陆璐： “三体四层五面”的6G架构中孪生体的思考和探索
“三体四层五面”的6G架构中孪生体的思考和探索陆璐2022年11月 目录2中国移动的DTN探索和进展16G架构中孪生体的总体思考3总结2 “三体四层五面”的6G架构总体设计服务化功能层开放使能层（算力服务，连接服务，功能服务，数据服务，AI服务，安全服务）控制面用户面数据面计算面安全面数字孪生体管理编排体路由与连接层（组网连接，信令路由，全服务化调用，无状态传输，确定性转发，网络状态感知，安全连接，无线QoS连接，至简协议）资源与算力层（频谱、存储、算力、网络等资源）网络本体三体（网络本体、管理编排体、数字孪生体）、四层（资源与算力层、路由与控制层、服务化功能层、使能层）、五面（控制面、用户面、数据面、计算面、安全面）体ü架构的空间视图：新定义了独立的数字孪生体，实现本体和孪生的统一，扩展了全新空间层ü架构的逻辑视图：对功能进行了分层，强化了对算力和路由的管理，体现了跨域拉通面ü架构的功能视图：在经典的控制面和用户面基础上，增加了数据面、计算面和安全面，强化了功能类别3 孪生体的定义数字孪生体是物理实体对象在虚拟空间中的映射，实现网络的低成本试错、智能化决策、高效率创新l对网络本体进行部分或者全部孪生镜像 构建一个网络孪生体需要数据、模型、映射和交互四个关键要素Ø数据：数字孪生网络的基石，为网络孪生体提供数据支撑Ø模型：数字孪生网络的能力源，服务于各种网络应用Ø映射：虚实映射实现物理网络的高保真复制以及可视化呈现Ø交互：通过标准化的接口以虚控实，达成实时虚实同步l通过虚实结合的闭环控制，助力6G网络达成柔性网络和智慧内生等目标Ø管理体可与孪生体交互，接受孪生体输出的网络配置参数，对物理网络进行编排管理，从而实现网络自动化运营Ø通过孪生体的内生闭环，验证网络能力，验证后，孪生体通过南向接口将控制更新下发至物理实体网络。服务化功能层开放使能层：能力和服务数字孪生体管理编排体路由与连接层资源与算力层网络本体交互数据映射模型仿真、控制数字孪生体分析、诊断4 孪生体的作用Ø网络策略优化Ø分布式流量工程Ø跨层跨域优化ØSLA保障优化Ø... ...Ø为第三方业务提供端到端业务预验证能力Ø网络可视化能力开放Ø... ...Ø网络拓扑可视化Ø网络流量可视化Ø网络业务类型可视化Ø网络资源和状态可视化Ø... ...服务网络管理编排体优化实现网络全方位立体可视服务网络本体优化网络数字孪生体服务于网络本体、网络编排管理体的全生命周期优化；实现网络全方位立体可视；开启网络数字孪生的能力开放；最终助力6G网络实现智能自治开启网络数字孪生的能力开放Ø业务开通预验证Ø网络切片预验证Ø无线参数优化Ø流控参数优化Ø... ...5 孪生体设计的六大理念本体和孪生统一虚实映射高保真和实时性统一精准实时数据和模型安全安全可信国内外标准统一开放兼容集中和分布式统一极致扩展成本和效益平衡价值创造孪生体的设计既要立足能力打造，通过孪生体的完备功能实现网络虚实实时、安全可靠的交互映射；又要充分考虑价值增益，通过成本和效益的平衡，实现网络孪生体的全域高效部署6 孪生体关键技术 — 多源异构数据采集技术数据是构建孪生体的基础，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•孪生体在不同级别对数据采集的要求不同，级别越高，对物理网络的拟真程度越高，对数据的采集要求就越高，对数据采集频率、存储空间、处理实时性要求也越高•为实现高效的数据采集，满足各级别数据需求，数据采集协议应符合“3个准则”：精准化，标准化，轻量化数据类型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）、实时采集数据类型数据举例数据量采集方式网络设备数据几何数据尺寸、端口数量等小手工录入状态数据CPU利用率、协议类型等中等SNMP/Netconf/...事件数据日志、告警等中等SNMP/Netconf/...拓扑数据设备ID、连接关系等中等SNMP/Netconf/...网络性能数据时延、丢包、带宽等中等SNMP/BGP-LS/Telemetry/...网络流量数据流量类型、五元组信息等大Sflow/Netflow/IPFIX/...7 孪生体关键技术 — 网络建模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8•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•低资源消耗、高精度、高实时性、支持大规模网络的建模技术是构建DTN的关键，也是重要的研究方向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********** 孪生体关键技术 — 接口协议体系接口协议体系研究关系到大规模数字孪生网络构建的兼容性和扩展性问题9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 目录2中国移动的DTN探索和进展16G架构中孪生体的总体思考3总结10 数字孪生网络总体架构数字孪生网络（DTN）是实现三体间相互作用的基础，技术架构呈现为“三层三域双闭环”，以数字化方式创建网络本体的虚拟孪生体，通过与网络本体之间的实时交互映射，实现网络的全过程、全生命周期管理下网络本体数字孪生体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p核心要素ü数据：数字孪生网络的基石，为网络孪生体提供数据支撑ü模型：数字孪生网络的能力源，服务于各种网络应用ü映射：虚实映射实现物理网络的高保真复制以及可视化呈现ü交互：通过标准化的接口以虚控实，达成实时虚实同步提出数字孪生网络“三层三域双闭环”系统架构，和4个核心要素p三层：物理网络层、孪生网络层和网络应用层p三域：ü孪生网络层数据域、模型域和管理域ü对应数据共享仓库、服务映射模型和网络孪生体管理三个子系统p双闭环：ü内闭环完成配置变更前的仿真验证和迭代优化ü外闭环完成对网络应用的控制、反馈和优化11 构建数字孪生网络技术标准体系构建数字孪生网络技术体系，在国际标准化组织ITU-T、IETF，国内标准化组织CCSA、IMT-2030完成多个立项，推进数字孪生网络标准化ITU-T全球首个数字孪生网络标准•2022年2月，全球首个数字孪生网络标准Y.3090《数字孪生网络需求和架构》正式发布•DTN能力评级和评估方法、数据服务、DTN安全指引等多个在研项目12IETF完成数字孪生网络立项•2022年3月，IETF NMRG研究组完成《数字孪生网络概念和架构》立项，中国移动、Telefonica、华为、Orange等共同推进•DTN数据采集、DTN接口技术、DTN流量模拟、DTN时延测量等多个在研项目CCSA成立数字孪生网络子工作组•2021年10月，在TC3牵头成立“数字孪生网络”子工作组，作为DTN子组组长单位，推进DTN技术标准化布局•2022年，完成数据服务、网络建模、数字地图、DTN路由控制等6项新立项IMT-2030推进组•作为DTN子组组长单位，牵头完成组内首个DTN项目“面向6G的数字孪生网络应用场景”立项 开展学术研讨，持续推进产业共识中国移动作为数字孪生网络的首倡者，近年来多次举办产业及学术研讨会，与业界合作发布多篇白皮书132021北京展组织业内数字孪生网络研讨会，发布业界首篇《数字孪生网络（DTN）白皮书》Future Forum联合发布《面向6G的数字孪生技术白皮书》ODCC牵头发布《数据中心数字孪生网络技术白皮书》IEEE 2022 NOMS — TNT Workshop2022年4月29日，IEEE NOMS网络管理运维会议，网络数字孪生技术（TNT）Worshop，得到产学界广泛关注。中国移动、中国电信等专家参与IEEE DTPI — DTN专题Session2021，2022连续两年组织IEEE数字孪生和平行智能国际会议（DTPI）- DTN SessionDigiTwin 2022 — DTN Session2022年9月27日，在第二届数字孪生国际会议（DigiTwin 2022）上，组织了数字孪生网络专题分会中国移动、华为、爱立信、UPC、西交、成电等专家参与中国移动、华为、中国电信、亚信等专家参与 研发小型算网数字孪生网络仿真原型（1/2） 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14基本功能业务流程 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lDTN基础平台•统一数据服务•孪生体管理•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ü网络高保真呈现ü网络状态实时监控ü网络策略闭环预验证ü网络性能预测ü网络流量均衡调度ü网络配置预验证ü网络流量预测ü异常流量识别和处理 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
