中國移動研究院鄭青碧：“三體”“五態(tài)”“雙閉環(huán)”，基于數(shù)字孿生網絡的6G無線網絡自治

2月25日消息（林想）加快推動6G應用基礎研究和原創(chuàng)技術攻關，進一步匯聚產學研各方力量，引導產業(yè)推進6G發(fā)展，提升6G創(chuàng)新的全球化水平和國際影響力，中國移動研究院日前正式舉辦“遇見未來”——6G協(xié)同創(chuàng)新成果發(fā)布會。

會上，中國移動研究院研究員鄭青碧重點解讀了《基于數(shù)字孿生網絡的6G無線網絡自治白皮書》。該白皮書全面闡述基于數(shù)字孿生網絡的6G無線網絡自治的概念和內涵；提出三體五態(tài)雙閉環(huán)的6G無線網絡自治基本概念；提出多種模型并行交付、按需構建的網絡孿生體等四項技術特征；設計孿生的數(shù)字化網絡端到端架構及數(shù)字孿生基本功能；提出數(shù)據增廣、數(shù)據與知識協(xié)同驅動的預驗證、仿真服務化、預驗證結果糾偏等新技術。

數(shù)字孿生網絡的“三體”“五態(tài)”“雙閉環(huán)”

近年來，各行各業(yè)都在利用先進的云平臺技術和網絡連接服務進行業(yè)務的數(shù)字化和自動化轉型。在移動通信領域，運營商在網絡管理和服務提供的自動化上已經進行了多年的探索，但仍然無法有效的解決網絡能耗高、多制式互操作繁雜等問題。隨著網絡向可編程和服務化架構等方向演進，網絡運維的復雜性和操作規(guī)模達到了前所未有的高度，新業(yè)務和新技術的引入對網絡的靈敏性提出了更為苛刻的要求，運營商亟需一種更全面、更智能、可擴展且性價比高的高水平網絡自治系統(tǒng)。

中國移動前期發(fā)布的《數(shù)字孿生網絡（DTN）白皮書》提出了“三層三域雙閉環(huán)”的整體架構。在此基礎上，面向6G無線網絡高水平自治的需求，本白皮書全面闡述了基于數(shù)字孿生網絡的6G無線網絡自治的概念與內涵，提出了數(shù)字孿生網絡的四大技術特征，并且設計了端到端孿生的數(shù)字化網絡架構和基本功能，規(guī)劃了關鍵技術體系。

據鄭青碧介紹，該白皮書是業(yè)內首本系統(tǒng)闡述基于數(shù)字孿生網絡實現(xiàn)6G無線網絡自治的理念、特征、架構及技術的白皮書。

首先，基于數(shù)字孿生網絡的6G無線網絡自治需要建立一些新概念。“三體”指的是6G無線網絡中資源對象具有的三種形態(tài)體，其中，物理實體是物理對象，比如無線網絡的基站設備；數(shù)字孿生體是物理對象孿生的數(shù)字化對象，比如對網元進行孿生生成網元的數(shù)字孿生體；數(shù)字規(guī)劃體是網絡對物理對象在未來的期望狀態(tài)進行規(guī)劃后生成的數(shù)字化對象，表示物理對象在未來某時刻的優(yōu)化目標，網絡根據數(shù)字規(guī)劃體對物理對象進行調整。

為了滿足6G無線網絡自治的需求，網絡需要內閉環(huán)和外閉環(huán)結合來實現(xiàn)“三體”之間的聯(lián)動。“內閉環(huán)”是生成數(shù)字規(guī)劃體的仿真驗證和迭代尋優(yōu)的過程，可以預先在下一時刻的網絡狀態(tài)下，生成理論較優(yōu)的數(shù)字規(guī)劃體。“外閉環(huán)”指數(shù)字規(guī)劃體在物理網絡生效后，數(shù)字孿生網絡評估決策效果與目標效果之間的差距，對內閉環(huán)的功能和參數(shù)進行優(yōu)化的過程。

鄭青碧指出，為了區(qū)分設備在生命周期的不同階段與孿生數(shù)字化網絡的不同關系和技術需求，白皮書還提出了“五態(tài)”的設計方案：起始態(tài)、規(guī)劃態(tài)、服務態(tài)、孿生態(tài)和節(jié)能態(tài)。

數(shù)字孿生網絡需要具有四項技術特征

中國移動認為，6G無線網絡的高水平自治有四項關鍵的技術需求：數(shù)據深度開放、數(shù)據價值密度提升、自治需求自生成與低成本試錯尋優(yōu)。為此，數(shù)字孿生網絡需要具有四項主要的技術特征：

首先，由數(shù)據類、智能類和仿真類模型按需組合并構成孿生體、規(guī)劃體和雙閉環(huán)，其中，數(shù)據類模型可以跟蹤網絡狀態(tài)的動態(tài)變化，仿真類和智能類模型可對新特性或決策動作進行試錯和尋優(yōu)。

其次，數(shù)字孿生網絡能夠自動發(fā)掘網絡治理的需求和場景，并生成網絡自治的用例，網絡的數(shù)字孿生體和規(guī)劃體需要根據網絡自治的場景和用例的需求來構建，根據網絡的動態(tài)變化增刪模型等，來降低數(shù)據采集和傳輸?shù)某杀尽?/p>

第三，設備供應商向運營商交付產品的物理實體時，需要同時交付產品的數(shù)字孿生體和規(guī)劃體。當產品在網絡中部署以后，數(shù)字孿生網絡會自動的獲取這些模型，并擴展已有網絡的數(shù)字孿生體和規(guī)劃體。

最后，為了使網絡具有效果自動預評估、高效閉環(huán)和敏捷迭代的能力，數(shù)字孿生網絡需要具有仿真場景的自動設計、仿真工作流的自動編排和仿真性能的評估優(yōu)化等功能。

白皮書同時指出，孿生的數(shù)字化網絡將具有端到端的、集中式與分布式相結合的、分層跨域的架構。鄭青碧表示，這種架構有利于數(shù)字孿生體和規(guī)劃體的按需生成，可以保護設備內部的數(shù)據隱私，也能支持不同規(guī)模的網絡自治的需求，兼顧了網元級孿生的實時性與跨域級孿生的端到端的完整性。

數(shù)字孿生網絡將依據網絡自治場景的性能需求，靈活選擇合適的架構，構建、編排并調整各類模型，生成、更新并實施數(shù)字孿生體和數(shù)字規(guī)劃體。

數(shù)字孿生網絡的四大關鍵技術

此外，白皮書同時選出了多項面向6G無線網絡高水平自治的關鍵技術。

數(shù)據與知識協(xié)同驅動的預驗證技術將傳統(tǒng)的理論知識和數(shù)據驅動的算法相結合，能夠有效的解決傳統(tǒng)理論模型與數(shù)據驅動算法的局限性，降低算法的數(shù)據需求、計算復雜度并提高算法性能。

數(shù)字孿生網絡可以借助數(shù)據增廣技術模擬更全面的虛擬場景，提供多樣性更好的訓練數(shù)據，可以生成性能更好、更魯棒的決策配置。

服務化的仿真架構更靈活、可插拔、可重用 ，可以針對不同的場景靈活組裝與聯(lián)動，更高效的構建預驗證環(huán)境。

最后，數(shù)字孿生網絡在長期的運行中，可能出現(xiàn)孿生環(huán)境與真實環(huán)境存在差異等問題，預驗證結果的糾偏技術可以定位差異根因，并對內閉環(huán)的模塊進行優(yōu)化。

網絡的生命周期一般包括規(guī)、建、維、優(yōu)等階段。鄭青碧表示，現(xiàn)有網絡自治水平較低，網絡生命周期各階段相互割裂，較多工作需要在線下依賴人工完成，資源和時間的成本較高。6G將通過數(shù)字孿生網絡接管網絡全生命周期的工作流程，基于“三體”、“五態(tài)”和雙閉環(huán)，對各階段的技術方案進行線上尋優(yōu)與驗證，大幅降低人力消耗。

在數(shù)字孿生網絡中，網絡的生命周期將主要經歷“持續(xù)規(guī)劃”、“虛實對接”和“防愈結合”三個階段。

鄭青碧指出，當前業(yè)界對于數(shù)字孿生網絡的概念和內涵尚未形成共識，統(tǒng)一的數(shù)字孿生網絡定義和架構有待達成。數(shù)字孿生網絡在數(shù)據、模型和架構方面都存在多項需要攻克的技術難題。

除此之外，面向6G的無線網絡自治的數(shù)字孿生網絡還有如下值得深入探索的關鍵技術問題，比如，如何構建全網通用的智能數(shù)字孿生體，提高孿生網絡的泛化能力和遷移能力；如何可控的生成虛擬網絡場景，提高數(shù)字孿生網絡增廣數(shù)據和預驗證結果的可靠性；如何提高真實無線網絡數(shù)據的使用效率，來降低數(shù)字孿生網絡的建模成本等問題。未來，中國移動將與業(yè)界合作伙伴一起積極探索，共同攻克上述技術難題。

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