1、数字孪生网络（DTN）研究及标准化进展陆璐中国移动研究院2022.11目录 数字孪生网络背景及现状 数字孪生网络研究与应用探索 数字孪生网络标准化进展业务和技术双驱动，催生数字孪生网络当前网络面临运维管理挑战以及未来网络演进需求，数字孪生技术为构建超越现有物理网络的新型技术体系带来机遇当前网络运维管理四大挑战网络灵活性不足网络新技术研发、部署周期长网络管理运维复杂网络优化成本高、风险大未来网络演进四大需求构建数字孪生网络l将数字孪生技术应用于通信网络，形成超越物理网络的新型技术创新体系；l助力网络达成自学习、自生长、自演进的愿景数字孪生技术发展迅速数字孪生是物理实体在数字世界的实时镜像，具备虚

2、实融合与实时交互、迭代运行与优化等特点；目前已在工业、农业、智慧城市、健康医疗、环境保护等领域广泛应用数字孪生技术的主要价值低成本试错在虚拟空间上进行模拟验证，既降低工厂的停机率，又降低物理调试的大量开销智能化决策能将实时数据和仿真模拟充分结合，预测可能发生的各种情况，做出最佳决策高效率创新对产品生命周期运行监测，积累产品全生命周期运行规律，进而不断提升产品创新水平数字孪生网络助力未来网络智能自智经过产、学、研共同推动，业界对数字孪生网络总体架构、应用价值和技术体系逐渐形成共识，已成为包括6G在内的未来网络关键使能技术，助力实现网络闭环自治网络规划网络建设网络维护网络优化下物理网络层孪生网络层

3、数据采集控制下发功能模型流量建模质量保障网络创新技术验证网络维护和优化意图验证网络管理网络可视化故障诊断安全建模调度优化网络规划网络应用层网络孪生体管理模型管理安全管理拓扑管理基础模型网元模型拓扑模型服务映射模型规划维护建设运营优化数据共享仓库数据存储数据服务数据管理用户业务运行状态网络配置数据采集仿真验证迭代优化能力调用意图翻译5大技术体系 u 全景数据服务技术u 全生命周期建模技术u 全域孪生体管理技术u 全维网络透视技术u 全向接口协议技术u 更透明的网络流量、拓扑可视u 更精细的网络全生命周期管理u 更自主的网络实时闭环控制u 更可控网络创新和试错风险4大应用价值 DTN“三层三域双闭

4、环”架构为 网 络 端 到 端 全 生 命 周 期 服 务网络运营数字孪生网络逐渐成为业界研究热点产业界：多家公司已基于数字孪生网络理念，推出相关产品或方案；学术界：数字孪生网络相关的论文、国际专题研讨会、优秀国际期刊专刊快速涌现lKeySight-EXata：从高保真模拟维度，增强工具的数字孪生能力，提供先进的分析工具和网络训练系统，帮助客户开发、测试和部署复杂的大型有线、无线网络和通信设备lNVIDIA Air：用于构建、模拟和体验由现代网络操作系统驱动的数据中心；提供了一个始终可访问、始终在线的培训或试生产环境 l华为-网络数字地图：全局网络拓扑及路径的统一呈现；通过网元、拓扑、配置、策

5、略、业务数据进行统一建模，支撑全生命周期自动化与智能化l 优秀期刊专刊：Computer Communications，IEEE NETWORK，IEEE JSACl 国际DTN学术研讨会IEEE NOMS 2022，TNT（网络数字孪生）WorkshopIEEE DTPI 2022，DTN（数字孪生网络）SessionDigiTwin2022，DTN专题研讨会目录 数字孪生网络背景及现状 数字孪生网络研究与应用探索 数字孪生网络标准化进展数字孪生网络多源异构数据处理技术（1/2）数据是构建DTN的基础，是网络建模的核心要素，物理网络组网拓扑复杂、设备种类多样、部署位置分散，其数据具有多源异构

6、的鲜明特征物理网络数据分为3类：网络设备数据（几何、状态、事件、拓扑）、网络性能数据、网络流量数据数字孪生网络级别越高，对物理网络的拟真程度越高，对数据的质量要求就越高，最高等级L5会实现对物理网络1:1孪生，相应对物理网络数据也是全量、实时、精准的采集和处理几何数据状态数据事件数据拓扑数据网络性能数据网络流量数据网络设备数据物理网络DTN级别L1网络物理可视L2网络模拟验证L3网络模拟推演L4网络智能决策L5网络自主孪生网络设备数据采集部分数据、非实时采集采集部分数据、非实时采集按需抽样、准实时采集接近全量、实时采集全量采集、实时采集网络流量数据无要求按需模拟流量、非实时采集按需抽样、准实时

7、采集高抽样率、实时采集全量采集、实时采集网络性能数据无要求无要求按需抽样、准实时采集高抽样率（或孪生网络智能计算）、准实时采集全量采集（或孪生网络自主按需计算）、实时采集数字孪生网络多源异构数据处理技术（2/2）数据共享仓库是DTN数据处理的核心组件，实现物理网络数据采集并为网络模型提供数据服务 数字孪生网络对物理网络数据处理分为3步：数据采集与传输、数据存储与清洗、数据开放服务网络设备数据 网络流量数据物理网络数据传输网络网络性能数据关系型数据库非关系型数据库基础模型功能模型数据共享仓库服务映射模型数据采集与传输数据存储与清洗数据开放服务数据处理流程数据采集与传输：实现物理网络多源异构数据的

8、精确、高效采集，并通过数据传输网络将数据实时传输至数据共享仓库数据存储和清洗：对异构数据进行分类存储，并采用多种方式对“脏”数据进行清洗，压缩存储空间，提升数据质量数据开放服务：采用统一格式和接口为网络建模提供数据服务数字孪生网络建模技术（1/2）模型是数字孪生网络最核心的组件，既要实现对物理网络的高保真模拟，又要准确满足用户需求，如果没有精准的网络模型，数字孪生网络就是空中楼阁，没有应用的价值 数字孪生网络模型根据实现功能和需求来源分为基础模型和功能模型，两者又可细分为更多类别 对于基础模型建模，相对于仿真技术和模拟技术，数学抽象建模资源消耗低、运行速度快、扩展性稍差 功能模型可以通过人工智

9、能算法构建，例如利用知识图谱实现网络故障诊断和修复类的功能模型数字孪生网络模型基础模型网元模型拓扑模型功能模型交换机模型服务器模型防火墙模型underlay拓扑overlay拓扑BGP协议拓扑网络功能类模型网络生命周期类模型网络领域类模型.ISIS协议拓扑网关模型网络规划模型网络建设模型网络维护模型网络优化模型建模方法实现语言是否开源内存消耗运行速度扩展性模拟技术NS-2是*NS-3是*QualNET否*OPNET否*仿真技术MiniNET是*数学抽象技术MimicNet/RouteNet否*数字孪生网络建模技术（2/2）模型编排管理实现模型之间的协同，三种典型场景：模型空间编排、流量编排和生

10、命周期管理网元模型功能模型基础模型物理网络层网络应用层模型编排管理实现两种模型协同运行状态监控模型流量分析模型安全攻防模型 故障诊断模型拓扑模型基础模型空间编排模型生命周期管理基础模型流量编排基础模型要借助功能模型实现功能验证功能模型要基于基础模型实现性能优化数字孪生网络接口和协议体系研究标准化的接口和协议体系是满足构建大规模数字孪生网络兼容性和扩展性需求的必要条件孪生网络北向接口网络应用通过孪生北向接口向孪生网络层输入需求，并通过模型化实例在孪生网络层进行业务部署可移植灵活易部署孪生网络内部接口通过孪生层内部接口实现孪生层3个关键子系统之间以及与物理网络层和网络应用层间的交互统一性适配性可移

11、植灵活可扩展孪生网络南向接口物理实体网络中的网元通过孪生南向接口同孪生网络层交互网络数据和网络控制信息可兼容信息交互能力实时性DTN不同接口需求与功能分析南北向接口协议适配单元设计南向多协议协同适配单元协议解析及转换数据管理协议识别及匹配协议配置管理Intent NBI协议解析及转换数据管理北向接口多协议协同适配单元开放性可扩展问题一：不同厂商生产的网络设备及网元所使用的接口及协议千差万别，如何适配各厂商设备，降低数字孪生网络构建成本？问题二：网络新应用层出不穷，如何做到及时扩展，满足新应用需求？兼容性扩展性物理网络层网络应用层数据共享仓库数据存储数据服务数据管理数据采集功能模型基础模型服务映

12、射模型仿真验证仿真验证质量保障流量建模故障诊断安全建模调度优化网络规划运营优化规划维护建设网元模型拓扑模型网络孪生体管理模型管理安全管理拓扑管理北向多协议协同适配单元南向多协议协同适配单元孪生层内部接口孪生南向接口孪生北向接口孪生网络层构建基于数字孪生的网络策略验证平台联合北京邮电大学，开展知识定义网络关键技术研究，利用数字孪生“网络建模”概念映射网络拓扑，完成数据平面的策略正确性和可达性验证网络拓扑构造策略对比带宽、时延性能对比构建数字孪生IP网络仿真原型联合清华大学，以智能路由为典型应用场景，搭建了数字孪生IP网络原型仿真系统，对机器学习构建的路由模型和路由策略提前验证，降低了对物理网络的

13、影响，并提升了系统部署的效率p 物理网络构建12个路由器节点的物理网络，通过重放真实公开的TM时序序列，产生物理网络上的流量。p 孪生网络基于MiniNet构建网络模拟/仿真器，实现包级别仿真及网络状态监控、采用SDN架构灵活定义网络拓扑结构、更新网络配置孪生体产生的数据输入Onelearn平台，通过强化学习算法训练Mars智能路由模型Mars模型训练完毕后，通过控制器配置成为具体的转发表项，在孪生网络上进行性能验证研发小型算网数字孪生网络仿真原型（2/1）中国移动开发了面向算力网络的运维管理场景的数字孪生网络DTN原型，具备L3级别DTN（支持物理网络-孪生网络双向交互、配置预验证）能力基本

14、功能 数据采集资源采集性能采集拓扑采集路由采集告警采集 数据处理存储管理数据汇聚数据关联 网络控制配置下发控制服务 模型库网元单体模型事件监测模型拓扑规则模型网络分析模型 孪生体管理实例管理模型管理流量拟真路径拟真拓扑管理事务管理安全管理资产管理 网络调整模拟可视网络路径规划网络参数修改内闭环控制 网络流量可视化物理网络可视化网络性能可视化场景模型可视化逻辑拓扑可视化流程交互可视化 数据图表绑定映射实时以虚控实孪生体实时更新孪生体绑定映射 网络流量实时反馈网络参数配置下发网络高保真呈现虚实实时交互映射外闭环控制 DCVMVMVMVMSWSWSW孪生网络物理网络l DTN基础平台统一数据服务孪生

15、体管理开放接口l 内外双闭环控制内闭环迭代优化策略外闭环验证用户需求典型场景验证l 动态虚实交互 网络高保真呈现 网络状态实时监控 网络策略闭环预验证 网络性能预测 网络流量均衡调度 网络配置预验证 网络流量预测 异常流量识别和处理业务流程研发小型算网数字孪生网络仿真原型（2/2）五大亮点四大能力l 多层级物理网络高保真呈现l 多类别异厂商网络设备兼容l 统一模型构建及管理编排l 多维度数据流量精准可视l 多场景网络流量智能调配l 统一数据服务：模型管理，开放接口l 多维模型构建：网元拓扑本体建模、多维场景建模l 动态虚实交互：以虚映实，虚实互控l 内外闭环控制：内闭环迭代优化策略；外闭环验证

16、用户需求即将在2022年12月中国移动合作伙伴大会正式发布，欢迎关注并合作推进！结合场景探索数字孪生网络试点验证联合业界伙伴开展数字孪生技术在现网的试点验证，有效验证了数字孪生在生产网络的应用价值数字孪生在核心网的应用场景验证浪涌仿真与流控参数寻优数字孪生在无线网的应用场景验证无线网络覆盖智能优化基于无线网元孪生体和无线环境仿真模型，构建基于三维空间的无线网络数字孪生环境进行天线权值优化方案模拟及孪生预测效果推演，支持方案的迭代优化减少对现网环境影响的情况下，提升覆盖优化效果基于对浪涌业务的数字孪生建模，精准模拟和预测终端的业务行为表现基于对网络流控及其信息模型的数字孪生建模，对流控参数寻优进

17、行迭代验证减少故障用户上线时间，提前对异常场景进行容灾预验证，提升核心网在容灾场景下的稳定性数字孪生网络催化剂项目斩获TMF奖项 中国移动TMF（电信管理论坛）牵头DTN的催化剂项目，获得2022年度“未来技术探索”奖l 2021年，牵头“基于数字孪生网络的服务提供”催化剂项目，完成基于DTN的智能服务概念验证 业务负载模拟，实时监控网络性能 绩效指标及SLA趋势分析，准确率98%以上 基于人工智能算法的故障预警，提前期5分钟以上l 2022年，牵头完成“5G网络数字孪生”催化剂项目，获得Future techco(未来技术探索）奖针对智慧医疗、智慧工厂等场景构建5G专网/切片的数字孪生平台，

18、在切片部署前的预验证，以及在运行过程中进行路径调整，以提高未来部署和运维的可靠性、灵敏性5G智慧医疗切片的孪生5G智慧工厂切片的孪生目录 数字孪生网络背景及现状 数字孪生网络研究与应用探索 数字孪生网络标准化进展DTN相关国际标准化进展 ITU-T2022年2月，SG13组正式发布全球首个DTN标准“DTN总体要求及架构”Y.3090SG17组开展DTN安全指引研究X.sg-dtn，SG13组开展DTN能力分级和评估方法研究Y.DTN-CapLevel，SG13组新成立“DTN数据服务框架及技术研究”项目 IETF2022年3月，“DTN概念和架构”在nmrg工作组正式立项nmrg组开展DTN

19、数据采集、DTN接口技术、DTN流量模拟、DTN时延测量、性能导向DTN等研究 3GPP2022年，SA WG5组开启面向网络管理系统的数字孪生的数据采集技术研究 ETSI2022年，ZSM组开启数字孪生在ZSM架构的应用场景及关键技术研究国际上：数字孪生网络的标准化工作在ITU-T、IETF、3GPP，ETSI等标准组织陆续开展数字孪生网络相关国内标准化进展 CCSATC10：2020年起，开展面向行业现场网的数字孪生场景、需求和设备物模型等研究TC3：2021年10月，WG3成立数字孪生网络子组，开展DTN相关项目研究TC6：2020年起，开展数字孪生和大数据技术在传送网领域的应用研究；2

20、022年，成立“接入网数字孪生技术和应用研究”项目TC7：2022年，开启“数字孪生网络运营管理总体技术要求”项目研究TC8：2022年，开启“数字孪生网络 安全指南”项目研究TC621：2022年成立，并设立“数字孪生网络”工作组，关注算网融合场景下的DTN研究及标准推进TC1，TC5，TC614等：已开展或计划开启DTN相关研究项目或行标立项 IMT-20302022年，启动面向6G的数字孪生网络应用场景研究项目 全国信标委2021年，物联网分委会成立数字孪生工作组；2022年，成立“信息技术 数字孪生 信息交互”项目 工业互联网产业联盟2020年，设立数字孪生特设组，聚焦垂直行业的数字孪

21、生研究国内：数字孪生网络的标准化工作在CCSA、IMT-2030、信标委等组织内形成较高研究热度召开3次子组会议：60+专家参会启动DTN总体要求，评价方法，数据服务、网络建模、数字地图、IS-IS协议建模等6个项目研究本次（第4次）子组会议：6个在研项目讨论架构及技术要求、评价方法2个项目提交送审稿模型路由控制，仿真模型闭环自主升级技术2个新立项申请TC3 WG3 数字孪生网络子组研究进展数字孪生网络标准体系概念与需求架构与技术评价与评测应用与服务定义术语构建准则技术需求数据采集数据存储数据服务安全与合规网元建模可视化呈现接口规范测试规范评价指标拓扑建模数字线程虚实映射孪生体管理评价方法应用

22、场景信息安全功能安全服务规范服务管理场景建模分级体系隐私保护 2021年10月“数字孪生网络”工作子组成立以来，面向信息通信网络的业务和管理需求，已凝聚国内DTN研究核心力量，推进DTN标准体系构建工作子组研究进展系统架构总结和展望l总结数字孪生网络助力未来网络实现智能自治已在产业界形成共识，相关研究热度持续升高中国移动联合伙伴在关键技术和原型验证上进行了初步探索TC3 WG3子组成立来，已经同步开启多个DTN项目研究，正在初步布局DTN标准体系l展望合力攻关关键技术：协作突破DTN研究中的关键技术难题，推进创新技术的概念验证继续推进标准化工作：立足TC3 WG3 数字孪生网络子组，同国内外SDO中的研究组开展交流与合作，促进形成国内外统一的DTN标准建设开放型平台，打造开放产业生态：构建统一、开放的数字孪生网络平台，谨慎且充分地拥抱开源组织的运作模式，打造良好数字孪生网络产业生态，促进整个产业的健康快速发展。