6G如何适应更加差异化、碎片化场景需求.pdf

6G如何适应更加差异化、碎片化场景需求？刘光毅中国移动研究院、中关村泛联院2023年11月16G面临更加差异化碎片化场景需求3总结26G架构如何提升差异化场景适应能力？5G发展的启示（1）信息随心至，万物触手及5G发展的启示（2）针对2B用户的差异化需求，5G网络为不同用户单独打造“优专尊”的网络普通道路 VS 高速公路优享模式普通道路 VS 公交专用道专享模式普通道路 VS 高铁线路尊享模式2B2C信令数据无线网络实体智能网络运维核心网控制实体Internet一张统一网络解决2C场景分级专属网络解决2B场景打造专网的服务模式：成本高、研发周期长、适应性差多样化场景需要5G网络提供更强的通信能力，也开始产生计算、数据、AI等新需求核心网核心网5G发展的启示（3）MECAI安全计算数据叠加通信网简单的外挂和叠加使得效率低、效果差为解决5G时代2B行业碎片化需求，产业界探索端到端云化新途径业界推出端到端云化解决方案（4）6G挑战场景的适应能力智能交互全息通信虚拟旅行数字孪生人机器翻译智能交通医疗识别安全监控机器人救援智能制造声纹识别智能运维6G使能社会的“数字孪生、智慧泛在”的发展，能力要求更多维，场景更加差异化、碎片化智赋生活智焕社会智赋生产场景的适应能力的提升对6G网络的商业变现至关重要6G挑战超越通信的新能力6G六大典型场景要求网络内生支持AI、感知、泛在连接等新能力，网络将从通信服务向信息服务转变6G将超越传统通信，实现XaaS16G面临更加差异化碎片化场景需求3总结26G架构如何提升差异化场景的适应能力？打造通感算智一体融合的综合能力体系，通过云化实现底层资源的动态共享和弹性扩缩容，通过端到端服务化设计实现服务、功能和资源的按需编排和组合，实现个性化和定制化的按需服务。n 通感算智一体化：打造多维的能力体系，满足更加丰富的场景需求n 云原生设计：多维能力所需物理资源的动态共享，带来网络的弹性n 端到端服务化设计：能力原子化，接口标准化，“松耦合”和“高内聚”，服务自组织n 平台化网络：提供一站式用户服务，满足“交钥匙”需求打造通感算智融合、按需服务的体系架构G.Liu,N.Li,J.Deng,et al.,“The SOLIDS 6G Mobile Network Architecture:Driving Forces,Features,and Functional Topology,”Engineering,vol.8,pp.42-59,2022.5G网络逻辑功能设计参考聚焦通信业务，提供端到端的通信服务逻辑，具体将通信面划分为控制和用户面存储计算通信网络功能层控制面用户面管理面信道状态感知网络能力提供通信面业务需求获取通信需求用户需求：6G网络逻辑功能设计（1）12数据开放需求计算服务需求AI服务需求通信需求安全服务需求用户需求：管理与编排数据面：管理网络数据，提供数据服务计算面：内生计算设计，管理计算并提供计算服务智能面：内生AI的设计，提供全生命周期的AI服务运行环境安全面：内生的安全设计，提供安全即服务在5G网络通信协议面的基础上，6G网络将定义新的数据面、智能面、计算面、安全面等面向泛在通信、感知、智能等多种服务需求，6G将新增多个逻辑功能面，提供通信、感知、计算、AI、大数据、安全等一体融合的多维网络能力，以及平台化、一体化的服务体系 6G网络逻辑功能设计（2）AI面数据面安全面统一管控通信面连接控制连接承载通信需求安全面安全控制安全执行安全保护需求计算面计算控制计算执行计算服务需求AI面模型控制模型操作AI服务需求数据面数据控制数据处理数据开放需求控制面用户面模式1：控制面+统一管控其他面模式2：各个面均具备控制面与用户面功能6G逻辑面的拓展新增了更多网络功能，与控制面、用户面存在多种结合模式向差异化碎片化场景提供按需服务，需要网络功能和资源的灵活组合需要端到端云化和服务化端到端云化-5G阶段5G网络已经实现核心网云化，无线网采用C-RAN的部署方式实现BBU的池化，以此节约机房租金6G将进一步推动无线网的云化，以此实现端到端云化AMFUPF5G核心网gNBgNBgNB-CUgNB-DUgNB-DUNG-CNG-UXn-CXn-UF1核心网RAN集中式DU5G2G/3G/4GBBU分布式DU5G核心网云化：弹性、敏捷接入网池化：资源共享与协同，减少机房6G无线网络走向云化6G无线网络的云化既顺应6G通信、计算、感知、AI等一体融合的发展趋势，也有助于无线网络快速适应更加差异化和碎片化场景需求带来的多能力、实时性、轻量化和弹性部署等挑战，是6G实现端到端云化的关键环节。6G功能和应用通信AI计算感知异构硬件池CPUFPGAGPUDPUXPU.计算管理云管存储管理网络管理加速器管理监控微服务安全自动化云底座编排调度6G云化无线网络-云化基带平台多频段多功能前端通用前传网络Sub-10GHz通信毫米波通信智能超表面可见光通信通感一体化高实时高弹性能力融合调度编排异构资源统一管理多种前端按需组合其他新型收发前端6G云化无线网络无线云架构设计：设计高性能的6G无线云平台架构，实现高实时性、大带宽、轻量化、高弹性、多能力融合；异构资源统一管理：设计无线网络异构硬件资源虚拟化和统一管理架构，实现计算资源的高效全生命周期管理；无线调度编排：面向通、感、算、智应用差异化需求，结合无线网络特征，设计资源调度策略和业务编排机制。端到端云化-中关村泛联院白皮书本白皮书由中关村泛联院、中国移动研究院、佰才邦、京信、联想联合撰写。主要观点：开放与云化将成为6G无线网络演进的重要趋势；6G无线网络的云化要在对以往产业经验的继承与发展基础上逐步完成；6G无线网络开放云化需结合无线网络特点，从硬件虚拟化、管理调度编排、服务化协议设计多方面创新；6G开放云化无线网络的发展面临软硬件、资源管理、编排调度、数据管理、安全质量等诸多技术与产业挑战，需要政产学研用等各界协作。全服务化是6G网络的发展方向，需要在兼容5G架构基础上拓展服务化领域、深化服务化机制、扩展服务化要素，为网络高效灵活适应多场景需要、支撑智能无所不及提供基础5G服务化还不完善，面对复杂业务逻辑如何实现高效组合、高效管理还有待优化，新服务的加入会波及已有服务，各个功能服务化过程中需要优化的设计机制在6G中才能彻底设计完善（如UPF需要从处理数据扩展到支持关联上下文）6G网络服务化设计思想通信算力感知通用、开放、可共享能力服务调用、统一协议资源管理编排多样化服务一体化能力供给按需生成、即插即用OTN/OXCOTN/OXCOTN/OXC池化的算网基础设施InternetIoTV2XXR柔性的网络功能动态匹配的服务供给实现网络平台化，服务多样化，功能动态扩展，性能弹性提供，服务供需动态匹配，网络灵活生长全服务化是6G网络的发展方向17AI18服务化架构赋能功能柔化，开启网络即服务演进，使网络平台化成为可能服务化架构不断演进深化 SBA-eSBA-HSBA已服务化部分未服务化部分无线接入网核心网用户面终端核心网控制面无线接入网核心网用户面终端核心网控制面无线接入网核心网用户面终端核心网控制面服务化带来5G网络体系架构的深刻变革；6G将继承服务化的核心理念，实现端到端全服务化系统无线接入网终端核心网控制面核心网用户面5G(SBA)6G(HSBA)5G-A(eSBA)服务化不断走向纵深，成为6G的基石1919通信面服务化-核心网19NSSFNEFNRFPCFUDMAUSFAMFSMFUE(R)ANUPFDNUDR5G服务化新架构SBA，成为5G核心网的唯一基础架构，形成3GPP TS 23.501国际标准，实现了移动通信核心网架构变革灵活敏捷、统一接口、自动管理、开放创新拆：“自包含、可重用、独立管理”的原子化重构组：网元能力自组织的服务自动化治理连：基于互联网协议承载的电信级API接口设计2020通信面服务化-RAN的挑战和设计原则20设计原则挑战传统“单体集成式”的接入网架构中，功能之间强耦合是实现服务化RAN的难点RAN的服务化应面向云原生设计原则对RAN进行功能改造能力原子化接口标准化“松耦合”和“高内聚”服务自组织功能耦合性高上下文关联性强21第二阶段：功能服务化，使能按需组合第一阶段：接口服务化，便于RAN能力开放21RAN能力开放是服务化RAN的切入点，但功能按需组合才是其核心价值通信面服务化-RAN的发展路径21UEDNRAN-UUPFNRFAMFPCFUDMSMFAFRAN-CNranUEDNRAN-UUPFN2NRFPCFUDMAFAMFSMFRAN-CNran选项1：部分N2接口开放化选项2：N2接口全服务化 接口开放化，实现能力开放CPSCPSUEDNNRFAMFPCFUDMRUUPSAFCPSRAN用户面服务UPSUPSUPSUPSUPSCN用户面服务RAN控制面服务AI服务多维能力服务计算服务数据服务SMF 能力服务化，使能按需组合 全网一体化，精简网络设计 要素融合化，服务一体供给本质：功能拆分为服务、RAN与CN的融合设计、多维能力编管与控制本质：至少存在一个信息开放服务本质：突破AMF唯一转发22并行化流程新NAS模型22新NAS模式破解NAS消息间的依附关系，使能并行化流程，降低新功能引入对整体流程的影响转变：串行 并行信令，降低端到端时延，便于新功能引入请求响应UERANCN NF 1CN NF 2CN NF 3请求响应请求响应请求响应请求响应UERANCN NF 1CN NF 2CN NF 3请求1响应1请求2响应2请求3响应3通信面服务化-RAN的控制面并行化流程22破解NAS消息之间的依附关系，提升NAS消息安全性、使能并行化流程23多服务并行处理，服务级扩缩容服务特定包头设计23服务化RAN在用户面突破了传统分层协议设计，使功能访问不再受限于上下层，可以灵活调用、按需组合，但这种灵活性的问题是需要设计与之匹配的包格式及相关机制，在保证灵活性的同时降低其导致的性能损失现有承载级扩缩扩缩容量受限，需要重配置功能1功能2功能3功能4功能5现有用户面串行处理服务1服务2服务3服务4服务5同时执行多服务并行处理处理效率提升服务级扩缩按需扩展，可基于实现、不需要重配置承载1承载2服务1实例3服务1实例2服务1实例1服务2同时执行转变2：承载级 服务级扩缩，提升资源利用率转变1：串行 并行处理，有效提升处理效率通信面服务化-RAN用户面服务特定包头&多服务并行处理机制235G栈式协议服务调用模型特征1：数据处理顺序固定且唯一灵活多变 问题1：需要支持灵活的数据处理顺序特征2：包头格式固定与处理链路上的服务有关 问题2：需要灵活的包头格式设计服务特定包头设计24计算任务执行计算任务编排计算任务管理计算策略控制计算资源管理数据处理数据采集数据任务编排数据任务管理数据策略控制数据资源管理服务化计算面服务化数据面24构建原子化计算服务、数据服务、AI服务能力，以任务为中心进行任务动态编排，实现供需动态匹配提供计算即服务CaaS、数据即服务DaaS、智能即服务AIaaS新增逻辑面服务化-计算面、数据面和智能面24AI模型处理AI任务编排AI任务管理AI任务策略控制模型资源管理服务化智能面6G服务化RAN白皮书主要观点：服务化RAN是实现云原生RAN的关键所在；服务化RAN是实现6G网络DOICT深度融合端到端和全服务化架构的重要环节；控制面和用户面服务化业务场景不同，可以有不同的解决方案；在服务化RAN的基础上进一步考虑RAN与CN、UE相关流程的融合设计，精简网络架构时延和性能是服务化RAN的关键技术挑战，需要以全新的设计视角和解决思路白皮书由中国移动、中国电信、中国联通、中信科移动、亚信、联想、中科院计算所、北京邮电大学、中关村泛联院联合编制发布。示例：云化服务化6G网络提供AI服务基于6G云化服务化架构，可针对不同场景需求实现以任务为中心的统一灵活编排，按需提供有QoS保障的服务计算任务执行计算任务管理和控制功能通信承载通信任务管理和控制功能数据任务管理和控制功能数据采集数据处理AI任务管理和控制功能AI模型操作网络功能管理编排AI服务需求解析通信通信QoSQoS计算计算QoSQoS数据数据QoSQoSAIAI模型模型QoSQoS反馈反馈服务服务QoSQoS保障保障服务请求服务请求AIAI模型模型QoSQoS保障保障计算计算QoSQoS保障保障通信通信QoSQoS保障保障数据数据QoSQoS保障保障问题思考服务拆分与定义按需服务与QoS保证如何根据用户需求动态编排服务？即便是微服务探索已经非常成熟的IT领域，暂无高效完成服务的拆分工作的具体的、定义良好的算法如何解决5G核心网现有的NF的拆分数量多，设计复杂的问题？端到端服务化的机构下QoS的服务机制如何保证？如何应对服务拆分给RAN带来的性能损失？6G网络的形态6G端到端云化的分布式网络功能逻辑功能层联合编排和管理通感互联智慧工业超能交通全息交互精准医疗智能交互元宇宙应用服务层物理基础设施层边算力光底座（SPN/OTN）光底座（基于OXC全光网）边算力中心算力边算力端到端云化服务化的6G网络，既能够支持通信、计算、感知、AI、大数据、安全等一体融合的全新多维能力服务体系，又可灵活裁剪、按需配置，以满足日益差异化、碎片化的场景需求，适应产业模式的新变革。16G面临更加差异化碎片化场景需求3总结26G架构端到端云化服务化总结5G的实践告诉我们，传统的通信网络、架构和产品形态难以满足差异化、碎片化业务场景的需求6G的“数字孪生、智慧泛在”发展愿景将带来更加差异化和碎片化的场景和需求6G将超越传统移动通信网络的范畴，带来通信和感知、计算、大数据、AI等的一体融合，实现由移动通信服务向移动信息服务的转变，实现XaaS6G提升网络的差异化场景的适应能力是网络能力变现的关键端到端的云原生设计有利于资源的动态共享和弹性伸缩，实现网络的按需部署和扩缩容，同时带来端到端的敏捷和弹性服务化是实现云原生设计的有效方式，通过按需的功能和资源的编排与组合实现个性化和定制化服务，带来撑按需服务的范式转变谢 谢！