2024年6G网络架构展望2.0

目录 1.前言........................................................................................................................................................12.网络服务能力增强............................................................................................................................22.1.智能内生能力........................................................................................................................22.2.算力内生能力........................................................................................................................82.3.感知内生能力......................................................................................................................113.网络服务效率提升..........................................................................................................................143.1.网络功能扩展......................................................................................................................143.2.提升数据传输效率............................................................................................................173.3.用户面协议和能力增强...................................................................................................213.4.QoS和QoE提升...............................................................................................................244.组网能力提高...................................................................................................................................274.1.简化网络架构......................................................................................................................274.2.分布自治组网......................................................................................................................294.3.网络平滑演进......................................................................................................................325.结束语.................................................................................................................................................356.参考文献............................................................................................................................................36 1.前言 回看移动通信网络发展历程，网络架构在业务和技术的双轮驱动下，经历了多次重大技术转变，例如电路交换向分组交换的转变，承载的全IP化，网络与业务的分离，控制与转发的分离，服务化架构的引入等，这些转变为网络带来了更丰富的服务能力、更高的网络性能、更灵活的组网方式。面向2030年，ITU-R完成了《IMT面向2030及未来发展的框架和总体目标建议书》，明确了6G愿景，这对6G网络功能和性能都提出了新的要求，包括通、感、智、算一体化服务，空天地海一体化泛在接入等。网络架构只有不断演进，才能更好的支撑业务的发展。 5G标准引入了虚拟化和服务化技术，提升了5G网络的灵活性，也带来了产业生态的繁荣，代表了网络演进的发展方向。面向2030年6G商用，本白皮书认为，6G网络架构应在服务化基础框架下持续演进和增强，进一步提升网络服务能力、提高6G网络服务效率、增强组网能力。 提升网络服务能力方面，6G网络应面向“连接+”，增强感知、智能、计算等服务能力，提升网络QoS和QoE保障能力。提高6G网络服务效率方面，探索引入新的机制和协议，提升数据传输和数据交换的效率；支持网络功能灵活扩展能力，实现新功能快速上线。增强组网能力方面，6G网络架构应简化网络设计，降低网络部署和运营的复杂度；支持分布式组网提升2C网络的鲁棒性；支持网络功能定制，满足2B领域个性化的灵活组网需求，支持多接入实现网络从5G向6G的平滑演进。 网络架构设计是一个系统工程，如何在创新发展、平滑演进以及智简运营等诉求之间取得平衡，是6G网络架构设计面临的关键挑战。2023年初，6G网络架构展望白皮书1.0版本发布[1]，提出了6G网络的逻辑功能设计、数据通道方案等，阐述了架构极简、智能内生、以数据为中心、分布自治等核心特征。 本白皮书为2.0版本，对6G网络架构方案进行了更新和说明。网络逻辑功能增加NAU（网络辅助单元，NetworkAssistanceUnit），提供网络分布式部署、能力开放等所需的功能。包括自治域内的服务发现和选择，自治域之间的服务发 现和选择，网络域（核心网、无线网、应用等）之间的服务管理；支持跨域能力开放等服务所需的映射和翻译，以及拓扑连接判断、路由配置等。修订后的6G网络架构方案如下图1-1所示： NCU：网络控制单元，NetworkControlUnitNPU：网络报文处理单元，NetworkPacketUnitNDU：网络数据单元，NetworkDataUnitNIU：网络智能单元，NetworkIntelligenceUnitNAU：网络辅助单元，NetworkAssistanceUnit RAN-CP和RAN-UP分别为无线网络的控制面和用户面功能。在网络云化和通感算融合的发展趋势下，本白皮书认为RAN的服务化可能是一个分阶段实现的过程。未来，基站将具备算力资源，其软件功能逐渐增强，基站将提供感知功能和AI功能。对于一些计算量大、实时性要求不高的智能和感知功能及空口高层协议功能，可以先行实现云化和服务化，并与核心网络一样同时支持服务化接口和数据通道。 下面章节将基于上述架构方案，分析如何提升6G网络服务能力，提高6G网络服务效率、增强6G组网能力。 2.网络服务能力增强 2.1.智能内生能力 随着市场上网络大模型、AIAgent等热点技术的涌现，AI技术与通信网络结合的趋势明显。AI技术一方面能够增强通信网络自身能力的智能水平、资源弹性和自主性等，另一方面是提升移动用户和应用服务体验的有力工具。 考虑到6G高质量AI服务要求与通信开销、数据隐私之间的平衡，目前NWDAF[2]提供的AI服务与网络智能内生的目标仍然存在一定的差距，例如数据集中被动收集效率低、缺少决策反馈机制和知识的运用、域内域间多AI节点协同能力弱等。因此，6G网络的智能内生应重点研究NIU从能力上如何满足智能内生需求；同时，考虑如何支持分布式AI架构，满足多节点协同要求。 本白皮书提出了6G网络NIU系统设计，如图2-1所示，包括NIU的逻辑功能及NIU与NCU、NPU、NDU的关系。其中服务开放层和服务协同层主要承接域外和域内消费者和AI服务的协同需求；服务调度层支持多个分布式执行节点的选择，数据/知识、模型训练、推理和决策、计算资源等多种AI服务类型的协同及多类服务调度间的协同；在基础能力上，NIU通过SBI和DCI分别与NCU和NPU之间在数据、隐私、策略、训练和推理等进行交互，支持智能服务的连接。智能服务支撑模块除增加智能服务特定的注册和发现能力外，重点向各服务层提供数据、模型、知识、网络等不同维度的支持。此外，NDU的智能仓储模块实现数据的聚合视图和分布式管理。 在网络架构层面上，NIU是一个逻辑功能网元，根据需求和场景的不同，NIU可以有多种形态的，不同形态的NIU的逻辑功能可以不同。网元甚至终端通过内嵌NIU能力，与独立的NIU共同构建“独立AI+网元AI”混合模式的智能体系，支持按需灵活选择集中模式或分布式模式提供智能服务，以保障安全隐私、节省通信开销，提升AI服务效率。 本章将重点阐述NIU设计的三个基本特征： 1.数据内生：各网元数据与逻辑功能进一步解耦，通过数据通道接口传输大数据，智能预测数据需求，灵活生成和配置数据规则，实现数据内生。 2.自主学习和决策：为满足高阶自智网络的需求，减少人工参与，需要提供全自动化智能网络、智能业务、智能管理的能力，具有自主学习、自主决策和自我更新的能力，通过多维数据融合训练，实现类似人脑的思考和决策能力。 3.跨层跨域智能协同：为满足端到端业务体验，解决6G网络不同AI节点因在数据、资源、功能等方面的差异性问题，构建智能服务协同的体系，在数据和知识、模型训练、决策和推理、算力资源等多维度全方位实现跨多层多域的智能协同。 特征一：数据内生 数据作为6G内生智能服务的基础，驱动核心网数据与业务逻辑进一步解耦。5G/5G-A网络中AI服务可通过DCCF/MFAF提升数据收集的能力，但仍存在一些主要问题： 烟囱式数据收集：多个功能（如DCCF、NEF等）对应多种数据收集流程的标准化开销大，作为数据源的终端或网元需处理更多的数据收集请求和发送包含相同数据的消息，通信开销大、数据使用效率低； 数据传输效率不高：空口传输和网络传输均难以支持大量移动网络内部数据传输以及灵活终结在终端、无线接入网和核心网，传输效率有待提升； 被动触发：难以提供历史数据相关支撑或满足分析时效； 网元功能与数据紧耦合：较难满足AI服务所需的数据灵活处理要求； 6G网络可具备更灵活、更智能的数据处理机制，本白皮书提出数据内生的设计方案，如图2-2所示，主要在以下三方面进行优化和增强。 数据聚合功能增强：在保证数据可靠性和安全隐私性的前提下，支持对网络各节点中海量、多态