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5G承载网数字孪生技术与应用方案总结

1. 数字孪生背景与重要性

数字孪生技术是近年来兴起的热点，被Gartner列为2027年超40%企业将用于项目的关键技术。2021年全球市场规模已达65亿美元，预计2028年将达535亿美元，年复合增长率42.1%。
该技术与6G“万物智联、数字孪生”愿景契合，成为信息通信领域的重要发展方向。

2. 产业应用与标准化进展

2.1 行业产业现状

• 产业链包含产业引导方（政府/联盟）、需求牵引方（运营商）和服务方（设备商/软件商）
• 当前处于Demo验证阶段，单领域单功能探索，尚未成熟
• 中国主要研究机构：烽火、亚信科技、锐捷等已推出解决方案

2.2 国际标准化工作

• ITU-T主导，2019年启动《数字孪生网络需求及架构》项目，2022年发布Y.3090标准
• IETF、ETSI、ISO等组织有序开展标准化研究

2.3 中国标准化进程

• CCSA推进标准制定，已确立网络数字孪生体系架构
• 形成四大方向：架构技术、测试评估、运营管理和应用场景
• 当前标准体系尚不完善，核心要素（模型、数据、接口）研究待突破

2.4 标准体系规划

构建包括架构与技术、测试与评估、运营与管理、应用与服务四个板块的标准体系，建议TC6负责架构部分，TC7负责管理和服务。

3. 网络数字孪生驱动力

3.1 助力网络智能化运营

• 在不影响现网业务前提下实现精确仿真与模拟
• 支持更深入的分析预测能力，推进网络数字化转型

3.2 节省研发成本

• 实现实时或准实时仿真模拟
• 对紧急故障定位、在线业务发放等场景提供秒级/毫秒级响应

3.3 推动自智网络演进

• 为实现网络L4/L5自智等级提供关键技术支撑
• 实现虚实之间的控制闭环，提升网络动态自调整能力

4. 核心关键技术

4.1 数字孪生体构建

遵循“精准化、层次化、兼容性、扩展性、轻量化、唯一性、可靠性”原则，构建能够满足多场景要求的基础和功能模型。

4.2 模型构建技术

包含物理驱动（白盒）、数据驱动（黑盒）和混合驱动三种方式，适用于不同复杂程度的建模需求。

4.3 数据与接口技术

数据采集依赖Telemetry、RestConf等协议，存储方案涵盖集中式、分布式、云存储及云原生存储。
接口方面设计南向采集、北向开放、东西向交互三种接口体系。

5. 5G承载网数字孪生体系架构

5.1 总体架构

构建三层架构：

• 物理网络层
• 网络孪生层（包含模型、数据和管理）
• 网络应用层（提供十大典型服务）

5.2 部署方案

提出三种部署方式：

1. 分离部署：独立建设数字孪生系统
2. 融合部署：与现有系统集成
3. 扁平化部署：向上层系统迁移核心功能

5.3 数据库部署

根据不同需求选择：集中式存储方案简单但缺乏扩展性，分布式存储提供高可靠性但部署复杂，云存储具有弹性优势但存在实时性问题。

6. 总结与展望

数字孪生技术将在5G承载网实现大规模应用，推动网络管理模式变革：

• 继续推进关键技术标准化工作
• 聚焦数字孪生模型和关键要素，提升技术成熟度
• 推动能力评估和孪生体等级划分研究
• 促进产业链协同，加速产品化进程

当前面临的主要挑战包括：运营商和设备商普遍持观望态度，产业链协同不足，跨系统集成复杂，技术成熟度有待提高。