【中国移动】5G行业网数字孪生白皮书_38页_3mb

5G+行业网数字孪生白皮书总结

核心内容概述

本白皮书系统阐述了5G行业网数字孪生技术体系的背景、内涵、架构、关键技术及典型应用，旨在为垂直行业网络的数字化、智能化转型提供技术支撑和管理能力体系。中国移动首次提出数字孪生网络（DTN）的概念，结合5G专网与行业现场网两个子领域，构建了面向全生命周期管理的数字孪生技术体系，以实现网络可视化、可管可控、智能化运维的目标。

主要观点

• 数字孪生网络（DTN） 是一种以数据、模型、交互、映射为核心要素的网络系统，能够实现物理网络与虚拟网络的实时映射与闭环优化。
• 5G行业网在可用性、可靠性、灵活性、安全性等方面有特殊需求，这为数字孪生技术的引入提供了驱动力。
• 数字孪生技术通过数据采集、模型构建、可视化、服务集成与智能运维等关键技术，实现对行业网络的全生命周期管理。
• 数字孪生网络能够显著提升网络运维效率、降低故障处理时间、优化资源配置、增强客户感知能力。

关键信息

1. 网络数字孪生的背景与价值

• 背景：随着数字经济的发展，通信网络成为支撑万物互联的关键基础设施，但其复杂性和运维难度也显著增加。
• 价值：
  • 实现网络拓扑透视和流量全息，使网络从“黑盒”变为“白盒”。
  • 支持设备与网络全生命周期管理，提升运维效率和网络稳定性。
  • 实现网络的实时闭环控制，推动网络向自学习、自优化、自演进方向发展。
  • 降低网络部署与运维风险与成本，提高网络创新效率。

2. 网络数字孪生架构

• 三层三域双闭环架构：
  • 三层：物理网络层、孪生网络层、网络应用层。
  • 三域：数据域（数据共享仓库）、模型域（服务映射模型）、管理域（网络孪生体管理）。
  • 双闭环：内闭环（服务映射模型的仿真与优化）与外闭环（网络应用的控制与反馈）。

3. 5G行业网数字孪生技术体系

3.1 5G专网数字孪生

• 技术目标：实现对网络拓扑、设备状态、业务质量的可视化与智能管理。

• 关键技术：

  • 数据接入技术：支持多种终端接入，包括传感器、边缘网关、5G模组等。
  • 网络态势感知技术：通过主动探针采集网络性能数据，实现故障快速定位与诊断。
  • 2D/3D数字可视化技术：构建环境与设备的三维模型，辅助决策与运维。
  • 服务集成管理技术：通过API网关实现服务的统一管理与调用。

• 典型应用案例：

  • 海尔工业园区：实现网络自运维、自服务，提升生产效率与网络质量感知。
  • 水文行业：通过三维可视化和数据集成，实现对水文站设备与网络状态的统一管理。
  • 煤炭行业：通过数字孪生平台实现设备与网络的智能运维，推动智慧矿山建设。

3.2 行业现场网数字孪生

• 技术目标：解决行业现场网异构性、定制化、复杂性等问题，实现网络可视、可管、可控。

• 关键技术：

  • 数据采集与分析技术：通过端侧探针采集设备、网络和业务质量数据，支持智能运维。
  • 模型构建技术：包括几何模型、信息模型、机理模型，实现物理实体与虚拟模型的映射。
  • 智慧运维技术：利用AI算法、规则推理、动态基线预测等技术实现故障识别、定位、预测与修复。
  • 可视化技术：基于GIS、3D可视化、BIM等技术，实现网络与业务的可视化展示与交互。

• 典型应用案例：

  • 智能制造：通过数字孪生网络实现产线设备的远程控制与数据闭环，提升同步控制精度。
  • 智慧园区：支持多媒体远程业务混传，实现业务优先级动态调整与服务质量保障。
  • 工业现场网：融合5G与短距通信技术，实现异构网络统一管理，解决“最后一百米”连接问题。

技术体系结构

• 5G专网数字孪生平台：由终端层、边缘层、平台层、应用层组成，支持数字驾驶舱、网络态势感知、意图验证等能力。
• 行业现场网数字孪生平台：涵盖数据采集、模型构建、可视化、智能运维等功能模块，支撑网络规划仿真、实时监控、故障诊断等。

未来展望

• 随着行业数字化转型的深入，网络异构化与定制化趋势将更加明显。
• 中国移动将推动数字孪生技术在垂直行业网络中的应用，构建全生命周期管理能力体系。
• 未来将加强与行业合作伙伴协作，推动数字孪生模型的标准化与平台开放，打造适用于不同行业的数字孪生解决方案，实现“可视、可管、可控”的网络运维目标。

缩略语

编写单位及作者

• 技术指导：
  • 魏晨光（中国移动通信有限公司研究院副院长）
  • 何瑞（中移物联网有限公司副总经理）
• 编写单位：
  • 中国移动通信有限公司研究院：范晓晖、王迪、龙容、罗达、李小涛、周铖、王曦泽、万鸿俊、马帅、肖善鹏
  • 中移物联网有限公司：梁宇航、刘炀、姜仁杰