数字孪生技术，助力网络向高阶自智演进

        随着5G发展，运营商面临着数字化转型的需求，网络自智能力亟待提升。同时，5G时代业务发展多样化，网络规模和负载不断增加，应用场景复杂多样，对网络环境的数学建模和目标求解带来巨大挑战。

•     系统仿真：只能基于平均化场景信道模型，无法针对具体场景，不能指导具体外场，仍然需要外场人工调整，难以提供实时、精确的验证作为智能分析和自智网络的支撑。
•     外场测试：外场环境复杂、随机因素多，难以保证准确复现，人力成本较大，实施周期较长，操作容易出错，自动化水平低，难以集成，进而成为自智网络发展瓶颈。

        近年来，随着物联网技术、人工智能等技术的不断发展，数字孪生成为全球范围内的研究热点，并在通信领域得到了广泛关注，形成了数字孪生网络这一新的研究领域。数字孪生网络以数字化方式创建与物理网络实体一致的虚拟孪生体，并且孪生体可以与物理网络实体之间进行实时交互映射。数字孪生网络高度还原网元和环境，支持精确到特定具体小区，而且集成了基于AI的自动分析与决策，无需人力，有效保障网络运维，实时优化网络，并助力业务创新，同时，数字孪生网络全面加强了网络的感知、分析、决策和执行的自主性与智能性，助力高阶自智网络的建设。

业界首个端到端无线网络数字孪生平台

        中兴通讯持续探索数字孪生技术，推出业界首个端到端高保真无线网络数字孪生平台，其系统设计如图1所示。

        平台由以超算平台为中心节点的通用服务器阵列构成（见图2），实现对站点、终端、信道、基站、核心网、业务的高保真孪生；通过增删服务器阵列节点数量实现弹性配置，能够与网管系统组合，灵活扩展功能。

•     站点孪生

    站点服务器阵列实现对物理世界中站点的孪生建模，通过手机终端、无人机、激光雷达、全景相机等采集技术，自动化地建模出站点的环境模型、天面模型、机房模型等，实现站点环境、物理天面、机房设备的3D可视化，支撑站点的高效设计与工参的准确保障。

•     终端孪生

    终端服务器阵列实现对物理世界中终端的孪生建模，可建模出无线功能模型、算法模型、物理模型、个性偏差模型等。其中，无线功能模型支持对4G LTE和5G NR全协议栈建模，支持不同带宽和频点配置；算法模型支持同步算法、波束赋形等算法建模；物理模型建模终端电池耗能；个性偏差模型可拟合不同厂商不同型号终端的差异。

•     信道孪生

    中心节点实现终端与基站之间交互信道的孪生建模，多块GPU并行加速实现终端与基站之间海量数据交换及处理，可建模出环境行为孪生模型、网元模块孪生模型、信号模型。其中，环境行为孪生模型支持大尺度衰落、小尺度衰落、移动轨迹孪生、系统干扰孪生；网元模块孪生支持天线和射频孪生；信号模型支持虚实数据互相转化。

•     基站孪生

    基站服务器阵列实现对物理世界中基站的孪生建模，可建模无线功能模型、算法模型、物理模型、网络接口模型。其中，无线功能模型支持对4G LTE和5G NR全协议栈建模，可接入真实射频器件与商用终端进行通信；算法模型支持调度算法、切换算法等算法建模；物理模型支持传输能耗及散热影响；网络接口模型支持建模与核心网、其他基站的交互。

1.     核心网与业务孪生

    核心网服务器阵列实现对物理世界中核心网的孪生建模，支持孪生EPC模型与5GC模型。业务服务器阵列实现业务孪生，支持建模各种典型业务，如XR业务、视频业务等。边缘计算服务器阵列实现边缘计算孪生，支持AI分析等功能。

•     网络管控和编排服务器

    网络管控和编排服务器阵列本质上是数字孪生网管平台，功能为：提取测量数据，训练模型（如网元模型、环境模型、业务模型），对输出模型进行相似性校准，校准后在真实物理网络中验证人工设置的参数，迭代推导出优化策略。

        中兴通讯无线网络数字孪生平台支持无线网络全生命周期自智，保障网络运维。

•     网络规划：当前网规工具只能基于电平级进行网规，孪生网络支持基于业务QoS进行网络规划。
•     勘察验收：孪生网络通过数字化采集，包含基于全景相机、激光雷达、手机终端、无人机的多种技术方式，结合3D建模及AI图像识别技术，提升网络建设的工参准确性与设计高效性。
•     故障复现定位：现网中故障诊断慢、根因分析难，孪生网络的故障复现、场景回溯可以支撑根因快速定位以解决问题。
•     网络优化：当前网络参数组合多，建网后需多次优化，数字孪生技术支持外场环境拟合、批量规模仿真，支持组合参数优化自动遍历验证，提升网优效率，降低成本。

        此外，中兴通讯无线网络数字孪生平台支持ICT技术的高效落地验证，助力研发创新：

•     新技术：可以在孪生网络上高效低成本实现软硬件技术验证，支撑技术研发初期可行性和价值论证；同时，结合可视化技术，支撑新技术价值演示；基于孪生网络还可高效完成原型机开发，支撑新技术产品转换。
•     新算法：积累外场模型，辅助算法验证，加速版本迭代。
•     新场景：数字孪生技术能够拟合任意场景，基于数据对事态发展进行精准预测；可与已有外场模型组合生成新外场模型，增加验证完备性。
•     新数据：AI算法数据生成，根据需求定制场景、采集数据、自动完成清洗关联标注。

无线网络数字孪生，探索网络发展新思路

        物理无线网络试错成本高，不支持全量数据采集/存储，并且运维策略无法动态匹配时变场景，导致运维成本高，网络性能无法达到最优。中兴通讯无线网络数字孪生平台，针对ToB、ToC规建维优全场景，解决网络运维复杂、成本高、性能次优等问题，节省运维成本，提升网络性能；利用孪生特性，推动业务创新，加速新产品商用，时间成本减少约44%；通过物理网络和孪生网络实时交互、相互影响，助力网络实现低成本试错、智能化决策和高效率创新。

        目前，数字孪生技术已完成多个应用验证：IMT-2030（6G）6G关键技术测试中，数字孪生样机通过了接入网数字孪生网络容量能力、接入网数字孪生网络相似度及接入网数字孪生网络预测能力测试；某重点港口，集装箱堆场每天发生变化，5G网络需要自优化覆盖，补盲补弱，基于孪生平台完成网络覆盖性能的验证测试，实现动态场景下的精准网规；在某旅游城市完成基于孪生平台的新业务孪生外场验证，孪生精度达到90%以上。

        未来，数字孪生的应用领域将不断拓展，支撑网络规划、建设、维护、优化等全生命周期的高度自动化和智能化，大幅提升网络运行效率，在未来网络演进中发挥重要作用。