6G无线网络架构和功能

6G无线网络架构和功能 孙军帅中国移动研究院未来研究院主任研究员 1、项目背景 立项组织：IMT-2030(6G)推进组立项时间：2021.11牵头单位：中国移动、华为、vivo、中信科移动项目范围：RAN架构研究参与公司：17家运营商：移动、联通、电信厂商：华为、中兴、中信科（大唐）、联想、H3C、NSN终端：oppo、vivo高校：北邮、南邮、东南&紫金山实验室、北科大、重邮 2、项目charter 项目目标：完成6G无线网络架构总体设计、识别关键技术特征，形成共识，为未来推动标准化奠定基础。 注1：例行月度大会，或分章节组织讨论：注2：小组会议可不定期举行，以加快技术收敛。注3：2022.3新增架构研究输出节点（2022.9） 3、项目进展（1） 已组织讨论5次会议（月度例会），项目完成度25%。①确定章节目录，及各章节牵头人： 2)研究方向：8个（3大技术群）。 章节目录： 1.驱动力（中移动）2.无线网络业务组网架构场景需求分析（联通）3.无线网络架构设计原则、路线和目标（中兴）4.无线网络架构特征（中信科移动）5.无线网络架构潜在技术（华为）6.无线网络架构设计（待定）7.无线网络架构的关键技术（待定）8.商业生态影响（电信）9.总结和展望（中移动） 3、项目进展（2）各公司积极参与，详见下表 3、项目进展(3) 报告部分进展 4、各Topic进展介绍（第1~2章） 第一章：驱动力 第二章：无线网络业务场景需求分析 1驱动力 41.1.宏观驱动力1.1.1.社会结构变革驱动力1.1.2.经济高质量发展驱动力1.1.3.环境可持续发展驱动力 1.2.技术驱动力 4、各Topic进展介绍（第3~4章） 第三章：无线网络架构设计原则、路线和目标 第四章：无线网络架构特征 4、各Topic进展介绍（第5章） 第五章：无线网络架构潜在技术 整个无线网络架构的增强包括如下三个技术方向群 技术群1：通信系统基础架构自身的部署演进需求，如模块化+可编程使能网络更加灵活、高效部署，以及云化+服务化使能通信网络云上部署、网络模块间解耦以及独立、快速升级；2.技术群2：引入新技术带来的通信架构改变，例如AI的引入提升通信系统性能和效率（AIfornetwork），以及感知的引入使能无线通信系统利用更多输入提升通信性能（sensingfornetwork）；另一方面，通信系统的连接也可以为AI或感知做增强，从而提升A和感知效率（networkforAI，networkforsensing）：3.技术群3：在通信系统基础架构之上、针对业务架构的演进需求，例如x-eMMB、xURLLC和x-mMTC三大类业务的业务需求带来的网络架构的变化；例如针对xeMBB的用户为中心、空口资源虚拟化（Metacell）等技术方向用于提升边缘用户的性能体验、以及提升所有用户的最大速率等；确定性传输用于进一步提升x-URLLC数据包传输的低时延和高可靠；针对x-mMTC的RFID特性用于进一步降低低功耗或无源设备进行小包传输的功耗。 4、各Topic进展介绍（5.1节：AIRAN） 关键技术 背景介绍 6G网络需要原生支持网络AI和感知等新能力，无线网络架构应发生根本性改变，体现为： 1、SA2R16/R17进展 变化1：无线网络系统中的管控对象从会话转变为“任务”；变化2：调度资源从连接资源转变为连接、计算、数据和算法的四要素资源：变化3：对内基于任务粒度的实时管控，支持多业务流编排和任务分解、以及通过多节点&四要素的深度协同，提供高效的任务运行环境及任务Qos保障；变化4：对外基于任务”进行封装，提供计算、数据、算法、AI等服务 2、RAN3R17进展 4、各Topic进展介绍（5.2节：用户为中心） 用户为中心总体框架： 基本概念：以用户为中心的无线网络架构中，传统蜂窝网络将转变为无蜂窝 Cloud-basedControlUnit（Cloud-basedCU）：包括管理平面和控制平面。不同于5GCU，其不具备用户面功能。结合SBA，cloud-basedCU包括多个服务功能模块。 网络，从用户的角度重新定义传统蜂窝网中的小区概念，涉及无边界小区，实现了从“网络管理用户”到网络跟随用户"的转变。用户为中心灵活小区接入网架构如图1所示，“网络跟随用户是指，采用perUE的灵活小区（User-CentricFlexibleCell）：根据用户的业务需求、位置和移动性等，动态选择网络节点组为用户服务。 DistributedDataCenter（DDC）：用户面锚点。可以从核心网用户面（如UPF）接收数据，或从数据中心/应用直接接收数据：缓存数据和转发给组成Flexiblecell的AP。数据可以从靠近服务AP的一个或多个DDC接收。DDC在UE移动过程中是可变的，可以基于AI/MEC设置AP：与UE直接进行空口传输的节点。与DDC之间采用灵活协议栈配置 或用户面SBA设置，可以是L1/L2/L3节点。心 4、各Topic进展介绍（5.3节：服务化） 1、服务化分为五个层次：第一层次：控制面接口服务化，实现跨域功能直接互访 2、云原生关键技术：虚拟化与容器技术 第二层次：RAN控制面服务化，助力端到端流程再优化第三层次：RAN用户面服务化，打造极致跨层传输体验第四层次：RAN服务化再开级，深度融合DOICT新元素第五层次：激发UE服务化能力，实现端网服务能力共享 微服务与服务引擎服务网格（Service-mesh）无服务器架构（Serverless/FaaS） 4、各Topic进展介绍（5.4节：可编程） 1、可编程包括： 2、stack-free柔性协议栈以组件为最小颗粒度形成可智能调用的组件库，在大数据和AI引擎的驱动下实现按需灵活编排、配置和利用。 数据处理可编程，体现在数据处理方法对外开放。借助可编程框架，按照模板定制自己需要的数据和数据处理方式 参数调整可编程：体现在BBUPool内运行的程序参数可动态实时更新。可借助可编程框架，按照模板定制需要加工的参数和参数加工方法，输入给可编程网络 软件行为可编程：体现在BBUPoolI内运行程序逻辑可从外部加载更新，按需编排定制。借助可编程架构，可按照模板定制自已需要的FunctionRoutine及其相应的执行顺序，完成BBUPool动态逻辑选择。 3极简终端接入 4、各Topic进展介绍（5.5节：通感一体化） 1、从通信系统架构角度来说，通感和感知融合发展层级可分为：业务层融合，服务层融合，空口融合 3、感知服务质量 2、感知方式： 主动式Radarbased（节点基于雷达脉冲或连续波回波感知）被动式CSIbased（节点基于无线信道状态变化信息感知）协作式Pilotbased（节点基于已知的铺助节点发射信号感知） 4、各Topic进展介绍（5.6节：空口资源解耦） 1、驱动力：当前移动通信网络以“烟肉”式的蜂窝小区构建无线接 入网（RAN），资源与服务紧耦合，上下行传输紧耦合，资源与资源紧耦合。上述紧耦合的方式极大限制了移动网络对未来业务场景，需求的适配：极大限制了接入网对无线资源的使用效率：限制了接入网的双向扩展性和易演进性：限制了与AI，大数据等智能化技术的内生式的融合。面向未来的新需求，新技术，新业务和新场景，下一代小区需要满足可灵活编排、可按需定制、可弹性伸缩，高性能，高效，低碳等要求。 4、各Topic进展介绍（5.7节：至简） 在端到端功能方面，下面这些基本问题值得探究：空口物理层：除了每个代际移动系统基本的多址/编码/顺结构方式外，6G需要支持几种不同的载波带宽？多小带宽粒度？最大支持载波带宽？最大BWP个数等？它们对应于什么实际的场景用例？无线链路：6G新系统需面向支持哪些新类型场景（xMBB？xURLLC..）？是否还有CoMP，CA，DC这些载波聚合方式？是否还会继续支持异构双/多连接”（eNB，gNB，xNB的各种多连接组合？）？无线网元节点：什么样的xNB？IABNode？RIC？RAN服务化实体？协议栈：继续延续5G的？RAN侧功能服务化？逻辑架构：可扁平？可分层？分多少层？网络系统：如何实现RAN/CN的端到端的功能对齐和融合？如何能力开放等？部署：如何能更灵活？更云化？更即插即用？分布式？运维：如何实现或逼近L5级的完全自网络？ 面向未来6G至简设计”目标，我们提炼出5大指导原则： ，原则1：统一性原则：架构统一，节点统一，接口统一，协议统一，功能统一等。原则2：按需灵活产生原则：识别场景/用例/业务/能力/服务等的不同优先级，早期聚焦于重点关键方面，通过功能组合的定制化设计，后续再逐步拓展延伸。原则3：二体化融合设计原则：系统追求“相对复杂度”的降低，但能容忍绝对复杂度”提升。原则4：功能精简轻内核原则：6G系统首版本从最基本，最核心，最必要的特征能力开始，减少可选项目，避免系统过度和元余地设计。原则5：智能内生（自生长）原则：6G系统原生支持AI，借助AI手段简化系统的设计/开发/演进/运维等方面，实现系统高等级自治。 4、各Topic进展介绍（5.8节：确定性网络） 1、整体架构：精准感知智能化闭环跨域协同的确定性传输 2、潜在技术：精准感知类确定性调度与传输内生智能高精度同步高精度定位 5、下一步工作计划 1.各topic的技术研究2.形成共识、达成统一架构，并基于该架构展开功能设计 全球6G发展大会共绘暖累手同行GLOBAL6GDEVELOPMENTCONFERENCE THANKS IMT2030推进组