中国移动6G网络架构技术白皮书.pdf
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1、 1 前前 言言 本白皮书在 2020 年2030+网络架构展望白皮书的基础上,提出中国移动对于 6G 网络架构的发展驱动因素、 设计理念、 总体设计、系统设计、组网设计的最新研究成果,提出架构设计中的开放式问题以及产业发展建议。希望能够为业界开展 6G 网络架构研究提供设计层面的参考和指引。 6G 网络架构尚处于研究阶段,需要持续完善和迭代优化,逐渐在业界形成共识。 本白皮书的版权归中国移动所有,未经授权,任何单位或个人不得复制或拷贝本建议之部分或全部内容。 中国移动 中国移动 6G 网络架构技术白皮书 1 目目 录录 1. 6G 网络架构发展的驱动因素 . 2 1.1 新战略驱动 . 2
2、1.2 新场景新需求驱动 . 3 1.3 新技术融合驱动 . 4 1.4 现网部署的启示 . 5 1.5 5G-A 发展的启示 . 6 2. 6G 网络架构设计理念 . 8 2.1 总体研判 . 8 2.2 核心理念 . 10 2.3 关键要素 . 12 3. 6G 网络总体架构设计-“三体四层五面” . 13 3.1 6G 网络架构全视图 . 13 3.2 “三体四层五面”总体架构 . 14 3.3 三体:网络本体、管理编排体、数字孪生体 . 15 3.4 四层:资源与算力层、路由与连接层、服务化功能层、开放使能层 . 17 3.5 五面:控制面、用户面、数据面、智能面、安全面 . 18 4
3、. 全服务化的系统架构(HSBA) . 23 4.1 核心特征 . 23 4.2 服务化架构的拓展 . 24 4.3 服务化架构的深化 . 26 5. 分布式自治的网络架构(DAN) . 27 5.1 核心特征 . 27 5.2 DAN 网络架构设计 . 28 5.3 分布式微云单元 SCU . 30 6. 架构设计中的开放式问题 . 33 7. 产业发展建议 . 35 缩略语列表. 37 参考文献. 39 中国移动 中国移动 6G 网络架构技术白皮书 2 1.1. 6G6G 网络架构发展的驱动因素网络架构发展的驱动因素 网络架构的发展是移动通信网络代际发展的核心标志之一, 是每一代通信网络的
4、骨骼和中枢, 是承载移动通信系统设计目标的基础。 网络架构设计的前瞻性、可行性、兼容性都会直接影响移动通信网络的发展路径和应用成效,必须提前考虑。 6G 网络的架构设计,既要面向数字化时代变革,与国家战略高度契合,又要考虑新场景新需求的驱动, 同时还要论证跨界领域新技术的发展态势和引入的可行性。此外,综合考虑 5G 现网应用的经验、结合 5G-A 技术演进方向,对做好6G 网络架构设计具有重要的启示意义。 1.11.1 新战略驱动新战略驱动 在第四次工业革命走深走实的时代背景下,数字时代悄然到来,人类社会将在物理世界和数字世界交织中跨越发展。 国家对数字化变革发展的战略方向不断对信息通信提出新
5、的更高要求,6G 网络架构创新需要契合数字经济、双碳、东数西算、安全可信等战略驱动力。 “数字经济”“数字经济”是时代发展的新脉络。数字技术正以新理念、新业态、新模式全面融入人类经济、政治、文化、社会、生态文明建设各领域和全过程,给人类生产生活带来广泛而深刻的影响。6G 网络在自身创新的基础上,需积极赋能数字文明的深化发展。 “双碳”战略“双碳”战略要求 6G 网络在考虑自身低碳绿色演进的同时,也为其他产业的低碳转型提供辅助。2020 年 9 月,中国明确提出 2030 年“碳达峰”与 2060年“碳中和”目标。碳达峰战略时间窗与 6G 网络发展时间线的契合,对 6G 网络的绿色低碳设计提出了
6、要求。 5G在提升带宽的同时, 总体能耗相比4G 增长较大,在 6G 网络架构设计时需重点考虑节能相关的设计。同时,6G 网络需要推动传统行业加快“上云用数赋智” ,促进数字化智能化绿色化融合发展。 “东数西算”工程“东数西算”工程对算力布局、数据调度和网络连接提出了进一步要求,需要 6G 网络实现算力和网络深度协同。 “东数西算”通过构建数据中心、云计算、中国移动 中国移动 6G 网络架构技术白皮书 3 大数据一体化的新型算力网络体系,将东部算力需求有序引导到西部,优化数据中心建设布局,促进东西部协同联动。东数西算是促进绿色节能、助力实现碳达峰、碳中和目标的重要手段,通过优化算力效率、改善能
7、源结构,从而发挥区域优势并带动整个信息技术产业链发展。 安全可信,安全可信,6G 成为数字化的基座,与行业深度融合,其安全、鲁棒、可信有更高的要求。应从基础设施、信息网络、数字内容等层次加强通信网络安全能力,深入到终端、网元、组网方面,防患未然,构筑安全可信的网络空间。 1.21.2 新场景新需求驱动新场景新需求驱动 新的业务需求是每一代移动通信网络发展的第一驱动力。虽然 6G 业务需求目前还未形成统一标准,但业界已经提出很多潜在场景。6G 网络一方面需要增强面向大众用户提供的网络服务,包括对时延的进一步降低,带宽提升,以及网络覆盖的增强。同时,也需要支持典型的 6G 业务场景,包括沉浸式交互
8、、云 XR(Extended Reality,扩展现实) 、全息通信、通感互联、智慧交互、数字孪生、泛在覆盖等。业界认为,6G 需求指标和 5G 相比将有进一步提升,控制面时延将达到 1ms,用户面时延将达到 0.1ms,流量密度将达到 0.1-10Gbps/m2,连接数密度将达到 0.1-1 亿设备/km3。业务场景的丰富和指标需求的提升都将会影响架构的设计。下面我们选出沉浸式多媒体交互、通感互联以及泛在覆盖三个业务场景进行分析。 沉浸式多媒体交互沉浸式多媒体交互要求网络必须在支持大规模用户通信和计算的基础上灵活弹性组网,并对网络指标提出更极致的要求。例如元宇宙业务,在网络业务交互协同方面,
9、要求网络从以能力为导向转变为以服务为导向,增强与应用的融合设计,与应用建立多种协同模式,更好地支撑强交互的需求。在使能技术方面,需要交互技术、 AI技术、 数字孪生技术、 区块链技术和NFT (Non-Fungible Token,非同质化代币) 实现从网络到服务的转化; 支持丰富的虚拟世界场景创建和互动。 通感互联通感互联要求网络架构支持将通信能力与感知能力融合提供, 拓展传统通信能力的维度。感知能力将是移动通信系统在 6G 时代基本通信能力之外的一大重要能力。6G 基站需要对覆盖区域具备目标状态监控能力,同时还可对天气、自然环境状态、城市立体构造等具备实时测量感知能力;终端演进为可以对人、
10、物中国移动 中国移动 6G 网络架构技术白皮书 4 品以及其他终端进行动作、状态感知的智能设备。通感一体将赋予 6G 网络对物理世界实时感知的能力, 在网络和算力的共同支持下对感知结果进行实时处理分析。 泛在覆盖泛在覆盖要求网络支持统一的一体化架构, 打破地理限制, 扩展网络覆盖维度。依托其覆盖范围广、灵活部署、超低功耗、超高精度的特征支持智慧交通、普智教育、精细化社会治理等。6G 网络需要支持卫星通信、空间通信与地面通信的一体化发展,从业务、体制、频谱、系统等不同层次进行融合,构建空天地海一体化通信系统,实现全球无缝立体覆盖,用户随时随地接入。 新业务形态和需求提出灵活弹性组网、支持大规模算
11、网能力、通信能力与感知能力融合、统一的一体化架构等要求,是 6G 网络架构设计的最直接以及最关键驱动之一,推动网络进一步从数据连接向信息服务能力转变推动网络进一步从数据连接向信息服务能力转变。 1.31.3 新技术融合驱动新技术融合驱动 6G 是通信技术、信息技术、大数据技术、AI 技术、控制技术深度融合的新一代移动通信系统,呈现出极强的跨学科、跨领域发展特征。DOICT(Data Technology, Operational Technology, Information Technology, Communication Technology,数据技术,运营技术,信息技术,通信技术)融合
12、将是 6G 端到端信息处理和服务架构的发展趋势,而 IP(Internet Protocol,互联网协议)新技术的出现,为 6G 网络技术发展提供了更多的能力参考,二者的结合可以称为DOI2CT。 ITIT 技术技术与与 CTCT 技术融合技术融合,可实现资源虚拟化、功能容器化、架构服务化、交互 API(Application Programming Interface,应用程序接口)化、控制集中化等,是柔性网络的基础。从云原生、存算一体到无服务器计算,以数据为中心的计算架构不断向高效、敏捷、弹性演进;从云计算、边缘计算到算力路由、在网计算,计算和网络正在打破彼此的边界,呈现出算网一体化、平台
13、原生化的特征。 DTDT 技术技术将助力全社会的数字化、智能化发展,推动人工智能与大数据全面渗透网络,是网络智能化的基础。面向 6G 新的应用场景,AI 技术将成为 6G 网络的内生能力,并对 6G 网络的支持能力和演进能力提出严苛的要求,同时应用中国移动 中国移动 6G 网络架构技术白皮书 5 于未来网络中的智能技术必须具备自身演化能力和较高程度的自我优化能力。 OTOT 技术技术随着工业互联网快速发展,其中 TSN(Time-Sensitive Network) 、vPLC(virtual Programmable Logic Controller) 、RTOS(Real-time ope
14、rating system)等技术的探索发展,将助力工业生产逐步向柔性、开放、交互的智能制造模式转变。为了更好的承接和服务工业互联网需求,6G 网络需要考虑对 OT 新技术的支持和适配, 一方面助力6G满足OT网络确定性、 高可靠的性能指标要求,另一方面借助 6G 网络的算网能力,助力 OT 网络的算力整合与算力提升。 IPIP 新技术理念新技术理念,IP 技术具有基础性、依靠自底向上的创新机制。IP 网络领域近几年创新活跃, 进入到一个新的发展时期, 包括 SRv6 (Segment Routing over IP Version 6 Data Plane,基于 IPv6 的数据平面分段路由
15、技术) 、DetNet(Deterministic Networking,确定性网络) 、CAN(Computing Aware Network,算力感知网络) 、APN(Application-Aware Networking,应用感知网络) 、HTTP/3(HyperText Transfer Protocol/3,超文本传输协议第三版)等在内的 IP 新技术正在逐渐显现。 IP 组网和移动网络的融合创新, 有望促成 6G网络跨越式发展。 面向 2030,在论证跨界领域新技术发展态势和引入可行性的基础上,需不断推进 DOI2CT 与 6G 网络架构技术的融通发展,更好的为上层应用提供服务。
16、 1.41.4 现网部署的启示现网部署的启示 以 SBA 为代表的 5G 架构已全面走向商用,经过三年商用的考验,基本论证了 5G 网络的架构设计是成功的,而 5G 架构的创新性变革,也被公认是具有前瞻性和必要性的,为 5G 能够高效的响应千行百业个性化需求提供了有利的基础架构支撑。但是随着商用部署的不断深入,也呈现出新理念实现有待深化、面向新场景的新需求有待满足、服务能力与业务深度融合亟待增强三大问题。 首先,设计理念首先,设计理念实现实现有待深化。有待深化。以服务化架构设计为例,通过网元的结构,使其具备更加灵活、高效、简洁的服务,为后续敏捷迭代、灵活组合提供便利。但是也发现:一方面,原子化
17、服务需优化,受到兼容 2G-4G 网络互操作的影响,部分服务尚存耦合性,导致新特性、新服务的加入会波及已有服务;另一方面,服务化机制尚未普及到所有网元,致使此类网元仍被传统接口绑定,不利于敏捷网络目标的实现。 中国移动 中国移动 6G 网络架构技术白皮书 6 其次,其次, 5 5G SAG SA 深入行业场景部署后,涌现出新的场景。深入行业场景部署后,涌现出新的场景。以边缘网络的安全为例,在设计之初,已经考虑到 5G 与行业深度结合,存在本地分流、用户面网元下沉部署的需求,从而引入了边缘计算的机制和部署架构。但是,下沉后的网元会散落于各种行业客户的机房,部分机房可能存在设施环境、网络管理要求等
18、与通信机房标准差距较大等问题, 这将导致运营商网络安全的边界扩展到不可信域,需考虑进一步保障边缘计算架构下的网络安全、设备安全、数据安全。 再次,在再次,在 5 5G SAG SA 服务能力与业务深度融合后,展现出更高的需求。服务能力与业务深度融合后,展现出更高的需求。以边缘高精度定位为例,5G 考虑到高精度定位的需求,规划并设计了米级精度的定位服务能力。但是随着定位业务的发展,逐步出现行业边缘场景中,如园区设备定位及追踪数据不出园的要求, 厂区内 AGV 小车高精度定位导航的毫秒级准实时要求等。 现有定位方案依赖于部署在集中节点的核心网网元以及定位平台,面向随着业务发展出现的新需求,既需提升
19、数据安全要求,也需满足准实时要求。 实际上,我们在规模商用过程中还发现了用户数据难迁移、SLA 跨域协作不便利、网络自动化运维能力不高等问题,这些现网问题给我们带来的启示,需要在 6G 架构的设计过程中进行充分思考、总结和优化设计。 1.51.5 5G5G- -A A 发展的启示发展的启示 从历代通信系统架构演进来看, 前一代架构后期引入的技术都将成为下一代重要组成,例如 4G 后期引入的核心网 C/U 分离、NB-IoT 空口、双连接等,在 5G都成为了重要的技术方向。5G-A 的关键技术将为 6G 架构演进埋下伏笔。 5G-A 网络作为承前启后的阶段,在 3GPP 的 R18、R19 的部
20、分项目已能看到6G 技术 5G 化的趋势。例如 5G-A 的沉浸式多媒体增强(Study on XR (Extended Reality) and media services) 、通感一体(Study on Integrated Sensing and Communication) 、天地一体(Study on Support of Satellite Backhauling in 5GS) 、家庭网络融合(Personal IoT Network architecture) 、本地化移动通信下的元宇宙服务(Study on Localized Mobile Metaverse Servic
21、es) 、面向低碳的系统化设计(Study on Energy Efficiency as service criteria) 、分布式智能(Artificial Intelligence (AI)/Machine Learning (ML) for NG-RAN) 、无源物联网(Study on Ambient power-enabled Internet of Things)等。5G-A中国移动 中国移动 6G 网络架构技术白皮书 7 的演进发展呈现出多网融合、AI 内生、持续使能垂直行业这三大趋势,将影响6G 架构发展的走向。 中国移动 中国移动 6G 网络架构技术白皮书 8 2. 2.
22、 6G6G 网络架构设计理念网络架构设计理念 2.12.1 总体研判总体研判 基于新战略、新场景需求、新技术融合的驱动和现网部署、5G-A 发展的启示,对 6G 架构作出“十个研判” 。 (一)云化(一)云化/SBA/SBA/开放协议是开放协议是 5G5G 架构的灵魂,也是架构的灵魂,也是 6G6G 架构的基础,架构的基础,6G6G 架构架构应是继承式创新,而不是颠覆式变革。应是继承式创新,而不是颠覆式变革。 5G 架构通过云化、服务化、开放协议的三大核心设计,极大地扩展了移动通信网络的边界,使能 5G 网络为公众和垂直行业提供丰富多样的业务应用。面向 6G 时代的新场景新需求,三大设计要素同
23、样适用,将在 6G 架构设计中得到继承和进一步发展,推动 6G 架构面向全场景提供更优质的信息通信服务。 (二)为了支持天地一体、元宇宙等新技术和新场景,(二)为了支持天地一体、元宇宙等新技术和新场景,6G6G 应在一定范围和应在一定范围和局部网络进行架构变革。局部网络进行架构变革。 天地一体引入了异构接入方式和动态网络拓扑,6G 架构在天基和地基的边界处需要支持多接入融合和大时空尺度移动性管理; 元宇宙要求通信网络提供一个虚实结合、跨界融合、闭环自治的平行数字空间,6G 架构的范围需要从物理空间扩展到数字空间,并支持两个空间之间的交互和协同;上述新场景都将引发架构的局部变革。 (三)为了解决
24、行业纵深发展问题,更好地服务产业互联网的确定性、(三)为了解决行业纵深发展问题,更好地服务产业互联网的确定性、SLASLA保障等需求,保障等需求,6G6G 架构应跨域跨层。架构应跨域跨层。 仅依靠接入网/传输网/核心网的 QoS、网络切片、TSN 等质量保障技术,无法根本性地解决端到端的确定性问题;以 MSISDN/IMSI 为基础的移动通信码号,与产业互联网的标识系统无法互通; 这些都限制了通信网络的服务能力和服务范围。6G 架构需要将管理边界向各域各网、各行各业进一步延伸,构筑跨域跨层的信息通信网络系统。 (四)(四)6G6G 架构不仅仅是通信架构,而是通信、感知、计算等的融合架构,架构不
25、仅仅是通信架构,而是通信、感知、计算等的融合架构,应支持新能力的一体化管理和调度。应支持新能力的一体化管理和调度。 跨界技术融合为 6G 网络引入了不同领域的新能力,要用好这些新能力,简中国移动 中国移动 6G 网络架构技术白皮书 9 单的互通关系或调用关系是不够的,需要在架构层面进行通信、感知、计算等多个领域要素的深度融合,通过一体化管理和运营,在实现新能力的最大化利用的同时,避免网络复杂度的叠加式增加。 (五)连接密度、流量密度等的指数增长,带来网络规模的增长,(五)连接密度、流量密度等的指数增长,带来网络规模的增长,6G6G 架构架构应更弹性,支持更分布、更灵活、更敏捷的扩展。应更弹性,
26、支持更分布、更灵活、更敏捷的扩展。 业界认为,6G 的连接密度将达到 0.1-1 亿设备/km3,流量密度将达到0.1-10Gbps/m2,由此导出的网络规模将无法通过刚性的方式进行管理,需要引入弹性架构设计,支持分布、灵活、敏捷的扩展能力,自适应地满足场景化、动态化的组网要求和服务要求。 (六)更广分布、更加开放的网络内呈现非信任关系,(六)更广分布、更加开放的网络内呈现非信任关系,6G6G 架构应以零信任架构应以零信任为基线来构建新的安全体系。为基线来构建新的安全体系。 传统通信网络的各个域为运营商自主掌控, 重点解决与外部互联的边界节点的安全问题。 深入到第三方场景的网络部署打破了移动网
27、原来单一安全域的网络关系, 并增加了新的安全维护的角色,需要从架构上去考虑支持零信任的安全机制,实现持续验证,主动免疫。 (七)网络领域复杂,网络规模巨大,网络流量丰富,要加快(七)网络领域复杂,网络规模巨大,网络流量丰富,要加快 ITIT“换人” ,“换人” ,6G6G 架构应更加主动地引入架构应更加主动地引入 AIAI、数字孪生。、数字孪生。 传统通信网络的话务模型、流量模型是可预测的,智能化的运营运维手段是面向精细化管理的锦上添花。6G 网络的极致性能要求和跨域能力汇聚带来了网络规模和复杂度的量级提升, 使得业务应用的流量模型具有多样性和不可预测性,人工运营运维手段无法满足管理要求,各领
28、域各环节都需要 AI、数字孪生等能力的支撑,使得 AI、数字孪生成为通信基础架构的必要元素。 (八)(八)6G6G 网络将涉及更多领域,引入更多能力,提供更强性能,网络复杂网络将涉及更多领域,引入更多能力,提供更强性能,网络复杂度将成为一个重要问题,度将成为一个重要问题,6G6G 架构应采用至简设计。架构应采用至简设计。 网络复杂度已成为通信网络向更多领域发展和深入的重要制约因素,6G 架构设计要着重考虑网络复杂度的问题。一方面要考虑把简单呈现给用户,对外屏蔽网络复杂度,对客户、运维人员提供清晰的界面;另一方面要做松耦合架构,避免网络实体之间的过多交互,采用自包含、自组织的机制,在架构设计中考
29、虑简化传统通信网络的复杂机制,例如拜访地、归属地等相关设计。 中国移动 中国移动 6G 网络架构技术白皮书 10 (九)(九)2/32/3G G 的逐步退网将为的逐步退网将为 6 6G G 网络设计提供更简洁的环境和基础,网络设计提供更简洁的环境和基础,6G6G 架架构应解决构应解决 5G5G 架构上遗留的代际痛点问题。架构上遗留的代际痛点问题。 5G 网络架构受限于移动通信初始版本的兼容和延续,仍然保留了一些传统设计理念。根据 6G 的时间节奏判断,6G 网络将有希望摆脱 2/3G 等传统网络的束缚,可以考虑用更加大胆的思路尝试解决用户数据设计、基本控制协议演进、用户面协议优化等代际痛点问题
30、。 (十)接入网的集中化、服务化和核心网(十)接入网的集中化、服务化和核心网的分布化为领域间融合提供了契的分布化为领域间融合提供了契机,机,6G6G 架构应贯通领域,为更高效、更低成本的部署提供条件。架构应贯通领域,为更高效、更低成本的部署提供条件。 接入网通过 CU、DU 的分离,具备了资源共享、切片、云化的可行性,其部分功能的部署位置更加集中,而核心网面向边缘应用需求,逐步部署在更加边缘的位置,接入网和核心网在物理位置上逐渐出现部分重合,需要考虑逻辑功能的融合和重构。此外,终端功能与芯片耦合度高,升级换代难,滞后网络发展的问题也日益凸显。6G 在设计过程中,需考虑终端、接入网、核心网的服务
31、重构和贯通,满足更高效率、更低成本的部署要求。 2.22.2 核心理念核心理念 基于对 6G 架构设计的“十个研判” ,6G 网络将秉承兼容、跨域、分布、内生、至简、孪生六大设计理念进行架构设计。 (一) 兼容设计: 移动通信网络沿着(一) 兼容设计: 移动通信网络沿着 IPIP 化、 云化、 服务化的方向发展变革,化、 云化、 服务化的方向发展变革,6G6G 架构设计将延续这些柔化发展方向,实现前后向兼容。架构设计将延续这些柔化发展方向,实现前后向兼容。 在连接柔化方面, 6G架构将在端到端IP化的基础上, 进一步实现确定性IP;在资源柔化方面,6G 架构将在云化的基础上,进一步实现算网一体
32、;在功能柔化方面,6G 架构将在核心网服务化的基础上,进一步实现全域服务化和服务化技术演进。这三个柔化方向的持续发展,都将充分延续 5G 的架构优势,支持 5G网络平滑发展演进为 6G 网络。 (二)跨域设计:(二)跨域设计:6G6G 架构设计将支持管理固定、移动、卫星等多种接入,架构设计将支持管理固定、移动、卫星等多种接入,支持管理公众支持管理公众/ /行业、物理行业、物理/ /数字的多种网络,支持网内不同域的协同。数字的多种网络,支持网内不同域的协同。 面向端到端、全域全网提供质量可保障的信息通信服务,要求 6G 架构面向固定、移动、卫星等多种接入进行跨域一体化设计,在架构层面实现多接入的
33、控中国移动 中国移动 6G 网络架构技术白皮书 11 制融合、业务融合及管理融合。面向公众和行业的多样应用场景,要求 6G 架构面向不同组网方式、不同功能需求进行核心网、传输网、接入网等多域的跨层、一体化设计,在架构层面实现网络组织的融合。 (三)分布设计:(三)分布设计:6G6G 架构设计将由集中规划式向分布自架构设计将由集中规划式向分布自治式转变,满足大治式转变,满足大规模组网下的海量连接和极致性能要求。规模组网下的海量连接和极致性能要求。 6G 时代将出现控制面时延1ms、用户面时延0.1ms 的极致性能要求,大规模运营商的基站数量将达到千万量级。面向 6G 需求,集中式、人工管理的网络
34、架构无法满足网络的性能和规模要求,需要通过集中+分布的协同组网,实现资源、路由、功能、业务层面的分布式管理,并实现自生长、自优化、自演进的网络自治,从而在大规模复杂组网环境下实现网络资源和网络能力的优化调度。 (四)内生设计:(四)内生设计:6G6G 架构设计将由外挂式向内生式转变,包括安全内生、架构设计将由外挂式向内生式转变,包括安全内生、AIAI 内生,在架构中内置核心能力。内生,在架构中内置核心能力。 面向多域融合、连接泛在、资源异构的 6G 网络,增量式、补丁式的能力增强难以满足大规模组网下的多样化、多元化服务需求,需要将安全、AI 等核心技术能力内置在 6G 架构中, 并渗透到各领域
35、、 各网络、 各单元的全生命周期中,通过内生设计实现安全、AI 等核心技术能力与通信网络最深程度的融合。 (五)至简设计:(五)至简设计:6G6G 架构设计将由复杂增量式向至简一体式转变,对外呈架构设计将由复杂增量式向至简一体式转变,对外呈现为一体化系统,对内微服务化。现为一体化系统,对内微服务化。 对外,界面清晰成本可控,呈现易实施易部署的一体化架构,屏蔽内部复杂逻辑、操作指令和业务参数的暴露,便于运维人员使用、外部系统对接、用户/客户调用。因此,需要一方面从整体上结构化极简化功能集合,整合零散的服务功能,减少网络复杂度;另一方面进一步深化微服务理念,细化服务和功能的颗粒,减少服务间的耦合度
36、,并支持智能化的组织能力,降低系统维护难度。 (六)孪生设计:(六)孪生设计:6G6G 架构设计将从单纯的物理网络实体向物理架构设计将从单纯的物理网络实体向物理+ +数字孪生方数字孪生方向演进,实现虚实映射、虚实交互。向演进,实现虚实映射、虚实交互。 6G 网络需构建平行的物理和数字网络,形成虚实融合管理手段,一方面支持不同的网络和业务形态的实时建模, 另一方面支持从虚拟向物理实体灵活实时的一体化策略控制,进一步支持基于数字系统实现物理系统的预测和迭代。 中国移动 中国移动 6G 网络架构技术白皮书 12 2.32.3 关键要素关键要素 6G 网络需要考虑全服务化组件、开放化协议、分布化组网、
37、弹性化连接、孪生化机制、自治化组织六大设计要素,设计构建稳健、先进的系统架构。 (一)全服务化组件(一)全服务化组件 支持网络功能的模块化、服务化设计,满足灵活的构造、组网需求;模块间应能够满足松耦合、易调用的能力编排,支持能力、效率和成本的平衡。 (二)(二)开放化协议开放化协议 满足代际间系统的访问以及升级演进能力,以及未来应用、不同层次通信系统、通信和外部系统的灵活对接;提供易构造便于维护运营的协议,兼顾效率。 (三)(三)分布化组网分布化组网 使能网络支持全局+局域、集中+分布的网络构建。支持网络功能进行通用管理和个性化定制,实现自包含、自组织式组网。 (四)(四)弹性化连接弹性化连接
38、 使能网络与网络、 终端和网络之间及不同功能之间快速、 鲁棒、 泛在的连接,实现数据、算力的疏导和路由,满足多制式、多功能、多领域的资源共享。 (五)(五)孪生化机制孪生化机制 对于数据、 存储、 转发、 计算等多维度资源, 通过孪生化机制, 实现可复用、易管理、轻定制、自适应、能预测的物理+数字映射、反馈和闭环,满足对整体、局域多形态的资源进行动态化、自动化部署和优化。 (六)(六)自治化组织自治化组织 支持数字化、智能化手段降低运营维护难度,满足可视可管可控安全的整体和个性化服务能力,实现云、边、端、业的融合组织和多层级的网络自治。 中国移动 中国移动 6G 网络架构技术白皮书 13 3.
39、 6G3. 6G 网络总体架构设计网络总体架构设计- -“三体四层五面”“三体四层五面” 3.13.1 6G6G 网络架构全视图网络架构全视图 图 1 6G 网络架构全视图 作为一个复杂的系统, 6G 网络架构设计需从多个视图考虑, 多个维度设计。本白皮书从空间视图、逻辑视图和功能视图阐述了“三体四层五面”的 6G 总体逻辑架构。在 6G 总体逻辑架构中: (1 1) “三体”是架构的空间视图) “三体”是架构的空间视图,描述 6G 网络实体的客观存在形式,分为网络本体、管理编排体和数字孪生体。 (2 2) “四层”是架构的逻辑视图) “四层”是架构的逻辑视图,展现 6G 网络设计的结构与组织
40、,由资源与算力层、路由与连接层、服务化功能层、使能层组成。 (3 3) “五面”是架构的功能视图) “五面”是架构的功能视图,展示 6G 网络功能的划分和组成,包括控制面、用户面、数据面、智能面与安全面五个基本功能面。 以“三体四层五面”的总体架构为基础,其在物理空间和数字虚拟空间结合以“三体四层五面”的总体架构为基础,其在物理空间和数字虚拟空间结合的设计角度,构成数字孪生网络的设计角度,构成数字孪生网络架构架构 DTNDTN(Digital Twin NetworkDigital Twin Network) 。6G 网络的孪生架构包括映射、反馈和闭环的空间设计,这部分的架构已有初步定义,见中
41、国移动 2021 年发布的数字孪生网络(DTN) 白皮书,后续将进一步发展。 以“三体四层五面”的总体架构为基础,通过服务定义端到端的系统,构成以“三体四层五面”的总体架构为基础,通过服务定义端到端的系统,构成中国移动 中国移动 6G 网络架构技术白皮书 14 全服务化架构全服务化架构 HSBAHSBA(Holistic ServiceHolistic Service- -Based ArchitectureBased Architecture) 。HSBA 设计了整个端到端系统的交互形式,包括组件、协议和连接,是基于服务化接口进行信息传递和业务处理,体现了整个 6G 网络架构的系统设计方法。
42、 以“三体四层五面”的总体架构为基础,在组网中达到灵活智能的设计,构以“三体四层五面”的总体架构为基础,在组网中达到灵活智能的设计,构成分布式自治网络架构成分布式自治网络架构 DANDAN(Distributed Autonomous NetworkDistributed Autonomous Network) 。) 。组网设计展现了 6G 网络之间的连接关系和组网形态,由功能自包含、同质化的、自闭环的微云单元微云单元 SCUSCU(Small Cloud UnitSmall Cloud Unit)组成,采用集中加分布的方式部署,分布式部署的 SCU 采用至简设计,作为靠近用户的前台,集中式部
43、署的 SCU 功能相对完备,作为靠近用户的中后台。 3.23.2 “三体四层五面”总体架构“三体四层五面”总体架构 本白皮书提出“三体四层五面”的 6G 总体架构,从空间、逻辑与功能组成三个角度呈现一个跨域、跨层、多维的 6G 网络。具体如下图所示: 图 2 “三体四层五面”的 6G 总体架构 “体”是架构的空间视图,立体的描述了网络的构成。 “层”是架构的逻辑视图,从逻辑上描述网络的分层架构,在实现过程中,可被一体化集成。 “面”是架构的功能视图,主要是指功能类别,沿用传统 3GPP 网络中控制面和用户面的“面”的概念。 6G6G 网络在空间视图上包括网络本体、管理编排体、数字孪生体三大实体
44、。网络在空间视图上包括网络本体、管理编排体、数字孪生体三大实体。中国移动 中国移动 6G 网络架构技术白皮书 15 其中管理编排体和数字孪生体是在其中管理编排体和数字孪生体是在 6G6G 中新定义的两个实体。中新定义的两个实体。网络本体是最重要的网络实体,实现网络功能和网络运行;管理编排体对网络进行实例化及变更操作,实现全生命周期编排管理;数字孪生体构建了网络的数字空间,实现了虚实映射。 随着数字孪生技术的发展以及整个网络运维越来越复杂,并考虑到网络故障的高代价以及昂贵的试验成本,需要在传统物理网络进行外部抽象映射,建立一个新的发展体系,构建全新的数字孪生体,通过虚实结合的闭环控制,来改变现有
45、网络规、建、维、优的既定规则,有效保障网络运维,实时优化网络,实现未来网络自治。 6G6G 网络逻辑层次网络逻辑层次上上自下而上包含资源与算力、路由与连接、服务化功能、自下而上包含资源与算力、路由与连接、服务化功能、开放使能“四层” ,拉通开放使能“四层” ,拉通 6G6G 网络本体的逻辑层。网络本体的逻辑层。 “四层”的设计一方面突出了 6G架构在分层要素和能力上的丰富,另一方面体现了跨域拉通、多域协同及融合发展的理念。资源与算力层的设计理念突出了“算力”资源要素,将为 6G 提供频谱、存储、算力、网络进一步融合的基础资源。路由与连接层:延续开放协议的设计理念,不断吸收新机制和新协议(如确定
46、性 IP、SRv6) ,向可编程、确定性演进。 服务化功能层延续服务化的设计理念, SBA 从核心网拓展到端到端的领域,支持不同功能的有机构建。 开放使能层: 进一步丰富对外开放的信息和通信能力,通过提取、封装、编排、组合,为自有业务和第三方应用提供服务。 6G6G 网络功能构成方面, 增强传统控制面、 用户面功能, 并引入新的数据面、网络功能构成方面, 增强传统控制面、 用户面功能, 并引入新的数据面、智能面、安全面,共同组成“五面” 。智能面、安全面,共同组成“五面” 。控制面进一步增强,向全服务化方向演进,实现多种接入方式的融合控制。增强用户面,向可编程、服务化、跨域确定性方向演进,实现
47、灵活、高性能转发。新增数据面,解决用户数据迁移的历代难题,系统性地提供可信数据服务。新增智能面,通过分布式智能节点的协同提供全局AI 能力,实现智能内生。新增安全面,以“安全数据+AI”为驱动的安全感知和主动防护,零信任的安全体系,实现安全内生。 3.33.3 三体:网络本体、管理编排体、数字孪生体三体:网络本体、管理编排体、数字孪生体 随着数字孪生等技术的发展以及网络运维复杂度的提升, 需要在传统物理网络进行外部抽象映射,建立一个新的发展体系,构建全新的数字孪生体,通过管理编排体对网络本体实现闭环控制。 中国移动 中国移动 6G 网络架构技术白皮书 16 3 3.3.1 .3.1 网络本体网
48、络本体 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。网络本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。网络本体是为用户提供信息服务的真实的、实际运行的网络,是架构实现的载体。体是为用户提供信息服务的真实的、实际运行的网络,是架构实现的载体。 (1 1)在基础资源上,引入“算力”作为新的资源要素。在基础资源上,引入“算力”作为新的资源要素。网络从调度连接向调度算力资源扩展, 为 6G 新的网络能力, 如感知能力、 智能内生能力提供基础。 (2 2)在)在提供方式上,从云化、软件化进一步向池化发展。提供方式上,从云化、软件化进一步向池化发展。网络本体逐步发展为一个可调度
49、的、可流动的灵活的实体。一体化、池化的提供连接、计算、存储的能力。 (3 3)在服务能力上,进一步向服务化、平台化网络发展。在服务能力上,进一步向服务化、平台化网络发展。6G 将深化 5G 开启的网络平台能力。如,以用户管理、连接管理、服务管理、移动性管理等基础模块化服务为基础,构建面向特定场景的功能和服务能力。 3 3.3.2 .3.2 管理编排体管理编排体 管理编排体管理编排体是对网络资源、 网络能力进行智能的编排管理, 实现网络全生命是对网络资源、 网络能力进行智能的编排管理, 实现网络全生命周期管理的功能实体。周期管理的功能实体。 (1 1)管理编排体的主要操作对象是网络本体,同时也对
50、孪生体进行编排和管理编排体的主要操作对象是网络本体,同时也对孪生体进行编排和优化。优化。管理编排体根据用户的业务以及网络本身运维运营需求,统一编排所需要的资源和功能,形成所需的能力,保证用户的业务体验。管理体可通过与孪生体交互,接受孪生体输出的网络配置参数,对物理网络进行编排管理,从而实现网络自动化运营,提升网络对新业务、新场景和新需求差异化需求的适应性。 (2 2)整合多方资源,端到端拉通以实现管理系统的更新换代。)整合多方资源,端到端拉通以实现管理系统的更新换代。面向网络资源, 管理编排体需具备对频谱、 存储、 算力等相关资源的统筹和精细化管理能力。面向网络能力,管理编排体需拉通端到端网络
51、的各层、各面,将连接能力、算力能力、智能能力、安全能力等编排为可对内对外提供的服务,并通过开放使能层对外提供。借助网络智能化和自动化等技术手段实现网络自治的闭环管理运维。 3 3.3.3 .3.3 数字孪生体数字孪生体 数字孪生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、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、中国移动 中国移动 6G 网络架构技术白皮书 17 智能化决策、高效率创新。智能化决策、高效率创新。 (1 1)对网络本体进行部分或者全部孪生镜像。对网络本体进行部分或者全部孪生镜像。构建一个网络孪生体需要数据、模型、映射和交互四个关键要素。6G
52、网络架构中所有网络功能均可以按需构建对应的网络功能孪生体,孪生体与真实物理网络可实时交互数据,通过建模和映射还原真实物理网络的运行状态和环境,进行网络部署前预验证,进而提供网络策略最优解,提升网络决策和部署的可靠性。 (2 2)通过内外闭环,助力)通过内外闭环,助力 6G6G 网络实现智能面,达成柔性网络和智慧内生等网络实现智能面,达成柔性网络和智慧内生等目标。目标。网络运维和优化、网络智能化应用、意图驱动的网络智能自治、以及网络新技术、新业务创新等均可通过北向接口向孪生体输入需求,并通过网络孪生体的模型化实例进行业务的部署和验证。通过孪生体的内生闭环,验证网络能力,验证后,孪生体通过南向接口
53、将控制更新下发至物理实体网络。 3.43.4 四层:资源与算力层、路由与连接层、服务化功能层、开放使四层:资源与算力层、路由与连接层、服务化功能层、开放使能层能层 3 3.4.1 .4.1 资源与算力层资源与算力层 资源与算力层资源与算力层是是 6G6G 网络的物理资源,包括频谱、存储、算力、网络等基础网络的物理资源,包括频谱、存储、算力、网络等基础资源。资源。4G 完成核心网软硬件解耦,5G 核心网完成云化、并向无线云化扩展。以之为基础,6G 网络向以算力网络为典型特征的一体化网络演进。6G 网络跨域设计、分布式的设计思路,要求无线和网络架构融合,资源共享。因此,6G 网络将聚合端、边、网、
54、云的物理资源,以算力为核心,实现网络、算力和存储的深度融合,实现信息通信资源的智能调度和优化利用,为上层服务提供物理资源。 3 3.4.2 .4.2 路由与连接层路由与连接层 路由与连接层路由与连接层将将 6G6G 网络中的物理节点连接成网,实现状态的感知、确定性网络中的物理节点连接成网,实现状态的感知、确定性的转发、灵活的服务化调用。的转发、灵活的服务化调用。 (1 1) 对下实现物理连接。对下实现物理连接。 路由与连接层根据时间、 空间等要素, 通过静态、动态连接等多种方式,将资源与算力层的各种物理节点连通,组成有机网络。并中国移动 中国移动 6G 网络架构技术白皮书 18 动态的感知节点
55、状态、链路状态,实时调整网络连接,实现网络的路径最优和实时可达。 (2 2)对上构建逻辑连接。)对上构建逻辑连接。路由与连接层为服务化功能层的各实体之间提供安全、具备 QoS 保障的逻辑连接,实时感知功能层的工作状态和负荷情况,接收并解析功能层的微服务消息、数据报文,并实现高效路由、无状态传输、确定性转发。构建高效、智能、安全、可靠的连接基座。根据至简设计的原则,路由与连接层具体设计时,可以采用通用、统一的接口协议。 3 3.4.3 .4.3 服务化功能层服务化功能层 为继承为继承 SBASBA 的架构优势,该层延续的架构优势,该层延续 5G5G 服务的柔性设计,具备接入控制、移服务的柔性设计
56、,具备接入控制、移动性管理、动性管理、会话管理、网络安全、数据报文处理和转发等基础功能,并支持跨会话管理、网络安全、数据报文处理和转发等基础功能,并支持跨域融合、漫游互通、人工智能等增强能力。域融合、漫游互通、人工智能等增强能力。功能层的不同面应支持灵活组合,按需构成微云单元并支持分布式部署及独立工作。服务功能层的逻辑功能定义,参考 3.5 节“五面”部分。 3 3.4.4.4 4 开放使能层开放使能层 开放使能层开放使能层通过对下层信息和通信能力的提取、封装、编排、组合,为自有通过对下层信息和通信能力的提取、封装、编排、组合,为自有业务和第三方应用提供能力和服务。业务和第三方应用提供能力和服
57、务。 通信能力开放已成为未来网络发展的核心内容。通过开放使能层,开放运营商网络的算力服务、连接服务、功能服务、数据服务、AI 服务、安全服务,为运营商带来更多增值业务的同时,也为用户带来更好的业务体验。具体实现时,可通过能力组件、服务插件、定制业务、API、SDK(Software Development Kit,软件开发工具)等方式,实现能力和服务的开放。 3.53.5 五面:控制面、用户面、数据面、智能面、安全面五面:控制面、用户面、数据面、智能面、安全面 6G 系统架构中的服务化功能层有很多网络的核心环节和能力需要增加并单独考虑,因此在增强传统控制面、用户面基础上,增加独立的数据面、智能
58、面、安全面,实现智慧内生、安全内生。 中国移动 中国移动 6G 网络架构技术白皮书 19 3 3.5.1 .5.1 控制面控制面 向全服务化方向演进,实现多种接入方式的融合控制。实现无线、核心网资源,以及固定、移动、卫星资源的统一、高效、精准控制,6G 将在传统控制面的基础上,进一步进行如下方面的增强: (1 1)跨域融合,灵活控制。)跨域融合,灵活控制。将接入网功能重构为服务,提升接入网与核心网的融合协同能力,业务的快速定制和响应能力。在天地一体网络中,为了提高网络资源的利用率,提供业务连续性和服务质量保障,有必要实现多种接入方式的融合控制。 通过网络功能原子化分割、 网元动态编排组合、 异
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