【摘 要】
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数字孪生网络包括物理目标网络及与其对应的虚拟孪生体,且二者状态实时同步并可进行信息实时双向交互。对目标网络进行数据采集从而构建目标网络模型,基于数据与模型创建孪生网络,利用孪生网络可对目标网络进行高效的仿真、控制、分析和诊断。目前,数字孪生网络技术的相关研究还处于初级阶段,各类异构网络的数字孪生复现仍然存在一系列技术难点及挑战。对目标网络进行准确建模,全面描述其网络各层面信息,是孪生网络构建技术研
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数字孪生网络包括物理目标网络及与其对应的虚拟孪生体,且二者状态实时同步并可进行信息实时双向交互。对目标网络进行数据采集从而构建目标网络模型,基于数据与模型创建孪生网络,利用孪生网络可对目标网络进行高效的仿真、控制、分析和诊断。目前,数字孪生网络技术的相关研究还处于初级阶段,各类异构网络的数字孪生复现仍然存在一系列技术难点及挑战。对目标网络进行准确建模,全面描述其网络各层面信息,是孪生网络构建技术研究中面临的主要问题之一。论文面向数字孪生网络的构建及同步过程对网络模型的技术需求,研究针对目标网络的模型构建问题,探索从多个维度对目标网络各类主要属性进行全方位、高精度的建模,构建统一融合的多维网络模型架构。论文研究的对象为计算机通信网络,该网络具有节点、链路数量多,网络信息复杂以及拓扑动态变化的特点,通过基于多维网络模型架构的网络仿真技术来对该计算机通信网络进行孪生网络构建与同步的研究。首先,论文针对孪生网络构建及同步过程各层面的需求进行了深入地调研与分析。其次,论文总结孪生网络构建与同步过程所需要的各类网络要素,并对网络实体、规则、业务、行为四个维度进行抽象与建模,创新性地提出了多维网络模型架构,使用XML语言描述各类模型,并利用策略模式简化了多维网络模型架构的整体实现。通过分析上述模型框架四个维度的关联关系,从结构和功能上对四维模型进行集成和融合,形成多维网络模型架构。然后,为了对多维网络模型架构进行评估,论文提出了数字孪生网络模型性能评估指标体系,将传统网络模型与本文提出的多维网络模型从准确性、高效性、灵活性三方面进行对比分析,由对比分析结果可知,多维网络模型相较于传统网络模型,数字孪生网络模型创建参数准确性评分提高了22.7%,数字孪生网络模型同步参数准确性评分提高了11.2%。为展示研究所提出的多维网络模型在孪生网络构建和状态同步中的实际应用,论文搭建了5000节点的目标网络,并采集目标网络的各维度信息。在基于虚拟化平台的基础设施上,论文利用网络虚拟化、主机虚拟化等技术,通过多维网络模型驱动创建与目标网络一致的孪生网络。经过实验结果表明,基于多维网络模型不仅能全面准确地复现目标网络的初始拓扑,还能进行目标网络的状态同步。
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