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中国移动段晓东解读三体四层五面6G总体架构设计

2022年6月22日 13:41  CCTIME龙8登录网站  

6月21日,在“聚势谋远,链创未来”为主题的2022年科技周暨移动信息产业链创新大会主论坛上,中国移动业界重磅首发《6G网络架构技术白皮书》,旨在阐述中国移动对6G架构的全新认识,具有里程碑式意义。

6月22日上午,中国移动研究院主办“遇见未来—6G协同创新技术研讨会”,邀请高校学者,产业界专家就6G网络技术发展进行探讨。中国移动研究院副院长段晓东就中国移动《6G网络架构技术白皮书》进行了深度解读,系统性阐述6G网络“三体四层五面”的总体架构设计,并提出了产业发展建议。

 

白皮书首先对 6G网络架构设计的四大驱动力进行解读。

第一类驱动力是新场景新需求。新场景和新需求是每一代移动通信网络发展的主要驱动力,需求指标的提升和业务场景的丰富都将指导和影响网络架构设计。例如沉浸式交互,通感互联,天地一体等典型6G场景对网络架构提出了弹性灵活组网,超边缘部署,分布式架构,通信感知能力深度融合,统一的一体化架构和协议等需求。

 

第二类驱动力是新技术的发展和融合。移动通信系统的发展过程是不断融合新技术,不断变革成长的过程。近年来,新技术层出不穷,包括SRv6,HTTP3,FaaS,TSN,CAN,DetNet,Service Mesh,APN,IBN,vPLC,RTOS,区块链,分布式数据库,AI/ML等。DOI2CT(Data Technology, Operational Technology, Internet Protocol, Information Technology, Communication Technology)的融通发展,是移动通信网络新的发展驱动力。

 

第三类驱动力是来自现网部署的启示。以SBA为代表的5G架构已全面走向商用,经过三年的考验,证明了5G网络架构设计是成功的,其创新性变革也是具有前瞻性和必要性的。

在5G商用过程中,也获得了一些对6G网络架构设计的启示,包括部分前期设计理念实现有待深化,在5G服务能力与业务深度融合后展现出更高的需求,在5G深入行业场景部署后新的场景和要求不断涌现。

 

第四类驱动力是新战略。“数字经济”是时代发展的新脉络,要求6G从移动通信网络走向移动信息网络;“双碳”战略要求6G网络架构端到端,系统化的支持低碳至简设计;“东数西算”战略要求6G网络支持算力泛在,算网一体,实现深度协同;“网络安全可信”要求6G网络建立零信任等安全可信内生能力。这些都是架构设计面临的时代主题和命题。

 

基于第一部分的驱动力,本白皮书形成十大研判,构成网络架构设计基础。

6G是继承式创新而不是颠覆式变革,为了支持天地一体等新场景,在网络局部需要进行架构变革;为了支持确定性通信等需求,6G需要进行跨层跨域设计;6G不仅是通信架构,而是通信感知计算融合架构,支持各种新能力融合和管理,支持更分布,灵活,敏捷扩展。

 

6G网络架构还应该以零信任为基线构建新的安全体系,主动引入AI和数字孪生,至简设计,解决代际遗留问题,贯通领域设计。十大研判从十大领域总结了6G网络架构设计原则,构成6G架构的基本理念。

 

6G网络将秉承兼容,跨域,分布,内生,至简,孪生六大核心设计理念进行架构设计。兼容设计:延续IP化,云化,服务化的方向发展,实现前后兼容;跨域设计:支持多种接入,支持不同域的协同;分布设计:由集中规划式向分布自治式转变;内生设计:由外挂式向内生式转变;至简设计:由复杂增量式向至简一体式转变;孪生设计:从单纯的物理网络实体向物理+数字孪生方向演进。在六大设计理念的指导下,实现6G网络的平滑演进,一致体验,泛在自治,快速使能,绿色低碳和精准运维。

 

6G网络架构整体逻辑设计包括“三体四层五面”的总体架构设计以及HSBA和DAN两个具体架构设计。6G总体架构从空间视图,逻辑视图与功能视图三个视角跨域,跨层,多维立体的呈现,分别对应了三体,四层和五面。DTN(Digital Twin Network)架构展现了空间映射,反馈闭环的孪生设计;HSBA(Holistic SBA)全服务化架构展现了组件,协议和连接的系统设计;DAN(Distributed Autonomous Network)架构展现了面向部署,分布和路由的组网设计。

 

白皮书提出“三体四层五面”的6G总体架构。其中,“体”是架构的空间视图,6G网络新定义了数字孪生体和管理编排体两个实体,扩展了全新空间;“层”是架构逻辑视图,对功能进行了分层,强化了对算力和路由的管理,体现了跨域拉通;“面”是架构的功能视图,在经典的控制面和用户面基础上,增加了数据面,智能面和安全面,强化了功能类别。

 

在2G,3G时代只有网络本体,到4G,5G时代出现了管理编排的功能,在6G时代,希望能继续强化孪生体,编排体,网络本体的互动,形成一个虚实结合,交叉映像的设计。三体包括网络本体,管理编排体,数字孪生体。网络本体包括传统意义上的基站,核心网,传输承载等物理设备,也是架构实现的载体;管理编排体对网络资源,网络能力进行智能编排管理,是实现网络全生命周期管理的功能实体;数字孪生体是物理实体对象在虚拟空间中的映射,实现网络的低成本试错,智能化决策,高效率创新。

 

6G网络的逻辑层次自下而上为资源与算力层,路由与连接层,服务化功能层,开放使能层四层。从不同层面完成了网络本体在物理资源,连接路由,网络功能和服务上的定义。

 

6G网络功能的构成在5G服务化架构的基础上继续深化演进,在增强传统控制面,用户面基础上,引入新的数据面,智能面,安全面,共同组成“五面”。

 

为了实现“三体四层五面”的总体架构,白皮书提出三个设计,分别是系统设计,组网设计和孪生设计。

系统设计是指在6G时代实现全服务化HSBA的系统架构。服务化架构自5G引入并不断深化发展,从SBA到eSBA再到6G的HSBA,其领域在6G时代将拓展到无线接入网,用户面等各个领域,实现彻底的服务化,奠定架构设计基础。服务化技术发展包括三方面:服务机制深化,服务设计优化,接口效率提升。

 

组网设计是指分布式自治网络架构DAN。基于分布式,自治,自包含的设计理念,引入DAN设计的关键单元——分布式微云单元(SCU,Small Cloud Unit),形成了支持分布式节点部署,网络自组织,自管理,自优化,单元自包含的组网架构。

 

孪生设计是指数字孪生网络DTN。可基于数字化方式创建网络本体的虚拟孪生体,通过与网络本体之间的实时交互映射,实现网络的闭环控制和全生命周期管理。DTN是实现三体间相互作用的潜在技术架构。

 

随着业界对6G技术的不断研究,一些技术发展方向逐渐形成共识。本白皮书总结了十大6G网络架构候选支撑技术,包括分布式技术,新型协议技术,算力原生/云原生技术,算网一体技术,通感一体技术,确定性网路技术,至简网络技术,智慧内生网络技术,数字孪生网络技术和空天地一体化网络技术,有助于提升6G网络能力,拓展服务边界。

 

6G研究尚处于起步阶段,很多问题仍在持续讨论中。本白皮书选取了八个关键问题,包括核心网与无线网界面是否需要重构,如何建立分层网络的跨层调用机制,新的算网/存算一体技术是否会引发网络架构的变化,以及3GPP能否实现对非3GPP领域的标准协同等。希望这些开放问题能与业界持续探讨,持续攻关,共同推动6G网络架构的演进和迭代。

 

针对6G产业发展,白皮书提出四点建议。一是架构创新将是6G的核心创新之一;二是6G架构需形成全球统一的网络架构;三是加快6G网络需求迭代,促进6G架构尽快完善;四是支撑6G架构的核心技术需要持续研发。只有产业的携手共进,才能助力6G愿景实现。

 

本白皮书是业界第一本系统性阐述6G网络架构设计的白皮书,体现了中国移动对6G架构的全新认识,具有里程碑式的意义。6G的研究尚处于起步阶段,架构也需要不断的创新和迭代,本白皮书中提出的6G架构也将持续深化和迭代,期待后续和产业同仁共同完善,合力推进6G时代的技术发展。

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编 辑:霏雯
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