6G網(wǎng)絡(luò)需具備的技術(shù)特征及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

移動(dòng)通信，商用一代研發(fā)一代。我國(guó)5G商用已滿一年， 6G的研究在去年啟動(dòng)。面向2030年，移動(dòng)通信會(huì)發(fā)生哪些改變，6G將帶來(lái)哪些應(yīng)用，6G的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)又將如何構(gòu)成？中國(guó)移動(dòng)研究院首席專家、6G項(xiàng)目總監(jiān)劉光毅在日前由中國(guó)移動(dòng)研究院主辦的“6G系列研討會(huì)”第二次會(huì)議上，詳細(xì)闡述了6G需要具備的技術(shù)特征和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

6G網(wǎng)絡(luò)將達(dá)到什么能力

劉光毅認(rèn)為，通過(guò)對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的理解和分析，6G網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的定位包括了幾個(gè)方面：一是6G網(wǎng)絡(luò)的峰值速率要達(dá)到太比特級(jí)（Tbps）；

二是用戶體驗(yàn)速率達(dá)到吉比特級(jí)（Gbps）；

三是用戶的時(shí)延接近實(shí)時(shí)處理海量數(shù)據(jù)；

四是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的可靠性接近有線傳輸；

五是6G流量密度和連接數(shù)密度比5G提升至少10倍，甚至千倍；

六是支持高速移動(dòng)通信，速度突破1000公里/小時(shí)，不僅支持高速鐵路的通信覆蓋，還支持對(duì)飛機(jī)的覆蓋；

七是在頻譜效率上能夠有兩到三倍的提升。

劉光毅說(shuō)，我們希望6G網(wǎng)絡(luò)能夠帶來(lái)一些全新的能力，比如達(dá)到亞米級(jí)甚至厘米級(jí)的定位精度，還有超低的時(shí)延抖動(dòng)和超高的安全性，以及全新的網(wǎng)絡(luò)智慧等級(jí)。為了滿足這些指標(biāo)，6G需要在頻譜的使用范圍、使用效率、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、功能以及安全和AI方面進(jìn)行全新的變革，以此滿足6G業(yè)務(wù)和應(yīng)用需求。

6G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)三個(gè)驅(qū)動(dòng)力

隨著移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在不斷變化，3G用三層架構(gòu)，4G采用全I(xiàn)P架構(gòu)。5G則引入了IT和大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)5G核心網(wǎng)的SBA、控制面和用戶面分離、網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)等，在無(wú)線網(wǎng)上NG-RAN引入CU-DU分離架構(gòu)，帶來(lái)靈活部署的結(jié)構(gòu)。

那么，6G網(wǎng)絡(luò)是什么樣的結(jié)構(gòu)？

劉光毅表示，從整個(gè)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)和變革來(lái)看，設(shè)計(jì)6G網(wǎng)絡(luò)要考慮三方向的驅(qū)動(dòng)力。一是新業(yè)務(wù)、新應(yīng)用、新場(chǎng)景帶來(lái)什么樣的需求；二是解決現(xiàn)網(wǎng)問(wèn)題和面臨的挑戰(zhàn)，去年5G NSA建設(shè)帶來(lái)高能耗、高成本、運(yùn)維效率低等挑戰(zhàn)，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)要考慮如何改變這些現(xiàn)狀；三是隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù) 、AI技術(shù)的進(jìn)步，新技術(shù)發(fā)展帶來(lái)了驅(qū)動(dòng)力。

在解決現(xiàn)網(wǎng)問(wèn)題和面臨的挑戰(zhàn)上，劉光毅認(rèn)為有四個(gè)問(wèn)題比較突出。一是要進(jìn)一步解決時(shí)延問(wèn)題。固化的協(xié)議結(jié)構(gòu)成為實(shí)現(xiàn)更低時(shí)延的瓶頸，對(duì)于5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，協(xié)議結(jié)構(gòu)是分層的，所有業(yè)務(wù)要一層一層處理，每一層的處理都會(huì)有時(shí)延，構(gòu)成一個(gè)業(yè)務(wù)傳輸時(shí)延的瓶頸。要進(jìn)一步縮短空口的時(shí)延，勢(shì)必要打破這個(gè)結(jié)構(gòu)。

二是網(wǎng)絡(luò)切片的支持技術(shù)要進(jìn)一步演進(jìn)，5G支持端到端切片，但在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)之初，切片的設(shè)計(jì)和優(yōu)化在無(wú)線網(wǎng)和核心網(wǎng)是分別考慮的，二者是否能夠很好銜接有待SA商用驗(yàn)證，這需要在6G網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中考慮。

三是要解決單一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)帶來(lái)的高成本和高功耗問(wèn)題。目前5G網(wǎng)絡(luò)部署是以基站為單位，全功能部署，這會(huì)使整個(gè)建設(shè)的成本高、功耗高，在6G網(wǎng)絡(luò)要做變革，根治這兩大問(wèn)題。

四是大規(guī)?；静渴鸪杀靖?、運(yùn)維難度不斷提升，要思考用AI和大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的智能化，但由于5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)之初沒(méi)有完整地考慮對(duì)這些功能的支持，目前所做的智能化運(yùn)維突破，很難做到全網(wǎng)運(yùn)維支撐。相信6G時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的自動(dòng)化必將是一個(gè)新的發(fā)展方向。

劉光毅表示，受新業(yè)務(wù)、新應(yīng)用、新場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)，要求6G網(wǎng)絡(luò)有更高可靠性，更低用戶面和控制面的時(shí)延，更高的流量密度、設(shè)備密度。而云計(jì)算、大數(shù)據(jù) 、AI都會(huì)在6G網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行深度融合，使網(wǎng)絡(luò)更高效、更智能。

6G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)六個(gè)基本特征

2019年，中國(guó)移動(dòng)提出6G將有五個(gè)方面特征，今年劉光毅認(rèn)為，還可以加上數(shù)字孿生的基本特征。

6G網(wǎng)絡(luò)第一個(gè)特征是按需服務(wù)。6G會(huì)有更多新業(yè)務(wù)、新場(chǎng)景，用戶多元化、個(gè)性化，網(wǎng)絡(luò)要進(jìn)一步提升感知能力，包括行為、業(yè)務(wù)、意圖的感知，根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需求配置網(wǎng)絡(luò)資源，提供體驗(yàn)保障。

第二個(gè)特征是至簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)，多種接入技術(shù)接入一張核心網(wǎng)，接入網(wǎng)實(shí)現(xiàn)即插即用。通過(guò)架構(gòu)、功能、協(xié)議的簡(jiǎn)化，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)精準(zhǔn)服務(wù)的同時(shí)，節(jié)省成本、節(jié)約能耗。實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。未來(lái)接入網(wǎng)絡(luò)分為兩層，一層是信令接入層，另一層是數(shù)據(jù)接入層。通過(guò)分開(kāi)部署，節(jié)約基站部署的數(shù)量，基站功能可以分階段按需加載，而不是全功能基站加載。

第三個(gè)特征是柔性網(wǎng)絡(luò)，以用戶為中心，按需網(wǎng)絡(luò)生成，而且網(wǎng)隨人動(dòng)。網(wǎng)絡(luò)功能去中心化管理，支持獨(dú)立的網(wǎng)元和服務(wù)的伸縮、演進(jìn)和靈活的部署，實(shí)現(xiàn)端到端的微服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)。

第四個(gè)特征是智慧內(nèi)生。AI技術(shù)有長(zhǎng)足進(jìn)步，5G已經(jīng)考慮使用AI的智慧化，但5G的AI是一種外掛式或者說(shuō)是嫁接式的應(yīng)用，很難做到像人類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣的一種內(nèi)在能力。期望6G網(wǎng)絡(luò)中，能夠把AI做成神經(jīng)系統(tǒng)。為了滿足智慧內(nèi)生，需要在6G網(wǎng)絡(luò)中引入數(shù)據(jù)收集面和智能面，通過(guò)數(shù)據(jù)收集面對(duì)6G網(wǎng)絡(luò)全域數(shù)據(jù)進(jìn)行收集；智能面使這些數(shù)據(jù)按需調(diào)用，根據(jù)不同的AI場(chǎng)景提供不同的AI支持。

第五個(gè)特征是數(shù)字孿生。未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)是數(shù)字孿生的網(wǎng)絡(luò)，可以對(duì)每一個(gè)網(wǎng)元、每一個(gè)基站、每個(gè)用戶的服務(wù)在虛擬空間的在線狀態(tài)做實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)運(yùn)行軌跡提前預(yù)測(cè)，對(duì)服務(wù)可能出現(xiàn)的掉線提前干預(yù)，避免網(wǎng)絡(luò)事故發(fā)生。還可以對(duì)新功能提前驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自我演進(jìn)。

第六個(gè)特征是安全內(nèi)生。6G網(wǎng)絡(luò)的安全尤顯重要，據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的發(fā)生可能不是對(duì)物理世界的攻擊，而是對(duì)孿生世界的攻擊。

劉光毅說(shuō)，結(jié)合DICT發(fā)展的趨勢(shì)，我們?cè)?G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中看到的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，期待6G能夠在以下五個(gè)方向變革，一是引入數(shù)字孿生，二是實(shí)現(xiàn)多方數(shù)據(jù)和資源的協(xié)同管理；三是實(shí)現(xiàn)端到端的微服務(wù)化設(shè)計(jì)；四是至簡(jiǎn)基站；五是數(shù)據(jù)和信令的分離，進(jìn)而帶來(lái)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)部署效率和成本的提升?；诖?，劉光毅提出未來(lái)網(wǎng)絡(luò)邏輯架構(gòu)的建議，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)將由“三層、四面”組成。三層包括：資源層、功能層、服務(wù)層，資源層提供底層的無(wú)線、計(jì)算、存儲(chǔ)等基礎(chǔ)資源，為功能層的功能生成提供支撐和服務(wù)，功能層為服務(wù)層的業(yè)務(wù)和應(yīng)用提供支撐。在功能層引入數(shù)據(jù)收集面、智能面、共享與協(xié)作面、安全面，實(shí)現(xiàn)安全內(nèi)生、智慧內(nèi)生。

從關(guān)鍵技術(shù)到網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，6G尚處于發(fā)展前期。5G將通信網(wǎng)絡(luò)帶向萬(wàn)物互聯(lián)，希望6G能使這一愿景遍地開(kāi)花。
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