一种基于多维融合模型的网络孪生方法技术

该发明专利技术公开了一种基于多维融合模型的孪生网络初始构建与状态同步方法，属于信息网络孪生和网络仿真技术领域。首先，本发明专利技术设计了数字孪生网络架构，是孪生网络构建与同步的基础。其次，通过多源数据采集监控代理技术方案，实现对目标网络多维度信息的全方位采集。接着，对目标网络进行实体建模、规则建模、业务建模、行为建模，并通过分析各层模型间的关联关系，从结构和功能上对上述四维模型进行集成和融合，形成“多维融合模型”。最后，在基于云平台的基础设施上，利用网络虚拟化、网络功能虚拟化、存储虚拟化、主机虚拟化等技术，通过“多维融合模型”构建高逼真度的孪生网络，并最终实现所构建的孪生网络与目标网络的快速、准确同步。步。步。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多维融合模型的网络孪生方法


[0001]本专利技术属于信息网络孪生和网络仿真
，特别是涉及一种基于多维融合模型的孪生网络初始构建与状态同步方法。

技术介绍

[0002]网络孪生是当前信息网络领域的研究热点。除采用软件模拟(simulation)方法外，也可采用网络仿真(emulation)技术，实现对目标网络中节点、链路及拓扑等关键要素的高逼真度孪生复现。例如，采用云计算平台中的虚拟实例(包括：基于传统主机虚拟化技术的虚拟机或基于轻量级虚拟化技术的容器)仿真目标网络节点、实现对目标网络节点的孪生复现；采用云平台底层虚拟链路和虚拟网络仿真目标网络链路和拓扑、实现对目标网络链路和拓扑的孪生复现。上述网络仿真技术具有逼真度高、灵活可扩展、成本可控、支持上层协议及应用程序直接部署等天然优势。
[0003]然而，网络孪生不仅需实现对目标网络节点、链路和拓扑等实体要素的初始构建和状态同步，还需要实现对目标网络中各类规则要素、应用业务要素、用户行为以及网络行为要素的高逼真度复现。为实现上述目标，需对目标网络多个层面和维度的属性进行抽象建模。模型是为认识和研究复杂事物所建立的针对事物形态、特征、过程和和规律的抽象描述，可以是定性的、也可以是定量的，能简化人类对复杂事物的认识。建模方法则是指用形象化的具体实物或抽象的语言文字、图表、数学公式等对认识对象进行模拟或简化描述的一种方法。模型通常具有三个基本特点：1)对实际对象的模仿和抽象；2)组成体现认识对象系统中的主要因素；3)反映主要因素之间的关系。
[0004]因而，网络孪生首先需要研究基于目标网络各维度信息构建目标网络多维融合模型，并研究基于构建的网络多维融合模型，利用软件模拟(simulation)或网络仿真(emulation)方法，构建高逼真度的孪生网络，并最终实现所构建的孪生网络与目标网络的快速、准确同步。

技术实现思路

[0005]针对当前网络孪生构建方法逼真度较低、所构建的孪生网络与目标网络同步性能较差的问题，本专利技术提出一种基于多维融合模型的网络孪生方法，以实现高逼真度的孪生网络构建能力，并最终支持所构建的孪生网络与目标网络实现快速、准确同步。
[0006]本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于多维融合模型的网络孪生方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：确定孪生网络构建系统总体，包括：目标网络、孪生网络和数字孪生网络服务系统三部分；
[0008]所述目标网络包括：骨干网、汇聚网、接入网和局域网中的一个或多个，局域网中设置服务器和终端节点；
[0009]所述孪生网络是对目标网络的高逼真度仿真网络；
[0010]所述数字孪生网络服务系统实现对目标网络状态信息采集和对孪生网络的全面管控；
[0011]步骤2：对目标网络中的实体信息、规则信息、业务信息、行为信息进行采集；
[0012]步骤3：根据目标网络的节点、链路和拓扑信息，构建对应的实体要素模型；
[0013]所述实体要素模包括：节点模型、链路模型、拓扑模型；
[0014]构建节点模型，将目标网络节点按照功能进行分类，对每一类分别进行建模，每个节点模型包括节点硬件架构、系统软件、资源配置参数；
[0015]构建链路模型，对目标网络链路按照传输介质和通信模式进行分类，分别建立链路模型，每个链路模型包括链路的最大带宽、传输时延及丢包率；
[0016]构建拓扑模型，根据目标网络中节点之间的连接关系构建拓扑模型；
[0017]步骤4：根据目标网络的路由、流控和安全规则要素信息，构建对应的规则要素模型；
[0018]规则要素模型包括：路由规则模型、流控规则模型和安全规则模型；
[0019]步骤5：根据目标网络的文件传输、视频传输、音频传输的业务要素信息，构建对应的业务要素模型；
[0020]根据目标网络文件传输、视频传输、音频传输过程中，用户和服务器间的交互模式、传输速率、传输时长信息，分别构建文件传输模型、视频传输模型、音频传输模型；
[0021]步骤6：根据目标网络的用户行为和网络行为要素信息，构建对应的行为要素模型；
[0022]所述行为要素模型包括：用户行为模型和网络行为模型；首先将用户分为独立用户和群体用户，根据目标网络分别对独立用户和群体用户业务会话请求的频率和请求时间建立模型；网络行为包括单点故障、接口故障、链路故障，根据目标网络分别对单点故障、接口故障、链路故障进行建模；
[0023]步骤7：根据实体要素模型、规则要素模型、业务要素模型、行为要素模型构建孪生网络；
[0024]建孪生网络包括4层，最底层为实体要素模型，构建孪生网络的节点、链路、拓扑；第二层为规则要素模型，构建孪生网络的路由规则、流控规则和安全规则；第三层为业务要素模型，采用文件传输模型、视频传输模型、音频传输模型对孪生网络中的文件、视频、音频传输进行仿真；最高层为行为要素模型，在孪生网络中对用户行为和网络行为进行模拟。
[0025]进一步的，所述数字孪生网络服务系统包括：孪生网络构建管理子系统、统一网络资源管控子系统、网络流量隔离引导分析子系统、多源状态数据感知模块、目标网络数据库、多维融合模型和孪生网络数据库；所述多源状态数据感知模块用于采集目标网络节点、链路和拓扑的属性和状态信息和关键网络节点、关键应用业务的详细配置；所述目标网络数据库用于存储目标网络中采集到的数据；所述多维融合模型为根据采集到的目标网络状态数据，对目标网络建立的多维度特征融合模型，用于后续的孪生网络的构建；所述孪生网络数据库是保存用于构建孪生网络和同步过程中需要的节点、链路、拓扑、应用业务的配置数据和状态信息。
[0026]进一步的，所述步骤2中，采用网络管理协议代理模块和软件监控代理模块共同实现信息采集，所述网络管理协议代理模块设置于所有网络节点，负责各自节点的信息采集，
所述软件监控代理模块设置于服务器节点和网络设备节点，负责对该节点的硬软件配置信息、协议和应用程序配置信息、状态信息、节点业务应用会话、流量信息的采集。
[0027]本专利技术的有益效果：本专利技术提出了针对网络仿真和网络孪生任务的“多维融合模型”架构，从网络实体(主要包括：节点模型、链路模型和拓扑模型)、网络规则(主要包括：路由、流控、安全规则模型)、网络业务(主要包括：文件传输模型、音频传输模型、视频传输模型、VoIP模型、视频直播、在线会议以及其他典型应用业务模型)和网络行为(主要包括：用户行为模型和网络故障行为模型)要素四个维度对目标网络进行抽象和建模。一方面，实体模型、规则模型和业务模型刻画了仿真/孪生目标网络的静态属性；另一方面，用户行为模型和网络行为模型描述了目标网络的动态性特征。具体地，实体模型对网络各类异构实体要素的抽象概况和描述；规则模型对网络中主要的规则进行刻画，并将其映射到实体要素之上；业务模型对网络主要应用业务的流量特征以及会话交互过程进行抽象和建模，配合行为模型触发网络流量；行为模型在网络中加入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多维融合模型的网络孪生方法，包括以下步骤：步骤1：确定孪生网络构建系统总体，包括：目标网络、孪生网络和数字孪生网络服务系统三部分；所述目标网络包括：骨干网、汇聚网、接入网和局域网中的一个或多个，局域网中设置服务器和终端节点；所述孪生网络是对目标网络的高逼真度仿真网络；所述数字孪生网络服务系统实现对目标网络和孪生网络的全面管控；步骤2：对目标网络中的实体信息、规则信息、业务信息、行为信息进行采集；步骤3：根据目标网络的节点、链路和拓扑信息，构建对应的实体要素模型；所述实体要素模包括：节点模型、链路模型、拓扑模型；构建节点模型，将目标网络节点按照网络功能进行分类，对每一类分别进行建模，每个节点模型包括节点硬件架构、系统软件、资源配置参数；构建链路模型，对目标网络链路按照传输介质和通信模式进行分类，分别建立链路模型，每个链路模型包括链路的最大带宽、传输时延及丢包率；构建拓扑模型，根据目标网络中节点之间的连接关系构建拓扑模型；步骤4：根据目标网络的路由、流控和安全规则要素信息，构建对应的规则要素模型；规则要素模型包括：路由规则模型、流控规则模型和安全规则模型；步骤5：根据目标网络的文件传输、视频传输、音频传输的业务要素信息，构建对应的业务要素模型；根据目标网络文件传输、视频传输、音频传输过程中，用户和服务器间的交互模式、传输速率、传输时长信息，分别构建文件传输模型、视频传输模型、音频传输模型；步骤6：根据目标网络的用户行为和网络行为要素信息，构建对应的行为要素模型；所述行为要素模型包括：用户行为模型和网络行为模型；首先将用户分为独立用户和群体用户，根据目标网络分别对独立用户和群体用户业务会话请求的频率和请求时间建立模型；网络行为包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖俊宇，陈智勇，马万艺，朱俊宏，余长江，皮昌洪，
申请(专利权)人：重庆慧发网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：