双胞胎就是双胞胎的意思。因为两个人基因相同，有同理心，对同一种食物过敏，患同一种病的几率也一样。所以一个人的治疗方案可以直接复制给另一个人。
所谓数字孪生，就是在计算机系统上创建真实事物的“数字克隆”。虽然它们是真实的，也是虚拟的，但工作方式完全一样，所以本体可以将自己的状态实时同步到数字克隆，数字克隆可以通过大数据、人工智能等先进工具不断搜索，将最佳决策方案发送给本体执行。
数字结对本质上是解决复杂系统问题的工具。其价值在于将数字克隆构建成本体的实验床，可用于数字世界的技术验证、优化和试错。然而，现实世界中的本体保持稳定，所以你可以在必要时使用数字克隆的结果。这样自然可以降低风险，节约成本，提高效率。
数字结对从航天军工领域起步，不断向智能制造、智慧城市等垂直行业拓展。随着Gartner连续三年将数字孪生列为年度十大战略技术趋势，通信行业开始研究数字孪生的应用。
关于数字双胞胎的起源，请参考上一期的这篇文章:《数字双胞胎实际上起源于一场差点发生的灾难吗？》。
为什么通信行业需要数字双胞胎？
经常进行无线网络测试、运维、优化的同学，可能对下面两句话深有体会:“如履薄冰，面临深渊”。
移动通信网络属于基础设施，提供的服务，比如打电话，上网，都是不可或缺的。一旦操作失误导致大范围长时间断网或性能恶化，不亚于一场大事故。
因此，所有运营商都对“现网”的任何操作持谨慎态度。比如新功能测试，一般需要严格选择和限定区域，反复确认修改的参数，在凌晨大家都在睡觉的时候实施操作，生怕出现问题影响用户。
通信系统是一个极其复杂和庞大的系统。端到端网络包含各种网络元素，每个元素都有各种不同的工作和关注点。
就像盲人摸象，只见树木不见森林，难以掌控全局，对用户需求的变化反应迟钝，缺乏准确预测网络性能的工具，只能小步快走，努力前行。
俗话说“荷马也忧虑，他总是输”。我们再怎么“精心策划”，也很难顺利决胜千里，执行中总会出现各种意想不到的问题。
如果能有一个系统，不仅可以在部署前充分验证参数组合的有效性，还可以通过智能优化找出最优参数。一旦基站在配置下发后运行，也是一模一样。所谓“关起门来造车，出门都是一个样子”就是这样一种状态。
为了设计这一系统，业界将注意力转向了一个全新的数字概念:
没错，就是:数字双胞胎。
如何在通信行业应用数字结对？
通信网络在构建“数字孪生”系统中具有独特的优势。
首先，网络中的每个基站其实在网管系统中都有一个准确的模型。它不仅包括站址、经纬度、天线高度、方位角、俯仰角等工程参数。而且还包括许多功能特性、数千个塑造网络性能的无线参数以及与其他网络元件协作的地面参数等。这些数据已经可以建立一个数字基站。
然后在核心网，存储每个用户的所有数据，知道每个用户在哪里，用什么套餐，喜欢用什么APP，拿着什么手机，什么时候打电话等等。一般来说，运营商对这些数据的管理是非常严格的，不用担心被窥视。
第三，只要你的手机有信号，它就在不断地与网络互动。除了实际发送的数据，它还有系统控制的信令，检测各个频段的无线信号，报告自己测得的信号质量等等。基站甚至更忙。除了为手机提供服务，所有收集到的信息都会汇总成绩效KPI，用来判断你的用户体验如何。换句话说，整个系统对信息的内容和流动有一个全面的掌握。
可以看到，现在的通信网络已经在专有硬件的基础上构建了一套完善的软件系统，拥有了这样详细的、可以实时更新的交互数据。在此基础上，通过适当的简化和权衡，我们可以在通用服务器上构建一个虚拟的、高精度的数字孪生系统。
我们需要做的第一件事是在通用服务器的基础上建立一个端到端的完全虚拟化的孪生系统。
双手机:在一台服务器上模拟多部不同能力的手机，可以配置成随机执行不同的行为来模拟真实用户。比如x%的手机看视频，y%的手机玩游戏，z%的手机高速移动...这些虚拟手机不需要实际传输信号，因为它们连接到虚拟的无线信道。
双信道:需要通过基于高精度地图和手机环境信息的光线追迹模型，模拟无线信号传播的反射、散射、衍射和衰落。还可以根据手机的移动轨迹进行动态调整，各种场景下的干扰也可以模拟，可以说非常全面。
双基站:完全由服务器模拟的基站，详细包含一个物理基站的所有硬件和软件模块。上述软件算法与真实基站的算法完全相同。唯一不同的是，基站不需要实际发射信号，而是使用上述虚拟无线信道。
双核心网:目前商用核心网已经完全虚拟化，你只需要直接拿来，然后做一些精简和适配就可以使用了。
这种端到端的虚拟孪生系统，加载与物理手机、基站、核心网相同的软件算法，配置相同的参数后，可以1:1保真模拟真实基站。服务在双系统之外运行的结果与在真实基站中运行的结果相同。
举个例子，这个双胞胎系统可以准确预测网络性能:假设你在人民广场用手机看视频，同时你的虚拟手机在虚拟人民广场看同样的视频，你的真实手机和虚拟手机上的视频清晰度和流畅度是完全一样的。
拥有最基本的双生系统是不够的。我们还需要在其上构建一个智能化、自动化的网络应用层，解决物理网络中的实际问题，包括端到端的网络SLA质量保证、网络精确优化、大规模天线权重优化、用户体验提升等等。
如上图所示，网络应用层、双网络层、物理网络层之间的数据流构成了一个大循环，我们称之为“外循环”；在twin网络层中，还将有一个迭代调整和模拟验证的“内循环”。
这些问题的解决方案通常如下:
首先，系统根据物理网络实体构建数字双胞胎；运维人员发布意向，系统通过意向网络将其转化为网络自治需求；数字孪生以需求为导向，不断进行内部自迭代优化和仿真验证，直到孪生网络性能达到预期目标；然后，数字孪生网络生成“数字规划体”，并使用它将优化的数据同步到物理网络实体，这就是“内环”。
物理网络用新数据运行后，发现结果与目标还有差距，于是将结果反馈给数字孪生继续优化，这就是“外闭环”。这两个闭环就这样保持运行，推动物理网络性能达到预期目标。
让我们以网络速率优化为例来说明数字双网的作用。
目前，我们在优化无线速率时主要面临以下问题:
1.目前，用户感知的恶化主要是通过用户的投诉或报警被动发现，然后经过派单、问题定位、解决等流程，会严重影响用户的感知和满意度；
2.无线网络本身的复杂性导致影响速率的因素太多，同时无法确定不同因素在不同外部或内部环境下的实际影响范围；
3.在优化无线网络时，我们无法预测调整不同影响因素对现网业务的影响会大还是小，是积极的还是消极的；
4.实际参数调整后，我们的测试验证往往是不充分的，容易遗漏与本次操作关系不大的其他场景的验证，影响业务，浪费大量人力物力。
借助数字双网，可以自动进行地理空仿真、无线覆盖仿真、无线参数配置仿真，及时发现用户感知问题，并根据仿真结果在双网中进行站点添加、覆盖优化、参数优化、网络速率迭代验证；最后，优化后的方案将输出到物理网络执行。
当然，有些操作需要手动完成，比如建站、天线覆盖方向调整等。这些人工操作叠加在物理网络的自动执行部分，最终达到网络速率优化的目的。
未来前景
在5G和以前的通信系统中，网络规划、建设、运营、维护和优化等阶段相互分离，导致效率低、成本高。自智能网络就是为了解决这些问题而提出的。数字结对是实现自智能网络的重要途径。目前，业界已经进行了广泛的研究。
目前，数字孪生在通信网络中的应用还处于早期研究阶段，业界对数字孪生网络的概念和内涵尚未达成共识。此外，作为一个基于大规模通信网络的复杂系统，数字双网在数据、模型和体系结构方面有许多技术问题需要克服。
目前业界对5G网络上数字孪生的探索还是插件式、碎片化的。“插件式”是指数字双网和物理网在硬件和软件上是分离的，而不是集成的，限制了数据同步和分发的实时性和有效性。“碎片化”是指通过用例驱动的方法实现某些特定功能的高度自动化，但其系统性和通用性还不够。
在6G时代，我们期望利用网络的内生计算能力和内生智能，构建数字双生网络，并在其上进行虚实对接、持续规划和故障自愈，实现网络全生命周期的高级自治和闭环自治，减少人力消耗，大幅提高网络运行效率。
千里之行始于足下。业界同仁浇灌的双子种子，必将在6G时代绽放。
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