在全球5G规模化商用如火如荼开展时,中国已经提前酝酿布局6G网络。未来6G时代,通信及其相关技术的发展将远远超过5G时代,包括泛在连接、泛在计算、数字孪生网络及区块链网络等,将使人们的日常生活更加便利和安全,也将显著提高商业效率,而这一切都将以6G强大的信息处理能力(即算力)为基础。

近日,中国移动在“2022年科技周暨移动信息产业链创新大会”上发布《中国移动6G网络架构技术白皮书》(以下简称《白皮书》)。《白皮书》提出“三体四层五面”的6G总体架构设计,这是业界首个系统化6G网络架构设计。

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中国移动研究院副院长段晓东

中国移动研究院副院长段晓东在接受通信世界全媒体记者采访时,详细介绍了中国移动6G网络架构的设计理念、面临的挑战,以及算力网络和6G之间的关系。

“三体四层五面”,6G网络架构实现继承式创新

《通信世界》:请问您如何看待网络架构在6G发展中的作用,其与5G网络架构的关系是什么?

段晓东:网络架构是移动通信系统的“骨骼”和“中枢”,具有至关重要的作用。

中国移动曾在5G时代首次牵头了5G网络架构的总体设计,推动服务化架构成为5G的唯一基础架构,被公认为我国5G取得的标志性成果之一。当前全球6G研发已全面启动,并成为新一轮科技创新高地。面向6G,中国移动较早启动研发,积极布局愿景与需求定义、基础理论和关键技术的研究与验证,并已取得初步成效。

此次中国移动公布的6G网络架构是继承式创新,而不是颠覆式变革,云化/SBA/开放协议是5G架构的灵魂,也是6G架构的基础。5G架构通过云化、服务化、开放协议三大核心设计,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,三大设计要素同样适用,并且将在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。

同时,6G应在一定范围和局部网络进行架构变革。为了支持天地一体、沉浸多感等新技术和新场景,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,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。

IMT-2030(6G)推进组作为国内6G研究的牵头组织,集合全国“产学研”多方力量,共同推进6G研究。中国移动作为网络架构组的组长单位,全力推动6G网络架构和关键技术布局,并在2021年9月推进组举办的“6G研讨会”上,牵头发布《6G网络架构愿景与关键技术展望白皮书》,提出分布式架构、网络内生智能、算力感知网络等关键技术作为6G网络的候选技术,并发起“DOICT融合的6G网络架构”发展倡议,推动6G架构设计形成产业共识。

《通信世界》:《白皮书》系统性地提出了6G的总体架构、系统架构和网络架构,请问它们之间是什么关系呢?各自有什么特性呢?

段晓东:本次发布的《白皮书》是业界首次系统化地描述6G网络架构设计的最新成果。以网络架构为中心,从驱动力、研判、理念的角度全面系统地分析推演出6G网络架构的六大设计理念,并以此为基础进一步推演6G网络架构设计。

其中,六大设计理念分别为兼容、跨域、分布、内生、至简和孪生。兼容设计是指移动通信网络将沿着IP化、云化、服务化的方向发展变革,6G架构设计将延续这些柔化发展方向,实现前后向兼容。跨域设计是指6G架构将支持管理固定、移动、卫星等多种接入,支持管理公众/行业、物理/数字的多种网络,支持网内不同域的协同。分布设计指出6G架构设计将由集中规划式向分布自治式转变,满足大规模组网下的海量连接和极致性能要求。内生设计强调6G架构设计将由外挂式向内生式转变,包括安全内生、AI内生,在架构中内置核心能力。至简设计表明6G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,对内则是微服务化。

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。《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。

“三体”是架构的空间视图,包括网络本体、管理编排体、数字孪生体,强调三体之间的互动,形成一个虚实结合、交叉映像的设计。“四层”是架构逻辑视图,包括资源与算力层、路由与连接层、服务化功能层、开放使能层,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。“五面”是架构的功能视图,6G网络功能的构成是在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3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引入后不断发展深化,从SBA到eSBA再到6G的HSBA(Holistic SBA),其涵盖范围在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:服务机制深化、服务设计优化、接口效率提升3个方面。组网设计是指分布式自治网络架构DAN(Distributed Autonomous Network)。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。

《通信世界》:《白皮书》里提出的6G网络架构需要用到哪些使能技术?如何推进?

段晓东:面向6G具体场景需求,肯定需要创新性技术来支持6G网络的发展。在此,中国移动初步提出一些候选技术,这也与去年在IMT-2030(6G)推进组统筹下发布的《6G网络架构愿景与关键技术展望白皮书》相一致,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等。技术是不断演进发展的,目前的6G潜在技术还处在早期研究阶段,中国移动期待着这些技术可以在后续的研究中不断迭代和创新,也期待有更多更好的新技术出现。

在IMT-2030(6G)推进组的牵头下,算网一体和分布式技术已经开展了测试例的收集,即将在今年下半年启动原型测试。其他关键技术也在稳步推进中。中国移动作为6G产业的重要参与方,将依托IMT-2030(6G)推进组以及各种研究项目,与高校、企业一起有计划、有侧重地推动上述技术的原型实现和测试验证。同时,中国移动也将积极参与3GPP、ITU、NGMN、IMT-2030、CCSA等国内外标准组织的6G研究工作,推动研究成果早日形成共识,为全球形成统一标准打好基础。

算力网络和6G相辅相成

《通信世界》:中国移动在近期发布了《算力网络技术白皮书》,请问6G网络架构和算力网络之间的关系是什么?

段晓东:中国移动携手业内12家合作伙伴共同发布了《算力网络技术白皮书》,对算力网络的十大技术发展方向进行了展望,并以此为基础阐述了中国移动算力网络的技术体系。

6G时代,网络将不再是单纯的通信网络,而是向集通信、计算、存储为一体的新型信息通信网络转变。随着数字经济时代新技术的不断涌现,为满足未来网络新型业务以及计算轻量化和动态化、性能极致化需求,网络与计算的融合已经成为新的发展趋势。在此趋势下,网络演进的核心需求是网络和计算相互感知、高度协同,算力网络将实现泛在计算互联,实现“云、网、边、端”的高效协同,提高网络资源、计算资源利用效率。

中国移动认为,6G网络的发展应以智能泛在的算力为基础,算力已成为6G网络架构的重要组成部分。算力的泛在化程度加剧为6G网络实现万物互联奠定基础;同时,多样异构的算力内核进一步激发算力的极致性能,加速智能化在6G网络中的应用。6G网络将结合算力提供全时全域的信息服务,通过构建高性能的算力节点,实现通信、感知、计算等要素的融合,满足6G网络不同类型业务需求。因此6G网络是算力网络的应用形态,算力网络是6G网络的基础底座。

挑战犹存,6G网络架构需持续攻关

《通信世界》:您觉得接下来在6G网络架构研究中还将面临哪些挑战?中国移动将如何应对这些挑战?

段晓东:6G研究尚处于起步阶段,仍有很多问题待解决,中国移动将梳理关键问题,逐个攻破。目前挑战主要包括5个方面。

一是架构跨代问题:如何收敛形成一套信息通信服务的经典架构,支持连接柔化、资源柔化、功能柔化、全开放、全服务,以满足信息通信服务需求的爆发式增长?

二是跨层跨域巨系统问题:如何构建跨层、跨域的信息通信架构,实现端到端全要素的融汇贯通?

三是内生设计问题:如何将基础技术能力从信息通信架构设计的外部因素转变为内部要素?

四是至简设计理论:如何在架构设计中,对内实现功能和服务的结构化,对外屏蔽系统实现的复杂度?

五是算网一体范式:如何实现计算和网络两大领域的贯通,支持算网一体、存算一体?

为了解决上述问题,中国移动将围绕加快原创技术突破、推进全球统一标准、带动补强产业短板和模式创新、加强应用生态培育4个方面,系统推进6G研发工作。以商用需求为牵引,协同国内、国际上下游合作伙伴,努力贯通理论、技术、标准、产品和应用的全产业链创新环节,为打牢6G基础、构筑6G优势、培育自主可控的6G产业和应用生态,推动全球开放合作作出重要贡献。

《通信世界》:6G被视为进入数字时代的全新里程碑,中国移动在6G领域不断深入探索,取得了一些引领性的成果,基于现有经验以及对6G架构、技术的思考,您对于未来几年6G网络的发展有哪些建议?

段晓东:瞄准2030年左右实现6G商用,未来3~5年将进入6G网络发展的战略窗口期。随着6G网络架构和关键技术研究的深入,业界应加强对以下4个方面的关注。

一是网络架构的创新将是6G的核心创新之一。产业界应进一步认识到系统架构对技术方向的引领作用,抓住其技术变革的本质,与运营商一起共同实现6G网络架构的快速迭代与更新。

二是在6G技术快速发展的同时,需形成全球统一的6G网络架构标准。中国移动在当前5G SBA架构的基础上,进一步推动服务化架构的开放与共享,积极拥抱开源生态,将先进的技术与网络架构进行有机融合,加速架构方案的收敛,为全球6G统一标准打好基础。

三是进一步加快6G网络需求的迭代,促进6G架构的尽快完善。6G网络发展需要重点考虑6G的需求和目标,确定性、可编程、云原生、内生安全将成为未来网络的重要发展趋势,今后将从承载、管控、业务等方面,全方位提升网络能力。此外,还要瞄准国家战略规划和重点行业领域,统筹5G和6G发展,将6G网络打造成为我国数字经济发展的核心引擎。

四是6G架构支撑技术需要持续攻关。IP组网新技术将成为6G网络发展的重要推动力之一,协同DOI2CT新技术与移动网络的融合创新,有望解决空口瓶颈,大幅提升网络性能,促成6G网络跨越式发展。因此,分布式、新型协议、算网一体、至简网络、数字孪生、空天地一体等相关支撑技术需要业界持续投入,加快关键技术创新,以奠定6G网络发展的技术基础。

未来,中国移动将基于“三体四层五面”的总体架构,深化架构和支撑性技术研究,积极推动移动通信网络向下一代演进。

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