2022-05-23-中国移动-基于数字孪生网络的6G无线网络自治白皮书_36页_2mb

基于数字孪生网络的6G无线网络自治白皮书总结

核心内容

本白皮书探讨了基于数字孪生技术实现6G无线网络自治的可能性，提出了一种面向未来网络的全生命周期自治框架，旨在解决当前5G网络运维中存在的一系列问题，如网络能耗高、运维成本高、自动化水平低等。通过数字孪生网络，运营商可以实现对网络状态的实时感知、预测和优化，从而构建一个高度智能化、可预测、可自愈的自治网络系统。

主要观点

• 网络自治的愿景：6G网络将实现“自优化、自演进、自生长”的自治能力，形成“治未病”的运维模式。
• 自智网络分级框架：提出L0至L5的自智网络分级体系，其中L4为当前目标，L5为未来愿景。
• 数字孪生网络：构建物理网络与数字化网络的实时映射，实现网络状态的感知、分析、决策和执行的闭环。
• 三体与五态：数字孪生网络中的资源对象包括物理实体、数字孪生体和数字规划体；网络生命周期状态包括起始态、规划态、服务态、孪生态和节能态。
• 双闭环机制：内闭环用于生成数字规划体，外闭环用于评估和优化数字孪生体与物理网络间的性能差异。

关键信息

1. 5G网络运维挑战

• 数据封闭：现网数据采集和共享受限，影响网络状态感知。
• 算法依赖：算法开发和部署依赖于固定数据集，缺乏对网络动态变化的适应性。
• 应用部署复杂：AI应用部署依赖人工，影响网络自治效率。
• 成本与效率：现有AI模型部署成本高、效率低，无法满足6G的高自动化需求。

2. 6G网络自治技术需求

• 数据深度开放：提高数据采集和共享的全面性与实时性。
• 数据价值提升：提升数据质量，增强数据对网络智能的支撑。
• 自治需求自生成：减少人工干预，实现网络自治需求的自动识别和生成。
• 低成本试错寻优：通过预验证和纠偏技术，降低试错成本。

3. 数字孪生网络的架构

• 端到端架构：支持集中式与分布式结合，实现分层跨域的自治能力。
• 数据面：新增数据采集、处理、存储和共享能力，提升数据服务的智能化水平。
• 智能面：将AI与网络深度融合，实现智能决策与优化。

4. 数字孪生网络的关键技术

• 数据采集与分析技术：支持多源异构数据采集，实现数据的标准化处理与分析。
• 数据增广技术：利用CGAN等技术，生成多样化的虚拟网络场景数据，提升预验证的可靠性。
• 数据与知识协同驱动的预验证：结合传统理论模型和AI算法，实现更精准的预验证和决策优化。
• 知识图谱与图神经网络：提升网络数据的关联分析能力，实现复杂拓扑结构下的智能决策。
• 仿真服务化：通过微服务架构实现灵活的仿真服务，支持按需仿真和资源调度。
• 预验证结果纠偏技术：通过模型迭代优化，提高预验证结果的准确性，确保网络性能的稳定。

5. 网络全生命周期自治

• 持续规划：通过数字孪生体预测网络状态，生成数字规划体，实现网络资源的动态配置。
• 虚实建连：实现物理实体与数字孪生体的同步连接，完成网络的自动化部署和优化。
• 防愈结合：通过数字孪生网络实现故障的预测与主动干预，同时具备事后修复能力。

典型案例

1. 大规模天线波束权值优化

   • 利用数字孪生体和数字规划体实现波束权值的自动生成与优化。
   • 通过数据采集、模型训练与预验证，提高网络覆盖性能和优化效率。

2. 智能深度RAN切片

   • 通过数字孪生体和数字规划体实现切片资源的自适应配置。
   • 结合强化学习和对抗生成网络（GAN），实现切片资源的动态调整与优化。

3. 多维资源联合调度

   • 利用数字孪生网络对通信、频率和缓存资源进行联合调度，实现节能和网络性能优化。
   • 通过预验证和纠偏机制，提高资源调度的准确性和效率。

未来展望与挑战

• 统一数字孪生网络定义与架构：需要建立统一的数字孪生网络定义和标准架构，以促进跨厂商兼容和数据共享。
• 提升数据采集与建模效率：需探索更高效的网络数据采集方式，降低建模成本，提高数据价值密度。
• 增强模型与系统的可解释性：在模型设计和部署过程中，提升AI模型的可解释性，确保网络决策的可信度和安全性。
• 构建全网通用的数字孪生体：实现数字孪生体的泛化能力和跨场景迁移能力，提升网络自治的适应性与灵活性。

关键技术需求

1. 构建全网通用的智能数字孪生体：实现网络状态的广泛适用性和可迁移性。
2. 实现虚拟网络场景生成的可控性：提升数字孪生网络的仿真能力与预验证结果的可靠性。
3. 提升真实数据使用效率：优化数据采集与建模流程，降低网络自治成本。

结论

基于数字孪生网络的6G无线网络自治，是未来通信网络发展的重要方向。通过“三体”、“五态”、“双闭环”等概念和机制，数字孪生网络能够实现网络的全流程智能化管理，提升运维效率，降低网络成本。同时，需要在数据开放、模型协同、仿真服务化等方面进行深入研究，推动6G网络向更高水平的自治发展。