5G数据信息行业网数字研究报告

1、5G行业网数字孪生白皮书消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书城市、交通等垂直行业数智化转型的重要抓手。谋而合，5G行业网数字孪生技术体系应运而生。中国移动在业界首次提出了数字孪生网络（Digital Twin Network）的概念，特白皮形成。消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书 HYPERLINK l PageMark1 前言 HYPERLINK l PageMark1 HYPERLINK l PageMark1 HYPERLINK l PageMark1 2 HYPERLINK l PageMark3 1 HYPERLINK l PageMark3 网络数字孪生基础概念

2、HYPERLINK l PageMark3 HYPERLINK l PageMark3 HYPERLINK l PageMark3 4 HYPERLINK l PageMark3 1.1 HYPERLINK l PageMark3 网络数字孪生背景 HYPERLINK l PageMark3 HYPERLINK l PageMark3 HYPERLINK l PageMark3 4 HYPERLINK l PageMark3 1.2 HYPERLINK l PageMark3 网络数字孪生内涵与价值 HYPERLINK l PageMark3 HYPERLINK l PageMark3 HYP

3、ERLINK l PageMark3 4 HYPERLINK l PageMark3 1.2.1 HYPERLINK l PageMark3 网络数字孪生概念 HYPERLINK l PageMark3 HYPERLINK l PageMark3 . HYPERLINK l PageMark3 4 HYPERLINK l PageMark4 1.2.2 HYPERLINK l PageMark4 网络数字孪生核心价值 HYPERLINK l PageMark4 HYPERLINK l PageMark4 5 HYPERLINK l PageMark5 1.3 HYPERLINK l PageM

4、ark5 网络数字孪生架构与关键技术 HYPERLINK l PageMark5 HYPERLINK l PageMark5 6 HYPERLINK l PageMark5 1.3.1 HYPERLINK l PageMark5 网络数字孪生整体架构 HYPERLINK l PageMark5 HYPERLINK l PageMark5 6 HYPERLINK l PageMark6 1.3.2 HYPERLINK l PageMark6 网络数字孪生关键技术 HYPERLINK l PageMark6 HYPERLINK l PageMark6 7 HYPERLINK l PageMark7

5、 2 HYPERLINK l PageMark7 5G HYPERLINK l PageMark7 行业网（ HYPERLINK l PageMark7 5G HYPERLINK l PageMark7 专网 HYPERLINK l PageMark7 + HYPERLINK l PageMark7 行业现场网）数字孪生的驱动力分析 HYPERLINK l PageMark7 HYPERLINK l PageMark7 8 HYPERLINK l PageMark7 2.1 HYPERLINK l PageMark7 5G HYPERLINK l PageMark7 行业网需求特征 HYPER

6、LINK l PageMark7 HYPERLINK l PageMark7 HYPERLINK l PageMark7 8 HYPERLINK l PageMark7 2.2 HYPERLINK l PageMark7 5G HYPERLINK l PageMark7 行业网运维管理痛点 HYPERLINK l PageMark7 HYPERLINK l PageMark7 HYPERLINK l PageMark7 8 HYPERLINK l PageMark8 HYPERLINK l PageMark8 HYPERLINK l PageMark8 HYPERLINK l PageMark

7、8 HYPERLINK l PageMark8 HYPERLINK l PageMark8 9 HYPERLINK l PageMark11 3 HYPERLINK l PageMark11 5G HYPERLINK l PageMark11 专网数字孪生技术 HYPERLINK l PageMark11 HYPERLINK l PageMark11 HYPERLINK l PageMark11 12 HYPERLINK l PageMark11 3.1 HYPERLINK l PageMark11 5G HYPERLINK l PageMark11 专网数字孪生技术概述 HYPERLINK

8、l PageMark11 HYPERLINK l PageMark11 . HYPERLINK l PageMark11 12 HYPERLINK l PageMark11 3.2 HYPERLINK l PageMark11 5G HYPERLINK l PageMark11 专网数字孪生平台 HYPERLINK l PageMark11 HYPERLINK l PageMark11 HYPERLINK l PageMark11 12 HYPERLINK l PageMark12 3.3 HYPERLINK l PageMark12 5G HYPERLINK l PageMark12 专网数

9、字孪生关键技术 HYPERLINK l PageMark12 HYPERLINK l PageMark12 . HYPERLINK l PageMark12 13 HYPERLINK l PageMark12 3.3.1 HYPERLINK l PageMark12 数据接入技术 HYPERLINK l PageMark12 HYPERLINK l PageMark12 HYPERLINK l PageMark12 13 HYPERLINK l PageMark13 3.3.2 HYPERLINK l PageMark13 网络态势感知技术 HYPERLINK l PageMark13 HYP

10、ERLINK l PageMark13 . HYPERLINK l PageMark13 14 HYPERLINK l PageMark14 3.3.3 HYPERLINK l PageMark14 2D/3D HYPERLINK l PageMark14 数字可视化技术 HYPERLINK l PageMark14 HYPERLINK l PageMark14 15 HYPERLINK l PageMark15 3.3.4 HYPERLINK l PageMark15 服务 HYPERLINK l PageMark15 集成管理技术 HYPERLINK l PageMark15 HYPERL

11、INK l PageMark15 . HYPERLINK l PageMark15 16 HYPERLINK l PageMark15 3.4 HYPERLINK l PageMark15 典型应用场景和应用案例 HYPERLINK l PageMark15 HYPERLINK l PageMark15 . HYPERLINK l PageMark15 16 HYPERLINK l PageMark15 3.4.1 HYPERLINK l PageMark15 离散制造行业 HYPERLINK l PageMark15 5G HYPERLINK l PageMark15 专网数字孪生 HYPE

12、RLINK l PageMark15 HYPERLINK l PageMark15 16 HYPERLINK l PageMark16 3.4.2 HYPERLINK l PageMark16 水文行业 HYPERLINK l PageMark16 5G HYPERLINK l PageMark16 专网数字孪生 HYPERLINK l PageMark16 HYPERLINK l PageMark16 17 HYPERLINK l PageMark17 3.4.3 HYPERLINK l PageMark17 煤炭行业 HYPERLINK l PageMark17 5G HYPERLINK

13、l PageMark17 专网数字孪生 HYPERLINK l PageMark17 HYPERLINK l PageMark17 18 HYPERLINK l PageMark19 4 HYPERLINK l PageMark19 行业现场网数字孪生技术 HYPERLINK l PageMark19 HYPERLINK l PageMark19 HYPERLINK l PageMark19 20 HYPERLINK l PageMark19 4.1 HYPERLINK l PageMark19 行业现场网数字孪生技术概述 HYPERLINK l PageMark19 HYPERLINK l

14、PageMark19 20 HYPERLINK l PageMark21 4.2 HYPERLINK l PageMark21 行业现场网数字孪生平台 HYPERLINK l PageMark21 HYPERLINK l PageMark21 . HYPERLINK l PageMark21 22 HYPERLINK l PageMark23 4.3 HYPERLINK l PageMark23 行业现场网数字孪生关键技术 HYPERLINK l PageMark23 HYPERLINK l PageMark23 24 HYPERLINK l PageMark23 4.3.1 HYPERLIN

15、K l PageMark23 数据采集与分析技术 HYPERLINK l PageMark23 HYPERLINK l PageMark23 24 HYPERLINK l PageMark25 4.3.2 HYPERLINK l PageMark25 模型构建技术 HYPERLINK l PageMark25 HYPERLINK l PageMark25 HYPERLINK l PageMark25 26 HYPERLINK l PageMark28 4.3.3 HYPERLINK l PageMark28 智慧运维技术 HYPERLINK l PageMark28 HYPERLINK l P

16、ageMark28 HYPERLINK l PageMark28 29 HYPERLINK l PageMark30 4.3.4 HYPERLINK l PageMark30 可视化技术 HYPERLINK l PageMark30 HYPERLINK l PageMark30 HYPERLINK l PageMark30 31 HYPERLINK l PageMark31 4.4 HYPERLINK l PageMark31 典型应用场景和应用案例 HYPERLINK l PageMark31 HYPERLINK l PageMark31 . HYPERLINK l PageMark31 3

17、2 HYPERLINK l PageMark31 4.4.1 HYPERLINK l PageMark31 智能制造：基于数字孪生网络的产线设备控制 HYPERLINK l PageMark31 HYPERLINK l PageMark31 32 HYPERLINK l PageMark32 4.4.2 HYPERLINK l PageMark32 智慧园区：多媒体远程业务混传的数字孪生网络 HYPERLINK l PageMark32 HYPERLINK l PageMark32 33 HYPERLINK l PageMark33 4.4.3 HYPERLINK l PageMark33 行

18、业现场网： HYPERLINK l PageMark33 5G HYPERLINK l PageMark33 融合工业现场网数字孪生 HYPERLINK l PageMark33 HYPERLINK l PageMark33 34 HYPERLINK l PageMark35 5 HYPERLINK l PageMark35 未来展望 HYPERLINK l PageMark35 HYPERLINK l PageMark35 HYPERLINK l PageMark35 36 HYPERLINK l PageMark36 6 HYPERLINK l PageMark36 缩略语 HYPERLI

19、NK l PageMark36 HYPERLINK l PageMark36 HYPERLINK l PageMark36 37 HYPERLINK l PageMark37 7 HYPERLINK l PageMark37 编写单位及作 HYPERLINK l PageMark37 者 HYPERLINK l PageMark37 HYPERLINK l PageMark37 HYPERLINK l PageMark37 38更多最新资料加微信：626118117消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书1 网络数字孪生基础概念1.1 网络数字孪生背景络运维管理能力体系。“”化决策和高效率

20、创新，进而助力极简网络、智慧运维和极致服务。1.2 网络数字孪生内涵1.2.1 网络数字孪生概念消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书射的网络系统，其核心要素为：数据、模型、交互、映射。通过实时或者非实时的数据采集方式将物理网络层的数据主要包括物理实层的实时交互。同时借住人工智能、AI 算法、专家经验、大数据分析等技术实物理网络进行全生命周期的分析、诊断、仿真和控制。1.2.2 网络数字孪生核心价值智能化、自动化的重要手段，在以下方面实现网络全生命周期管理价值：“黑盒变成 白盒” 过网元模型回溯到网络设备的 “过去”，从而实现网络和设备的生命周期关联分程精细化管理。三是网络的实时闭环控制

21、。通过网络配置在孪生网络层内进行调整与优化，消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书自验证、自演进的实时闭环控制。同时可实现低成本、高效率的网络创新技术研究。1.3网络数字孪生架构与关键技术1.3.1 网络数字孪生整体架构结合数字孪生的技术特点和通信网络的需求，中国移动提出了“三层三域双闭环”的数字孪生网络参考架构。其中三层指构成数字孪生网络系统的物理网络指孪生网络层内基于服务映射模型的 “内闭环” 仿真和优化,以及基于三层架构的“外闭环” 对网络应用的控制、反馈和优化。具体如图 1-1所示。图1-1数字孪生网络（DigitalTwinNetwork）架构消费行业报告文档资料5G行业网数字

22、孪生白皮书采集和存储各种网络数据，并向数据映射模型子系统提供数据服务和统一接口；服务映射模型子系统完成基于数据的建模，为各种网络应用提供数据模型实例，新技术及各种应用以更低的成本、更高的效率、更小的现网业务影响快速部署。1.3.2 网络数字孪生关键技术网络数字孪生的实现依托五大类关键技术的支撑，一是全景数据服务技术，的标准化接口和协议体系，包括南向、北向和孪生体内部接口。消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书2.1 5G行业网需求特征 是可用性，垂直行业用户要求专网网络服务始终在线，以使停机时间几乎为零，和容量，以及强大的切换功能。三是灵活性，垂直行业客户要求吞吐量、延迟、四是安全定垂直

23、行业要求极高的端到端安全性，以确保信息，基础架构和人员免受威胁。同时要求利用网络隔离，数据保护和设备/用户身份验证来保护关键资产，保持对关键数据的主权，确保敏感信息保留在本地。2.2 5G行业网运维管理痛点5G行业网管理新需求。一是网络作为垂直行业数字化的基座，客户对故障的处理和恢复时间容忍消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书工具不足，运维过程中人工参与环节多，故障发生后从投诉到现场排查周期长，足故障快速恢复的需求。网络管理的一部分。以IoT终端为例，2018年的全球物联网联接数量已达到70管理。5G行业网的组网方案和配实时、立体地展现客户可理解、可感知的网络性能指标和运行状态。2.3

24、 基于数字孪生的 5G行业网全生命周期管理能力体系受需求影响， 行业网在规划、建设、运维、优化等全生命流程管理中现 消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书个方面： 应用场景下不同生产或管理环节对异构网络架构和组网的需求。间和物理实体的关联在“、”网络全生命周期中为5G行业网生的仿真、可视化及智能运维能力提供基础能力支撑。功能，也能提供网络运行状态、网络配置、网络覆盖等可视化能力。消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书图2-1基于数字孪生的5G行业网全生命周期管理能力体系中国移动以5G行业网全生命周期管理能力体系为指导理念，兼顾5G行业网在赋能垂直行业时的信息高速5G 专网”和最后一

25、百米：行业现场网两大子领域，分别构建了面向上述两个子领域的网络数字孪生技术体系消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书3 5G专网数字孪生技术3.1 5G专网数字孪生技术概述5G 专网是指运营商利用授权频谱，基于专有网络资源（无线网、传输网、业务优先可控，铺设可控，安全性高，专用资源可调配等优点。5G 专网对网络运维管理的要求极高。数字孪生基于数据采集、大数据分析、可，提升客户生产管理效率，赋能企业生产管理与运营智能化。3.2 5G专网数字孪生平台5G 专网数字孪生平台承载了感知、分析、可视化等核心能力，是数字孪生在各垂直行业专网全生命周期中应用的核心基石。5G 专网数字孪生平台整体由专网

26、数字孪生平台旨在为垂直行业提供针对网络、终端/设备的直观展示，进而消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书实现行业现场管理的降本、提质、增效5G专网数字孪生平台 提供对自有各类行业网关、 的应用侧管理功能。3.3 5G专网数字孪生关键技术3.3.1 数据接入技术 消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书络智能化管理图3-2数据接入与设备管理技术架构3.3.2网络态势感知技术在复杂的无线网络环境中，5G 无线空口质量优劣，并不能等同说明业务链主UPF、MEC 的链路质量分段检测能力，当检测到链路性能劣化至告警阈值时触告警并进行自动化故障定界、定位。消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白

27、皮书图3-3网络态势感知技术架构3.3.3 2D/3D数字可视化技术基于数字化可视技术，将网络性能指标、云基础设施信息、设备接入数据、力：为客户提供不同精细化程度的 2D/3D 可视化实景产品，实现客户生产环境的真原。质量的全景监测功能。理与决策。消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书图3-42D/3D数字可视化技术3.3.4 服务集成服务集成可视化技术提供API网关服务，可以作为统一的API接入层。服务集成API网关服务是API全生命周期治理经验产品，主要解决从API设计、 3.4 典型应用场景和应用案例3.4.1 离散制造行业 5G专网数字孪生5G 针对性地解决海尔在生产制造、经营管

28、理、设备运维等环节的业务痛点。消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书5G 专网数字孪生平台主要功能包括网络自运维和网络自服务两类，其中网屏。自服务功能包括网络切片设计、网络切片订购开通等功能。图3-5海尔园区5G专网数字孪生管理平台架构图3-6海尔中德园区应用示例3.4.2 水文行业 5G专网数字孪生 5G 专网监测状况等内容进行统一可视化展示，通过原始信息采集、UE 原型设消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书5G 专网数据一张图概览，打造智慧水文统一门户，为客户提供可视化运营、监管理者提供辅助决策分析。图3-8曲靖水文站5G数字孪生平台可视化界面3.4.3 煤炭行业 5G专网数

29、字孪生项目基于物联网、网络数字孪生等技术打造的针对 5G 专网的使用、监测、接、数据集成、物联网边缘计算、5G 专网自服务、智能运维、及网络资源管理，“” 消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书效用和技术价值，切实解决生产业务痛点，助力其向“智慧矿山”转型升级。消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书4 行业现场网数字孪生技术4.1行业现场网数字孪生技术概述（一）场网技术概述蓝牙、ZigBee等短距离通信技术，NB-IoT、LoRa、SigFox等低功耗广域网通信图4-1行业现场网体系架构 5G上传的现场作业数据，实现对整体现场网的管理。型无源通信、毫米波、UWB/高精定位。其中确定

30、性网络兼具确定性网络和消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书采用5G，提升了RFID组网性能，实现资产管理等场景下信息的高可靠、高效能力、增加可靠性、安全性；UWB/蓝牙高精定位可在保障大带宽、低时延、广度定位的需求。行业现场核心网利用部署在行业现场边缘侧的 UPF 网元对本地数据进行分馈整个过程终结于本地。行业用户除了对现场网一网收编、数据不出场等需求，杂的网络系统运维也提出了智能化、自动化的更高需求。（二）网数字孪生的价值和目标运维效率、改善客户网络体验，最终形成高价值网络运维管理体系。具体来看，孪生技术可为行业现场网运维管理带来如下价值：消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书

31、多样，优专尊 5G 专网与短距/无源/毫米波等现场网融合组网，网络拓扑复杂。二是定制化配置，网络切片、频率、 和子帧配比等参数依据业务按需配置，定制化程度高。三是网络模块虚拟化， NFV、微服务架构带来网络模块分层解元模块数量多，故障的定位定界难度大。需要对 SLA做精细化管理和确定性保障。三是故障响应：网络故障发生时第一时间通知运维人员， 排障过程可实时追踪，进一步流程模式无法满足行业网运维要求。一是运维系统割裂：运维系统间各自独立，率低、人力成本高。4.2 行业现场网数字孪生平台（一）体架构能消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书、网络智能运维等功能。图4-2行业现场网数字孪生平台架

32、构可管：故障实时告警，工单自动派发和跟踪，把客户故障损失控制在最低。可控：依据客户 SLA等级进行网络参数自动化配置、动态调整，提升网络效率。（二）平台功能（1）网络规划仿真：通过网络素材库及可拖拽式的建模方式，进行网络拓仿真预测进行网络数据仿真。（2）网络实时监控：通过网络拓扑、网元器件和设备状态的展示实现基础实施的可视；通过配置参数实现RB资源、频段、Qos、网络切片的调整；通过（3）网络运维优化：通过设备的故障预测、预警、维护实现设备预测性维通过网络故障诊断、根因分析、故障修改实现网络故障分析。消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书图4-3行业现场网数字孪生平台功能架构（三）行业现

33、场网数字孪生平台流程1）行业网数据信息采集：从多种数据源采集网络设备数字孪生建模所需关息，包括端侧探针、网管平台、传感器、图像视频等2）行业网模型构建：基于行业网数据构建行业网模型，支撑可视化与智能4）智能运维：通过孪生仿真和智能运维算法实现网络设备预测性维护和智图4-4行业现场网数字孪生平台业务流程4.3 行业现场网数字孪生关键技术4.3.1数据采集与分析技术消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书模式、基于安插网络探针技术的 IP流量数据捕获形式、基于网络数据流技术的 一步开展有效的业务传输保障，保证行业的使用感知。5G端侧业务质量探针系统由探针SDK中间件和监测分析平台两部分构成，5

34、G端侧业务质量探针系统架构图 是探针SDK中间件与终端的AP结合，由终端处理器控制数据采集。该种方式适配，产品上线周期较长。消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书（2）监测分析平台：监测分析平台是整个系统的神经中枢，主要负责数据5G 端侧业务质量探采集数据包括设备数据、网络覆盖、业务质量等关4.3.2 模型构建技术4消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书通过在虚拟空间以二维或三维图形的形式来表示与物理空间的实体及实体之间图4-6行业现场网数字孪生系统框架消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书图4-7行业现场网数字孪生建模流程相应的模型编排和运行模块。图4-8行业现场网融合建模

35、消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书决策任务。4.3.3 智慧运维技术故障分析定位、根因追溯困难。现有的被动响应运维模式效率低、客户体验差，心的自动化和智能化运维能力，提升运维效率、改善客户网络体验。在现场网中，行业终端、 网关、基站等网元设备的性能以及这些网元之4表4-1行业现场网典型故障类型复位问题、软件问题、硬件模块、主控板故障、光模块故障）等备故障（终端设备故障、网关设消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书 位、故障预测等智能应用，核心功能图4-9行业现场网智能运维框架 属于5G专网故障、网关故障或现场网故障。此外，本方案还可以基于AI相关等，消费行业报告文档资料5G行业网数字孪生白皮书 （3）故障预测：提升网络故障的预测预防能力，使网络运维模式从故障的异常。如图 4-10所示，基于动态基线预测的范围（绿色阴影部分）与实际网络时序序列学习方面的优势，对故障进行时序