共同构建一个6G驱动的网络物理世界

内容 作者 312030年的网络物理世界 5结论 29引言 3AI原生特性在6G架构中的应用 146G网络平台82030年路线图 27安全26RAN部署24参考资料 306G无线接入176G 基础设施和设备 206G架构 11 共创一个网络物理世界介绍2024年7月 引言 6G发展现在正进入监管的更具体阶段【】1] 和标准化 [2尽管行业发生了许多变化，但2020年首次宣布的埃里克森6G愿景，对于利用6G技术转型2030年的商业和社会仍具有重要意义。我们设想一个未来，个人和数字实体能够安全、高效、可持续地访问增强的通信服务。为此，世界许多领先的电信利益相关者正在汇聚在一起，共同解决需要解决的问题和应实现的目标（参见[）。3]), 以确保在全球通信网络中持续成功的合作。同时，将从全球5G网络的持续扩展中提取见解。 未来的网络必须应对包括弹性和可持续性在内的众多社会挑战，同时支持新的和进化的用例和能力，以及预计在2029年将增加3倍的流量[4]. 网络服务必须继续满足人民和企业的实际需求，并以满足用户需求并创造价值的方式提供。爱立信为实现这一目标提出的方案——6G平台——旨在提供先进的电信网络，为通信服务提供商提供增强的优化和效率，以及新的货币化机会。它还将为企业和技术人员提供更广泛的网络服务访问权限，同时为终端消费者带来新的体验。6G应支持具有保证服务、涉及通信以外的应用，并注重价值。 共创一个网络物理世界介绍2024年7月 通过利用技术突破和运用新的设计理念，在满足新型服务严格的性能要求的同时，可以实现灵活性和效率。在6G平台上，持续提升通信技术将与通信以外的相邻服务相结合，为更广泛的客户群体提供比5G更丰富的解决方案。生成式人工智能等人工智能技术将在网络管理和运营的自动化中发挥关键作用[5]. 网络应建立在并进一步扩展5G能力的基础上，更好地融入云计算平台和应用等其他信息和通信技术（ICT）生态系统。具体而言，从5G中汲取的洞察力将使6G网络需要解决与复杂性、运营成本、设备规模和新业务领域拓展相关的问题。 这份白皮书提出了未来通信需求及更广泛的场景，概述了6G网络平台的主要组成部分及其潜在应用前景。最后，制定了一份路线图，旨在2030年代之前建立可行的6G系统，以准备好改变商业和社会。 2030年的网络物理世界 随着我们进入2030年代，快速数字化预计将扩展到所有领域，AI驱动的自动化将在所有层面可用。数字化为学习和知识创造带来了新的机遇，从而提高了效率、商业创新和生活质量。这一发展将导致物理事物、人和活动通过智能和数据数字领域连接起来，创造一个完全的虚拟物理世界。为此，6G应扮演起连接各个领域的关键桥梁作用，将通信网络置于未来社会的中心——甚至比今天的网络更加重要。 塑造适应此场景的6G不仅涉及增强通信能力和添加支持功能，还确保网络与可持续社会的期望相一致，在需要的地方提供可靠的数字交互。一个真正的网络物理世界应该包括每个人，同时仍保持小规模足迹。为了在社会中发挥关键作用，6G的弹性和与其他生态系统的集成至关重要。随着我们迈向数字化，确保数据隐私和安全通信变得越来越关键。 今天的5G应用案例，主要由增强型移动宽带（eMBB）和固定无线接入（FWA）主导，将朝着提升性能和增强服务差异化和保障的方向发展，为众多行业增加价值。同时，由于日益增长的物理与虚拟交互，对扩展物联网和关键服务的需求将上升。因此，需要新的服务，这些服务应提供丰富的个人体验、相关的企业和应用解决方案，并增强社会整体功能。 6G应支持网络物理交互的几个关键方面及相关用例： 沉浸 数字物体与物理环境无缝集成，以创造体验，人们和地点之间的距离不再成为互动的障碍。例如使用案例：混合现实（MR）依赖具有保证服务质量的高容量数据链路，由网络计算卸载支持以改善电池性能，帮助定位和制图，并确保用户和旁观者的隐私。 包容性获取互联网服务，以改善人们的福利和商业增长，而不会因位置或活动受限。无线连 接跨越多个网络，以提供全球互联网利用组合宏观小区、长距离基站塔、低地球轨道卫星和更密集的部署，通过频谱共享优化成本，通过微睡眠优化能源性能。 韧性 确保在破坏性事件期间提供关键服务，以便数字无线解决方案能够广泛应用于社会。弹性连接例如，传感器可以监控广泛区域以监测自然灾害，监视边界，并为紧急服务提供指导。在此，网络连接应使网络服务提供商能够确保高服务可用性，通过冗余和备用访问，以及对环境和情况的观察和适应性，这些功能由人工智能模型驱动。 意识 提供关于空中和地面车辆、街道上的物体和人员的实时准确信息，以及周围环境的信息，以辅助导航并防止碰撞。为此，网络可以利用无线接口定位已连接和未连接的物体，并成为推动力。空间数据为映射和路线建议提供计算。 洞察 在工业、城市和家中创建连接的传感器和执行器网络，并将其集成于大规模数字孪生在更大范围（低功耗广域网，LPWA）和较短距离（零能耗或环境物联网）上使用物联网解决方案，并应用人工智能和计算能力，网络将成为任何流程数字化的关键推动者。 自主性使机器能够以更高的自主性运行（例如，协作机器人和辅助汽车）。网络可以支持自动 驾驶出行通过提供时间关键交互的可靠数据链路的全面3D覆盖，以及使用空间数据和数字孪生工具来实现安全互操作，提高车辆的性能。 所述用例将由6G网络中改进和新能力实现，如图1所示，6G网络中的通信链路和覆盖范围将得到重要增强，并扩展到超出通信的附加服务，拓宽网络至多用途6G平台。同时，网络操作应通过关注能源效率和简化来实现改进，这从成本和环境影响可持续性的角度来看都具有重要意义。本文余下部分将概述这些针对6G的改进，增强5G解决方案，并进一步拓展。 第六代网络平台 图1中的用例涉及对底层通信网络性能、效率、可持续性和隐私的不断提高要求，同时也需要超出通信范围的服务。由于这些是实现应用所需消费者体验的辅助工具，6G可以扩展为一个提供更广泛服务的平台。网络物理时代的应用将通过服务API（应用程序编程接口）获得更丰富和便捷的网络能力访问，并能够通过聚合器在国家网络或全球范围内使用它们。 平台是一个系统，它允许其他企业在其之上共享信息、构建应用程序或内容。通信服务是所有形式数字业务的关键基础，并将继续向定制化和可编程的连接服务演变，利用定制的服务质量保证和网络切片。随着6G的到来，网络将继续其发展历程，朝着成为一个提供超出连接服务的平台迈进，建立于5G奠定的基础之上： 信息服务：该网络能够包含并产生具有显著改善应用潜力的信息。这包括分享网络信息以进行性能预测和防止移动欺诈；利用定位信息丰富现有的设备位置传感器，包括全球导航卫星系统（GNSS）；并为需要特定环境更新空间数据的应提供从无线接入网络（RAN）感知的数据。 人工智能和计算服务：预期中的6G原生架构将包括许多与AI网络相关的功能以及大量数据的分布式处理。其中一些功能不仅可能对网络操作有用，还可能作为服务（如人工智能即服务AIaaS）对外部各方开放，从而受益于支持数字孪生等应用。基于同样的理由，计算资源 在网络中，可能会暴露给移动应用程序，例如提供动态计算设备卸载，以改善设备行为（例如，如电池、热量）和用户体验。 6G平台[6如图2所示，是一个建立在6G技术和服务之上的网络平台。基于这些资产，该平台具备丰富的服务交互和保障能力，面向应用服务提供商（ASPs）、企业和消费者。通信服务提供商（CSPs）在其当前本地市场中有能力提供关键的数字服务。然而，进入全球市场在历史上一直面临挑战。通过利用聚合平台，如网络聚合器（如爱立信GNP）或充当服务聚合器的现有云提供商，CSPs可以为广泛的客户群提供全球服务，并利用开发者社区。通过具有全球覆盖范围的分销渠道（即应用平台，如应用商店）推广6G赋能的应用，将对电信和App经济产生协同效应——涵盖应用和应用平台、应用内购买、第三方广告等——从而刺激两个领域的进一步增长。 APIs是6G平台向应用开发者展示其功能的方式。在6G时代，应用开发者将能够访问更广泛的API。这些API将基于设备、服务器、多个网络领域以及超出仅仅连接性的服务的能力。5G暴露解决方案将继续演变以支持6G的需求，即更易于、更快速地提供新的和定制的API。我们发现，服务组合将越来越多地用于促进定制API。因此，6G平台提供的自动化支持对于促进快速的服务创新和创建以及简化API的生命周期管理至关重要。 对于具有性能和可靠性承诺的服务，通常以服务级别协议（SLA）的形式表达，也存在确保这些承诺得以实现的需要机制。根据客户类型，网络平台将提供定制化的SLA，或通过服务门户或从API内部提供基于模板的SLA。引入意图提供了一种结构化的方式来捕捉服务和网络要求及其相对重要性，包括为服务设置和保证所需的SLA要求。 提供一个具体的例子，不同的6G平台组件可以协同工作，支持基于轻量级头戴显示器的沉浸式混合现实（MR）应用。为了确保应用性能的流畅性，6G平台将协助设备和应用服务提供商（ASPs）提供以下几项服务（见图2）：根据用户/应用特定的性能保证进行定制连接；从网络中提供定位和环境感应信息，以增强现有设备传感器，实现改进的定位和地图制作；以及计算服务，以便无缝地卸载和执行计算密集型任务（例如，地图优化或目标检测[7在设备到云端的计算连续体中，提升HMD行为和应用程序用户体验（QoE）。 正如本例所示，这样的沉浸式体验需要许多服务的复杂交互。然而，用户将主要根据虚拟对象与真实世界的稳定和流畅交互以及移动场景下携带HMD的便利性来判断整体体验的质量。因此，良好的QoE将有利于ASP的提供。ASP和消费者都有动力使用最佳通信和其他服务以达到该QoE。 6G架构 6G架构需要适应新的功能，例如，改善显式的网络-应用交互和超越传统通信的能力，如集成感知和人工智能能力。同时，它应该促进6G的平稳引入。最理想的平稳引入是通过重用和演进5G核心网（5GC）功能来支持6G无线接入网（RAN），如图3所示，以及在必要时和业务相关的部分添加逻辑功能和接口。这种方法使得现有的5G功能，如支持时延敏感和可靠的通信，也可应用于通过新的6G RAN连接的6G用户终端。此外，这种平稳的引入将允许继续使用和进一步开发现有机制进行货币化，例如，网络切片和服务的质量（QoS），从而帮助服务提供商（CSPs）从第一天开始对6G进行货币化。 为了简化向6G的迁移并统一生态系统，6G架构仅应支持独立操作，即6G用户设备通过6G无线接入网（RAN）连接到演进的5GC。每个接口都伴随着标准化、实施、集成和测试的成本。因此，只有当接口两边的实体之间功能划分的技术和商业价值证明了接口的成本是合理的，接口才会在实际部署中体现出来。 在无线接入网（RAN）中，无线电接口是最重要的多供应商接口，其价值无疑是其成本的体现。除了无线电接口之外，RAN-CN接口也是一个成熟的、多供应商的接口。预计该接口将类似于今天接口的职能划分，以适应从5G演变而来的功能。此外，这个接口应该得到加强，以适应云计算部署，其中必须确保连接服务的可靠性、可用性和弹性。 在无线接入网（RAN）中，所谓的底层分裂（LLS）接口连接了无线单元（RU）和无线接入区域功能（RANAF），见图4。虽然LLS在吞吐量、延迟和抖动方面要求较高；但它具有无状态和松耦合的优点。RANAF维护着用户设备（UEs）及其状态的知识。它根据需要动态地指导无线单元（RU）何时何地进行传输或接收。RU执行命令，但不需要维护每个UE的状态。这使得将LLS实现为多供应商接口成为可能。为了确保连接到不同RANAF的RU之间的无缝移动性，需要类似5G中的Xn接口这样的接口。 介绍6G中的新用例，如前所述，可能需要在RAN和CN架构以及其他领域实现新的功能。对于感知任务的控制和处理感知数据，RAN和CN都预期将在功能中发挥作用。另一方面，将感知服务及其结果暴露给消费应用的功能，预期将作为CN框架暴露的一部分来完成。改进的显