CN114615718A - 基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法及装置，涉及网络通信领域。该方法包括：获取物理网络的业务需求；获取物理网络中各网络节点对应的网元孪生体之间的拓扑逻辑关系，并根据拓扑逻辑关系，确定各网元孪生体的拓扑特征属性；根据拓扑逻辑关系及拓扑特征属性，构建网络拓扑规则；基于业务需求和网络拓扑规则，确定拓扑策略；根据拓扑策略，构建数字孪生网络；当基于业务需求验证到数字孪生网络的拓扑合理时，则在物理网络中执行拓扑策略。本申请实施例用以解决现有的数字孪生体无法准确描述物理网络端到端业务的状态的问题，实现数字孪生网络能够精准还原物理网络的真实状态。

Description

基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法及装置

技术领域

本申请涉及网络通信技术领域，具体而言，本申请涉及一种基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法及装置。

背景技术

随着5G技术赋能垂直行业步伐加快，行业的发展进入了全新的赛道。基于数字孪生技术的通信网络可以在网络全生命周期中提供显著的降本增效和动态可视化的精准管理能力。而网络真正使能端到端的业务服务，是各网元通过合理的拓扑共同协作实现的结果。

目前，数字孪生体的构建主要集中在实体本身的静态属性(如静态参数、几何模型等)和功能属性的映射，一般只适用于单一孪生体的动态映射。针对通信网络独有的拓扑特点，现有的数字孪生体定义只能实现单一实体的动态可视，暂未看到相关孪生体给出定义，无法准确描述网络端到端业务的状态。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法及装置，用以解决现有的数字孪生体无法准确描述物理网络端到端业务的状态的问题，实现数字孪生网络能够精准还原物理网络的真实状态。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法，该方法包括：

获取物理网络的业务需求；

获取所述物理网络中各网络节点对应的网元孪生体之间的拓扑逻辑关系，并根据所述网元孪生体间的拓扑逻辑关系，确定各所述网元孪生体的拓扑特征属性；

根据所述网元孪生体之间的拓扑逻辑关系及拓扑特征属性，构建网络拓扑规则；

基于所述业务需求和所述网络拓扑规则，确定拓扑策略；

根据所述拓扑策略，构建数字孪生网络；

当基于所述业务需求验证到所述数字孪生网络的拓扑合理时，则在所述物理网络中执行所述拓扑策略。

在一个可能的实现方式中，所述根据所述网元孪生体之间的拓扑逻辑关系及拓扑特征属性，构建网络拓扑规则，包括：

获取所述物理网络的当前运行数据、历史运行数据及拓扑影响因素；

基于所述当前运行数据、所述历史运行数据、所述拓扑影响因素、所述网元孪生体之间的拓扑逻辑关系及拓扑特征属性，构建网络拓扑规则；

其中，所述网元孪生体之间的拓扑逻辑关系包括所述网元孪生体之间的多对多关联关系、一对多关联关系和一对一关联关系中的至少一种，所述拓扑特征属性包括所述网元孪生体的位置信息、网元标识及能力关联信息。

在一个可能的实现方式中，还包括：

当至少一种网络重构条件被触发时，则解析所述网络重构条件，以获得当前的业务需求，使得基于所述当前的业务需求重新确定拓扑策略；其中，所述网络重构条件包括与当前所述物理网络对应的网元故障条件、业务需求变更条件及所述物理网络的重构条件。

在一个可能的实现方式中，所述根据所述拓扑策略，构建数字孪生网络，包括：

当所述数字孪生网络不满足所述业务需求时，验证到所述数字孪生网络的拓扑不合理，则基于所述数字孪生网络提取出不满足所述业务需求的第一网络拓扑数据，并按照所述第一网络拓扑数据调整拓扑策略，使得根据调整后的拓扑策略重新构建所述数字孪生网络，直至重构后的数字孪生网络满足所述业务需求。

在一个可能的实现方式中，所述当基于所述业务需求验证到所述数字孪生网络的拓扑合理时，则在所述物理网络中执行所述拓扑策略，包括：

当所述数字孪生网络满足所述业务需求时，则验证到所述数字孪生网络的拓扑合理，且在所述拓扑策略满足预设的物理网络执行条件时，在所述物理网络中执行所述拓扑策略。

在一个可能的实现方式中，所述当基于所述业务需求验证到所述数字孪生网络的拓扑合理时，则在所述物理网络中执行所述拓扑策略，包括：

当所述数字孪生网络满足所述业务需求,而所述拓扑策略不满足所述物理网络执行条件时，基于所述数字孪生网络提取出不满足所述物理网络执行条件的第二网络拓扑数据，并基于所述第二网络拓扑数据对所述拓扑策略进行优化，生成拓扑优化策略；

根据所述拓扑优化策略重构相应的数字孪生网络，直至重构后的数字孪生网络满足所述业务需求，且所述拓扑优化策略满足所述物理网络执行条件，以便在所述物理网络中执行所述拓扑优化策略。

根据本申请实施例的另一个方面，提供了一种基于数字孪生技术的网络拓扑构建装置，该装置包括：

业务需求获取模块，用于获取物理网络的业务需求；

拓扑属性定义模块，用于获取所述物理网络中各网络节点对应的网元孪生体之间的拓扑逻辑关系，并根据所述网元孪生体间的拓扑逻辑关系，确定各所述网元孪生体的拓扑特征属性；

网络拓扑规则构建模块，用于根据所述网元孪生体之间的拓扑逻辑关系及拓扑特征属性，构建网络拓扑规则；

拓扑策略确定模块，用于基于所述业务需求和所述网络拓扑规则，确定拓扑策略；

数字孪生网络构建模块，用于根据所述拓扑策略，构建数字孪生网络；

物理网络运行模块，用于当基于所述业务需求验证到所述数字孪生网络的拓扑合理时，则在所述物理网络中执行所述拓扑策略。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括：存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述实施例所述的基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法的步骤。

根据本申请实施例的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例所述的基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法的步骤。

根据本申请实施例的再一个方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例所述的基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法的步骤。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过获取物理网络的业务需求，获取所述物理网络中各网络节点对应的网元孪生体之间的拓扑逻辑关系，并根据所述网元孪生体间的拓扑逻辑关系，确定各所述网元孪生体的拓扑特征属性，根据所述网元孪生体之间的拓扑逻辑关系及拓扑特征属性，构建网络拓扑规则，基于所述业务需求和所述网络拓扑规则，确定拓扑策略，根据所述拓扑策略，构建数字孪生网络，当基于所述业务需求验证到所述数字孪生网络的拓扑合理时，则在所述物理网络中执行所述拓扑策略，这样依据物理网络中网络节点的拓扑逻辑关系及业务需求来构建数字孪生网络，实现各网元孪生体之间的模拟信号打通，使得实现网元孪生体的协同，并实现数字孪生网络与物理网络的数据关联，实现数据共享，从而解决了现有的数字孪生体无法准确描述物理网络端到端业务的状态的问题，实现数字孪生网络能够精准还原物理网络的真实状态，能够实现数字孪生网络对物理网络执行业务需求的实时监控和动态跟踪，提高了物理网络的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本申请实施例提供的移动通信系统架构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法的流程示意图；

图3为本申请一个示例性实施例提供的网元孪生体之间的多对多关联关系的示意图；

图4为本申请一个示例性实施例提供的网元孪生体之间的一对多关联关系的示意图；

图5为本申请一个示例性实施例提供的网元孪生体之间的一对一关联关系的示意图；

图6为本申请实施例提供的基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法的具体流程示意图；

图7为本申请一个示例性实施例提供的位置跟踪区域内存在信号不完全覆盖的情况的示意图；

图8为本申请一个示例性实施例提供的位置跟踪区域内完全覆盖基站且不存在重叠覆盖的情况的示意图；

图9为本申请另一个示例性实施例提供的位置跟踪区域内基本覆盖基站且存在重叠覆盖的情况的示意图；

图10为本申请实施例提供的一种基于数字孪生技术的网络拓扑构建装置的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本申请中的附图描述本申请的实施例。应理解，下面结合附图所阐述的实施方式，是用于解释本申请实施例的技术方案的示例性描述，对本申请实施例的技术方案不构成限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请实施例所使用的术语“包括”以及“包含”是指相应特征可以实现为所呈现的特征、信息、数据、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除实现为本技术领域所支持其他特征、信息、数据、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合等。应该理解，当我们称一个元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，该一个元件可以直接连接或耦接到另一元件，也可以指该一个元件和另一元件通过中间元件建立连接关系。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的术语“和/或”指示该术语所限定的项目中的至少一个，例如“A和/或B”可以实现为“A”，或者实现为“B”，或者实现为“A和B”。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

图1为本申请实施例提供的移动通信系统架构示意图。该移动通信系统1包括用户终端101、基站102、承载网103、核心网104及控制设备105，但不限于此。其中，用户终端101与基站102连接，基站102为用户终端101提供无线覆盖，用以实现通信网络与用户终端101之间的无线信号传输。核心网104起运营支撑作用，负责处理用户终端101的移动管理、会话管理以及服务管理等，其接于基站102和网络之间。承载网103用于数据传输，其位于基站102和核心网104之间，是为基站102和核心网104提供网络连接的基础网络。控制设备105分别与用户终端101、基站102及核心网104连接，各设备之间的连接关系不限于此，本申请不对此做出限定。控制设备105用于接收用户终端101、基站102及核心网104传输的数据，实现对该数据的监控、处理、存储等功能，并能够下发相应信号指令以控制相关设备，这使得有效协调该移动通信系统的网络资源，提高了网络性能和灵活性。

该用户终端101可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、智能可穿戴式设备等，本申请实施例并不对此进行限定。关于硬件结构，上述用户终端包括显示屏、存储器、处理器及输入设备，但不限于此。

该控制设备105可以是无线资源管理服务器或协调控制器等电子设备。在本申请中，该控制设备105基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法，执行如下步骤：获取物理网络的业务需求，获取所述物理网络中各网络节点对应的网元孪生体之间的拓扑逻辑关系，并根据所述网元孪生体间的拓扑逻辑关系，确定各所述网元孪生体的拓扑特征属性，根据所述网元孪生体之间的拓扑逻辑关系及拓扑特征属性，构建网络拓扑规则，基于所述业务需求和所述网络拓扑规则，确定拓扑策略，根据所述拓扑策略，构建数字孪生网络，当基于所述业务需求验证到所述数字孪生网络的拓扑合理时，则在所述物理网络中执行所述拓扑策略，这样实现了数字孪生网络能够精准还原移动通信系统的真实状态，能够实现数字孪生网络对移动通信系统的实时监控和动态跟踪。

参见图2为本申请实施例提供的一种基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法的流程示意图。本申请实施例提供一种基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法用于图1所述的控制设备105为例进行说明，该方法包括步骤S201至S206。

S201、获取物理网络的业务需求。

在本申请中，对物理网络的业务需求进行分解，并表述为网络可实现的网络语言，则业务需求包括网络的性能、容量、覆盖范围、信号强度等参数信息，如网络节能需求、网络信号覆盖需求。

S202、获取所述物理网络中各网络节点对应的网元孪生体之间的拓扑逻辑关系，并根据所述网元孪生体间的拓扑逻辑关系，确定各所述网元孪生体的拓扑特征属性。

本申请获取移动通信网络中的多个网元实体，对所有网元实体的静态属性(如静态参数、几何模型等)和动能属性进行映射，得到多个用于展示网元实体的动态映射的网元孪生体，实现了统一标准化发开网元孪生体模型，降低了开发成本。在复杂的移动通信网络中，各网元之间存在多种类型的拓扑逻辑关系，如物理关系、传输关系、各种业务关系等，由此确定各网元孪生体之间的拓扑逻辑关系。

在一些实施例中，所述获取所述物理网络中各网络节点对应的网元孪生体之间的拓扑逻辑关系，并根据所述网元孪生体间的拓扑逻辑关系，确定各所述网元孪生体的拓扑特征属性，包括：

梳理各网络节点对应的网元之间的拓扑逻辑关系；

对所述网元间的拓扑逻辑关系进行分析，确定同一类型的网元的拓扑特征属性；

根据所述网元间的拓扑逻辑关系和所述拓扑特征属性，构建所述网元对应的网元孪生体，并获得所述网元孪生体之间的拓扑逻辑关系和所述网元孪生体的拓扑特征属性。

在本实施例中，梳理各网络节点对应网元之间的拓扑逻辑关系，使得基于该网元的拓扑逻辑关系，对同一类型的网元进行分析，以确定各类型的网元的拓扑特征属性，其用作指示生成同一类型的网元孪生体的拓扑特征属性。因此，通过确定各类型网元统一的拓扑特征属性，便于快速构建同一类型的网元的网元孪生体。同理的，以网元间的拓扑逻辑关系指示构建各网元对应的网元孪生体的拓扑逻辑关系，并以此构建各网元孪生体。

S203、根据所述网元孪生体之间的拓扑逻辑关系及拓扑特征属性，构建网络拓扑规则。

在一些实施例中，所述根据所述网元孪生体之间的拓扑逻辑关系及拓扑特征属性，构建网络拓扑规则，包括：

获取所述物理网络的当前运行数据、历史运行数据及拓扑影响因素；

基于所述当前运行数据、所述历史运行数据、所述拓扑影响因素、所述网元孪生体之间的拓扑逻辑关系及拓扑特征属性，构建网络拓扑规则；

其中，所述网元孪生体之间的拓扑逻辑关系包括所述网元孪生体之间的多对多关联关系、一对多关联关系和一对一关联关系中的至少一种，所述拓扑特征属性包括所述网元孪生体的位置信息、网元标识及能力关联信息。

需要说明的是，在一示例实施例中，参见图3为本申请一个示例性实施例提供的网元孪生体之间的多对多关联关系的示意图，图3中给出了网元孪生体之间的不定向的多对多联系，具体为多个核心网之间的多对多不定向拓扑关系。例如，核心网层面的数据传输，当核心网收到来自基站反馈的信令数据判断完整的信令传输需要其它核心网参与并通过其管辖基站最终实现端到端的业务，需要查找数据归属，再建立联系。

在一示例实施例中，参见图4为本申请一个示例性实施例提供的网元孪生体之间的一对多关联关系的示意图，图4中给出了网络节点间的一对多关系，具体为一个核心网与多个基站之间的一对多管辖关系。例如，新建基站的信息会在业务打通前录入到核心网，核心网与基站之间存在确定的一对多的关系，核心网会与多个基站建立联系作为通信枢纽为各基站之间的通信业务提供支持。进一步，在构建数字孪生网络的过程中，需采用图形数据库存储网元孪生体相关的拓扑特征属性，如基站的索引、时空地理信息等，并结合CIM(城市信息模型)、TA(位置跟踪区域)等相关属性在数字域中呈现核心网管辖基站的拓扑情况。

在另一示例性实施例中，参见图5为本申请一个示例性实施例提供的网元孪生体之间的一对一关联关系的示意图，图5给出了网元孪生体之间的一对一附属关系，基站作为移动通信网络中的一个节点，由机房设备、基带设备、小区、天线、以及铁塔构成。基站孪生体，实际是由机房设备孪生体、基带设备孪生体、小区孪生体、天线孪生体以及铁塔孪生体复合构成。对于单个基站孪生体，以上列出的基站附属设备对应的网元孪生体与基站孪生体存在唯一的附属关系。由于在基站构建初期相关附属设备的固有属性已经与该基站建立了唯一的附属关系，对于这种某个节点中存在的内部关联关系，可定义为继承附属关系，利于在故障溯源时候实现数字化的快速定位。

在本申请中，根据网元孪生体之间的拓扑逻辑关系，为各网络节点对应的网元孪生体定义拓扑特征属性，使得通过网络中各网元孪生体定义的拓扑特征属性实现网络拓扑的快速映射，以及实现各网络节点的关联。其中，以基站孪生为例，所述网元孪生体的位置信息、网元标识及能力关联信息，但不限于此。此外，运用图形数据库存储并管理各网元孪生体之间的拓扑逻辑关系以及各网元孪生体的拓扑特征属性。

S204、基于所述业务需求和所述网络拓扑规则，确定拓扑策略。

其中，利用业务需求与网络拓扑规则进行匹配，以获得针对该业务需求的解决办法，并通过计算得到相应的拓扑策略。

S204、根据所述拓扑策略，构建数字孪生网络。

S205、当基于所述业务需求验证到所述数字孪生网络的拓扑合理时，则在所述物理网络中执行所述拓扑策略。

具体的，本实施例运用AI(Artificial Intelligence，人工智能)、大数据等技术分析计算业务需求，结合各网络节点对应的高拟真的网元孪生体、网络当前运行数据、历史运行数据、专家经验及拓扑影响因素(如城市信息模型)等构建网络拓扑规则，通过计算得到拓扑策略。其中，该拓扑策略用以指示数字孪生网络中各网络节点的网络拓扑关系、运行状态及配置数据，网络拓扑关系包括各网络节点之间的链路关系，这使得结合各网元孪生体的拓扑逻辑关系及拓扑特征属性，将该拓扑策略在数字域内编排构建成数字孪生网络。进一步，在判断到所构建的数字孪生网络满足业务需求时，则认为数字孪生网络的拓扑合理，在所述物理网络中执行所述拓扑策略，使得获得与数字孪生网络对应的物理网络，实现数字孪生网络与物理网络的网络节点间的模拟信号打通，实现了数字孪生网络与物理网络之间的数据实时共享，并可视动态展示各网络节点之间的链路关系以及各网络节点的运行状态，以便于实现通过数字孪生网络对物理网络实现业务需求的实时监控和动态跟踪。更具体的，可视化展示了网元孪生体之间的逻辑关联信息、功能关联信息、性能关联信息及业务关联信息等，从而实现了各网元孪生体的协同。

本申请实施例提供的一种基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法，通过获取物理网络的业务需求，获取所述物理网络中各网络节点对应的网元孪生体之间的拓扑逻辑关系，并根据所述网元孪生体间的拓扑逻辑关系，确定各所述网元孪生体的拓扑特征属性，根据所述网元孪生体之间的拓扑逻辑关系及拓扑特征属性，构建网络拓扑规则，基于所述业务需求和所述网络拓扑规则，确定拓扑策略，根据所述拓扑策略，构建数字孪生网络，当基于所述业务需求验证到所述数字孪生网络的拓扑合理时，则在所述物理网络中执行所述拓扑策略，这样依据物理网络中网络节点的拓扑逻辑关系及业务需求来构建数字孪生网络，实现各网元孪生体之间的模拟信号打通，使得实现网元孪生体的协同，并实现数字孪生网络与物理网络的数据关联，实现数据共享，从而解决了现有的数字孪生体无法准确描述物理网络端到端业务的状态的问题，实现数字孪生网络能够精准还原物理网络的真实状态，能够实现数字孪生网络对物理网络执行业务需求的实时监控和动态跟踪，提高了物理网络的稳定性。

在一些实施例中，参见图6为本申请实施例提供的基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法的具体流程示意图，所述当基于所述业务需求验证到所述数字孪生网络的拓扑合理时，则在所述物理网络中执行所述拓扑策略，包括：

当所述数字孪生网络满足所述业务需求时，则验证到所述数字孪生网络的拓扑合理，且在所述拓扑策略满足预设的物理网络执行条件时，在所述物理网络中执行所述拓扑策略。

在本申请中，通过判断所构建的数字孪生网络是否满足业务需求，以验证该数字孪生网络的拓扑合理性。当数字孪生网络满足业务需求时，则验证到该数字孪生网络的拓扑合理，进一步判断相应的拓扑策略是否满足预设的物理网络执行条件，即判断该拓扑策略是否为在物理网络内执行的最佳拓扑策略，也可以理解为确定是否需要进一步精细化调整该拓扑策略以实现在物理网络内的可执行性，或提高该拓扑策略的执行效果。

在本实施例中，当判断到拓扑策略满足该物理网络执行条件时，则认为当前的拓扑策略无需做进一步优化处理，即该拓扑策略为在物理网络内执行的最佳拓扑策略，使得基于该拓扑策略执行对物理网络的拓扑建设，以及实现通过数字孪生网络对物理网络的实时监测、控制等操作。

在上述实施例的基础上，在一些实施例中，所述当基于所述业务需求验证到所述数字孪生网络的拓扑合理时，则在所述物理网络中执行所述拓扑策略，包括：

当所述数字孪生网络满足所述业务需求,而所述拓扑策略不满足所述物理网络执行条件时，基于所述数字孪生网络提取出不满足所述物理网络执行条件的第二网络拓扑数据，并基于所述第二网络拓扑数据对所述拓扑策略进行优化，生成拓扑优化策略；

根据所述拓扑优化策略重构相应的数字孪生网络，直至重构后的数字孪生网络满足所述业务需求，且所述拓扑优化策略满足所述物理网络执行条件，以便在所述物理网络中执行所述拓扑优化策略。

在本实施例中，当判断到拓扑策略不满足该物理网络执行条件时，则认为当前的拓扑策略需做进一步优化调整，使得在物理网络中具有可执行性。示例性的，在实际网络构建过程中，往往存在一些无法通过网络语言表达的因素或现场突变因素，如基站摆放地理位置上方或地下有高压电线或光缆，这些因素会迫使需要进一步优化调整当前数字孪生网络中的相关网络节点的网络拓扑关系和/或配置信息，从而形成满足业务需求同时在物理域内具备可执行性的最佳拓扑策略(即拓扑优化策略)。其中，基于数字孪生网络中不满足物理网络执行条件的网络拓扑数据对拓扑策略进行优化调整，对数字孪生网络中基站摆放位置做出调整，同时在基站位置微调过程中，数字孪生网络可实时呈现网络拓扑关系、运行数据等变化情况，直到形成满足业务需求同时具备在物理域内执行的拓扑优化策略，而后基于该拓扑优化策略重新编排数字孪生网络，以使基于该拓扑优化策略执行对物理网络的拓扑建设，以及实现通过重构后的数字孪生网络对物理网络的实时监测、控制等操作。

因此，本申请实施例通过验证数字孪生网络的拓扑合理性，以及判断是否需要进一步优化调整拓扑策略和数字孪生网络，以形成满足业务需求同时具备在物理域内执行的拓扑策略，实现该拓扑策略在物理网络内的可执行性，并提高该拓扑策略的执行效果，以及提高了数字孪生网络对物理网络的映射的准确度，从而便于对物理网络进行全面的监控和运维。

在一些实施例中，如图6所示，所述根据所述拓扑策略，构建数字孪生网络，包括：

当所述数字孪生网络不满足所述业务需求时，验证到所述数字孪生网络的拓扑不合理，则基于所述数字孪生网络提取出不满足所述业务需求的第一网络拓扑数据，并按照所述第一网络拓扑数据调整拓扑策略，使得根据调整后的拓扑策略重新构建所述数字孪生网络，直至重构后的数字孪生网络满足所述业务需求。

在本实施例中，当数字孪生网络不满足业务需求时，则验证到所述数字孪生网络的拓扑不合理，提取出不满足所述业务需求的网络拓扑数据，即反馈该数字孪生网络中不达标的网络拓扑数据，以该网络拓扑数据重新分析运算，得到拓扑调整策略，以调整此前的拓扑策略。基于拓扑调整策略编排构建相应的数字孪生网络，重新判断当前所构建的数字孪生网络是否满足业务需求，直至满足业务需求。进一步，执行上述当数字孪生网络满足业务需求时对应的操作步骤，从而形成满足业务需求同时具备在物理域内执行的最佳拓扑策略。因此，本实施例通过对当前数字孪生网络进行策略调整，使得重构后的数字孪生网络的拓扑具有合理性，提高数字孪生网络的适用性。而且，进一步形成同时具备在物理网络可执行的拓扑策略，提高了数字孪生网络对物理网络的映射的准确度，并准确构建与数字孪生网络对应的物理网络，以便于实现通过数字孪生网络对物理网络进行全面的监控和运维，从而提高了移动通信网络的稳定性。

示例性的，以业务需求为位置跟踪区域内需完整覆盖，对网络容量无特定要求为例，分析上述业务需求，并转化为网络可实现的语言，如覆盖范围采用GIS数据表达、明确具体的容量最低要求、信号强度限值等。确定各网元孪生体之间的拓扑逻辑关系，并依据该拓扑逻辑关系，为各所述网元孪生体定义拓扑特征属性，将该拓扑特征属性及拓扑逻辑关系存储于图形数据库。进一步，运用AI技术、大数据技术等，结合业务需求、当前运行数据、历史运行数据该位置跟踪区域内的CIM信息及高拟真的网元孪生体能力深度分析计算出拓扑策略。更进一步，基于所计算出的拓扑策略，结合各网元孪生体的拓扑逻辑关系及拓扑特征属性编排构建数字孪生网络。利用核心网、基站与位置跟踪区域的关系，结合业务需求验证该数字孪生网络的拓扑合理性，使得在判断到该数字孪生网络满足上述拓扑合理性时，在物理网络中执行所述拓扑策略，实现数字孪生网络与物理网络的模拟信号打通，以及通过数字孪生网络对物理网络进行监测和控制。

在一实施例中，参见图7为本申请一个示例性实施例提供的位置跟踪区域内存在信号不完全覆盖的情况的示意图，由于位置跟踪区域内存在信号不完全覆盖，不满足上述业务需求，则该数字孪生网络的拓扑不合理。因此，需对数字孪生网络中基站拓扑布局做出调整，重新分析并输出是否需要补充基站或通过调整配置参数实现完整覆盖的策略(即拓扑调整策略)，并重新验证重构后的数字孪生网络的信号覆盖情况，直到满足上述业务需求，再对该拓扑调整策略进行优化调整。

在一实施例中，参见图8为本申请一个示例性实施例提供的位置跟踪区域内完全覆盖基站且不存在重叠覆盖的情况的示意图，位置跟踪区域内完整覆盖信号，基站覆盖区域无出现重叠的情况。依据上述业务需求(位置跟踪区域内完整覆盖，区域内无特定位置对容量有要求)，判断到当前数字孪生网络拓扑合理，并确定是否需要进一步精细化调整当前拓扑策略，以此实现在物理网络内的可执行性。

在另一实施例中，参见图9为本申请另一个示例性实施例提供的位置跟踪区域内基本覆盖基站且存在重叠覆盖的情况的示意图，位置跟踪区域内内基本完整覆盖，但部分区域内出现基站覆盖范围发生重叠的情况，而部分区域内刚好正常覆盖(无出现重叠)。对业务需求进一步规定，如重叠区域内因人流密度较大，对容量有一定要求，例如球场或大型娱乐场馆等场所，而无重叠区域内主要以信号完整覆盖为主，对容量无特定要求，因此当前数字孪生网络满足上述业务需求，判断到当前数字孪生网络拓扑合理，并确定是否需要进一步精细化调整当前拓扑策略，以此实现在物理网络内的可执行性。

在一些实施例中，如图6所示，所述方法还包括：

当至少一种网络重构条件被触发时，则解析所述网络重构条件，以获得当前的业务需求，使得基于所述当前的业务需求重新确定拓扑策略；其中，所述网络重构条件包括与当前所述物理网络对应的网元故障条件、业务需求变更条件及所述物理网络的重构条件。

在本实施例中，当某一网络节点发生故障(对应于网元故障条件)、业务需求发生变更(对应于业务需求变更条件)、网络重新构建条件(如物理网络的重构条件)和当前数字孪生网络在实际数据采集过程中通过自优化能力发现更佳拓扑方案中的至少一种情况发生时，则认为至少一种网络重构条件被触发，实时获取当前物理网络的业务需求，并基于当前的业务需求重新计算得到拓扑策略，即输出拓扑变更策略。基于拓扑变更策略编排构建相应的数字孪生网络，并基于当前的业务需求验证当前的数字孪生网络的拓扑合理性，以形成满足业务需求同时具备在物理域内执行的最佳拓扑策略，使得基于该最佳拓扑策略执行对物理网络的拓扑建设。因此，本实施例通过对拓扑策略进行及时变更，提高了拓扑策略在应用过程中的灵活性和可操作性。

示例性的，以业务需求发生变更为例，在业务需求变更条件被触发时，确定新的业务需求，如新的网络节能需求、网络信号覆盖需求。确定各网元孪生体之间的拓扑逻辑关系，并依据该拓扑逻辑关系，为各所述网元孪生体定义拓扑特征属性，将该拓扑特征属性及拓扑逻辑关系存储于图形数据库。进一步，运用AI技术、大数据技术等，结合当前运行数据、历史运行数据该位置跟踪区域内的CIM信息及高拟真的网元孪生体能力深度分析计算出网络拓扑规则，并基于上述业务需求(网络节能需求、网络信号覆盖需求)及该网络拓扑规则，确定拓扑变更策略。更进一步，基于上述拓扑变更策略，重新构建数字孪生网络。进而，结合上述业务需求验证重构后的数字孪生网络的拓扑合理性，如关闭基站，去除该节点的基站覆盖能力，调整其它基站的配置参数，以此达到对关闭基站所在区域内的信号覆盖，同时比对节能前后效果，以验证满足业务需求，而后对拓扑变更策略做进一步精细化验证，确定最佳执行方案。按照该最佳执行方案，执行对物理网络拓扑关系的调整，同时实时监测各网络节点的运行状态(如设备运行负荷情况)，基于网络业务运行情况，动态控制各网络节点的运行状态，以此保障该拓扑关系下网络平稳运行。同时可基于系统自学习及网络实时运行数据，寻找更合理的拓扑变更方案，重复上述步骤，实现网络拓扑变更的闭环生命周期管理。

参见图10，为本申请实施例提供的一种基于数字孪生技术的网络拓扑构建装置的结构示意图，该基于数字孪生技术的网络拓扑构建装置300包括：

业务需求获取模块301，用于获取物理网络的业务需求；

拓扑属性定义模块302，用于获取所述物理网络中各网络节点对应的网元孪生体之间的拓扑逻辑关系，并根据所述网元孪生体间的拓扑逻辑关系，确定各所述网元孪生体的拓扑特征属性；

网络拓扑规则构建模块303，用于根据所述网元孪生体之间的拓扑逻辑关系及拓扑特征属性，构建网络拓扑规则；

拓扑策略确定模块304，用于基于所述业务需求和所述网络拓扑规则，确定拓扑策略；

数字孪生网络构建模块305，用于根据所述拓扑策略，构建数字孪生网络；

物理网络运行模块306，用于当基于所述业务需求验证到所述数字孪生网络的拓扑合理时，则在所述物理网络中执行所述拓扑策略。

在一些实施例中，网络拓扑规则构建模块303包括：

网络数据获取单元，用于获取所述物理网络的当前运行数据、历史运行数据及拓扑影响因素；

网络拓扑规则创建单元，用于基于所述当前运行数据、所述历史运行数据、所述拓扑影响因素、所述网元孪生体之间的拓扑逻辑关系及拓扑特征属性，构建网络拓扑规则；

其中，所述网元孪生体之间的拓扑逻辑关系包括所述网元孪生体之间的多对多关联关系、一对多关联关系和一对一关联关系中的至少一种，所述拓扑特征属性包括所述网元孪生体的位置信息、网元标识及能力关联信息。

在一些实施例中，该装置300还包括：

策略变更模块，用于当至少一种网络重构条件被触发时，则解析所述网络重构条件，以获得当前的业务需求，使得基于所述当前的业务需求重新确定拓扑策略；其中，所述网络重构条件包括与当前所述物理网络对应的网元故障条件、业务需求变更条件及所述物理网络的重构条件。

在一些实施例中，该数字孪生网络构建模块305包括：

策略调整单元，用于当所述数字孪生网络不满足所述业务需求时，验证到所述数字孪生网络的拓扑不合理，则基于所述数字孪生网络提取出不满足所述业务需求的第一网络拓扑数据，并按照所述第一网络拓扑数据调整拓扑策略，使得根据调整后的拓扑策略重新构建所述数字孪生网络，直至重构后的数字孪生网络满足所述业务需求。

在一些实施例中，该物理网络运行模块306包括：

物理网络拓扑构建单元，用于当所述数字孪生网络满足所述业务需求时，则验证到所述数字孪生网络的拓扑合理，且在所述拓扑策略满足预设的物理网络执行条件时，在所述物理网络中执行所述拓扑策略。

在一些实施例中，该物理网络运行模块306包括：

策略优化单元，用于当所述数字孪生网络满足所述业务需求,而所述拓扑策略不满足所述物理网络执行条件时，基于所述数字孪生网络提取出不满足所述物理网络执行条件的第二网络拓扑数据，并基于所述第二网络拓扑数据对所述拓扑策略进行优化，生成拓扑优化策略；

拓扑优化策略执行单元，用于根据所述拓扑优化策略重构相应的数字孪生网络，直至重构后的数字孪生网络满足所述业务需求，且所述拓扑优化策略满足所述物理网络执行条件，以便在所述物理网络中执行所述拓扑优化策略。

本申请实施例的装置可执行本申请实施例所提供的方法，其实现原理相类似，本申请各实施例的装置中的各模块所执行的动作是与本申请各实施例的方法中的步骤相对应的，对于装置的各模块的详细功能描述具体可以参见前文中所示的对应方法中的描述，此处不再赘述。

本申请实施例中提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，该处理器执行上述计算机程序以实现基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法的步骤，与相关技术相比可实现：依据物理网络中网络节点的拓扑逻辑关系及业务需求来构建数字孪生网络，实现各网元孪生体之间的模拟信号打通，使得实现网元孪生体的协同，并实现数字孪生网络与物理网络的数据关联，实现数据共享，从而解决了现有的数字孪生体无法准确描述物理网络端到端业务的状态的问题，实现数字孪生网络能够精准还原物理网络的真实状态，能够实现数字孪生网络对物理网络的实时监控和动态跟踪，提高了物理网络的稳定性。

在一个可选实施例中提供了一种电子设备，如图11所示，图11所示的电子设备4000包括：处理器4001和存储器4003。其中，处理器4001和存储器4003相连，如通过总线4002相连。可选地，电子设备4000还可以包括收发器4004，收发器4004可以用于该电子设备与其他电子设备之间的数据交互，如数据的发送和/或数据的接收等。需要说明的是，实际应用中收发器4004不限于一个，该电子设备4000的结构并不构成对本申请实施例的限定。

处理器4001可以是CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，通用处理器，DSP(Digital Signal Processor，数据信号处理器)，ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)，FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器4001也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等。

总线4002可包括一通路，在上述组件之间传送信息。总线4002可以是PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(ExtendedIndustry Standard Architecture，扩展工业标准结构)总线等。总线4002可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图11中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

存储器4003可以是ROM(Read Only Memory，只读存储器)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、CD-ROM(Compact DiscRead Only Memory，只读光盘)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质、其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储计算机程序并能够由计算机读取的任何其他介质，在此不做限定。

存储器4003用于存储执行本申请实施例的计算机程序，并由处理器4001来控制执行。处理器4001用于执行存储器4003中存储的计算机程序，以实现前述方法实施例所示的步骤。

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时可实现前述方法实施例的步骤及相应内容。

本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序被处理器执行时可实现前述方法实施例的步骤及相应内容。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“1”、“2”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除图示或文字描述以外的顺序实施。

应该理解的是，虽然本申请实施例的流程图中通过箭头指示各个操作步骤，但是这些步骤的实施顺序并不受限于箭头所指示的顺序。除非本文中有明确的说明，否则在本申请实施例的一些实施场景中，各流程图中的实施步骤可以按照需求以其他的顺序执行。此外，各流程图中的部分或全部步骤基于实际的实施场景，可以包括多个子步骤或者多个阶段。这些子步骤或者阶段中的部分或全部可以在同一时刻被执行，这些子步骤或者阶段中的每个子步骤或者阶段也可以分别在不同的时刻被执行。在执行时刻不同的场景下，这些子步骤或者阶段的执行顺序可以根据需求灵活配置，本申请实施例对此不限制。

以上所述仅是本申请部分实施场景的可选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请的方案技术构思的前提下，采用基于本申请技术思想的其他类似实施手段，同样属于本申请实施例的保护范畴。

Claims (10)

1.一种基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法，其特征在于，包括：

获取物理网络的业务需求；

获取所述物理网络中各网络节点对应的网元孪生体之间的拓扑逻辑关系，并根据所述网元孪生体间的拓扑逻辑关系，确定各所述网元孪生体的拓扑特征属性；

根据所述网元孪生体之间的拓扑逻辑关系及拓扑特征属性，构建网络拓扑规则；

基于所述业务需求和所述网络拓扑规则，确定拓扑策略；

根据所述拓扑策略，构建数字孪生网络；

当基于所述业务需求验证到所述数字孪生网络的拓扑合理时，则在所述物理网络中执行所述拓扑策略。

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法，其特征在于，所述根据所述网元孪生体之间的拓扑逻辑关系及拓扑特征属性，构建网络拓扑规则，包括：

获取所述物理网络的当前运行数据、历史运行数据及拓扑影响因素；

基于所述当前运行数据、所述历史运行数据、所述拓扑影响因素、所述网元孪生体之间的拓扑逻辑关系及拓扑特征属性，构建网络拓扑规则；

其中，所述网元孪生体之间的拓扑逻辑关系包括所述网元孪生体之间的多对多关联关系、一对多关联关系和一对一关联关系中的至少一种，所述拓扑特征属性包括所述网元孪生体的位置信息、网元标识及能力关联信息。

3.根据权利要求1所述的基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法，其特征在于，还包括：

当至少一种网络重构条件被触发时，则解析所述网络重构条件，以获得当前的业务需求，使得基于所述当前的业务需求重新确定拓扑策略；其中，所述网络重构条件包括与当前所述物理网络对应的网元故障条件、业务需求变更条件及所述物理网络的重构条件。

4.根据权利要求1所述的基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法，其特征在于，所述根据所述拓扑策略，构建数字孪生网络，包括：

当所述数字孪生网络不满足所述业务需求时，验证到所述数字孪生网络的拓扑不合理，则基于所述数字孪生网络提取出不满足所述业务需求的第一网络拓扑数据，并按照所述第一网络拓扑数据调整拓扑策略，使得根据调整后的拓扑策略重新构建所述数字孪生网络，直至重构后的数字孪生网络满足所述业务需求。

5.根据权利要求3或4所述的基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法，其特征在于，所述当基于所述业务需求验证到所述数字孪生网络的拓扑合理时，则在所述物理网络中执行所述拓扑策略，包括：

当所述数字孪生网络满足所述业务需求时，则验证到所述数字孪生网络的拓扑合理，且在所述拓扑策略满足预设的物理网络执行条件时，在所述物理网络中执行所述拓扑策略。

6.根据权利要求5所述的基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法，其特征在于，所述当基于所述业务需求验证到所述数字孪生网络的拓扑合理时，则在所述物理网络中执行所述拓扑策略，包括：

当所述数字孪生网络满足所述业务需求,而所述拓扑策略不满足所述物理网络执行条件时，基于所述数字孪生网络提取出不满足所述物理网络执行条件的第二网络拓扑数据，并基于所述第二网络拓扑数据对所述拓扑策略进行优化，生成拓扑优化策略；

根据所述拓扑优化策略重构相应的数字孪生网络，直至重构后的数字孪生网络满足所述业务需求，且所述拓扑优化策略满足所述物理网络执行条件，以便在所述物理网络中执行所述拓扑优化策略。

7.一种基于数字孪生技术的网络拓扑构建装置，其特征在于，包括：

业务需求获取模块，用于获取物理网络的业务需求；

拓扑属性定义模块，用于获取所述物理网络中各网络节点对应的网元孪生体之间的拓扑逻辑关系，并根据所述网元孪生体间的拓扑逻辑关系，确定各所述网元孪生体的拓扑特征属性；

网络拓扑规则构建模块，用于根据所述网元孪生体之间的拓扑逻辑关系及拓扑特征属性，构建网络拓扑规则；

拓扑策略确定模块，用于基于所述业务需求和所述网络拓扑规则，确定拓扑策略；

数字孪生网络构建模块，用于根据所述拓扑策略，构建数字孪生网络；

物理网络运行模块，用于当基于所述业务需求验证到所述数字孪生网络的拓扑合理时，则在所述物理网络中执行所述拓扑策略。

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-6任一项所述的基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述的基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法的步骤。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述的基于数字孪生技术的网络拓扑构建方法的步骤。

Images