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1、 1/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 行业研究报告 慧博智能投研 6G行业行业深度:深度:驱动因素、驱动因素、网络架构、应用场网络架构、应用场景景及相关公司深度梳理及相关公司深度梳理 6G,即第六代移动通信标准,一个概念性无线网络移动通信技术,也被称为第六代移动通信技术。6G的数据传输速率可能达到 5G 的 50 倍,时延缩短到 5G 的十分之一,在峰值速率、时延、流量密度、连接数密度、移动性、频谱效率、定位能力等方面远优于 5G。6G 网络将是一个地面无线与卫星通信集成的全连接世界。通过将卫星通信整合到 6G 移动通信,实现全球无缝覆盖,6G
2、 通信技术不再是简单的网络容量和传输速率的突破,它更是为了缩小数字鸿沟,实现万物互联这个“终极目标”。目前全球 6G 发展还处于早期研究阶段。6G 相较于此前技术体系,最深刻的变革在于网络架构从传统的地面接入,向空天地海全方位多维度接入的转变。通过下文我们一起探讨以下问题:6G 发展的驱动因素都有哪些,网络构架及关键能力指标是怎样的,具体的应用场景及业务应用是什么,今后 6G 将带来怎样的市场趋势,相关公司又有哪些,目前我们面临的困境及挑战都有哪些?目录目录 一、6G 驱动力及技术演进.1 二、6G 网络架构.5 三、6G 关键能力.11 四、6G 应用场景及业务应用分析.12 五、6G 市场
3、趋势.17 六、相关重点公司.20 七、挑战及展望.21 八、参考研报.22 一、一、6G 驱动力驱动力及技术演进及技术演进 6G 无线网络是 6G 体系架构中的关键一环,其发展与演进既要顺应创新型社会、碳达峰碳中和、数字化转型等时代变革的要求,与国家战略高度契合;又要考虑智能化、灵活性、能力融合、产业发展等诸多新的技术、产业驱动因素的需求。从发展方向来看,6G 无线网络将从传统的移动通信网络逐步转变为通信、计算、大数据、感知、AI、安全一体融合的新型 6G 移动信息网络,开放与云化将成为未来无线网络演进的重要趋势。1.新时代国家战略的要求新时代国家战略的要求(1)构建创新型社会:打造开放基础
4、设施,构筑技术创新基座构建创新型社会:打造开放基础设施,构筑技术创新基座 当前,我国人口结构面临老龄化、少子化、不婚化三大趋势,人口增长明显放缓,甚至进入负增长,该现状的本质是在表达对“劳动人口数量”的担忧。面对人口结构的重大变化,如何对冲人口问题给经济发展带来的负面效应是一个重要的研究课题。除了积极的人口政策外,我们更应深入研究决定经济增长的 2/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 另一关键指标,即“劳动生产率”。该指标蕴含着经济增长率与人口增长率之间的差距,基本可以看作是“人均收入”的对等指标,提高该指标可以有效弥补人口深度老龄化、少子化、劳动
5、力减少等带来的负面效应,从而降低人口增长率低迷对经济的影响。能够提升社会劳动生产率,进而提升国家经济总量的驱动力就是“技术进步”,也就是我们常说的“创新”,即以科技创新驱动经济发展。6G 技术本身就是一系列面向未来的广泛、深入、系统的技术创新探索。不同于传统移动通信技术,以基站为代表的 6G 无线网络将不再仅仅是一种通信设备,而是与水电、交通、能源等设施类似的新型信息基础设施平台。基于云化技术和开放理念,6G 无线网络可以深度融合通信、计算、感知、智能等多种能力,从而面向整个社会打造的一个开放、智能、绿色的技术创新基座,成为移动互联网、云计算、人工智能、大数据、区块链等关键数字经济技术得以作用
6、到具体的人和物上的桥梁,牵引整个数字经济的发展。(2)碳中和碳达峰:依托能源优势,助力绿色发展碳中和碳达峰:依托能源优势,助力绿色发展 2030 年碳达峰,2060 年碳中和,这是中国作为一个大国对全人类生存环境的承诺。在具体实施层面,我们遵循两条路径:一是能源生产减碳,也就是清洁能源的生产去碳化;另一个是能源使用减碳,就是一切生产生活的能源用电力替代。中国在清洁能源生产领域技术领先,全球市场上超过一半的装备都是中国生产提供的,而且中国有独步全球的能源互联网系统,从供给侧来讲,我国当前的这些技术和设备囊括了光电、风电、水电、氢能、核电等清洁能源;从消费端来讲,我国拥有生产生活电器化全球领先的生
7、产制造、消费使用体系,给清洁能源一个消费的目的地。目前,我国有三横四纵能源互联网,这张网遍布了几乎整个中国,地理跨度极大。一方面,强大的清洁能源基础设施为 6G 无线网络在内的新型信息基础设施提供了坚实的能源供应基座。另一方面,庞大的能源互联网亟需数字化、智能化改造,形成全方位的监控运维体系。而基于云化技术与开放理念,6G依靠海陆空天一体化的立体、多样的覆盖体系与通信、计算、感知、智能深度融合的能力体系,不仅可以满足清洁能源发展的需求,为其提供一整套实现各类应用的基础设施平台,更是对能源基础设施进行深度信息化、智能化升级的有效助力。电力能源基础设施与 6G 信息基础设施的协同组合可以成为我国实
8、现碳达峰、碳中和的重要依托。此外,开放云化的 6G 无线网络将摆脱传统软硬件紧耦合的无线网络形式,实现软件定义下的无线网络能力,从而最大限度的降低硬件等基础设施更新迭代的成本与资源消耗,这也符合国家碳达峰、碳中和的发展战略。(3)数字化转型:提供灵活按需服务,助力千行百业数字化数字化转型:提供灵活按需服务,助力千行百业数字化 社会的数字化转型的本质是场景的数字化,场景数字化的目标是实现以数据为中心的云计算,而以数据为中心的云计算的根本目的是提升整个社会的运行效率。6G 是云计算获取现实世界数字化数据的重要载体和抓手,是实现提升整个社会运行效率的基础设施。6G 技术不仅着眼于更加优异的性能,还将
9、着重强调对复杂多样应用场景的适应性和可落地性。即 6G 无线网络不仅提供更加高质量的通信服务,还需要深度适配千行百业的应用,提供灵活的按需服务能力,助力各行业数字化转型。6G 发展前期,不仅是关键技术的研究窗口期,也是 6G 与各个行业应用达成共识的磨合期。磨合期必然有波动,甚至有对抗,这都是正常的。要实现 6G 对社会各方面深度变革的助力,产业仍需坚定的从内部找降成本的技术手段,从全行业找应用模式,继续不遗余力的细分应用场景,推动 6G 涌现新需求,尽早迈过规模临界点,才能有机会实现应用带动网络的因果反转。可以确定的一个趋势即未来 6G 网络、fY9WaYbZaVeZdXdX7N9R9PpN
10、qQtRtQfQpPtQiNoPtR8OtRsRwMpMrMNZnMqP 3/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 终端、应用等必将会更加复杂和多样。为应对这些挑战,我们必须在 6G 无线网络的设计理念方面提前布局研究,在应用场景上足够细化基础上,让网络有足够灵活性实现按需服务。6G 能在海陆空天体系发挥好多种能力融合的核心价值,必须要继往开来,强化优势。一方面,通过 5G延续至今的内生降成本新技术,继续推进 6G 成本预期与全行业达成统一共识;另一方面,通过继续强化 6G 安全与多种网络能力体系的优势,推进 6G 在未来行业应用中的迅速规模化,持续
11、摊低成本,让各个行业买的便宜、建的便宜、用的便宜、改的便宜,通过 6G 技术助力,实现行业高质量发展,形成优质的良性循环。为了实现对千行百业的深度融合,不仅需要在技术方案上有足够的多样性与灵活性,同时在网络形态、产品形态、技术实现方式上也应当有更加多样和灵活的尝试,而基于云化技术的开放无线网络是实现这一目标的重要方式。只有基于云化技术和开放理念从多个层面与维度对无线网络进行深刻重构,才能承载足够多样的技术方案与能力体系,以匹配全球不同区域,不同行业的需求,从多样的通用硬件中找出市场落地、规模应用的确定性。2.技术与产业发展的驱动技术与产业发展的驱动(1)无线网络开放的主要驱动因素无线网络开放的
12、主要驱动因素 1)网络智能化的需求网络智能化的需求 随着人工智能技术的发展,网络智能化成为了未来网络发展的必然趋势,特别是在 6G 网络中,人工智能技术将会融入网络架构,实现智慧内生。人工智能技术对 6G 网络的赋能需要基于各类数据完成模型训练等工作,而现有网络所采用的软硬件紧耦合设计受限于技术、产业等因素,难以实现对各类数据的实时、海量、按需、统一获取。虽然以 O-RAN 为代表的标准组织在数据的开放方面做出了诸多有益探索,但是要满足 6G 网络对海量数据的获取与共享的需求,网络还需要从协议、接口、数据等多个方面进一步贯彻开放的设计理念,从而实现对网络数据的高效率的获取与高质量的共享。2)网
13、络灵活性的需求网络灵活性的需求 6G 技术将面向千行百业的各类应用各类场景,复杂化的场景和差异化的需求必然要求网络具有足够灵活性,例如对于 toB 市场,灵活快速的部署能力是核心竞争力之一。而传统相对封闭的无线网络形态难以适应日益多样化的市场需求,在按需定制的要求下往往需要大量的人力和物力进行长期反复的开发与测试。因此,开放的无线网络架构是 6G 必然的趋势。基于更加开放的设计理念,无线网络将基于更多的通用硬件与 IT 化的协议模块,从而通过软件定义的基站能力实现更加快速的迭代与个性化可能。3)产业生态发展的需求产业生态发展的需求 随着无线网络功能的日益复杂,相关产业门槛也日益提高。研发完整的
14、无线网络设备,往往需要大量的人力与物力,企业在元器件、硬件系统、软件系统、通信算法等多个领域均需要大量且持久的投入,对于很多中小企业形成了巨大负担,行业集中度日趋增高。过高的行业门槛制约了产业的繁荣与协同。而通过对网络进行开放化改造,从硬件架构、软件架构、协议、接口、数据等多个层面的进行开放化设计,可以大大降低行业的槛,有利于引入更多的公司参与 6G 产业,优势互补,各取所长,从而实现跨行业的资源整合,提升行业的整体价值,构筑繁荣健壮生态。(2)无线网络云化的主要驱动因素无线网络云化的主要驱动因素 1)现网架构演进的需求现网架构演进的需求 4/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行
15、业|深度深度|研究报告研究报告 随着基站部署成本的增高与集中化管理运维的需求,集中化部署的 C-RAN 将成为无线网络的主要部署形式。预计到 2025 年,中国移动新建基站 C-RAN 的部署比例可达到 90%以上。大量集中化部署的基站构成了基站资源池,然而,目前网络的基站由于主要采用专用软硬件系统,主要通过系统内部的调用实现资源优化,还无法真正实现池化增益,资源利用率仍有巨大优化空间。而云化技术可以将大量物理资源抽象为虚拟资源,实现资源的按需分配,从而大大提高资源利用率。大量集中化的基站设备可以为无线网络平台云化提供了良好基础,也为未来无线网络承载更加丰富的业务与功能创造了可能。2)无线资源
16、管理的需求无线资源管理的需求 随着频谱资源的日益紧张与通信基础理论的逐渐成熟,通过单一频段单一制式的接入网技术已难以满足6G 多样化的应用场景。6G 网络必然基于多维度组网技术,采用多种制式、多个频段、多种架构,根据具体应用场景选择最为合理的方案,这必然带来无线资源管理的日益复杂,以及相应软件、硬件多个维度的需求变化。这一趋势要求网络能够更加动态灵活,实现动态调度资源,满足多维度组网所需软硬件资源的按需分配。而云化技术通过对将底层硬件的虚拟化以及相应的通信协议体系设计,实现云原生基础上的 6G 无线网络,从而快速实现定制化资源配置,动态扩缩容,通信协议版本迭代更新等系列新需求。3)多种能力融合
17、的需求多种能力融合的需求 6G 无线网络将深入融合通信、计算、感知、AI 等新能力,实现 DOICT 技术的一体化。然而,从目前的产业格局来看,相关能力以及应用仍然基于不同体系与平台来构建。从技术需求来看,不同能力与应用对资源的需求也存在内在差异。例如通信物理层主要采用流水线式的处理实现加速,而人工智能处理往往需要并行多核处理完成图像识别等应用,在摩尔定律日益放缓的背景下,面向具体领域的 DSA 芯片在未来会更加广泛应用。6G 云化无线网络可以实现各类资源在同一架构下的融合,将多种业务与实际物理资源解耦,从而可以承载更加丰富的 6G 无线网络能力体系,提高用户体验,促进业务创新。综上,可以看出
18、,构建 6G 开放云化的无线网络既是我国经济与社会发展的时代要求,也是 6G 自身内在的产业与技术驱动因素的需求,而基于以上理念打造的 6G 开放云化无线网络将进一步帮助 6G 实现“数字孪生,智慧泛在”的愿景,为通信、计算、大数据、感知、AI、安全一体融合的新型 6G 移动信息网络提供基础载体。3.6G 技术演进趋势技术演进趋势 近期工信部再次明确全面推进 6G 技术研发,2030 年 6G 有望实现商用。3 月 1 日,工信部部长金壮龙表示,未来产业是抢抓新一轮科技革命和产业变革的机遇,实现引领发展的重要抓手;将研究制定未来产业发展行动计划,全面推进 6G 技术研发。2019 年工信部牵头
19、组建 IMT-2030(6G)工作组,成员包括运营商、制造商、高校和研究机构。时间规划上看,推进组 6G 技术试验分为三个阶段:20222024 年是关键技术试验阶段,明确 6G 主要技术方向,开展概念样机试验验证,提升技术能力;20252026 年是技术方案试验阶段,面向典型场景及性能指标,研发 6G 原型样机,开展单站功能测试及性能验证;20272030 年左右是系统组网试验阶段,研发 6G 预商用设备,开展 6G 关键产品测试,全面验证和优化 6G 能力。5/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 二、二、6G 网络架构网络架构 1.6G 网络架
20、构全视图网络架构全视图 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。下面从空间视图、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:1)“三体三体”是架构的空间视图是架构的空间视图,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。2)“四层四层”是架构的逻辑视图是架构的逻辑视图,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。3)“五面五面”是架构的功能视图是架构的功能视图,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
21、能面。以“三体四层五面”的总体架构为基础,其在物理空间和数字虚拟空间结合的设计角度,构成数字孪生网络架构 DTN(Digital Twin Network)。6G 网络的孪生架构包括映射、反馈和闭环的空间设计。6/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 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
22、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。2.“三体四层五面三体四层五面”总体架构总体架构“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
23、。具体如下图所示:“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。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
24、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“四层四层”,拉通,拉通 6G网络本体的逻辑层。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 7/23 2023 年年
25、3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 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
26、,共同组网络功能构成方面,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,共同组成成“五面五面”。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。3.三体:网络本体、管理编排体、数字孪生体三体:网络本体、管理编排体、数字孪生体 随着数字孪生等技术的发展以及网络运维复
27、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。(1)网络本体网络本体 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。1)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。2)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。3)在服务能力上,进一步向服务化
28、、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。(2)管理编排体管理编排体 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。1)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
29、化需求的适应性。2)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。(2)数字孪生体数字孪生体 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。1)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
30、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。2)通过内外闭环,助力 6G 网络实现智能面,达 8/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 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
31、更新下发至物理实体网络。4.四层:资源与算力层、路由与连接层、服务化功能层、开放使能层四层:资源与算力层、路由与连接层、服务化功能层、开放使能层(1)资源与算力层资源与算力层 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
32、理资源。(2)路由与连接层路由与连接层 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。(1)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。(2)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
33、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。(3)服务化功能层服务化功能层 为继承 SBA 的架构优势,该层延续 5G 服务的柔性设计,具备接入控制、移动性管理、会话管理、网络安全、数据报文处理和转发等基础功能,并支持跨域融合、漫游互通、人工智能等增强能力。功能层的不同面应支持灵活组合,按需构成微云单元并支持分布式部署及独立工作。(4)开放使能层开放使能层 开放使能层通过对下层信息和通信能力的提取、封装、编排、组合,为自有业务和第三方应用提供能力和服务。通信能力开放已成为未来网络发展的核心内容。通过开放使能层,开放运营商网络的算力服务、连接服务、功能服务、
34、数据服务、AI 服务、安全服务,为运营商带来更多增值业务的同时,也为用户带来更好的业务体验。具体实现时,可通过能力组件、服务插件、定制业务、API、SDK(Software Development Kit,软件开发工具)等方式,实现能力和服务的开放。5.五面:控制面、用户面、数据面、智能面、五面:控制面、用户面、数据面、智能面、安全面安全面 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。(1)控制面控制面 向全服务化方向演进,实现多种接入方式的融合控制。实现无线、核心网资
35、源,以及固定、移动、卫星资源的统一、高效、精准控制,6G 将在传统控制面的基础上,进一步进行如下方面的增强:1)跨域融 9/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 合,灵活控制。将接入网功能重构为服务,提升接入网与核心网的融合协同能力,业务的快速定制和响应能力。在天地一体网络中,为了提高网络资源的利用率,提供业务连续性和服务质量保障,有必要实现多种接入方式的融合控制。通过网络功能原子化分割、网元动态编排组合、异构网元动态协作,在固定、移动、卫星融合网络中实现网络功能动态分割、部署与协作、融合控制。2)多维感知,精准控制。在尽可能不影响通信功能的前提下,
36、使用通信技术本身的可用以感知探测的能力,实现对目标、环境或者内容的智能自适应的感知,助力网络通信性能的提升或赋予通信系统新的能力。通过感知到的信息,结合人工智能等新技术,实现更加精准的网络控制。(2)用户面用户面 以传统网络用户面为基础,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,全面提升用户面的能力。1)可编程:通过协议无关的用户面编程语言,可以灵活定义用户面的分组处理逻辑,实现对用户面诸多网络功能的灵活定义和在各个可编程网元上的优化编排。网络可编程能够以更高的敏捷性、灵活性提供创新的通信服务,并支持业务的更快速部署。2)服务化:服务化的演进可以使得数据面获得敏捷、简化、开放
37、的优势,然而由于用户面需要实现快速转发的能力,其服务化的演进将分场景进行。在集中侧,需要大流量转发的场景下,其可以仍然采用软硬更加耦合的方式。在分布式边缘的场景下,更多的用服务化的方式灵活部署。3)跨域确定性:用户面将通过跨域融合,采用资源预留、流量整形、队列调度等技术,实现可预期、可规划的流量调度,将时延、抖动、丢包率控制在确定的范围内,从而满足新型业务的大带宽、低时延、高可靠等多样化需求,同时兼顾普通业务流量的转发。(3)数据面数据面 数据面是 6G 网络架构中新增的一个平面,其目的是实现庞大用户数据的高效安全迭代、网络状态的可靠迁移、以及通过可信的方式引入数据服务。该平面将构建高效、统一
38、的数据管理功能,支持精细化的数据采集、高效的数据传输、灵活的数据存储、分布式数据协同,兼顾考虑数据的可靠性、数据隐私和安全,实现对数据全生命周期的闭环管理,同时将数据作为一种服务产品,构建基于数据提供者和消费者的业务逻辑,提供多样化的数据增值服务。具体说来,数据面需要具备以下三方面能力:1)数据融合能力)数据融合能力 用户数据网元在 2G/3G/4G/5G/IMS 均定位为不同类型的网元,其存储的用户数据和相关接口都不一样。例如,移动用户的标识信息、鉴权信息、业务信息均有所不同,不同代际的通信网络使用的用户数据管理协议也是不同的。为了实现鉴权数据的重用、鉴权同步、被叫域选择等能力,不同系统间的
39、用户数据需要进行融合。传统的用户数据的融合方式,需要通过新建或升级部署用户数据网元,再将全网用户的存量数据割接到新的用户数据网元中,存在网络资源浪费、数据割接量巨大、升级时间长等问题。因此,6G 数据面需要具备高效率的数据融合能力,采用集中+分布的存储方式,支持不同网络间的统一鉴权、认证,向业务平台提供统一的用户视图。2)数据连续性能力)数据连续性能力 用户除了静态的签约数据、配置数据外,还会产生上下文数据,如所在的位置、网络为其分配的 ID 等半静态数据,以及在通信过程中产生的信令消息、暂态上下文等动态数据。上述数据在相关网元出现故障时,需要迅速从旧网络实体迁移到新网络实体中,以保证通信的快
40、速恢复。因此,6G 数据面具备可靠性和灵活的迁移能力,结合区块链、IPFS 等去中心化的存储方式,实现数据的分布式可靠性存储和转移。3)数据服务能力)数据服务能力 10/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 6G 网络富含数据“金矿”,但这些数据散落在运营商的不同系统中,如同金沙。因此,6G 数据面通过引入数据服务能力,在满足数据法规监管要求的前提下,通过构建可信的数据服务框架,对网络运营数据、业务数据、用户签约数据、感知数据、AI 模型数据等进行采集、处理、分析、共享,从中发现新价值。(4)智能面智能面 智能面是实现智能服务的物理载体,既可以为服务
41、对象提供本地 AI 能力,又可以通过分布式智能节点的协同提供全局 AI 能力。实现如下三方面的能力:1)AI 要素及其工作流的自动化集成。借助 AI 工程化、算网融合等技术手段,在网络内拉通 AI 要素资源(算力、算法、数据),支持 AI 要素间的交互和集成,提供本地自动化集成 AI 运行环境,实现 AI 工作流的高效运转,满足 AI 服务运行结果的实时反馈。解决当前 AI 技术在网络应用中效率低的问题,AI 服务近数据源、近服务对象部署的设计可满足 AI服务的实时性需求。2)智能服务的高效协同。支持 AI 服务的原子化抽象和分布式部署和协同,通过分布式训练和推理、多智能体协同技术,实现多节点
42、间智能业务的协同,例如终端、无线接入、核心网和应用服务间的智能业务协作,多区域节点的联邦训练、联合推理等,实现从单节点智能到分布式多节点智能的演进,解决从单领域问题到解决复杂系统问题的升级。减少传统集中式 AI 计算模式造成的大量数据传输开销,缓解数据传输中的数据隐私问题。3)智能面与相关功能体的协同。管理编排体对智能面进行 AI 业务的编排;控制面对智能面提供 AI 服务的控制和 QoS 保障;用户面为智能面提供 AI 服务所需要素间的传输连接;数据面为智能面提供数据采集和处理的数据底座;数字孪生体作为网络的数字镜像,为智能面提供智能服务构建所需的网络多维数据模型,例如流量数据模型,网络特性
43、业务模型等,同时为智能面提供智能服务的预验证环境,为智能服务在网络本体运行前提供质量保障。(5)安全面)安全面 6G 网络中的安全面,是基于网络内部建设的各项安全能力,以信任为纽带、AI 为驱动、协同为手段,形成的主动、智能、弹性、高效的安全体系。提供异网融合场景下的高安全防护能力,并对应用赋能。在传统安全防护的基础上,主要实现的新功能包括:1)内生高安全能力)内生高安全能力 将安全能力与网元/网络特性充分融合,实现网络的“高安全免疫”能力,并进一步形成 6G 内生安全体系。同时,结合移动通信网的特点,布局基于身份的网络原生的安全能力,例如:身份管理、认证、高安全密码服务等。2)安全感知与主动
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