基于数字孪生的通信网络故障分析方法及装置与流程

1.本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于数字孪生的通信网络故障分析方法及装置。


背景技术：

2.目前，对于通信网络发生的故障，都是在事后进行分析和处置。对通信网络故障的分析，以及故障的影响范围和处理效果的评估，只能在真实网络(即“现网”)中开展，容易影响现网运行，存在较高的安全风险。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供一种基于数字孪生的通信网络故障分析方法及装置，用以解决现有技术中安全风险较高的缺陷，实现降低故障处理的安全风险。
4.本发明实施例提供一种基于数字孪生的通信网络故障分析方法，包括：
5.获取目标网络的待同步数据，将所述待同步数据同步到所述目标网络对应的数字孪生模型；
6.若所述待同步数据包括真实故障数据，则根据预设的故障分析策略和所述数字孪生模型，对所述真实故障数据进行仿真分析。
7.根据本发明一个实施例的基于数字孪生的通信网络故障分析方法，所述根据预设的故障分析策略和所述数字孪生模型，对所述真实故障数据进行仿真分析的具体步骤包括：
8.根据所述故障分析策略和所述数字孪生模型，获取所述真实故障数据对应的模拟处理方案。
9.根据本发明一个实施例的基于数字孪生的通信网络故障分析方法，所述根据所述故障分析策略和所述数字孪生模型，获取所述真实故障数据对应的模拟处理方案之后，还包括：
10.根据所述数字孪生模型，评估所述模拟处理方案的处理效果。
11.根据本发明一个实施例的基于数字孪生的通信网络故障分析方法，所述获取目标网络的待同步数据，将所述待同步数据同步到所述目标网络对应的数字孪生模型之后，还包括：
12.根据预设的仿真分析规则和所述数字孪生模型，分析仿真故障对应的故障原因。
13.根据本发明一个实施例的基于数字孪生的通信网络故障分析方法，所述获取目标网络的待同步数据，将所述待同步数据同步到所述目标网络对应的数字孪生模型之后，还包括：
14.根据所述仿真分析规则和所述数字孪生模型，评估仿真故障的影响范围。
15.根据本发明一个实施例的基于数字孪生的通信网络故障分析方法，所述获取目标网络的待同步数据的具体步骤包括：
16.通过预设的接口获取所述待同步数据。
17.根据本发明一个实施例的基于数字孪生的通信网络故障分析方法，所述获取目标网络的待同步数据，将所述待同步数据同步到所述目标网络对应的数字孪生模型之前，还包括：
18.根据所述目标网络的网络设备实体数据和网络设备资源数据，建立所述目标网络对应的数字孪生模型。
19.本发明实施例还提供一种基于数字孪生的通信网络故障分析装置，包括：
20.数据同步模块，用于获取目标网络的待同步数据，将所述待同步数据同步到所述目标网络对应的数字孪生模型；
21.仿真分析模块，用于若所述待同步数据包括真实故障数据，则根据预设的故障分析策略和所述数字孪生模型，对所述真实故障数据进行仿真分析。
22.本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于数字孪生的通信网络故障分析方法的步骤。
23.本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于数字孪生的通信网络故障分析方法的步骤。
24.本发明实施例提供的基于数字孪生的通信网络故障分析方法及装置，通过采用数字孪生技术，实现对真实故障的仿真，能在不影响现网运行的情况下，对故障进行分析，能降低故障处理的安全风险，极大地调高了故障的提前感知能力，能极大地提升故障处理效率，能为网络安全稳定运行提供强有力的支撑手段，能为网络运维和管理提供智能化的支撑手段，能为网络业务发展奠定坚实的基础。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是本发明实施例提供的一种基于数字孪生的通信网络故障分析方法的流程示意图；
27.图2是本发明实施例提供的一种基于数字孪生的通信网络故障分析装置的结构示意图；
28.图3是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
32.为了克服现有技术的上述问题，本发明实施例提供一种基于数字孪生的通信网络故障分析方法及装置，其发明构思是，基于数字孪生技术，在不影响实体网络运行的情况下，实现对网络故障的仿真分析，为网络安全稳定运行提供强有力的支撑手段。
33.图1是本发明实施例提供的一种基于数字孪生的通信网络故障分析方法的流程示意图。下面结合图1描述本发明实施例的基于数字孪生的通信网络故障分析方法。如图1所示，该方法包括：步骤s101、获取目标网络的待同步数据，将待同步数据同步到目标网络对应的数字孪生模型。
34.需要说明的是，本发明实施例提供的基于数字孪生的通信网络故障分析方法的执行主体为基于数字孪生的通信网络故障分析装置。
35.具体地，目标网络对应的数字孪生模型，与目标网络之间存在虚实映射关系。目标网络对应的数字孪生模型，是根据上述虚实映射关系，基于数字孪生技术，将真实的目标网络映射到虚拟空间，获得的数字模型。
36.数字孪生(digital twin)，是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。
37.初始的数字孪生模型，与目标网络的静态数据(如网络设备的端口数等)相对应。在目标网络的运行过程中，会产生动态的数据(如网络设备的端口占用情况等运行参数)，因此，需要将目标网络的运行情况也映射到虚拟空间。
38.将目标网络的运行情况映射到虚拟空间，可以通过数字孪生模型与目标网络之间的数据同步来实现。
39.将目标网络运行产生的实时数据作为待同步数据。待同步数据，可以通过通常的数字化网络故障分析系统获取。
40.通常的数字化网络故障分析系统，是对目标网络的网络设备实体、网络设备资源和故障分析策略进行数字化和信息化后建立的。数字化网络故障分析系统，用于事后通过对目标网络的故障分析，发现故障对网络运营的影响和对业务的影响。
41.数字化网络故障分析系统，可以与基于数字孪生的通信网络故障分析装置通信连接，实现数字化网络故障分析系统与目标网络对应的数字孪生模型的同步，以支持故障的仿真分析。数字化网络故障分析系统获取待同步数据之后，将待同步数据发送至基于数字孪生的通信网络故障分析装置。基于数字孪生的通信网络故障分析装置获取待同步数据之
后，将待同步数据同步到目标网络对应的数字孪生模型，使得数字孪生模型中的各网络设备子模型和各设备资源子模型，与数字化网络故障分析系统同步。
42.数字孪生模型中的网络设备子模型，是基于数字孪生技术，将目标网络中的网络设备映射到虚拟空间获得的数字化子模型。
43.数字孪生模型中的设备资源子模型，是基于数字孪生技术，将目标网络中的设备资源映射到虚拟空间获得的数字化子模型。
44.步骤s102、若待同步数据包括真实故障数据，则根据预设的故障分析策略和数字孪生模型，对真实故障数据进行仿真分析。
45.具体地，故障分析策略，用于根据故障数据，对故障的原因等进行分析。
46.预设的故障分析策略，可以预先设置于数字化网络故障分析系统中。用户可以根据需要，对数字化网络故障分析系统中的故障分析策略进行增加、修改和删除等操作。因而相应地，待同步数据还可以包括故障分析策略的变化数据。
47.根据故障分析策略，可以建立对应的故障分析模型。
48.目标网络发生的故障，为真实故障。真实故障相关的数据，为真实故障数据。
49.如果目标网络发生了故障，待同步数据会包括该故障对应的真实故障数据。通过步骤s101，真实故障数据会同步到目标网络对应的数字孪生模型中。
50.真实故障数据同步到目标网络对应的数字孪生模型中之后，基于数字孪生的通信网络故障分析装置，可以根据故障分析策略，对同步真实故障数据后的数字孪生模型进行分析，实现对真实故障数据的仿真分析。
51.本发明实施例通过采用数字孪生技术，实现对真实故障的仿真，能在不影响现网运行的情况下，对故障进行分析，能降低故障处理的安全风险，极大地调高了故障的提前感知能力，能极大地提升故障处理效率，能为网络安全稳定运行提供强有力的支撑手段，能为网络运维和管理提供智能化的支撑手段，能为网络业务发展奠定坚实的基础。
52.基于上述各实施例的内容，根据预设的故障分析策略和数字孪生模型，对真实故障数据进行仿真分析的具体步骤包括：根据故障分析策略和数字孪生模型，获取真实故障数据对应的模拟处理方案。
53.具体地，对真实故障数据进行仿真分析，可以包括获取真实故障数据对应的模拟处理方案。
54.根据故障分析策略和数字孪生模型，对真实故障数据进行仿真分析，可以获取真实故障数据对应的故障原因。
55.根据真实故障数据对应的故障原因，可以获取至少一种模拟处理方案，作为真实故障数据对应的模拟处理方案。
56.根据真实故障数据对应的模拟处理方案，可以在数字孪生模型中对真实故障进行模拟处理。
57.本发明实施例根据故障分析策略和数字孪生模型，获取真实故障数据对应的模拟处理方案，能在不影响现网运行的情况下，对故障进行模拟处理，能降低故障处理的安全风险，能极大地提升故障处理效率。
58.基于上述各实施例的内容，根据故障分析策略和数字孪生模型，获取真实故障数据对应的模拟处理方案之后，还包括：根据数字孪生模型，评估模拟处理方案的处理效果。
59.具体地，对于每一种模拟处理方案，可以在根据该模拟处理方案在数字孪生模型中对真实故障进行模拟处理之后，获取数字孪生模型中各网络设备子模型和各设备资源子模型的模拟运行数据；根据模拟运行数据，可以对该模拟处理方案的处理效果进行评估，获得该模拟处理方案的处理效果的评估结果，验证该模拟处理方案的处理效果。
60.评估模拟处理方案的处理效果，可以为定性评估模拟处理方案是否有效或定量评估模拟处理方案的有效性。
61.本发明实施例根据数字孪生模型，评估模拟处理方案的处理效果，能在不影响现网运行的情况下，验证对故障进行的模拟处理的处理效果，评估模拟处理方案的有效性，能降低故障处理的安全风险，能极大地提升故障处理效率。
62.基于上述各实施例的内容，获取目标网络的待同步数据，将待同步数据同步到目标网络对应的数字孪生模型之后，还包括：根据预设的仿真分析规则和数字孪生模型，分析仿真故障对应的故障原因。
63.具体地，目标网络未发生故障时，待同步数据不包括真实故障数据。此时，可以在数字孪生模型中添加仿真故障。
64.仿真故障，指在数字孪生模型中模拟的目标网络中至少一个网络设备发生故障和/或至少一处设备资源(如网络连接)发生故障。
65.添加仿真故障之后，基于数字孪生的通信网络故障分析装置可以根据仿真分析规则，对该仿真故障进行仿真分析，分析仿真故障对应的故障原因。
66.仿真分析规则，可以是根据对典型故障的分析获得的、用于对仿真故障进行分析的规则。根据仿真分析规则，可以建立对应的仿真分析模型。
67.需要说明的是，仿真分析规则可以包括故障分析策略，还可以包括不同于故障分析策略的分析规则。
68.基于数字孪生模型，可以获得真实世界中无法获得的用于表征目标网络运行的指标。根据上述真实世界中无法获得的用于表征目标网络运行的指标，可以获得不同于故障分析策略的分析规则。
69.可以理解的是，通过分析获取仿真故障对应的故障原因之后，可以获取仿真故障对应的模拟处理方案，并评估仿真故障对应的模拟处理方案的处理效果，从而能在不影响现网运行的情况下，对尚未发生的故障进行模拟处理并验证处理效果，能降低故障处理的安全风险，能极大地提升故障处理效率。
70.本发明实施例根据预设的仿真分析规则和数字孪生模型，分析仿真故障对应的故障原因，能对尚未发生的且具有一定发生可能性的故障进行提前感知，极大地调高了故障的提前感知能力，能降低故障处理的安全风险。
71.基于上述各实施例的内容，获取目标网络的待同步数据，将待同步数据同步到目标网络对应的数字孪生模型之后，还包括：根据仿真分析规则和数字孪生模型，评估仿真故障的影响范围。
72.具体地，目标网络未发生故障时，待同步数据不包括真实故障数据。此时，可以在数字孪生模型中添加仿真故障。
73.添加仿真故障之后，基于数字孪生的通信网络故障分析装置可以基于仿真分析规则，对数字孪生模型进行分析，判断数字孪生模型中模拟的目标网络中还有哪些网络设备
和设备资源会受到该仿真故障的影响，从而对该仿真故障的影响范围进行评估，获取该仿真故障的影响范围的评估结果。
74.本发明实施例根据仿真分析规则和数字孪生模型，评估仿真故障的影响范围，能对尚未发生的且具有一定发生可能性的故障进行提前感知，极大地调高了故障的提前感知能力，能降低故障处理的安全风险。
75.基于上述各实施例的内容，获取目标网络的待同步数据的具体步骤包括：通过预设的接口获取待同步数据。
76.具体地，数字化网络故障分析系统获取目标网络运行产生的实时数据，作为待同步数据。
77.数字化网络故障分析系统，可以通过用于通信连接基于数字孪生的通信网络故障分析装置的接口，封装待同步数据并将封装后的待同步数据发送至基于数字孪生的通信网络故障分析装置。
78.基于数字孪生的通信网络故障分析装置，通过用于通信连接数字化网络故障分析系统的接口，接收封装后的待同步数据，并从封装后的待同步数据中获取待同步数据。
79.用于通信连接数字化网络故障分析系统的接口，即为预设的接口。用于通信连接数字化网络故障分析系统的接口，与于通信连接基于数字孪生的通信网络故障分析装置的接口相对应。
80.本发明实施例通过预设的接口获取待同步数据，能保证待同步数据的完整性、安全性和实时性，能及时将目标网络运行产生的实时数据同步到数字孪生模型，从而能基于数字孪生模型实现对故障的仿真分析和模拟处理，能降低故障处理的安全风险，极大地调高了故障的提前感知能力，能极大地提升故障处理效率。
81.基于上述各实施例的内容，获取目标网络的待同步数据，将待同步数据同步到目标网络对应的数字孪生模型之前，还包括：根据目标网络的网络设备实体数据和网络设备资源数据，建立目标网络对应的数字孪生模型。
82.具体地，网络设备实体数据，指目标网络中的各网络设备实体的相关数据，例如路由器的端口数等。
83.网络设备实体，可以包括路由器、交换机和防火墙等。
84.网络设备资源数据，指目标网络中的各设备资源的相关数据，例如各网络设备实体之间的逻辑关系等。
85.可以基于数字孪生技术，将目标网络的网络设备实体数据、网络设备资源数据和故障分析策略映射到虚拟空间中，完成对数字化网络故障分析系统的虚拟孪生，获得目标网络对应的数字孪生模型和故障分析模型。
86.本发明实施例根据目标网络的网络设备实体数据、网络设备资源数据和故障分析策略，建立目标网络对应的数字孪生模型，能获得与目标网络实时同步的数字孪生模型，从而能基于数字孪生模型，实现对真实故障的仿真，能在不影响现网运行的情况下，对故障进行分析，能降低故障处理的安全风险，极大地调高了故障的提前感知能力，能极大地提升故障处理效率。
87.下面对本发明实施例提供的基于数字孪生的通信网络故障分析装置进行描述，下文描述的基于数字孪生的通信网络故障分析装置与上文描述的基于数字孪生的通信网络
故障分析方法可相互对应参照。
88.图2是根据本发明实施例提供的基于数字孪生的通信网络故障分析装置的结构示意图。基于上述各实施例的内容，如图2所示，该装置包括数据同步模块201和仿真分析模块202，其中：
89.数据同步模块201，用于获取目标网络的待同步数据，将待同步数据同步到目标网络对应的数字孪生模型；
90.仿真分析模块202，用于若待同步数据包括真实故障数据，则根据预设的故障分析策略和数字孪生模型，对真实故障数据进行仿真分析。
91.具体地，数据同步模块201和仿真分析模块202电连接。
92.数据同步模块201可以获取数字化网络故障分析系统发送的待同步数据；获取待同步数据之后，将待同步数据同步到目标网络对应的数字孪生模型，使得数字孪生模型中的各网络设备子模型、各设备资源子模型和各故障分析策略，与数字化网络故障分析系统同步。
93.仿真分析模块202可以根据故障分析策略，对同步真实故障数据后的数字孪生模型进行分析，实现对真实故障数据的仿真分析。
94.本发明实施例提供的基于数字孪生的通信网络故障分析装置，用于执行本发明上述各实施例提供的基于数字孪生的通信网络故障分析方法，该基于数字孪生的通信网络故障分析装置包括的各模块实现相应功能的具体方法和流程详见上述基于数字孪生的通信网络故障分析方法的实施例，此处不再赘述。
95.该基于数字孪生的通信网络故障分析装置用于前述各实施例的基于数字孪生的通信网络故障分析方法。因此，在前述各实施例中的基于数字孪生的通信网络故障分析方法中的描述和定义，可以用于本发明实施例中各执行模块的理解。
96.本发明实施例通过采用数字孪生技术，实现对真实故障的仿真，能在不影响现网运行的情况下，对故障进行分析，能降低故障处理的安全风险，极大地调高了故障的提前感知能力，能极大地提升故障处理效率，能为网络安全稳定运行提供强有力的支撑手段，能为网络运维和管理提供智能化的支撑手段，能为网络业务发展奠定坚实的基础。
97.图3示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图3所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)301、存储器(memory)302和总线303；其中，处理器301和存储器302通过总线303完成相互间的通信；处理器301用于调用存储在存储器302中并可在处理器301上运行的计算机程序指令，以执行上述各方法实施例提供的基于数字孪生的通信网络故障分析方法，该方法包括：获取目标网络的待同步数据，将待同步数据同步到目标网络对应的数字孪生模型；若待同步数据包括真实故障数据，则根据预设的故障分析策略和数字孪生模型，对真实故障数据进行仿真分析。
98.此外，上述的存储器302中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，
read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
99.另一方面，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的基于数字孪生的通信网络故障分析方法，该方法包括：获取目标网络的待同步数据，将待同步数据同步到目标网络对应的数字孪生模型；若待同步数据包括真实故障数据，则根据预设的故障分析策略和数字孪生模型，对真实故障数据进行仿真分析。
100.又一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的基于数字孪生的通信网络故障分析方法，该方法包括：获取目标网络的待同步数据，将待同步数据同步到目标网络对应的数字孪生模型；若待同步数据包括真实故障数据，则根据预设的故障分析策略和数字孪生模型，对真实故障数据进行仿真分析。
101.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
102.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
103.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。