2023年度中国通信学会科学技术奖公示表-基于数字孪生技术的大型复杂通信网络全生命周期支撑系统开发和应用

项目名称

基于数字孪生技术的大型复杂通信网络全生命周期支撑系统开发和应用

主要完成单位

中国移动通信集团有限公司

中国移动通信集团广东有限公司

中国移动通信集团设计院有限公司

天津大学

中兴通讯股份有限公司

大唐移动通信设备有限公司

主要完成人

（职称、完成单位、工作单位）

陆南昌，职称：高级工程师，完成单位：中国移动通信集团广东有限公司，工作单位：中国移动通信集团广东有限公司

李斌杰，职称：中级工程师，完成单位：中国移动通信集团，工作单位：中国移动通信集团

李刚，职称：高级工程师，完成单位：中国移动通信集团广东有限公司，工作单位：中国移动通信集团广东有限公司

冯玮，职称：高级工程师，完成单位：中国移动通信集团，工作单位：中国移动通信集团

王玮，职称：高级工程师，完成单位：中国移动通信集团广东有限公司，工作单位：中国移动通信集团广东有限公司

梁晓明，职称：工程师，完成单位：中国移动通信集团广东有限公司，工作单位：中国移动通信集团广东有限公司

李虹，职称：高级工程师，完成单位：中国移动通信集团广东有限公司，工作单位：中国移动通信集团广东有限公司

黄学敏，职称：中级工程师，完成单位：中国移动通信集团设计院有限公司，工作单位：中国移动通信集团设计院有限公司

高镇，职称：副教授，完成单位：天津大学，工作单位：天津大学

夏龙根，职称：高级工程师，完成单位：中国移动广东有限公司，工作单位：中国移动广东有限公司

项目简介

党的二十大提出：“加快建设创新型科技国家，坚持守正创新，只有创新才能把握时代、引领时代，科技必须自立自强，实现‘网络强国、数字中国’”。近年来中美贸易战不断升级，移动通信领域成为了第一战场。华为与中兴的“卡脖子”事件不断警醒我们：“核心技术必须牢牢掌握在自己手里”。加强数字技术创新，实现关键技术自主可控，是筑牢数字中国安全屏障的底气所在。掌握通信领域核心技术、通信工业软件国产化、通信网络运营的数字化转型”，是移动通信的未来发展的重中之重，是建设网络强国、数字中国的核心所在。

自移动互联网时代以来，5G网络的加持，各行各业的数字化进程进入发展快车道，然而，通信领域的网络运维却存在数字化转型相对滞后问题，仍然沿用传统生产方式，落后于其他高新领域和行业，网络运维人工操作占比仍然较高，存在成本高、效率低的弊端，国外方面5G网络建设纵深不及国内，通信网络领域智能化同样有巨大提升空间。移动通信产业作为国家科技产业的先锋，中国移动为“维护国家安全，推动核心技术国产化”，肩负起关键核心技术攻坚，数智化转型重任，拥抱科技变革，引领通信行业创新，走在技术前沿，致力攻克通信产业中“难度大、成本高、效率低”等诸多问题。为了实现通信行业软件国产化替代，通信网络数字化、孪生化，中国移动面临着诸多未知的挑战。十四五时期，中国移动肩负起民族伟大复兴的重任，带领通信行业带入AI数智化时代。

目前阻碍行业实现转型升级的主要困难为：1、业内缺乏适用于通信网络的先进高效评估手段。通信网络的性能评估是确保网络正常运行和提供最佳用户体验的关键，目前主流的评估方法已经无法满足快速发展的通信网络对性能评估的需求。2、在复杂无线环境中，仿真模型的精准预测面临着巨大的挑战。由于无线通信系统的复杂性和多样性，包括信号传播路径、干扰、多径效应等因素的相互作用，使得建立准确的仿真模型变得困难。这些因素的变化和不确定性使得真实环境中的无线通信性能难以精确预测。3、传统运维模式效率低下，实现高效运维是行业难题。通信网络结构及业务种类愈发复杂，运维难度急剧加大，远超人工操作能力范围。运维是保障通信网络正常运行的关键环节。无线通信网络由大量的基站、传输设备和核心网元组成，任何一处故障都可能导致通信中断或质量下降。自智网络运维是网络强国必由之路，通过高效的运维管理，可以及时发现并修复潜在问题，保障网络的正常运行。同时，高度自智的网络运维，能提前预测并预防重大事故的发生，提高网络的可靠性和用户满意度。

为实现信息通信行业转型升级，带领通信行业大步进入AI数智化时代，中国移动通信集团有限公司牵头联合中国移动通信集团广东有限公司、中国移动通信集团设计院有限公司、天津大学、中兴通讯股份有限公司、大唐移动通信设备有限公司共6家单位开展“基于数字孪生技术的大型复杂通信网络全生命周期支撑系统开发和应用”项目攻关，项目总投入超过9.73亿元，提出基于大规模网络数字孪生体的复杂环境建模，高精准高可靠的系列化大型可信仿真，面向大型通信网络全生命周期运维智能化手段三大创新。主要成果包括：（1）大规模全域网络复杂环境数字孪生建模技术，通过海量多维网络数据孪生技术，大幅提升孪生基础数据准确度，结合区块链技术，可做到网络多维数据可溯源，大幅提升数据安全性及可靠性。实现海量大数据下，全域范围内复杂环境孪生建模能力。（2）基于自适应模型的场景化高精度可信仿真技术，复杂环境传模自学习自适应，解决传统网络规划仿真预测精准度不足，仿真算力受限等问题，赋能仿真中心实现场景化“一站一模”实时可信仿真。（3）基于数字孪生的大型复杂通信网络智能技术，通过VR及AR、人工智能、数字孪生系列技术，赋能TOC、TOB网络，彻底扭转传统运维模式成本高、效率低的顽疾，实现网络数字化转型升级。

项目已申请发明专利40件（40件均已授权），论文10篇，获得软件著作权2项，本成果整体效益29.39亿元,依托华为、中兴、诺基亚等单位，项目成果在德国、法国、奥地利、巴西、沙特、巴基斯坦等国际电信运营商以及云南、浙江和上海等省份的网络运维中得到了推广和应用。使用本成果，中国移动为第19届亚洲运动会提供了5G网络、数据服务和元宇宙服务，并利用数字孪生技术确保通信网络的稳定性、安全性和高效性。取得的成绩获人民网，共和国中央人民政府官网，湖北省通信管理局中华人民，人民日报，经济参考报，人民邮电报等权威中央媒体宣传报道，在国内外产生了广泛的影响力。同时，成果在抗灾防疫保障中同样发挥了关键作用，湖北移动公司在新冠肺炎疫情期间，坚决执行党中央、国务院的决策部署，通过高质量的网络调度和服务保障，成功应对疫情挑战，并为全省经济社会的发展做出了重要贡献。通过大型通信网络智能运维在疫情封闭区域，保障了现场网络稳定和用户体验，既避免了密切接触风险，又展现了科技防疫的力量。

本成果通过了华南师范大学教授蒋运承等7位专家的评价，以“建设网络强国、数字中国”，“关键技术自主、核心软件国产化”为目标，该项目研究了基于数字孪生技术的大型复杂通信网络全生命周期支撑系统开发和应用具有重要意义，评价委员会认为，项目研发的大规模全域网络复杂环境数字孪生建模技术、基于自适应模型的场景化高精度可信仿真技术达到国际领先水平。

代表性论文

专著目录

论文：5G wireless network digital twin system based on high precision simulation

论文：5G重叠覆盖对网络性能影响的研究

论文：基于泰森多边形原理定位5G覆盖问题及网络规划的研究

论文：基于机器学习的网络感知评估方法

软著：基于商用终端的沉浸式网络质量呈现APP

软著：基于深度学习网络的智能传播模型软件

知识产权名称

专利：一种基于测量报告回填数据的方法和服务器

专利：一种指纹库的建立方法、测量报告MR的定位方法及装置

专利：LTE话务分布精确定位方法及装置

专利：一种天线方向角的确定方法及装置

专利：一种小区过覆盖的分析方法及装置

专利：一种定位弱覆盖直放站的方法和装置

专利：通话下行质差位置的确定方法、装置及设备

专利：VoLTE语音掉话判断方法及装置

专利：一种故障天线定位方法、装置及电子设备

专利：小区性能分析方法及装置

推广应用情况

数字孪生智能通信网络支撑系统已经通过公文会议的形式在中国移动公司全面推广使用，注册用户账号超3.6万个，每天平均在线人数超4800人，向全国各省公司推进感知评估、问题分析、容量均衡、权值优化等工作。项目已获得中国移动科技创新成果奖。

在海外市场，本系统通过华为、诺基亚应用于巴西、沙特、巴基斯坦、奥地利、法国等“一带一路”国家，开展网络无线信号数字孪生运维工作，并取得显著的成效。

经过实际应用，数字孪生智能通信网络支撑系统运用移动公司庞大的网络和大数据资源优势，使得大规模全域网络复杂环境数字孪生建模技术、基于自适应模型的场景化高精度可信仿真技术，基于数字孪生的大型复杂通信网络智能化技术，具有高度网络性能和稳定性。得到各单位高度评价，在国内外同类产品中达到国际领先水准。

本项目填补了国内运营商在构建大规模网络数字孪生体、网络孪生系列化大型可信仿真中心、基于数字孪生的自智网络运维体系的技术空白，开拓了网络孪生系列可信仿真和基于数字孪生的自智网络运维体系的新方法，并充分发挥智能化作用，大幅提升分析优化工作的效率，得到通信业内的高度评价，系统适用于客户满意度提升、智能网络优化，智能网络规划。可快速推广至移动通信网内使用，提升通信业界竞争力。

项目自立项至今投入资金 9.73亿元，2020年1月投入使用以来，有效提升网络运维效率及用户满意度，支撑降本促效，总共新增营收 29.39亿元，新增利润为 12.35 亿元。通过系统自动化、智能化支撑手段，减少人工成本44.23亿元，节省规建投资成本55.42亿元。

本系统通过多种形式、多个渠道进行宣传推广，应用到全国各省和国外日常网络运维工作当中，在行业内外部形成广泛的影响力。中国移动集团内部通过科技成果分享推广至全国31省，通过华为、诺基亚应用于巴西、沙特、巴基斯坦、奥地利、法国等“一带一路”国家。成果通过科技论文发表、通信行业新闻互联网传媒、微信公众号推文、自媒体等形式在人民日报、人民网、广东卫视、人民邮电报等中央、地方权威媒体开展宣传报道，成为各行业领域数字化转型借鉴参考的模范对象。