優(yōu)化模型和應(yīng)急保障網(wǎng)絡(luò)模擬驗(yàn)證模型等構(gòu)建。組件的數(shù)據(jù)輸入輸出特性見(jiàn)圖21所示。通過(guò)對(duì)組件功能、模型、數(shù)據(jù)和接口等要素的定義，及對(duì)模型的合理編排和調(diào)用，對(duì)外提供網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)分析、應(yīng)急保障網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、優(yōu)化評(píng)估、應(yīng)急保障網(wǎng)絡(luò)模擬驗(yàn)證等子功能的實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)分析評(píng)估功能是基于5G承載網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)、實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、業(yè)務(wù)路由、網(wǎng)絡(luò)配置等數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的應(yīng)急程度，對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分析評(píng)估，確定現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫欠窨捎?，分析判斷是采用現(xiàn)網(wǎng)資源優(yōu)化方式，還是采取新建應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)方式保障通信暢通。應(yīng)急保障網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)仿真功能是規(guī)劃應(yīng)急保障網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、站點(diǎn)、網(wǎng)元類型、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)性能等，確定應(yīng)急保障網(wǎng)絡(luò)資源配置方案。災(zāi)害應(yīng)急方案優(yōu)化仿真功能，可以針對(duì)輸出的完整網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急保障方案進(jìn)行評(píng)估分析，提供優(yōu)化后的應(yīng)急保障網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、性能等關(guān)鍵仿真結(jié)果，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急保障方案的最終輸出。應(yīng)急保障網(wǎng)絡(luò)模擬驗(yàn)證功能是模擬應(yīng)急保障網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)元之間的信息傳輸模式和狀態(tài)變化，以及用于評(píng)估應(yīng)急保障網(wǎng)絡(luò)搭建時(shí)所用的網(wǎng)絡(luò)資源情況。并通過(guò)多種應(yīng)急方案模擬演練及在孿生域進(jìn)行實(shí)時(shí)分析驗(yàn)證，監(jiān)測(cè)所構(gòu)建的應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)是否滿足應(yīng)急區(qū)域的應(yīng)急通信需求。網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化階段（一）5G承載網(wǎng)資源優(yōu)化仿真典型場(chǎng)景描述：全網(wǎng)資源優(yōu)化需結(jié)合全網(wǎng)業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)需求和流量流向的變化趨勢(shì)，根據(jù)當(dāng)前全網(wǎng)資源配置數(shù)據(jù)和資源使用狀態(tài)信息，分析全網(wǎng)資源使用率，提出全網(wǎng)優(yōu)化策略。并根據(jù)優(yōu)化策略，仿真實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)資源優(yōu)化配置，提供最終的優(yōu)化配置數(shù)據(jù)。全網(wǎng)資源優(yōu)化包括網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容優(yōu)化和網(wǎng)絡(luò)縮容優(yōu)化。通過(guò)數(shù)字孿生模型實(shí)現(xiàn)5G承載網(wǎng)全網(wǎng)資源的優(yōu)化仿真，提高網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化決策效率。能夠通過(guò)數(shù)字孿生空間同步5G承載網(wǎng)絡(luò)資源配置和使用狀態(tài)，判斷資源使用瓶頸；根據(jù)未來(lái)業(yè)務(wù)需求，提出資源優(yōu)化方案；并在數(shù)字孿生系統(tǒng)中仿真驗(yàn)證優(yōu)化方案的有效性。仿真器組件定義：為實(shí)現(xiàn)該場(chǎng)景應(yīng)用服務(wù)，需要引入網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化仿真器組件。網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化仿真器組件功能需由網(wǎng)元模型、拓?fù)淠Ｐ?、網(wǎng)絡(luò)資源使用率分析模型、資源優(yōu)化模型，以及優(yōu)化方案仿真驗(yàn)證模型等構(gòu)建。組件的數(shù)據(jù)輸入輸出特性見(jiàn)圖22所示。通過(guò)對(duì)該組件功能、模型、數(shù)據(jù)和接口等要素的定義，對(duì)外可提供基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)功能、網(wǎng)絡(luò)資源使用率分析功能、網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化功能、優(yōu)化方案仿真驗(yàn)證功能、以及可視化呈現(xiàn)功能等仿真能力。其中，網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化功能是針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中資源預(yù)警的網(wǎng)元和拓?fù)滟Y源給出資源優(yōu)化方案（擴(kuò)/縮容配置），可提供多種優(yōu)化策略，策略參數(shù)可設(shè)置，優(yōu)化算法