中國(guó)移動(dòng)研究院鄭青碧：“三體”“五態(tài)”“雙閉環(huán)”，基于數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)的6G無線網(wǎng)絡(luò)自治

2月25日消息（林想）加快推動(dòng)6G應(yīng)用基礎(chǔ)研究和原創(chuàng)技術(shù)攻關(guān)，進(jìn)一步匯聚產(chǎn)學(xué)研各方力量，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)推進(jìn)6G發(fā)展，提升6G創(chuàng)新的全球化水平和國(guó)際影響力，中國(guó)移動(dòng)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(huì)。

會(huì)上，中國(guó)移動(dòng)研究院研究員鄭青碧重點(diǎn)解讀了《基于數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)的6G無線網(wǎng)絡(luò)自治白皮書》。該白皮書全面闡述基于數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)的6G無線網(wǎng)絡(luò)自治的概念和內(nèi)涵；提出三體五態(tài)雙閉環(huán)的6G無線網(wǎng)絡(luò)自治基本概念；提出多種模型并行交付、按需構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)孿生體等四項(xiàng)技術(shù)特征；設(shè)計(jì)孿生的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)端到端架構(gòu)及數(shù)字孿生基本功能；提出數(shù)據(jù)增廣、數(shù)據(jù)與知識(shí)協(xié)同驅(qū)動(dòng)的預(yù)驗(yàn)證、仿真服務(wù)化、預(yù)驗(yàn)證結(jié)果糾偏等新技術(shù)。

數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)的“三體”“五態(tài)”“雙閉環(huán)”

近年來，各行各業(yè)都在利用先進(jìn)的云平臺(tái)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)進(jìn)行業(yè)務(wù)的數(shù)字化和自動(dòng)化轉(zhuǎn)型。在移動(dòng)通信領(lǐng)域，運(yùn)營(yíng)商在網(wǎng)絡(luò)管理和服務(wù)提供的自動(dòng)化上已經(jīng)進(jìn)行了多年的探索，但仍然無法有效的解決網(wǎng)絡(luò)能耗高、多制式互操作繁雜等問題。隨著網(wǎng)絡(luò)向可編程和服務(wù)化架構(gòu)等方向演進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的復(fù)雜性和操作規(guī)模達(dá)到了前所未有的高度，新業(yè)務(wù)和新技術(shù)的引入對(duì)網(wǎng)絡(luò)的靈敏性提出了更為苛刻的要求，運(yùn)營(yíng)商亟需一種更全面、更智能、可擴(kuò)展且性價(jià)比高的高水平網(wǎng)絡(luò)自治系統(tǒng)。

中國(guó)移動(dòng)前期發(fā)布的《數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)（DTN）白皮書》提出了“三層三域雙閉環(huán)”的整體架構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，面向6G無線網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)的6G無線網(wǎng)絡(luò)自治的概念與內(nèi)涵，提出了數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)的四大技術(shù)特征，并且設(shè)計(jì)了端到端孿生的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和基本功能，規(guī)劃了關(guān)鍵技術(shù)體系。

據(jù)鄭青碧介紹，該白皮書是業(yè)內(nèi)首本系統(tǒng)闡述基于數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)6G無線網(wǎng)絡(luò)自治的理念、特征、架構(gòu)及技術(shù)的白皮書。

首先，基于數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)的6G無線網(wǎng)絡(luò)自治需要建立一些新概念。“三體”指的是6G無線網(wǎng)絡(luò)中資源對(duì)象具有的三種形態(tài)體，其中，物理實(shí)體是物理對(duì)象，比如無線網(wǎng)絡(luò)的基站設(shè)備；數(shù)字孿生體是物理對(duì)象孿生的數(shù)字化對(duì)象，比如對(duì)網(wǎng)元進(jìn)行孿生生成網(wǎng)元的數(shù)字孿生體；數(shù)字規(guī)劃體是網(wǎng)絡(luò)對(duì)物理對(duì)象在未來的期望狀態(tài)進(jìn)行規(guī)劃后生成的數(shù)字化對(duì)象，表示物理對(duì)象在未來某時(shí)刻的優(yōu)化目標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)數(shù)字規(guī)劃體對(duì)物理對(duì)象進(jìn)行調(diào)整。

為了滿足6G無線網(wǎng)絡(luò)自治的需求，網(wǎng)絡(luò)需要內(nèi)閉環(huán)和外閉環(huán)結(jié)合來實(shí)現(xiàn)“三體”之間的聯(lián)動(dòng)。“內(nèi)閉環(huán)”是生成數(shù)字規(guī)劃體的仿真驗(yàn)證和迭代尋優(yōu)的過程，可以預(yù)先在下一時(shí)刻的網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)生效后，數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)評(píng)估決策效果與目標(biāo)效果之間的差距，對(duì)內(nèi)閉環(huán)的功能和參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的過程。

鄭青碧指出，為了區(qū)分設(shè)備在生命周期的不同階段與孿生數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)的不同關(guān)系和技術(shù)需求，白皮書還提出了“五態(tài)”的設(shè)計(jì)方案：起始態(tài)、規(guī)劃態(tài)、服務(wù)態(tài)、孿生態(tài)和節(jié)能態(tài)。

數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)需要具有四項(xiàng)技術(shù)特征

中國(guó)移動(dòng)認(rèn)為，6G無線網(wǎng)絡(luò)的高水平自治有四項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)需求：數(shù)據(jù)深度開放、數(shù)據(jù)價(jià)值密度提升、自治需求自生成與低成本試錯(cuò)尋優(yōu)。為此，數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)需要具有四項(xiàng)主要的技術(shù)特征：

首先，由數(shù)據(jù)類、智能類和仿真類模型按需組合并構(gòu)成孿生體、規(guī)劃體和雙閉環(huán)，其中，數(shù)據(jù)類模型可以跟蹤網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化，仿真類和智能類模型可對(duì)新特性或決策動(dòng)作進(jìn)行試錯(cuò)和尋優(yōu)。

其次，數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)能夠自動(dòng)發(fā)掘網(wǎng)絡(luò)治理的需求和場(chǎng)景，并生成網(wǎng)絡(luò)自治的用例，網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字孿生體和規(guī)劃體需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)自治的場(chǎng)景和用例的需求來構(gòu)建，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)變化增刪模型等，來降低數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)某杀尽?/p>

第三，設(shè)備供應(yīng)商向運(yùn)營(yíng)商交付產(chǎn)品的物理實(shí)體時(shí)，需要同時(shí)交付產(chǎn)品的數(shù)字孿生體和規(guī)劃體。當(dāng)產(chǎn)品在網(wǎng)絡(luò)中部署以后，數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)會(huì)自動(dòng)的獲取這些模型，并擴(kuò)展已有網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字孿生體和規(guī)劃體。

最后，為了使網(wǎng)絡(luò)具有效果自動(dòng)預(yù)評(píng)估、高效閉環(huán)和敏捷迭代的能力，數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)需要具有仿真場(chǎng)景的自動(dòng)設(shè)計(jì)、仿真工作流的自動(dòng)編排和仿真性能的評(píng)估優(yōu)化等功能。

白皮書同時(shí)指出，孿生的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)將具有端到端的、集中式與分布式相結(jié)合的、分層跨域的架構(gòu)。鄭青碧表示，這種架構(gòu)有利于數(shù)字孿生體和規(guī)劃體的按需生成，可以保護(hù)設(shè)備內(nèi)部的數(shù)據(jù)隱私，也能支持不同規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)自治的需求，兼顧了網(wǎng)元級(jí)孿生的實(shí)時(shí)性與跨域級(jí)孿生的端到端的完整性。

數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)將依據(jù)網(wǎng)絡(luò)自治場(chǎng)景的性能需求，靈活選擇合適的架構(gòu)，構(gòu)建、編排并調(diào)整各類模型，生成、更新并實(shí)施數(shù)字孿生體和數(shù)字規(guī)劃體。

數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)的四大關(guān)鍵技術(shù)

此外，白皮書同時(shí)選出了多項(xiàng)面向6G無線網(wǎng)絡(luò)高水平自治的關(guān)鍵技術(shù)。

數(shù)據(jù)與知識(shí)協(xié)同驅(qū)動(dòng)的預(yù)驗(yàn)證技術(shù)將傳統(tǒng)的理論知識(shí)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的算法相結(jié)合，能夠有效的解決傳統(tǒng)理論模型與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法的局限性，降低算法的數(shù)據(jù)需求、計(jì)算復(fù)雜度并提高算法性能。

數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)可以借助數(shù)據(jù)增廣技術(shù)模擬更全面的虛擬場(chǎng)景，提供多樣性更好的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，可以生成性能更好、更魯棒的決策配置。

服務(wù)化的仿真架構(gòu)更靈活、可插拔、可重用 ，可以針對(duì)不同的場(chǎng)景靈活組裝與聯(lián)動(dòng)，更高效的構(gòu)建預(yù)驗(yàn)證環(huán)境。

最后，數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)在長(zhǎng)期的運(yùn)行中，可能出現(xiàn)孿生環(huán)境與真實(shí)環(huán)境存在差異等問題，預(yù)驗(yàn)證結(jié)果的糾偏技術(shù)可以定位差異根因，并對(duì)內(nèi)閉環(huán)的模塊進(jìn)行優(yōu)化。

網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)自治水平較低，網(wǎng)絡(luò)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(shí)間的成本較高。6G將通過數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)接管網(wǎng)絡(luò)全生命周期的工作流程，基于“三體”、“五態(tài)”和雙閉環(huán)，對(duì)各階段的技術(shù)方案進(jìn)行線上尋優(yōu)與驗(yàn)證，大幅降低人力消耗。

在數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)的生命周期將主要經(jīng)歷“持續(xù)規(guī)劃”、“虛實(shí)對(duì)接”和“防愈結(jié)合”三個(gè)階段。

鄭青碧指出，當(dāng)前業(yè)界對(duì)于數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)的概念和內(nèi)涵尚未形成共識(shí)，統(tǒng)一的數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)定義和架構(gòu)有待達(dá)成。數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)、模型和架構(gòu)方面都存在多項(xiàng)需要攻克的技術(shù)難題。

除此之外，面向6G的無線網(wǎng)絡(luò)自治的數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)還有如下值得深入探索的關(guān)鍵技術(shù)問題，比如，如何構(gòu)建全網(wǎng)通用的智能數(shù)字孿生體，提高孿生網(wǎng)絡(luò)的泛化能力和遷移能力；如何可控的生成虛擬網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，提高數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)增廣數(shù)據(jù)和預(yù)驗(yàn)證結(jié)果的可靠性；如何提高真實(shí)無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的使用效率，來降低數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)的建模成本等問題。未來，中國(guó)移動(dòng)將與業(yè)界合作伙伴一起積極探索，共同攻克上述技術(shù)難題。

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