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隨著5G網絡的規(guī)模化商用，6G網絡研發(fā)也被提上日程，逐漸成為產學研各界研究的熱點。全球主要經濟體紛紛啟動6G網絡研發(fā)，通過布局科研項目推動6G網絡創(chuàng)新技術的發(fā)展，6G網絡已成為新一輪科技創(chuàng)新和產業(yè)變革的制高點。
目前，全球6G網絡發(fā)展尚處于早期階段，業(yè)界仍在持續(xù)探索6G網絡的發(fā)展方向和技術路徑。在6G網絡技術的發(fā)展進程中，網絡架構至關重要，它將定義網絡的發(fā)展形態(tài)，決定技術走向并影響產業(yè)基礎，具有全局性、系統(tǒng)性、繼承性和前瞻性。在過去的一年中，通過對6G網絡架構的研究，已經初步遴選出若干候選網絡支撐技術并開展了一些技術探索。2023年，6G網絡架構的研究仍然是重中之重，在此基礎上引導各項關鍵技術的研究逐漸聚焦并逐步深入。
趨勢一：6G網絡架構將從概要設計走向詳細設計
移動通信網絡是一個復雜的系統(tǒng)，網絡架構是這個復雜系統(tǒng)的基座，決定了整個系統(tǒng)的效率和能力。網絡架構的發(fā)展是移動通信網絡代際發(fā)展的核心標志之一，是每一代通信網絡的“骨骼”和“中樞”。
2021年9月，IMT-2030（6G）推進組發(fā)布了《6G網絡架構愿景與關鍵技術展望白皮書》（以下簡稱白皮書），首次針對6G網絡架構及關鍵技術領域提出發(fā)展指導。白皮書中指出網絡技術創(chuàng)新將在6G階段起到更為關鍵的作用，并從新型業(yè)務場景、DOICT融合技術、IP組網3個方面闡述了6G網絡架構演進的驅動力。提出了“堅持網絡兼容、堅持至簡設計”和“集中向分布轉變、增量向一體轉變、外掛向內生轉變、地面向泛在轉變”的6G網絡架構設計原則。白皮書闡述了分布式自治的6G網絡架構愿景，并介紹了6G網絡的十二大潛在關鍵技術，為推動產學研各方在6G網絡關鍵技術方面形成共識奠定了基礎。
2022年6月，中國移動通過對驅動力、研判、理念的系統(tǒng)性分析，提出“三體四層五面”的6G網絡總體架構設計，從空間視圖、分層視圖與功能視圖3個視角呈現(xiàn)跨域、跨層、多維立體的6G網絡架構全視圖。其中，“三體”為網絡本體、管理編排體、數(shù)字孿生體，“四層”為資源與算力層、路由與連接層、服務化功能層、開放使能層，“五面”為控制面、用戶面、數(shù)據面、智能面、安全面。
“三體四層五面”的總體架構是業(yè)界首次系統(tǒng)化的6G網絡架構設計，將有力地促進產業(yè)界在6G架構設計、關鍵技術選擇等方面形成共識。
在總體架構設計的基礎上，中國移動進一步給出了架構實現(xiàn)的孿生設計、系統(tǒng)設計和組網設計。通過數(shù)字化方式創(chuàng)建虛擬孿生體，實現(xiàn)具備網絡閉環(huán)控制和全生命周期管理的數(shù)字孿生網絡架構（DTN）。通過服務定義端到端的系統(tǒng),實現(xiàn)全服務化系統(tǒng)架構（HSBA）。在組網上，實現(xiàn)具有分布式、自治、自包含特征，支持按需定制、即插即用、靈活部署的分布式自治網絡（DAN）。
2023年，6G網絡架構研究依然是重中之重。6G網絡的邏輯架構已具雛形，但是局部架構有待進一步完善和細化，并從概要設計逐步走向詳細設計。
趨勢二：6G網絡關鍵技術逐步收斂，走向專題深入
系統(tǒng)架構對網絡設計起到了至關重要的作用。隨著業(yè)界對6G網絡技術的不斷探索，在網絡架構的牽引下，2023年6G網絡關鍵技術將逐步聚焦，并從廣袤的方向性探索走向專題的技術深入研究。本文列舉了可能聚焦的8個6G網絡關鍵技術，并分析了各個技術點在2023年潛在的深入研究方向。
全服務化架構
服務化架構自5G引入后不斷深入發(fā)展，從SBA到eSBA再到6G的HSBA，其領域在6G時代將拓展到無線接入網、用戶面等，實現(xiàn)徹底的服務化，以此奠定架構設計基礎。全服務化架構HSBA在6G的總體架構中是核心和基石，是服務化功能層中各個功能面的基本設計。在5G網絡中，服務依然需要依附于某個網元，這種模式在一定程度上限制了服務的靈活升級和自由組合。在未來網絡中，將呈現(xiàn)網絡規(guī)模增大、行業(yè)網絡個性化需求增長的趨勢，6G網絡將逐步向“集中+分布”的組合部署方式發(fā)展。在6G的網絡結構設計中，是否可以真正打破網元的限制、消除不同原子服務之間的耦合性、深入貫徹服務化的設計理念，是亟待解決的問題。HSBA應從服務框架、服務接口、原子化服務等方面進行增強，以適應網絡的分布式組織、服務的智能化調度和行業(yè)專網的靈活化部署。
2023年，全服務化架構將從如下3個方面演進：一是服務框架朝更加分布式的方向演進，優(yōu)化服務的解耦設計，通過網絡的業(yè)務處理和通用的通信功能解耦，進一步實現(xiàn)通信功能獨立，從而在海量服務、復雜架構和網絡中建立穩(wěn)定的通信機制；二是服務接口朝更加靈活開放、高效可靠的方向發(fā)展，在6G網絡演進的過程中需要積極吸取新興的IT協(xié)議，控制面和用戶面協(xié)議設計朝著下一代互聯(lián)網協(xié)議演進；三是原子服務進一步解耦重構，支持更加靈活的組合及更加輕量級的調用，通過將原子服務進一步解耦重構，真正做到部署應用時無需考慮基礎設施建設，實現(xiàn)自動化構建、一鍵式部署和啟動服務。
分布式自治
分布式自治已成為6G核心網的重要趨勢。6G將面向更多的行業(yè)，其業(yè)務場景更加多元化、動態(tài)化、復雜化，對信令和數(shù)據的處理有更多的本地化需求，而且需要根據多變的環(huán)境，快速自適應地進行網絡組建及功能、服務的調整?；诜植际阶灾蔚木W絡框架，新的網絡可以方便快捷地組建，自動接入到正在運行的6G整體網絡中，在無人干預和管理的情況下自主運行，自動感知環(huán)境變化并實時進行網絡調整。2023年，分布式自治將從如下幾方面演進。
一是分布式網絡功能的同質化組成及按需擴展。6G核心網的分布式網絡單元中包含控制面、用戶面、數(shù)據面等基礎功能，具備用戶控制和數(shù)據轉發(fā)等基礎能力，從而構成同質化的分布式同構微云基礎單元。微云單元可以根據特定的業(yè)務場景、用戶規(guī)模、地理環(huán)境等要求進行個性化擴展，增加定制化的網絡能力，快速生成個性化的網絡，從而有針對性地提供網絡服務。
二是分布式網絡下的移動性管理及業(yè)務連續(xù)性?；诜植际酱鎯Φ挠脩羯舷挛臄?shù)據，用戶可以實現(xiàn)“零互操作”的跨域移動和無損的業(yè)務接續(xù)?；诜植际絾卧g的協(xié)同或者分布式單元和集中單元之間的協(xié)同，可以實現(xiàn)復雜業(yè)務及跨區(qū)域漫游。
三是分布式網絡的可靠性管理。在分布式單元出現(xiàn)故障時，其他單元通過分布存儲的用戶上下文數(shù)據，無損地接管該單元下的用戶。
四是分布式網絡的自動化治理。通過對網絡環(huán)境的動態(tài)感知和認知學習，實現(xiàn)網絡架構、系統(tǒng)功能等方面的智能生成，以及自維護自管理。
數(shù)字孿生
6G網絡將構建平行的物理和數(shù)字網絡，形成虛實融合管理手段，一方面支持不同網絡和業(yè)務形態(tài)的實時建模，另一方面支持從虛擬向物理實體靈活實時的一體化策略控制，進一步支持基于數(shù)字系統(tǒng)實現(xiàn)物理系統(tǒng)的預測和迭代，實現(xiàn)網絡的低成本試錯、智能化決策、高效率創(chuàng)新。對于數(shù)據、存儲、轉發(fā)、計算等多維度資源，通過孿生化機制，實現(xiàn)可復用、易管理、輕定制、自適應、能預測的“物理+數(shù)字”映射、反饋和閉環(huán)，并實現(xiàn)對整體、局域多形態(tài)的資源進行動態(tài)化、自動化部署和優(yōu)化。
2023年，數(shù)字孿生網絡將從以下兩方面深入研究。
一是如何對網絡本體進行部分或者全部孿生鏡像。構建一個網絡孿生體需要數(shù)據、模型、映射和交互4個關鍵要素。6G網絡架構中所有網絡功能均可以按需構建對應的網絡功能孿生體，孿生體與真實物理網絡可實時交互數(shù)據，通過建模和映射還原真實物理網絡的運行狀態(tài)和環(huán)境，進行網絡部署前預驗證，進而提供網絡策略最優(yōu)解，提升網絡決策和部署的可靠性。
二是如何通過內外閉環(huán)，助力6G網絡實現(xiàn)智能面，達成柔性網絡和智慧內生等目標。網絡運維和優(yōu)化、網絡智能化應用、意圖驅動的網絡智能自治、以及網絡新技術、新業(yè)務創(chuàng)新等均可通過北向接口向孿生體輸入需求，并通過網絡孿生體的模型化實例進行業(yè)務的部署和驗證。通過孿生體的內生閉環(huán)驗證網絡能力，驗證后，孿生體通過南向接口將控制更新下發(fā)至物理實體網絡。
智慧內生
6G 網絡內嵌 AI 能力，實現(xiàn)架構級智慧內生。對內能夠利用智能優(yōu)化網絡性能，增強用戶體驗，自動化網絡運營，即 AI 構建網絡；對外能夠抽取和封裝網絡智能，為各行各業(yè)用戶提供網絡和 AI 結合的通信及計算服務，即網絡賦能AI。通過內嵌AI能力，實現(xiàn)DOICT融合的智能感知、智能連接、智能發(fā)現(xiàn)、智能服務、智能管理和智能編排，奠定萬物智聯(lián)的基礎。
2023年，智慧內生將重點考慮如下關鍵點。一是從云化到分布式網絡智能的轉變。由于網絡中數(shù)據和算力的分布特性，要求 6G 構建開放融合的新型網絡架構，實現(xiàn)從傳統(tǒng)的“Cloud AI”向“Network AI”轉變。二是對上行傳輸性能加強關注的轉變。與之前網絡以下行傳輸為核心不同，智能服務將帶來基站與用戶之間更為頻繁的數(shù)據傳輸，需要重點考慮上行通信的場景需求，以更有效地支撐分布式機器學習運用。三是數(shù)據處理從核心到邊緣的轉變。未來數(shù)據本地化、極致時延性能以及低碳節(jié)能等，要求將計算帶到數(shù)據，支持“數(shù)據在哪里，數(shù)據處理就在哪里”。
為了應對這些轉變，新的網絡架構需要對內能夠利用智能優(yōu)化網絡性能，增強用戶體驗，自動化網絡運營，即AI4Net，實現(xiàn)智能連接和智能管理；同時對外能夠為各行業(yè)用戶提供實時 AI 服務、實時計算類新業(yè)務，即 Net4AI。
空天地一體化組網
隨著航天技術的飛速發(fā)展，為了解決偏遠地區(qū)、海域空域、災害救援等場景下的互聯(lián)網接入和寬帶數(shù)據傳輸需求，利用空天地組網方式提供互聯(lián)網服務的方案受到了越來越多的關注。在6G網絡中，天基、空基、地基網絡將深度融合，組成一張空天地一體化全域覆蓋的網絡，為用戶提供極致、可靠、連續(xù)的通信服務。
2023年，針對空天地一體化網絡的研究將圍繞以下方面進一步展開：一是分布式按需部署的一體化網絡架構。天地一體化信息網絡將提供全場景服務，網絡應能夠根據不同的業(yè)務需求提供匹配的網絡服務能力。6G網絡需要構建隨需取用、靈活高效的網絡能力資源池，實現(xiàn)網絡能力的按需定制、動態(tài)部署和彈性伸縮，適應天地一體化信息網絡的可靠性和穩(wěn)健性需求。二是移動性/會話管理與動態(tài)路由技術。由于衛(wèi)星星座存在網絡拓撲動態(tài)變化快、傳輸時延大、星間鏈路魯棒性差等問題，空天地一體化組網的移動性管理和會話管理是亟待解決的問題。同時，大規(guī)模動態(tài)路由技術以及高效的網絡資源管理策略，有助于提高帶寬、時延等指標，提升用戶服務質量。
移動算力網絡
在6G時代，網絡不再是單純的通信網絡，而是集通信、計算、存儲為一體的信息系統(tǒng)。對內實現(xiàn)計算內生，對外提供計算服務，重塑通信網絡格局。為了滿足未來網絡新型業(yè)務以及計算輕量化、動態(tài)化的需求，網絡和計算的融合已經成為新的發(fā)展趨勢。在網絡和計算深度融合發(fā)展的大趨勢下，網絡演進的核心需求是網絡和計算相互感知、高度協(xié)同。算力網絡將實現(xiàn)泛在計算互聯(lián)以及云、網、邊高效協(xié)同，提高網絡資源、計算資源利用效率，進而實現(xiàn)實時準確的算力發(fā)現(xiàn)功能、服務靈活動態(tài)調度功能、算力服務功能、算網編排管理功能、算力路由功能，并且提升用戶體驗一致性。
2023年，移動算力網絡將重點對算力度量與建模技術、基于算力資源感知的算力路由技術和在網計算技術等進行深入研究。
確定性網絡
移動通信網絡逐漸從服務消費互聯(lián)網向服務產業(yè)互聯(lián)網轉型，并將逐漸成為工業(yè)互聯(lián)網、能源物聯(lián)網、車聯(lián)網的技術基礎和產業(yè)升級發(fā)展的動力。未來ICT與OT的進一步融合將使移動通信網絡從提供“盡力而為”的服務，向提供“確定性”服務演進。6G時代是確定性網絡廣泛發(fā)展的時代，將從移動、固定網絡獨立發(fā)展的模式向跨域融合發(fā)展的模式轉變。面向6G的確定性網絡將是內生確定、跨層確定、跨域融合的確定性網絡。
2023年，確定性網絡將重點考慮移動網絡如何與固網確定性機制融合，如何突破傳統(tǒng)IP層轉發(fā)機制，如何確?？缬虻木_時間同步等。此外，跨域的端到端確定性網絡的實現(xiàn)將涉及多種網段、多個層面的技術，是多種技術的結合，可從降低復雜性、動態(tài)自適應、結合具體業(yè)務等方面嘗試改進。
數(shù)據服務
未來6G的生態(tài)系統(tǒng)本身將產生、處理、消費海量的數(shù)據，這些數(shù)據將使能更加完善的智能服務，為運營商提供了增值渠道，但同時也對運營商高效地組織和管理數(shù)據提出了新的要求。6G網絡架構中可能引入獨立的數(shù)據面，構建架構級的統(tǒng)一可信的數(shù)據服務框架，提供可信的數(shù)據服務。
2023年，數(shù)據服務一方面要重點考慮異構多源的數(shù)據收集、處理及巨量存儲，還需要重點考慮如何融合已有的數(shù)據服務單點技術，基于“去中心化”的可信機制以及數(shù)據和知識雙驅動的智能分析，從系統(tǒng)架構層面實現(xiàn)數(shù)據服務和可信服務。
未來3~5年進入6G網絡發(fā)展“窗口期”
網絡架構的創(chuàng)新關系到網絡總體發(fā)展。新需求、新場景和新技術的出現(xiàn)，賦予了6G網絡架構在傳統(tǒng)連接和轉發(fā)之外的計算、感知、智能、安全等多維能力需求，也為6G網絡架構的創(chuàng)新帶來了新的驅動力，將顯著提升網絡能力，為用戶提供更加極致和更加豐富的業(yè)務體驗。
瞄準2030年左右實現(xiàn)6G商用，未來3～5年將進入6G網絡發(fā)展的戰(zhàn)略窗口期。DOI2CT新要素和移動網絡的融合創(chuàng)新，將為新一代移動網絡架構設計注入強勁動力，有望解決空口瓶頸，大幅提升網絡性能，促成6G網絡跨越式發(fā)展。因此，全服務化架構、分布式自治、數(shù)字孿生、智慧內生、空天地一體化組網、移動算力網絡、確定性網絡、數(shù)據服務等相關支撐技術需要業(yè)界持續(xù)投入，深入開展研究，為6G網絡的發(fā)展奠定技術基礎。
