党的二十大明确指出，要推进“网络强國(guó)”新(xīn)型基础设施建设，加快建设“数字中國(guó)”，发展“数字经济”。在不久前召开的中國(guó)联通合作伙伴大会上，中國(guó)联通提出将进一步加速推动数字化、网络化、智能(néng)化在更广领域实现更高质量、更深层次的发展以实现中國(guó)式现代化。
大会同期，作為(wèi)“全光自智网技术创新(xīn)”成果内容之一，中國(guó)联通联合烽火通信、北京邮電(diàn)大學(xué)联合发布《中國(guó)联通光网络数字孪生技术白皮书》，白皮书分(fēn)析了现有(yǒu)光网络智能(néng)化面临的问题与挑战，结合未来光网络将逐步向“规划、建设、维护、优化、运营”全生命周期的智能(néng)化、前瞻化、自动化演进发展的趋势，提出了光网络数字孪生技术體(tǐ)系，并系统阐述了光网络精准感知、仿真建模以及模型编排与数模融合等数字孪生关键技术，并结合光网络全生命周期、全流程闭环互通互动深入分(fēn)析了数字孪生典型应用(yòng)场景，通过网络数字化、感知实时化、仿真在線(xiàn)化的共同创新(xīn)底座，支撑实现“四零四自”的自智光网络。
顶层架构设计描绘数字孪生发展框架
在白皮书中描绘了光网络数字孪生體(tǐ)系架构，自下而上分(fēn)為(wèi)光网络层、光网络数字孪生系统层、应用(yòng)层。
• 光网络层，是物(wù)理(lǐ)空间中需要进行数字孪生仿真建模的物(wù)理(lǐ)实體(tǐ)，包括光器件、光模块、板卡、设备、系统及网络等。
• 光网络数字孪生系统层，是实现光网络从器件、网络和业務(wù)的多(duō)层次孪生建模的主體(tǐ)，包括数据层、孪生模型层和孪生體(tǐ)管理(lǐ)。
• 应用(yòng)层，可(kě)以包含规划、建设、维护、优化、运营等多(duō)方面的网络创新(xīn)技术及应用(yòng)；通过孪生系统输入需求，经过意图翻译后，驱动孪生體(tǐ)管理(lǐ)模块进行模型调用(yòng)与编排；仿真结果经过充分(fēn)验证后，反馈给应用(yòng)层，或者通过管控平台下发至物(wù)理(lǐ)实體(tǐ)网络。
光网络数字孪生體(tǐ)系架构
三大重点技术支撑全生命周期智能(néng)化需求
光网络是一个庞大复杂的系统，针对光网络物(wù)理(lǐ)实體(tǐ)及运行机理(lǐ)构建数字孪生系统面临巨大挑战，应对挑战的关键是突破仿真建模、精准感知、模型编排与数模融合三类重点技术。白皮书认為(wèi)，上述三类技术突破将从不同维度為(wèi)构建数字孪生系统奠定基础。
• 精准感知技术：光网络精准感知的重点与难点在于光网络数据的采集、融合与挖掘。光网络数据既包括业務(wù)、配置、性能(néng)、告警等光网络运行状态数据，也包括功率谱、噪声谱和增益谱等影响光网络运行状态的光参数据。光网络数字孪生系统可(kě)采用(yòng)统一的数据采集系统/模块，通过传感探测、光性能(néng)监测、交互协议等多(duō)种采集/感知技术，实现对物(wù)理(lǐ)器件、传输系统和光网络等多(duō)源异构数据的动态采集和高速传输，实现对光链路衰减、光信噪比、非線(xiàn)性损伤等多(duō)种性能(néng)指标的感知。
• 仿真建模技术：从理(lǐ)论上完成物(wù)理(lǐ)光网络关键要素之间形式化、数量化描述，将光网络传输机理(lǐ)和规律以算法模型的形式存储在计算机中。评价仿真建模技术的关键指标是误差。光网络物(wù)理(lǐ)实體(tǐ)与数理(lǐ)模型之间很(hěn)难达到百分(fēn)之百的仿真精确度，对于数字孪生系统而言，通过各种仿真建模技术不断完善孪生模型，确保模型误差小(xiǎo)于应用(yòng)场景所承受的最小(xiǎo)仿真误差。
• 模型编排与数模融合技术：模型编排与数模融合是将业務(wù)场景、仿真模型、感知数据联系在一起的关键技术。仿真模型是静态的、理(lǐ)论的、抽象的，感知数据能(néng)动态、实时、真实反映光网络运行状况。数字孪生系统根据不同业務(wù)场景要求，将不同模型实例进行编排，选用(yòng)适合的调度算法為(wèi)仿真模型分(fēn)配内存和处理(lǐ)器等资源，创建孪生模型实例，完成状态数据与模型实例的融合，将仿真建模结果可(kě)视化呈现或通过外部接口提供数字孪生仿真能(néng)力。
抓紧光通信网络发展重大新(xīn)机遇
随着光网络业務(wù)量的增多(duō)，光网络节点数量的快速增長(cháng)，传统OPM 逐渐无法满足应用(yòng)需求。特别是在动态业務(wù)场景下，光性能(néng)监测时效性不足，将极大影响业務(wù)快速开通与恢复。基于数字孪生的快速业務(wù)发放，结合实时精准感知能(néng)力和在線(xiàn)模拟能(néng)力，根据用(yòng)户意图，通过历史状态及智能(néng)分(fēn)析能(néng)力进行最优路径寻找和选择，在孪生域进行在線(xiàn)实时计算分(fēn)析，综合评估当前路径性能(néng)是否满足业務(wù)建立的需求，提升最优业務(wù)的发放能(néng)力。
其次在现网中，由于性能(néng)损伤导致光层故障多(duō)且影响范围大、故障处理(lǐ)周期長(cháng)成本高、故障难以提前预测等问题。传统运维手段无法在故障发生之前提前识别网络性能(néng)下降的风险。将数字孪生用(yòng)于光网络性能(néng)实时评估，能(néng)够快速提前找到性能(néng)异常点、提前判断性能(néng)趋势,针对已存在或预测性问题构建传输优化模型，给定优化方案，并能(néng)够在孪生系统中进行仿真验证，从而大大提升光网络管理(lǐ)运维的效率，提高智能(néng)化网络管理(lǐ)水平。
除此之外，光网络数字孪生可(kě)以模拟已发生或者未发生故障，根据模拟计算的结果分(fēn)析可(kě)能(néng)的故障根源，从而进行溯源或者预防方案的制定，辅助光网络系统具有(yǒu)更快的问题定位能(néng)力、更强的自愈能(néng)力。
产學(xué)研通力合作助力自智光网络
随着时代发展，光网络数字孪生势必会成為(wèi)网络智能(néng)运维的必要手段，國(guó)际電(diàn)信联盟電(diàn)信标准化部（ITU-T）在面向未来网络的 Network2030 焦点组的技术报告中，将数字孪生作為(wèi)未来网络12个代表性用(yòng)例之一。烽火通信基于数字孪生赋能(néng)智慧光网，与中國(guó)联通开展理(lǐ)论技术研究与现网试点验证，為(wèi)光网数字孪生的可(kě)行性和应用(yòng)发展提供了重要技术支撑；北京邮電(diàn)大學(xué)与中國(guó)联通开展了产學(xué)研生态合作，在光通信与数字孪生融合方向上进行创新(xīn)性探索。目前，光网络数字孪生技术研究和系统研发尚处于起步阶段，许多(duō)关键技术需要产业界和學(xué)术界协同突破攻关。中國(guó)联通将继续携手产业链，深化数字孪生技术合作与应用(yòng)创新(xīn)，实现光网络“增智降本”，助力中國(guó)联通全面推进“1+9+3”战略规划體(tǐ)系，加快建设四张精品网，為(wèi)中國(guó)式现代化筑牢数字底座的大國(guó)“顶梁柱”。
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