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揭秘6G时代网络架构!六大设计理念,三体四层五面一文看懂
网络 新闻
新需求、新场景和新技术的出现,赋予了 6G 网络架构在传统连接和转发之外的计算、感知、智能、安全等多维能力需求,也为 6G 网络架构的创新带来了新的驱动力。

网络架构的发展是移动通信网络代际发展的核心标志之一,是每一代通信网络的骨骼和中枢,是承载移动通信系统设计目标的基础。网络架构设计的前瞻性、可行性、兼容性都会直接影响移动通信网络的发展路径和应用成效,必须提前考虑。

6G 网络的架构设计,既要面向数字化时代变革,与国家战略高度契合,又要考虑新场景新需求的驱动,同时还要论证跨界领域新技术的发展态势和引入的可行性。此外,综合考虑 5G 现网应用的经验、结合 5G-A 技术演进方向,对做好6G 网络架构设计具有重要的启示意义。

本期的智能内参,我们推荐中国移动的报告《6G网络架构技术白皮书》,揭秘中国移动6G网络的设计理念、总体设计、系统设计、组网设计。来源:中国移动。

一、6G网络架构设计理念

6G 网络秉承兼容、跨域、分布、内生、至简、孪生六大设计理念进行架构设计。

兼容设计:移动通信网络沿着 IP 化、云化、服务化的方向发展变革, 6G 架构设计将延续这些柔化发展方向,实现前后向兼容。 在连接柔化方面,6G架构将在端到端IP化的基础上,进一步实现确定性IP;在资源柔化方面,6G 架构将在云化的基础上,进一步实现算网一体;在功能柔化方面,6G 架构将在核心网服务化的基础上,进一步实现全域服务化和服务化技术演进。这三个柔化方向的持续发展,都将充分延续 5G 的架构优势,支持 5G网络平滑发展演进为 6G 网络。

跨域设计:6G 架构设计将支持管理固定、移动、卫星等多种接入, 支持管理公众/行业、物理/数字的多种网络,支持网内不同域的协同。 面向端到端、全域全网提供质量可保障的信息通信服务,要求 6G 架构面向固定、移动、卫星等多种接入进行跨域一体化设计,在架构层面实现多接入的控制融合、业务融合及管理融合。面向公众和行业的多样应用场景,要求 6G 架构面向不同组网方式、不同功能需求进行核心网、传输网、接入网等多域的跨层、一体化设计,在架构层面实现网络组织的融合。

分布设计:6G 架构设计将由集中规划式向分布自治式转变,满足大 规模组网下的海量连接和极致性能要求。 6G 时代将出现控制面时延<1ms、用户面时延<0.1ms 的极致性能要求,大规模运营商的基站数量将达到千万量级。面向 6G 需求,集中式、人工管理的网络架构无法满足网络的性能和规模要求,需要通过集中+分布的协同组网,实现资源、路由、功能、业务层面的分布式管理,并实现自生长、自优化、自演进的网络自治,从而在大规模复杂组网环境下实现网络资源和网络能力的优化调度。

内生设计:6G 架构设计将由外挂式向内生式转变,包括安全内生、 AI 内生,在架构中内置核心能力。 面向多域融合、连接泛在、资源异构的 6G 网络,增量式、补丁式的能力增强难以满足大规模组网下的多样化、多元化服务需求,需要将安全、AI 等核心技术能力内置在 6G 架构中,并渗透到各领域、各网络、各单元的全生命周期中,通过内生设计实现安全、AI 等核心技术能力与通信网络最深程度的融合。

至简设计:6G 架构设计将由复杂增量式向至简一体式转变,对外呈 现为一体化系统,对内微服务化。 对外,界面清晰成本可控,呈现易实施易部署的一体化架构,屏蔽内部复杂逻辑、操作指令和业务参数的暴露,便于运维人员使用、外部系统对接、用户/客户调用。因此,需要一方面从整体上结构化极简化功能集合,整合零散的服务功能,减少网络复杂度;另一方面进一步深化微服务理念,细化服务和功能的颗粒,减少服务间的耦合度,并支持智能化的组织能力,降低系统维护难度。

孪生设计:6G 架构设计将从单纯的物理网络实体向物理+数字孪生方 向演进,实现虚实映射、虚实交互。 6G 网络需构建平行的物理和数字网络,形成虚实融合管理手段,一方面支持不同的网络和业务形态的实时建模,另一方面支持从虚拟向物理实体灵活实时的一体化策略控制,进一步支持基于数字系统实现物理系统的预测和迭代。

▲ 6G 网络架构全视图

作为一个复杂的系统,6G 网络架构设计需从多个视图考虑,多个维度设计。白皮书从空间视图、逻辑视图和功能视图阐述了“三体四层五面”的 6G 总体逻辑架构。在 6G 总体逻辑架构中:

“三体”是架构的空间视图 ,描述 6G 网络实体的客观存在形式,分为网络本体、管理编排体和数字孪生体。

“四层”是架构的逻辑视图 ,展现 6G 网络设计的结构与组织,由资源与算力层、路由与连接层、服务化功能层、使能层组成。

“五面”是架构的功能视图 ,展示 6G 网络功能的划分和组成,包括控制面、用户面、数据面、智能面与安全面五个基本功能面。

以“三体四层五面”的总体架构为基础,通过服务定义端到端的系统,构成 全服务化架构 HSBA(Holistic Service-Based Architecture)。 HSBA 设计了整个端到端系统的交互形式,包括组件、协议和连接,是基于服务化接口进行信息传递和业务处理,体现了整个 6G 网络架构的系统设计方法。

以“三体四层五面”的总体架构为基础,在组网中达到灵活智能的设计,构 成分布式自治网络架构 DAN(Distributed Autonomous Network)。 组网设计展现了 6G 网络之间的连接关系和组网形态,由功能自包含、同质化的、自闭环的 微云单元 SCU(Small Cloud Unit) 组成,采用集中加分布的方式部署,分布式部署的 SCU 采用至简设计,作为靠近用户的前台,集中式部署的 SCU 功能相对完备,作为靠近用户的中后台。

“三体四层五面”的 6G 总体架构,从空间、逻辑与功能组成三个角度呈现一个跨域、跨层、多维的 6G 网络。

▲ “三体四层五面”的 6G 总体架构

“体”是架构的空间视图,立体的描述了网络的构成。“层”是架构的逻辑视图,从逻辑上描述网络的分层架构,在实现过程中,可被一体化集成。“面”是架构的功能视图,主要是指功能类别,沿用传统 3GPP 网络中控制面和用户面的“面”的概念。

6G 网络在空间视图上包括网络本体、管理编排体、数字孪生体三大实体。 其中管理编排体和数字孪生体是在 6G 中新定义的两个实体。 网络本体是最重要的网络实体,实现网络功能和网络运行;管理编排体对网络进行实例化及变更操作,实现全生命周期编排管理;数字孪生体构建了网络的数字空间,实现了虚实映射。随着数字孪生技术的发展以及整个网络运维越来越复杂,并考虑到网络故障的高代价以及昂贵的试验成本,需要在传统物理网络进行外部抽象映射,建立一个新的发展体系,构建全新的数字孪生体,通过虚实结合的闭环控制,来改变现有网络规、建、维、优的既定规则,有效保障网络运维,实时优化网络,实现未来网络自治。

6G 网络逻辑层次上自下而上包含资源与算力、路由与连接、服务化功能、 开放使能“四层”,拉通 6G 网络本体的逻辑层。 “四层”的设计一方面突出了 6G架构在分层要素和能力上的丰富,另一方面体现了跨域拉通、多域协同及融合发展的理念。资源与算力层的设计理念突出了“算力”资源要素,将为 6G 提供频谱、存储、算力、网络进一步融合的基础资源。路由与连接层:延续开放协议的设计理念,不断吸收新机制和新协议(如确定性 IP、SRv6),向可编程、确定性演进。服务化功能层延续服务化的设计理念,SBA 从核心网拓展到端到端的领域,支持不同功能的有机构建。开放使能层:进一步丰富对外开放的信息和通信能力,通过提取、封装、编排、组合,为自有业务和第三方应用提供服务。

6G 网络功能构成方面,增强传统控制面、用户面功能,并引入新的数据面、 智能面、安全面,共同组成“五面”。 控制面进一步增强,向全服务化方向演进,实现多种接入方式的融合控制。增强用户面,向可编程、服务化、跨域确定性方向演进,实现灵活、高性能转发。新增数据面,解决用户数据迁移的历代难题,系统性地提供可信数据服务。新增智能面,通过分布式智能节点的协同提供全局AI 能力,实现智能内生。新增安全面,以“安全数据+AI”为驱动的安全感知和主动防护,零信任的安全体系,实现安全内生。

随着数字孪生等技术的发展以及网络运维复杂度的提升,需要在传统物理网络进行外部抽象映射,建立一个新的发展体系,构建全新的数字孪生体,通过管理编排体对网络本体实现闭环控制。

网络本体包括传统意义上的基站、核心网、传输承载等物理设备。网络本体是为用户提供信息服务的真实的、实际运行的网络,是架构实现的载体。在基础资源上,引入“算力”作为新的资源要素。网络从调度连接向

调度算力资源扩展,为 6G 新的网络能力,如感知能力、智能内生能力提供基础。

在提供方式上,从云化、软件化进一步向池化发展。网络本体逐步发展为一个可调度的、可流动的灵活的实体。一体化、池化的提供连接、计算、存储的能力。

在服务能力上,进一步向服务化、平台化网络发展。6G 将深化 5G 开启的网络平台能力。如,以用户管理、连接管理、服务管理、移动性管理等基础模块化服务为基础,构建面向特定场景的功能和服务能力。

管理编排体是对网络资源、网络能力进行智能的编排管理,实现网络全生命周期管理的功能实体。

管理编排体的主要操作对象是网络本体,同时也对孪生体进行编排和 优化。 管理编排体根据用户的业务以及网络本身运维运营需求,统一编排所需要的资源和功能,形成所需的能力,保证用户的业务体验。管理体可通过与孪生体交互,接受孪生体输出的网络配置参数,对物理网络进行编排管理,从而实现网络自动化运营,提升网络对新业务、新场景和新需求差异化需求的适应性。

整合多方资源,端到端拉通以实现管理系统的更新换代。 面向网络资源,管理编排体需具备对频谱、存储、算力等相关资源的统筹和精细化管理能力。面向网络能力,管理编排体需拉通端到端网络的各层、各面,将连接能力、算力能力、智能能力、安全能力等编排为可对内对外提供的服务,并通过开放使能层对外提供。借助网络智能化和自动化等技术手段实现网络自治的闭环管理运维。

数字孪生体是物理实体对象在虚拟空间中的映射,实现网络的低成本试错、智能化决策、高效率创新。

对网络本体进行部分或者全部孪生镜像。 构建一个网络孪生体需要数据、模型、映射和交互四个关键要素。6G 网络架构中所有网络功能均可以按需构建对应的网络功能孪生体,孪生体与真实物理网络可实时交互数据,通过建模和映射还原真实物理网络的运行状态和环境,进行网络部署前预验证,进而提供网络策略最优解,提升网络决策和部署的可靠性。

通过内外闭环,助力 6G 网络实现智能面,达成柔性网络和智慧内生等 目标。 网络运维和优化、网络智能化应用、意图驱动的网络智能自治、以及网络新技术、新业务创新等均可通过北向接口向孪生体输入需求,并通过网络孪生体的模型化实例进行业务的部署和验证。通过孪生体的内生闭环,验证网络能力,验证后,孪生体通过南向接口将控制更新下发至物理实体网络。

资源与算力层是 6G 网络的物理资源,包括频谱、存储、算力、网络等基础 资源。 4G 完成核心网软硬件解耦,5G 核心网完成云化、并向无线云化扩展。以之为基础,6G 网络向以算力网络为典型特征的一体化网络演进。6G 网络跨域设计、分布式的设计思路,要求无线和网络架构融合,资源共享。因此,6G 网络将聚合端、边、网、云的物理资源,以算力为核心,实现网络、算力和存储的深度融合,实现信息通信资源的智能调度和优化利用,为上层服务提供物理资源。

路由与连接层将 6G 网络中的物理节点连接成网,实现状态的感知、确定性的转发、灵活的服务化调用。

对下实现物理连接。 路由与连接层根据时间、空间等要素,通过静态、动态连接等多种方式,将资源与算力层的各种物理节点连通,组成有机网络。并动态的感知节点状态、链路状态,实时调整网络连接,实现网络的路径最优和实时可达。

对上构建逻辑连接。 路由与连接层为服务化功能层的各实体之间提供安全、具备 QoS 保障的逻辑连接,实时感知功能层的工作状态和负荷情况,接收并解析功能层的微服务消息、数据报文,并实现高效路由、无状态传输、确定性转发。构建高效、智能、安全、可靠的连接基座。根据至简设计的原则,路由与连接层具体设计时,可以采用通用、统一的接口协议。

6G 系统架构中的服务化功能层有很多网络的核心环节和能力需要增加并单独考虑,因此在增强传统控制面、用户面基础上,增加独立的数据面、智能面、安全面,实现智慧内生、安全内生。

二、 全服务化的系统架构(HSBA)

全服务化架构 HSBA(Holistic Service-Based Architecture)的提法来源于中国移动发表在中国通信的 6G 架构论文。

全服务化架构是“三体四层五面”6G 总体架构的核心基石,是服务化功能 层中各个功能面的基本设计。 服务化功能层中的各个面之间,以及每一面内部的各个网络功能都统一在服务化架构下,采用模块化、服务化设计,都采用统一的服务框架技术进行服务的自组织,并通过服务化接口交互。

全服务化架构是服务化架构在多个领域的拓展,接入网服务化和核心网用 户面服务化是全服务化架构的有机组成。 服务化功能层中的控制面基于传统控制面的功能进一步增强,天然支持服务化。数据面、智能面和安全面是新定义的,这些面以信令处理为主,随着这些面的功能逐步明确,将原生采用模块化、服务化设计。基站设备功能包含信令控制,数据处理,以及智能化的 QoS 调度等能力,虽然物理形态上表现为单一的基站设备,但是逻辑上可以由五面或者五面中的部分面来实现。将无线网络重构为功能更细粒度的服务化 RAN,采用和核心网统一的服务化框架,将为端到端网络流程带来新的交互方式。目前,核心网用户面是核心网服务化的孤岛,和控制面之间依然采用传统的定制化接口,制约了网络的敏捷发展。因此,6G 阶段有必要实现用户面的模块化、服务化。

全服务化架构是服务化架构的进一步深化,从服务框架、服务接口、原子 服务等方面增强,适应网络的分布式组织、服务的智能化调度、行业专网的灵 活化部署。 服务化框架技术已经实现了网络功能和服务的自动化管理,但是在未来网络中,随着网络规模增大、行业网络个性化需求的增长,6G 网络呈现集中加分布的组合部署形式。因此,服务化框架技术有必要进一步深入,一方面支持分布式网络功能和服务的自动注册、发现和调用,另一方面支持分布式网络的自动化管理,即分布式的网络和其中的网络功能及服务能自动化地被其他网络节点找到。服务化接口进一步升级,实现更加灵活可靠的服务调用。服务将进一步解耦,根据场景智能化地实现服务的最佳调用,构成最满足客户需求的至简网络,甚至为用户提供更加轻量级的函数级服务。

总结来看,HSBA 架构所实现的全服务化在广度和深度方面有进一步发展:

(1)从广度上来讲,HSBA 将在全系统、全网元范围内实现服务化设计,统一采用服务化接口。

(2)从深度上来讲,HSBA 将更加深入地贯彻服务化设计理念,优化服务设计、进一步消除原子服务之间的耦合性。

(3)引入新的协议及服务化技术的增强,如引入 HTTP/3、无服务器机制、函数服务等更多的服务化技术。

▲ HSBA 架构示意图

自 5G 控制面引入服务化架构以来,历经 3 个 Release 的迭代,已经在核心网控制面、计费系统中实现了服务化。服务化架构所带来的优势正在逐步展现。

用户面的服务化有助于实现 6G 网络的全云化部署。用户面作为移动网络数据处理的主要功能,需要加强对服务设计的支持,包括定义用户面的典型服务、支持基于服务的接口来代替目前使用包转发控制协议接口。

用户面的服务可以设计为数据处理及转发服务、PDU 会话隧道管理服务、策略控制服务、会话锚点服务、安全管理服务、能力开放服务以及定制化服务。

数据处理及转发服务对用户上下行业务数据进行转发、丢弃以及缓存。PDU会话隧道管理服务实现数据封装与解封装;隧道建立与释放。策略控制服务支持管理编排体的预定义规则;支持控制面的动态策略配置,例如服务质量保障策略、业务数据转发规则。会话锚点服务提供数据接入;支持单会话内的多个锚点。安全管理服务提供用户数据的隐私保护;接入设备安全监控;接入地址安全性验证;接口安全监测。能力开放服务开放会话和节点信息;向智能面开放所需的用户业务与行为数据;向管理编排体开放节点信息;向垂直行业开放用户与节点信息。

目前基站的最小粒度为集中单元(Centralized Unit,CU)或分布单元(Distributed Unit,DU),颗粒度较大,依然不能满足特定新功能快速上线、灵活部署的需求;从接口角度,基站内部、基站之间、基站与核心网之间依然使用点对点专用接口互连,每当基站或相关核心网网络功能发生改变时,都需要在相关接口上进行调整,标准化工作量大、运维管理复杂度高。为了敏捷响应未来更加多样化的业务功能需求、服务质量(Quality of Service,QoS)需求、管理策略需求、部署需求、开放需求,使网络具备更强的前向兼容性,下一代无线接入网需要从服务能力角度着手发力,将无线网络控制面功能与用户面功能深度解耦,并重构为功能更细粒度的服务化 RAN。

RAN 的控制面功能通过服务化重构为多个服务,大致可以包括如下几种类型:无线承载管理服务、连接与移动性管理服务、本地定位服务、多播广播服务、数据采集服务、信令传输服务、接入网开放服务等。RAN 控制面服务化可以与核心网的服务直接互访,减少网络中不必要的连接与移动性管理功能转发。此外,RAN的控制面服务与其他服务(包括核心网服务、其他 RAN 控制面服务)之间的交互可从串行交互转为多方并行交互,由此可优化控制面流程。

RAN 的用户面功能通过服务化重构为多个 RAN 用户面服务,并在需要时按需灵活组合,以更好满足多种业务需求。本质上,用户面服务化旨在突破传统分层协议设计理念,使功能与功能之间的调用关系不再受限于上下层协议关系,功能模块之间可以灵活调用。

5G 网络开启了电信网络向服务化演进的大门,但作为引入服务化架构的第一个代际系统,5G 服务化设计还存在原子服务解耦不彻底的问题,一些新兴的服务化技术也尚未引入 5G 网络。因此,全服务化架构还需要进一步消除原子服务间的耦合关系,吸纳更多的服务化技术,从服务框架、服务接口、原子服务等方面增强,充分发挥服务化技术优势。

服务框架朝着更加分布式的方向演进,并优化服务的解耦设计。 将网络的业务处理和通用的通信功能解耦,并进一步将通信功能独立,作为服务框架的一部分。从而在海量服务、复杂的架构和网络中建立稳定的通信机制。新功能引入时,只需关注功能本身,而无需提供服务的通信等基础能力,大大降低了新功能引入门槛。独立的服务化框架,在 5G 服务化框架支持网络功能和服务自动化管理的基础上,进一步地扩展支持网络级的自动化管理。服务化框架的代理可以分布在不同的分布式网络中,通过框架之间的协同来支持网络的分布式部署。

服务接口朝着更加灵活开放、高效可靠的方向发展。 QUIC 等协议日臻成熟,QUIC 协议在保障网络可靠性的同时,有效降低了连接建立的时间,多路复用可实现无队头阻塞,同时 QUIC 协议改进了 TCP 的拥塞控制机制。6G 网络演进过程中也需要积极吸取新型的 IT 协议,控制面及用户面协议设计朝着下一代互联网协议演进。

原子服务进一步解耦重构,支持更加灵活的组合及更加轻量级的调用。 通过将原子服务的进一步解耦重构,并引入函数服务技术(Serverless),充分利用其免运维、高可用、弹性伸缩、按需付费等优势,对 6G 服务化架构进行函数划分,通过 Serverless 服务分类处理,可以真正做到部署应用时无需考虑基础设施建设,实现自动化构建、一键式部署和启动服务。

三、 分布式自治的网络架构(DAN)

6G 网络分布式部署将成为必然。 为应对 6G 时代大规模连接、超低时延通信、多样化定制需求,网络需引入分布式部署机制。

大规模连接导致基站规模增加,亟需高效管理。 预计 6G 时代流量密度将比5G 提升 10-1000 倍(5G 的流量密度为 10Mbps/m2),连接密度将达到 0.1-1 亿设备/km3。6G 时代预计将采用更高带宽频谱承载 6G 业务,通信基站将“致密化”,预测将达到千万量级。如何管理终端的大规模连接,以及大规模的基站和小基站成为 6G 网络架构设计考虑的关键问题。

超低时延通信需求。 沉浸式交互、车联网业务越发成熟,此类业务为实现高实时的业务体验,需求网络具备更低时延、更快响应的服务能力。网络必须部署在靠近用户端,支持控制设备本地化部署(如机械臂,智能小车,定位服务等)。

数据本地化的需求。 出于安全和隐私的考虑,企业用户对自身的生产、经营数据的隐私和保密性要求很高,有强烈的数据不出厂需求。这就要求网络不仅实现数据的本地传输、分析,还要实现控制信令的本地传输处理。

网络自治是指 6G 网络具备自组织、自管理、自优化的能力。 自组织实现网络能力的灵活部署、动态的连接、高效的互通、即插即用。 与 5G 及之前的网络需依靠提前规划、固定配置、组网部署时间过长相比,6G 面向未来的分布式部署,需支持网络连接动态建立、动态调优,因此可考虑引入通用的、可快速互通的 IP 化协议。

分布式部署带来的管理复杂性,需要依靠网络自管理解决。 相比较于集中式网络架构,网络节点分布式部署(千或万量级)、边缘化的对等节点间快速交互导致网络管理复杂度倍增,需引入网络自治解决。6G 网络控制面功能如移动性管理、会话管理、数据存储等核心能力需分布式下沉部署,并在网络边缘对控制信息进行合理处理和响应。为支持能力的按需下沉,其相关的网络资源和网络连接也需要配套下沉部署。

管理多样化网络功能和适配多样化场景,需要引入网络自优化能力。 为适配千行百业定制化要求而衍生出的多样化定制化功能/服务,将在 6G 网络大规模出现。对多样化服务进行按需设计、快速上线、版本管理、全生命周期调度将极其复杂。随着卫星通信的引入以及各类呈指数式增长的用户终端和 IoT 设备出现,各种样式终端的管理与组织也变得愈加困难。

分布式和网络自治是从网络维度对 6G 设计进行考虑,自包含是从网络单元 能力进行考虑。 6G 分布式节点需支持自包含,具备完整的功能、资源、连接能力,可独立 完成闭环网络流程处理。 要求分布式节点具备完整的系统框架,即支持控制面信息处理、用户面业务处理、用户数据、安全防护、网络自管理自优化等。

基于上述分布式、自治、自包含的设计理念,本白皮书提出 6G 组网设计, 即:分布式自治网络 DAN(Distributed Autonomous Network)架构 。DAN 网络架构由分布式微云单元 SCU(Small Cloud Unit)及其相关协议组成。SCU 为构成 DAN 架构的最关键模块单元,可支持在网络中分布式部署,具备自包含和自治能力。

▲ 6G 分布式自治网络架构(DAN)

模块设计:引入可灵活部署、即插即用、资源自足的分布式微云单元 SCU。SCU 包含以下技术特征:

一致性组织框架,均包含第三章所述“四层五面”能力,服务化功能层按照 HSBA 架构进行组织和通信,具备本地化完成数据和信令处理的能力,实现网络高效响应。

按需定制化,其基础设施规格、连接协议、服务化能力、开放能力均可以按场景需求进行定制化设计。在网络中按需建立,SCU 之间可快速便捷组网。

具备自治能力,可以实现无人管理,自主运行,自动感知环境变化,实时网络调整,从而满足差异化多样化的业务需求。

协议设计:引入通用传输协议,支持连接自动化,支持多 SCU 间灵活 连接、按需互通。 实现 SCU 即插即用、快速部署,支持与其他 SCU 之间灵活通信,SCU 对外的网络接口支持通用传输协议。在 2G 到 5G 移动网络中,控制面和用户面使用多种协议进行交互,使得网络复杂,协议维护难度高。因此,在 6G 网络的设计中,尽可能引入统一的控制面和用户面协议。对于用户面协议,可考虑与承载网协议融合的用户面协议如 SRv6,通过源路由概念设计,不再需要端到端隧道,网络可以方便地控制和调整数据包的转发路径。

分布式微云单元 SCU 为构成 DAN 网络的基本单元。 其具体设计如下图所示,包括“四层”能力和“五面”功能。

▲ SCU 结构图

SCU 开放使能层, 提供对外开放接口支持第三方需求定制。主要包括三方面能力:对外进行网络信息开放,开放网络定制化能力,对网络功能定制化;也可以开放网络的算力资源、智能化处理能力等。

SCU 服务化功能层,包括分布式的“五面”: 分布式控制面,基于统一的平台化、分布化的服务框架。 基于 NRF 的网络功能/服务的自动化注册、发现、授权的服务框架进一步扩展。

分布式用户面,可实现数据本地快速处理。 目前 5G 网络的 UPF 已实现分布式部署,在区县、地市和大区均可进行数据转发和处理。面向未来 6G 网络,用户面能力将进一步支持服务化接口,实现处理能力的按需加载和删除。

分布式数据面,基于分布式数据库等技术,对不同类别的数据进行按需 分布式管理,安全就近访问。 对于 SCU 中的用户上下文数据、模型数据等,通过DHT(Distributed Hash Table,分布式哈希表)分布式存储在相邻 SCU 单元中。

分布式智能面,基于联邦学习、多智体决策等技术,实现智能的并行计 算、分布式智能协同。 由微云单元构成的微型网络,具备自主运行、自我管理的能力,可以独立打包、独立部署、独立升级、独立缩扩容、故障管理,局域自治。

分布式安全面,保障 SCU 单元的信息安全、访问安全,防攻击。 SCU 按需部署在网络边缘,远离网络传统的核心控制域,带来较大的安全风险。通过分布式安全面来保障 SCU 单元的信息安全、访问安全,并抵挡外界的攻击。

SCU 路由与连接层能力, 实现 SCU 之间的信息路由和规划。SCU 之间基于简单的、通用的传输层协议(如 SRv6)实现按需、快速、动态的路径建立,支持分布式 SCU 的按需、实时交互。

SCU 资源与算力层能力, 可提供一个 SCU 完整运行的算力和存储资源。

在多样化场景需求下,SCU 的各层能力和各面功能均可以定制化设计。 统一的逻辑架构大大减少了网络设计和部署的复杂性,支持 6G SCU 单元可按需部署、快速生成、网络连接快速构建。

SCU 之间的能力差异由业务需求决定。 在通常情况下,SCU 将具备普通的设备规格和网络能力。在特定的情况下,部分 SCU 单元需具备更高的可靠性、稳定性和处理并发大流量能力,对硬件规格、软件设计、算力资源均有较高要求。

SCU 支持跨域设计(如空天和地面、移动网和承载网)、能够灵活定制。以卫星接入为例,网络拓扑变化快,传输时延大,导致现有接入与移动性管理策略无法满足网络需求。需设计高效的移动性管理方案,多接入、多连接的高效协同会话管理机制,才能够满足卫星接入用户体验。

SCU 有以下两种潜在部署形态。 6G 网络将通过分布式协同的方式进行灵活组网。SCU 在网络边缘部署时,还可适配不同的无线接入网能力,如 SCU 可承载无线集中单元(Central Unite)。

SCU 只包含核心网能力。 此组网形式下,SCU 包含核心网能力、路由控制能力和资源层,可与本地基站快速对接。

SCU 融合接入网控制能力。 在无线云化的基础上,CU 功能可按需部署在 SCU单元中,使用统一的资源层和路由控制层进行接入网控制。SCU 的组网形式可包括环形组网、星型组网以及混合组网模式。其中环形组网主要依靠边缘的 SCU 与其附近的边缘 SCU 组成网络;星型组网由一个中心 SCU节点和其关联的边缘 SCU 组成,边缘 SCU 受中心 SCU 的控制;混合组网是指环形组网和星型组网共存的组网形态。

智东西认为,体系架构的创新关系到网络总体发展,是 6G 网络最核心的创新之一。新需求、新场景和新技术的出现,赋予了 6G 网络架构在传统连接和转发之外的计算、感知、智能、安全等多维能力需求,也为 6G 网络架构的创新带来了新的驱动力,产业界各方需要进一步重视系统架构对技术方向的引领作用,抓住其技术变革的本质,与运营商一起共同实现 6G 网络架构的快速迭代与更新。

责任编辑:张燕妮 来源: 智东西
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5G6G通信网络

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