作為一名通信人,你有沒有想過會有這樣的一天。我們所有的網絡設計、規劃、運維和優化工作,都可以在一個與現實網絡和環境同步的3D虛擬世界里進行。在這里,你可以像玩3D游戲一樣,輕松翻山越嶺跨水爬樓找出最佳的站點位置,隨意走進任何一個站點查看設備,爬上鐵塔核查天線方位角和俯仰角,更神奇的是,你還能看到一些現實世界里無法看到的東西,比如無線信號的傳播路徑和質量......
這并非科幻,從下面這段視頻里愛立信專家們的講解中,我們看到這一天正向我們快步走來。
既要又要的雙重收獲
網絡運維和優化工作真的很難。有人形象地比喻,其就像給一輛高速行駛的汽車換輪胎,不但不能把車速降下來,還需做到不被乘客覺察到。這一點通信工程師們深有體會,由于運營商網絡對穩定性、可靠性要求極高,每一次網絡改動,他們都謹小慎微,如履薄冰。
滿頭大汗地“換完輪胎”就萬事大吉了嗎?不,還有下一個難題待解決。通信網絡是一個超級復雜的系統,網絡變動往往牽一發而動全身,一不小心就會陷入補了東墻影響西墻、補了西墻又短了南墻的困境,很難達成“既要、又要”的美滿。舉一個簡單的例子,調整了天線、增大了發射功率,提升某個站點的覆蓋范圍,卻又給其他站點帶來了干擾問題。
在瑞士,運營商Swisscom也遇到了這兩大難題:一方面,受當地法規約束,運營商需降低站點發射功率,但可能會導致網絡覆蓋和質量下降;另一方面,運營商對現網進行發射功率調整,會給用戶體驗帶來影響。
慶幸的是,愛立信的專家們開發了網絡數字孿生應用,讓這些難題迎刃而解。該應用通過精準模擬覆蓋范圍、干擾和流量行為,以及用戶在不同頻率層之間的移動特征,構建了一個網絡數字孿生環境,并通過在該環境中反復驗證和迭代尋優,找出并實施了一套最佳調整方案。經過調整后,不但將網絡發射功率總體降低20%,基站功耗降低3.4%,而且實現了下載速率提升5%,上傳速率提升30%,最終達成了“既要、又要”的圓滿。
像家居規劃師一樣輕松設計站點
網絡設計工作同樣很難,往往要求設計人員爬山涉水到站點現場進行測量、拍照、記錄、畫草圖,并查閱各種工參、設備手冊等數據,輸出CAD圖紙。這項工作不僅費時費力,而且容易出錯,一旦施工人員發現設計圖紙與施工現場不符,又不得不重新上站勘測并變更設計,進一步帶來重復上站的時間和人力投入。
能不能像宜家3D家居規劃師應用那樣,只需坐在辦公室里隨意拖拽設備、組件就能輕松完成站點設計?愛立信站點數字孿生(ESDT)應運而生,并在沃達豐的網絡里得到成功實踐。
ESDT通過LiDAR、攝像頭和無人機收集數據,創建了一個與物理站點一致的3D模型,并內置了站點內所有設備的重量、功率、連接頭等關鍵元數據,開發了一個包含40000個組件的庫,讓設計人員只需動動鼠標將組件“拖放”到合適的位置,就能輕松完成站點設計與規劃。實踐表明,該方案可將傳統站點設計時間縮短50%,將重復上站率從十分之一降低到千分之一,大大提升了站點設計效率。
將3D游戲引擎引入通信業
無線信號看不見、摸不著,且極易受環境影響,周邊的建筑物、山體、橋梁、隧道、河流,街道上的廣告牌、路燈,室內家具、電器,甚至是一片樹葉、一張白紙,都會不同程度的影響無線信號的傳播方式。正因如此,過去一直以來,傳統網絡規劃難以做到精準,往往在網絡建成后,還需不斷進行測試和調整優化。
尤其是進入5G時代,隨著網絡使用頻段越來越多、越來越高,業務場景更加多樣化,連接數量呈指數級增長,導致無線信號傳播環境復雜到無以復加,依靠傳統方式更難確保網絡規劃的精準性。
為此,面對5G長期演進和發展,愛立信研究團隊與NVIDIA Omniverse合作,將游戲和電影領域常用的CGI技術引入到通信行業,利用3D游戲引擎進行可視化建模,不僅可精準仿真橋梁、隧道、樹葉等不同物體對無線信號的影響,還能可視化呈現無線信號傳播方式、路徑和質量,精準模擬用戶、車輛、無人機等移動對象的動態場景特征,從而既能幫助運營商輕松駕馭復雜的無線環境,實現精準的網絡規劃和優化,也能幫助設備商高效開發和驗證新產品,推出最佳的網絡解決方案。
數字孿生助推5G新浪潮加速涌來
數字孿生并非新事物。自2002年首次提出概念以來,數字孿生已成功運用于航空、能源、醫療等諸多領域。如今,從以上案例我們看到,該技術已在通信領域發揮了重要作用,并釋放出巨大潛力。這背后有著怎樣的驅動力?又將給未來網絡發展帶來什么影響?
進入5G萬物智聯時代,面對網絡越來越龐大、復雜,業務越來越多樣化、個性化和靈活多變,傳統網絡運維運營模式正面臨著越來越嚴峻的高難度、高成本、高風險挑戰。而數字孿生技術將物理網絡中的所有資產、信息和流程都轉換為數字數據,并構建一個與物理網絡高度一致、實時同步的虛擬世界,可有效破解傳統網絡工作面臨的“三高”挑戰。通過網絡數字孿生體,我們可以更加全面系統的觀察、分析和預測網絡,大幅提升網絡工作效率和精準性;也可以在不影響現網的前提下,對各種新方案、新產品和新業務進行反復驗證和迭代尋優,從而大幅降低試錯風險,加速創新技術和業務落地。
當前業界已形成共識,網絡數字孿生是未來實現網絡自智化的重要支撐。作為網絡自智系統的重要組成部分,網絡數字孿生首先對網絡方案進行反復驗證和迭代尋優,再將最佳決策同步到物理網絡執行,并實時對物理網絡反饋的結果進行持續優化,從而可實現網絡自學習、自驗證、自演進的閉環。
這也是愛立信眼中的5G未來的一塊重要拼圖。面對新趨勢、新機遇、新挑戰,愛立信已提出5G下一步進化計劃——“5G新浪潮”(Next Wave of 5G),以打造“價值驅動的卓越網絡”為目標,以“卓越性能、綠色低碳、賦能增長、高度自智”為四大支柱,重新審視并引領5G下一波演進。作為實現“高度自智”這一支柱的重要手段,相信網絡數字孿生將給網絡研發、規劃、部署、維護、優化等工作帶來全新的變革,助推5G下一波浪潮加速涌來。
通信路上,一起走!
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