6G網路架構願景與關鍵技術展望白皮書

(報告出品方:IMT推進組)

一、 6G 網路架構願景

6G 網路將成為智慧內生、泛在連線、多維融 合的基座,是未來經濟和社會發展的重要基礎。5G 在全球範圍的逐漸普及和規模部署,實現了公眾用 戶通訊能力和服務質量的跨越式提升,有力促進了 垂直行業的數字化轉型。與此同時,空天通訊、人 工智慧、數字孿生、區塊鏈等技術正飛速發展,與 網路的結合日趨緊密,正推動人類從資訊時代走向 智慧時代,從平面時代走向立體時代。

作為使能“萬物智聯,數字孿生”6G 總體願 景的基礎支撐,6G 網路架構應遵循相容和創新並 舉的設計理念,具備智慧內生、安全內生、多域融合、 算網一體等四大特徵。

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智慧內生:

6G 網路內嵌 AI 能力,實現架構級 智慧內生。對內能夠利用智慧來最佳化網路效能,增 強使用者體驗,自動化網路運營,即 AI 構建網路; 對外能夠抽取和封裝網路智慧,為各行各業使用者提 供網路和 AI 結合的通訊和計算服務,即網路賦能 AI。透過內嵌 AI 能力,實現 DOICT 融合的智慧感知、 智慧連線、智慧發現、智慧服務、智慧管理和智慧 編排,奠定萬物智聯的基礎。

安全內生

:6G 網路內嵌安全能力,實現架構級 安全內生。透過 6G 網路內建基礎安全能力,提供 採集、管控、隔離等能力。基於分散式技術,實現 去中心化的安全可信機制,構築安全可信的 6G 網 絡,滿足不同業務場景的差異化安全需求,提高通 信系統的安全自治能力,建設可度量、可演進的安 全內生防護體系。

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多域融合:

空天地等多種接入域,移動網、家 庭網、體域網多種網路域深度融合,實現泛在連線 下的連續通訊。高 / 中 / 低軌衛星網路、空基平臺 網路與地面網路深度融合,實現人聯與物聯、無線 與有線、廣域和近域、空天和地面等的智慧全連線, 採用空天地一體化協議體系,實現不同地域、不同 用途、不同行業網路的跨界融合,構築泛在連線的 網路基座,為使用者提供全時全域無縫覆蓋的高可靠 通訊服務。移動網、家庭網、體域網等多種網路域 共同形成完整的 6G 網路,多個網路域之間打破原 有的固定邊界,形成連線與融合,透過多網路域下 的終端識別、服務連續性保障、終端資訊共享、端 到端服務質量保障等,為使用者提供無感知的網路接 入、資料傳輸及切換體驗。

算網一體:

網路和計算深度融合,實現雲、邊、 網、算的高效協同。網路和計算相互感知,相互協同, 實現實時準確的算力發現、靈活動態的計算和連線 服務的排程,提供無處不在的計算和服務,實現算 力資源的合理分配和使用者無感知,賦能一致化使用者 體驗,提高網路資源、計算資源利用效率。

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二、 驅動力

6G 網路架構設計,既需要考慮 6G 的新業務、 新需求和設計原則的根本性轉變,又需要考慮與現 有網路的相容性,以及業務的繼承性。因此,本節 結合業務驅動、DOICT 融合技術驅動、IP 組網技驅動等因素,詳細闡述 6G 網路架構演進的驅動力 如下:

( 一 ) 場景驅動

業務的發展與社會的發展息息相關。6G 時代 沉浸式雲 XR、全息通訊、感官互聯、智慧互動、通 信感知、智慧內生、數字孿生、全域覆蓋等新業務 新需求不斷湧現。本節梳理並歸類了《6G 總體願 景與潛在關鍵技術》中的主要業務場景,並提煉出 業務的三大共同特徵,以闡述對 6G 網路架構以及 關鍵技術的影響:

1. 沉浸化。

雲化 XR 技術中的內容上雲、渲染 上雲、空間計算上雲等將顯著降低 XR 終端裝置的 計算負荷和能耗,隨著終端能力變得更輕便、更沉 浸、更智慧, XR 技術將進入全面沉浸化時代。同 時隨著無線網路能力、高解析度渲染及終端顯示設 備的不斷髮展,未來的全息資訊傳遞將透過自然逼 真的視覺還原,實現人、物及其周邊環境的三維動 態互動,極大滿足人類對於人與人、人與物、人與 環境之間的溝通需求。雲化 XR 與全息的全面結合, 將廣泛應用於文化娛樂、醫療健康、教育、社會生 產等眾多領域,使人們不受時間、空間的限制,打 通虛擬場景與真實場景的界限,實現沉浸化的業務 體驗。上述業務需要在相對確定的網路環境下,並 透過對 AI 資源的排程,滿足超低時延與超高頻寬及 智慧化的需求,為使用者帶來極致體驗。

2. 智慧化。

情感互動和腦機互動(腦機介面)等全新研究方向已取得突破性進展並得以應用,覆 蓋各行各業的各種感測器的大量應用,加速了通訊 感知的融合,使得 6G 網路將支援目標的檢測、定位、 識別、成像等感知功能。此外越來越多的個人和家 用裝置、無人駕駛車輛、智慧機器人等都將成為新 型智慧終端。情感思維的互通和互動中,智慧體產 生主動 / 被動的智慧互動行為,大量感測器的存在 以及其所探測的資訊,6G 網路的自學習、自執行、 自維護,以及大量智慧終端的廣泛使用,都需要大 量的資料完成自練習、自學習,上述業務要求 6G 網路支援對超大資料量的智慧處理。此外,智慧駕 駛等業務還對時延有嚴格的要求。

3. 全域化。

當前的通訊以地面為主,但是地面 環境複雜,比如高山、海洋、甚至偏遠無人區等, 這些區域的建網成本高昂,運營商難以承受。從抗 災救援、科學考察、遠洋貨輪的寬頻接入等角度出 發,以及隨著無人機、飛機等空中裝置的增多,人 們對通訊的全域化訴求越來越強烈,6G 時代這一 通訊願景需要得到網路的充分支援。因此除了地面 網路,還需要高軌衛星網路、中低軌衛星網路、高 空平臺、無人機等在內的空天網路的相互融合,構 建起全球廣域覆蓋的空天地一體化三維立體網路, 為使用者提供無盲區的寬頻行動通訊服務,這對 6G 網路架構的設計提出了新的挑戰。

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( 二 )DOICT 融合的技術驅動

資料技術 DT、運營技術 OT、資訊科技 IT 和通 信技術 CT(DOICT)的全融合將共同驅動網路變革 和能力升級,助力全社會全領域的數字化智慧化發 展。作為 CT 技術的重要呈現,行動網路已經充分 引入了 IT 技術,將 NFV、容器、SDN、基於 API 的 能力開放等技術在系統中獲得充分應用。面向未來 將有更多的來自生產運營的需求,並透過 OT 技術 (Operational Technology)為行動網路帶來新的 基因。

OT 與 CT 的融合將成為行動網路發展的一個 重要方向,透過增強網路能力實現高可靠、高可用、 確定性和實時性,併成為工業數字化轉型的重要推 動力。此外,DT 技術也將為網路演進注入新的活力, 數字經濟的發展基礎是海量連線、資料採集以及建 模和分析。行動網路與大資料、AI、區塊鏈等技術 結合,基於豐富的演算法和業務特徵構建資料模型, 可以實現更加精準可信的資料服務,進一步推動網 絡演進。

1. AI 技術

。隨著新技術的不斷突破與發展,新 的應用場景將不斷湧現,會對網路架構的支援能力 和演進能力提出現實而嚴苛的需求,例如在網路規 模、網路種類上同時向高度定製化(複雜化)和高 度簡化兩個極限方向發展。應用於未來網路中的智 能技術必須具備自身演化能力和較高程度的自我優 化能力。未來 6G 網路要做到智慧內生,就不應只 侷限在利用 AI 解決網路自身的問題,而是對於行 業數字化等第三方 AI 應用也能夠提供更好的架構 支援。因此,在未來架構中,需要定義架構級的內 生 AI,實現網路自治、自演進、自最佳化,提供智慧 基礎能力並原生支撐各種型別的 AI 應用。實現從雲 AI 向網路 AI 的轉變。

2. 安全技術。

傳統行動通訊網路缺乏安全內生 的設計,隱私洩露、中間人攻擊、分散式拒絕服務 攻擊等頑固安全問題難以根治;同時網路安全與信 息系統和業務應用各成體系,安全投入成本高;6G 時代面臨量子計算機攻擊威脅,傳統基於計算複雜 度的密碼學安全,存在極大隱患。另外,AI、區塊 鏈等新技術廣泛應用本身也是雙刃劍,使用這些新 技術來使能 6G 網路的一些新特性,但也可能會給 網路帶來更多的安全隱患。可以預見,6G 面臨的 安全攻擊也會更加的多樣性和智慧化。因此,對於 6G 網路安全需要考慮如何在架構和標準維度形成 共識,定義架構級的內生可信安全機制。

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3. 區塊鏈技術。

區塊鏈是多方協作維護的分佈 式共享資料庫,具有公開透明、全程留痕、歷史可溯、 集體維護、智慧執行等特點,可有效建立多方間協 作,促進資源高效配置,可支撐數字資產的高效流 通及解決數字安全問題。區塊鏈的本質是信任機制 的革命,解決多方間的去中心化信任問題。藉助區 塊鏈的不同技術特點,結合網路架構及關鍵技術的 設計需求,為資料安全可信、資源共享、隱私保護、 網路架構去中心化等功能實現提供技術使能。

4. 數字孿生技術

。數字孿生綜合運用感知、計 算、建模、模擬、通訊等技術,實現虛實對映與互動, 正成為構建新一代數字基礎設施的使能技術和中堅 力量。6G 時代,數字孿生技術將廣泛地運用於智 能製造、智慧城市、人體活動管理和科學研究等領 域,使得整個社會走向虛擬與現實結合的“數字孿 生”世界。同時,面對持續增加的業務種類、規模 和複雜性,6G 網路本身也需利用數字孿生技術尋 求超越物理網路的解決方案。數字孿生不是一個單 項技術,它是一系列數字技術的整合融合和創新應 用。面向構建“數字孿生”世界的目標,數字孿生 技術未來將進一步與 DT、OT、IT、和 CT 技術深度 整合和融合,並促進相關領域發展。

( 三 )IP 新技術驅動

作為組網和協議基礎的 IP 技術將進一步演進。 更多樣化的接入場景,超越“盡力而為”的質量保 障機制使得 IP 組網技術成為 6G 重要的技術驅動力 之一。

1. 靈活化組網

。6G 網路將是多網互聯、多場 景並存的網路,工業網路、衛星網路的發展給目前 蜂窩網的基礎互聯互通能力帶來了新挑戰。在產業 網際網路中,萬物互聯、海量 IoT 裝置接入、工業 IT 和 OT 網路融合,需求各異、能力各異,需要靈活 適配不同的組網需求。作為未來通訊重要的基礎設 施,衛星網際網路將為全球提供低成本互聯服務,但是在衛星網際網路中,衛星節點有高度的動態性,現 有的組網技術難以應對,需要定製新的路由轉發體 系。因此,未來網路需要透過“場景可定製”的互 聯互通技術,實現靈活、可定製資訊互通。

2. 確定性組網

。工業控制網路的場景中,端到 端時延要求的典型值約在 1 毫秒到 10 毫秒。傳統 行動網路包含端到端(終端、無線接入、核心網、 傳輸網)各域,傳統的組網方法無法脫離三個網路 域。但在極致網路效能要求的前提下,未來網路需 要在支援 BE(Best Effort)流量轉發的同時,能夠 提供 Critical(嚴苛)資料流的端到端的有界時延, 以及極致的低丟包率,同時需要探索脫離現有端到 端業務域拉通的新型組網方式,這對現有網路的轉 發和組網提出了挑戰。

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3. 網路程式設計。

為了提供更好的使用者體驗和更高 的資源利用率,大型 IT 公司積極在資料中心網路中 實踐網路可程式設計技術,例如 P4 等,在轉發裝置上, 根據業務需求,靈活載入不同的轉發邏輯。6G 網 絡架構中,也可以考慮探索 SRv6 等三層的網路可 程式設計機制,來支援靈活的流量調優和業務編排,同 時減少網路協議的數量,簡化網路。

4. 網路編排。

面對未來網路多樣化的組網方案, 傳統行動網路管理編排方式多依靠人工與自動化相 結合,在網路部署的靈活性及有效性方面大打折扣, 同時業務的時效性也對組網的時間週期提出了巨大 的挑戰。網路運維管理亟需整合多方資源,端到端 拉通以實現管理系統的更新換代。

三、 6G 總體網路架構展望

( 一 ) 網路架構需求

6G 網路架構設計時,需要考慮兩個堅持及四 個轉變:

堅持網路相容性原則

。6G 網路架構需要具備 強後向相容能力,既要支援與 5G、傳統網路的互 聯互通,實現網路、使用者層面的無障礙互動;又要 支援由 5G 網路平滑發展演進為 6G 網路,實現全類 型業務連續性。6G 網路架構需要具備前向相容能力, 具備良好的可擴充套件性和自生長、自演進、自最佳化能 力,支援基於最小服務單元進行線上、動態升級。

堅持智簡設計原則。

面對未來超大規模的網路 接入和動態變化的網路需求,6G 網路的複雜度將 以指數級別增長。“6G 網路架構設計時,需要盡 量的降低網路的複雜度”。可以考慮透過同態化的 設計,端到端採用統一的設計思想,採用統一的接 口基礎協議,多種接入方式採用統一的接入控制管 理技術,基礎網路架構以極少型別的網元實現完整 的功能等。透過智簡設計,使得 6G 網路通訊所需 的協議數量和信令互動大幅減少,從而降低網路的 複雜度,同時使其具備韌性、安全性和可靠性的特 點。

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為全面滿足 6G 的新業務新場景,透過對 6G 網 絡架構的創新設計,力求實現如下四個轉變:

1. 從集中化向分佈化轉變。

透過去中心化的信 任架構,以及控制的分佈化和層次化,實現以使用者 為中心的控制和管理;架構設計支援具有隱私保護、 可靠性、高吞吐量特性的區塊鏈。滿足使用者豐富多 彩的個性化需求。適應資料的分散式特性及算力的 分散式部署。

2. 從重型增量式設計向智簡一體化設計轉變。

透過智簡的接入網架構設計、智慧化的端到端內生 感知 - 計算 - 控制一體化機制、核心網路功能同態化以及介面協議的智簡統一設計,實現智簡一體化 的網路架構,內生智慧的至強功能,從而降低網路 複雜度,達到輕量化網路架構的目標。

3. 從外掛式設計向內生設計的轉變。

被動的、 補丁式的、增量式的功能增強難以滿足 6G 支援面 向全社會、全行業、全生態的各種業務需求,反而 導致網路規模和功能越來越複雜。透過設計算力、 資料與網路深度融合的智慧內生和安全內生機制, 打造多維立體全場景深度智慧接入與多網共生融合 體系,實現 6G 網路內生設計,打造 6G 內生網路。

4. 從地面接入向空天地海泛在接入的轉變

。6G 網路架構需要支援天基、空基、地基多種接入方式, 固定、移動、衛星多種連線型別,個人、家庭、行 業多種服務型別,並實現網路側的多接入、多連線、 多服務融合。固定、移動、衛星多種連線型別,個人、 家庭、行業多種服務型別,並實現網路側的多接入、 多連線、多服務融合。

( 二 )6G 網路總體架構展望

6G 網路將實現包括陸海空天在內的全球無縫 覆蓋。社會管理、經濟生產、人類生活將愈發依賴 高效可靠執行的網路。在 6G 時代,甚至一個使用者 可能就是一個生態場景,需要從網路架構層面提供 使用者為中心的業務體驗,讓使用者參與定義網路業務 和定製化網路運營的機制,滿足使用者豐富多彩的個 性化需求。透過網路架構的創新設計,解決現有網 絡存在的架構問題,同時滿足 6G 網路業務定製化 需求。

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網路架構的組織方面

,採用集中和分佈協同的 去中心化的分級網路。隨著使用者數量、網路裝置數 量、協議數量、介面數量以及網路裝置之間的互連 / 互動數量快速增長,以及網路功能的快速增多,集中控制的設計使得網路正變得越來越複雜。此外, 龐大而集中的網路實體存在單點故障和拒絕服務攻 擊等風險。因此,可以考慮將 6G 網路透過集中和 分佈協同、分散式自治的方式進行組織,一方面將 更多的網路功能擴充套件到網路邊緣,另一方面將面向 全域性的核心功能集中,透過雲網融合、分散式協 同,支援更加複雜的業務。具有分散式、定製化特 點的 6G 網路架構不僅可以抵禦 DDoS 攻擊和降低 單點故障的風險,也可以為每一個使用者提供定製化 的策略。去中心化的使用者和資料管理方式,也讓終 端使用者獲得了個人數字資產的所有權和控制權,提 供 DaaS 資料服務,結合智慧內生的網路 AI,提供 AIaaS 智慧服務。

網路元素方面,

分散式的邊緣網路由同構的微 雲單元根據場景按需擴充套件而成。6G 網路架構透過 同態化的設計,讓基礎網路架構可以用極少型別的 網元實現完整的功能,通訊所需的協議數量和信令 互動大幅減少,降低網路的複雜度,同時具備韌性、 安全性和可靠性的特點。分散式的同構微雲單元可 根據不同應用場景進行擴充套件,完成不同業務場景下 的域內自治,形成網中網,滿足空天地一體化的泛 在接入需求及不同垂直行業的接入需求。

網路的治理機制方面

,採用智慧自治的分散式 管理機制和數字孿生技術,實現 6G 網路的自組織、 自演進。自組織包含自管理、自保護、自適應和自 治癒。網路透過自管理屬性動態地進行資源管理, 並利用自保護屬性維持網路的穩態,基於服務要求 自適應網路的狀態變化,透過自治癒屬性使得遭遇 惡意攻擊的網路快速復原。自演進是指 6G 網路通 過軟體定義智慧、編排與管理智慧(例如認知網路、 服務架構、全自動生命週期管理、資訊物理系統與 數字孿生網路),實現智慧無線電、智慧覆蓋與智 能演進的網路架構,確保服務、編排、管理、拓撲、 部署、覆蓋、空口、天線等連線要素的靈活性和軟 件可程式設計。透過意圖驅動網路,基於意圖表達 / 收集, 轉譯驗證,智慧編排實施和網路感知分析,透過基 於 AI 的資料驅動決策實現閉環控制,最終達到跨服務、域和生命週期的閉環自我設計實施和最佳化演進, 實現智慧自治網路。

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介面協議體系方面

,採用智簡統一的協議,實 現網路服務即插即用。6G 網路作為社會基礎設施 需要支撐紛繁多樣的服務需求,支撐的業務或者服 務內容不僅千差萬別並且服務質量要求越來越高, 6G 網路需要有智簡統一的協議體系,以降低支撐 各類業務時的邏輯約束,新的網路功能和服務可以 透過即插即用的方式引入。

考慮網路的相容性和持續演進,端到端網路服 務化,功能按需編排,實現高效網路服務。根據業 務與應用層提供的使用者需求,網路功能層按需地進 行部署、引數的配置,同時按需排程與預留資源, 由此在業務與應用層實現服務化構建。利用區塊鏈 等新技術,實現雲、網、邊之間資源的按需分配和 靈活排程,從而在資源層實現服務化構建。基於微 服務理念對無線協議功能進行重構,構建功能更細 粒度的控制面與使用者面網路功能資源池。該網路功 能資源池中的每一個網路功能都可以獨立迭代演 進、彈性擴充套件,網路功能之間也可以根據使用者需求 按需組合,為使用者提供定製化網路服務。此外,基 於容器等雲原生技術,實現網路架構的自我演進、 業務的快速彈性部署,在網路功能層實現服務化 構建。

四、 6G 網路潛在技術和關鍵能力

( 一 ) 潛在架構類技術

(1) 分散式網路技術:集散共存、分佈自治 為了滿足多樣化場景的業務要求,6G 網路需要 實現空、天、地、海立體覆蓋以及多種異構網路的 融合共存。同時,DOICT 融合發展的技術,驅動通 信網路持續走向開放,既能實現網路集中控制,又 能靈活實現轉發裝置就近接入以及本地分流。隨著 分散式邊緣計算以及智慧終端裝置大量部署,計算 和儲存等資源下沉至邊緣節點,需要分散式與集中 式協作的雲邊融合網路來支援。因此,未來 6G 網 絡架構將會是集中控制式行動通訊網路與開放式互 聯網相互融合的、集散共存的新型網路架構。

分散式網路技術在一定程度上突破了中心化的 限制,驅動了網際網路業務的飛速發展。包括在網路 成員之間共享、複製和同步資料庫的分散式賬本技 術(DLT),實現分散式資料儲存的去中心化點對 點傳輸的星際檔案系統(IPFS),實現網路功能的 分散式,快速查詢及訪問等的分散式雜湊表(DHT), 以及組合多種分散式技術的區塊鏈等技術。其中, 區塊鏈技術憑藉其多元融合架構賦予的去中心化、 去信任化、不可篡改等技術特性,為解決傳統中心 化服務架構中的信任問題和安全問題提供了一種在 不完全可信網路中進行資訊與價值傳遞交換的可信 機制。因此,在網間協作、網路安全等方面引入區 塊鏈技術思維,可以增強網路擴充套件能力、網間協作 能力、安全和隱私保護能力。此外,區塊鏈技術還 能夠提供高效能且穩定可靠的資料存證服務,保證 資料的安全可信和透明可追溯。

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(2) 空天地一體化組網:泛在連線、多網融合

在 6G 時代,天基(高軌 / 中軌 / 低軌衛星)、 空基(臨空 / 高空 / 低空飛行器)等網路將與地基 (蜂窩 /WiFi/ 有線)網路深度融合,組成一張空天 地一體化網路,不僅能夠實現人口常駐區域的常態 化覆蓋,而且能夠實現偏遠地區、海上、空中和海 外的廣域立體覆蓋,滿足地表及立體空間的全域、 全天候的泛在覆蓋需求,實現使用者隨時隨地按需接 入。此外,天基、空基和地基接入,在不同環境和 業務場景下各具優勢,空天地一體化融合網路可以 綜合利用固網資源與衛星資源,併發揮其優勢來擴 展行動網路的覆蓋範圍,同時透過天基、空基和地 基多接入的融合,提供更快的速率、更好的服務質 量(QoS)和更高的可靠性,為使用者提供極致、可靠、 連續的通訊服務。

空天地一體化的 6G 網路將實現人聯與物聯、 無線與有線、廣域和近域、空天和地面等的智慧全連線,為使用者提供泛在通訊服務,不僅可以在全球 實現寬頻和物聯網通訊,還可以將增強定位導航、 實時地球觀測等新能力整合到 6G 系統中。未來, 使用者無論是步行、乘車、乘機,甚至當部分通訊基 礎設施因災害而受損後,都可以透過同一部終端接 入 6G 網路,並獲得連續的高質量的服務體驗。

(3) 網路智慧內生:AI 構建網路、網路賦能 AI

6G 網路需要滿足未來 2B/2C 等智慧內生的基 本訴求,相比於之前的網路架構設計存在幾個方面 的正規化轉變:

– 從雲化到分散式網路智慧的轉變。由於網 絡中資料和算力的分佈特性,要求 6G 構建開放 融合的新型網路架構,實現從傳統的 Cloud AI 向 Network AI 轉變。

– 對上行傳輸效能加強關注的轉變。和之前網 絡以下行傳輸為核心不同,智慧服務將帶來基站與 使用者之間更為頻繁資料傳輸,需要重點考慮上行通 信的場景需求以更有效地支撐分散式機器學習運 用。

– 資料處理從核心到邊緣的轉變。未來資料本 地化的隱私要求,極致時延效能,以及低碳節能等要求,要將計算帶到資料,支援資料在哪裡,資料 處理就在哪裡。

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(4) 安全內生:預測危險、抵禦攻擊

隨著 6G 網路與 AI 的深度整合,透過對網路數 據、業務資料、使用者資料、網路攻擊行為和安全威 脅情報等多維資料進行學習,助力網路安全智慧化, 提高通訊安全自主自治能力,降低網路安全運營成 本,建設可度量、可演進的安全內生防護體系。

隨著 6G 網路進一步朝著資源邊緣化和網路分 布式演進,計算和智慧下沉帶來的資料隱私和通訊 安全成為新的安全問題。區塊鏈特有的雜湊鏈式基 本架構及其關鍵技術為 6G 安全可信管理、構建信 任聯盟提供了新的技術支撐。將區塊鏈與身份認證 結合,可實現身份自主管控、不可篡改、有限匿名等, 解決 6G 多方信任管理、跨域信任傳遞、海量使用者 管理等難題。隱私計算作為資訊保安的核心技術之 一,可以為 6G 網路提供一個時間上持續、場景上 普適、隱私資訊模態上通用的體系化隱私解決方案, 實現對隱私資訊的全生命週期保護。

(5) 數字孿生網路技術:虛實結合、閉環控制

數字孿生是物理實體在數字世界的實時映象, 具備虛實融合與實時互動、迭代執行與最佳化,以及 全要素、全流程、全業務資料驅動等特點,目前已 在智慧製造、智慧城市、複雜系統運維等領域得到 成功運用。6G 時代,伴隨著人工智慧、大資料、雲 計算等技術的不斷髮展以及資訊和感官的泛在化, 數字孿生技術也將更廣泛地運用於人體健康、家居 生活和科學研究等領域,使得整個社會走向虛擬與 現實結合的“數字孿生”世界。

數字孿生技術在改變我們的生產系統的同時,也使得網路本身的數字化成為可能。傳統的網路優 化和創新往往需要在真實的網路上直接嘗試,耗時 長、服務影響大。網路新技術研發經歷模擬驗證實 驗室驗證和試點驗證等多個階段,研發週期長,並 且難以遍歷商用網路中潛在的組網和應用情況。基 於數字孿生的理念,網路將進一步向著更全面的可 視、更精細的模擬和預測、更智慧的控制等方向發 展。數字孿生網路(DTN, Digital Twin Network) 是一個具有物理網路實體及虛擬孿生體,且二者可 進行實時互動對映的網路系統。在此係統中,各種 網路管理和應用可利用數字孿生技術構建的網路虛 擬孿生體,基於資料和模型對物理網路進行高效的 分析、診斷、模擬和控制。同時,數字孿生網路服 務作為一種新的網路服務為業界提供端到端或部分 網路功能的孿生服務,使能行動網路創新加速,以 降低電信行業研發成本和縮短研發週期。

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( 二 ) 潛在能力類技術

(6) 可程式設計網路技術:按需定製、敏捷靈活

隨著通訊網路支援的行業場景越來越多樣化, 網路架構和功能也變得越來越複雜,帶來網路演進 和定製的複雜化。為了使網路適應未來多變的需求, 在 6G 網路中應透過引入端到端可程式設計網路技術, 讓網路更加智慧和靈活,並且從網路架構本身進行 根本性的改進,設計更加高適應性和靈活彈性的網 絡。

在 5G 階段已經開始進行了一些網路可程式設計的 探索和改進。5G 核心網中引入 SBA 服務化架構, 從根本上改變了傳統的 P2P 點到點架構通訊方式。 5G 核心網採用了控制面與使用者面解耦(C/U 分離) 的架構。其中控制面基於雲原生的軟體設計,使得 5G 核心網的控制面網路功能可以快速構建、釋出 及部署,結合雲計算實現網路功能與底層硬體及操 作系統解耦。使用者面則重點關注如何利用各種新興 的轉發技術滿足 5G 網路的低時延和高頻寬需求。

(7) 通訊和資訊感知融合網路:多維感知,賦 能通訊

6G 網路融合數字世界和物理世界,通訊技術需 要進一步發展到支撐感知萬物的需求,從而實現萬 物智聯。通訊和資訊感知融合網路具備在儘可能不 影響通訊功能的前提下,使用通訊技術本身的可用 以感知探測的能力,實現對目標、環境或者內容的 智慧自適應的感知,助力網路通訊效能的提升或賦 予通訊系統新的能力。因此,通訊和資訊感知融合 使得通訊網路不僅是提供資訊傳輸和互動的載體, 更讓通訊網路本身成為一種能夠產出有價值資訊的 龐大資源。通訊網路的資訊感知也是多維多粒度的:

– 環境和目標感知。新的頻段和大規模天線 的進一步演進為無線通訊感知深度融合提供了可能,利用無線通訊訊號接收和處理反射實現完成物 理環境的探測、目標定位和跟蹤、移動同步成像、 測距製圖以及光譜分析等。網路架構需要增強以適 配多基站協同感知以及感知能力開放。

– 業務資料和內容感知。網路資料和內容的 感知關鍵在於對資料和內容的識別、評估和篩選, 可利用基於資料和內容命名,將內容與位置解耦的 資訊中心網路技術在網路層上實現對業務資料和內 容的識別。網路架構需要增強以支援採用新編碼方 式的業務和內容的感知以及 QoS 控制。

6G網路架構願景與關鍵技術展望白皮書

(8) 確定性網路技術:確定傳輸、極致效能

據 2021 年世界網際網路發展趨勢顯示,全世界 有超過 18。3 億個網站;目前全球總人口數量達到 78 億,網際網路使用者數量達到 48 億,滲透率 59%, 其中,移動端使用者數量達到 51 億,活躍社交媒體 使用者數量達到 37。8 億,移動端社交媒體使用者數量達 到 38 億。激增的資料業務造成網路出現了大量的 擁塞崩潰、資料分組延遲、遠端傳輸抖動等。但如 AR/VR、遠端控制、智慧醫療、車聯網、無人駕駛 等應用對時延、抖動和可靠性有著極高的要求,比 如端到端時延從微秒到毫秒級、時延抖動為微秒級、 可靠性達 99。999% 以上。由此可見,僅提供“盡力 而為”服務能力的傳統網路,無法滿足工業網際網路、 能源物聯網、車聯網等垂直行業對網路效能的需求。 因此,面對“準時、準確”資料傳輸服務質量的需求, 迫切需要建立一種能夠提供差異化、多維度、確定 性服務的網路。

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(9) 可信資料服務:可信框架、智慧增值

資料的價值“金礦”已被市場廣泛認知和期待, 未來 6G 的生態系統本身將會產生、處理、消費海 量的資料,從運營到管理,從網路到使用者,從環境 感知到終端等,並可能處理第三方的行業資料,這 些資料將使能更加完善的智慧服務,為運營商增值, 但同時給高效地組織和管理資料帶來了新的挑戰。 同時,隨著 ICT 的廣泛及深度應用,資料安全和隱 私洩露事故的不斷披露,人們越來越意識到隱私和 資料所有權的重要性。

各主要國家和組織也紛紛出 臺相關法律法規來規範資料的使用,明確使用者對個 人資料的控制權,資料主體應能夠自主決定是否將 個人資料變現、共享或提供給 AI 模型進行訓練。 現有網路作為資料傳輸的“管道”,透過單點 技術實現資料處理、服務及安全隱私保護,而在 6G 時代,將需要引入獨立的資料面,構建架構級的統 一可信的資料服務框架,在滿足資料法規的監管要 求的同時,提供可信的資料服務,為運營商提高運 營效率,並智慧增值。

(10) 沉浸多感網路:多維通訊、身臨其境

沉浸多感網路技術可實現沉浸式雲 XR、全息通 信、感官互聯、智慧互動等業務應用的實時控制。 沉浸多感網路邏輯架構如下圖所示,根據應用層需 求,感知層完成視覺、聽覺、觸覺等多維度媒體信 息的感知和編解碼,網路層由分散式業務控制引擎 完成媒體智慧分發處理、多併發流協同、QoS 智慧 感知和排程、沉浸多感網路路由等功能。

為滿足沉浸多感典型場景需求,6G 網路需要 支援新型媒體編解碼、媒體智慧分發處理、多併發 流協同控制、QoS 智慧感知和排程、沉浸多感網路 路由等潛在技術。

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五、 總結及展望

目前,面向 6G 的移動通訊系統架構和關鍵技術還處於探索階段,一些技術發展方向 正逐漸形成共識,分散式、天地一體化、智慧內生、安全內生等潛在架構類技術及網路 可程式設計、資料服務等關鍵能力類技術,將有機融合,共同實現 6G 網路整體架構。

預計未來幾年,隨著 6G 網路架構和關鍵技術研究的深入,如下四方面值得重點關注:

1. 網路技術的創新將在 6G 網路中發揮更重要的作用,網路架構的創新將是 6G 的核 心創新之一。

通訊產業經歷了數十年的高速發展,空口傳輸效能逐漸逼近夏農定理的極限,新型 網路技術特別是網路架構的創新,有望顯著提升網路能力,為使用者提供更加極致的業務 體驗。

2. DOICT 技術跨界融合,共同驅動 6G 網路架構的演進。

來自生產運營的 OT 需求是 6G 的新元素,協同資料技術 DT、運營技術 OT、資訊技 術 IT 和通訊技術 CT,將共同驅動網路變革和能力升級,助力全社會全領域的數字化智慧 化發展。

3. IP 組網技術與行動網路的結合將成為 6G 網路發展新突破的契機。

IP 技術具有基礎性,且依靠自底向上的創新機制,所以創新難度大、週期長,但是 IP 網路領域近幾年創新活躍,和行動網路的融合創新,有望促進 6G 網路跨越式的發展。

4. 網路架構方案需逐步收斂,最終形成全球統一的 6G 網路架構標準。

6G 網路架構技術佈局已開始,一些技術發展的方向逐漸形成共識,需要透過多種潛 在技術與網路架構的有機融合,與開源互動發展,加速方案收斂,為全球標準統一打好 基礎。

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(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關資訊,請參閱報告原文。)

精選報告來源:【未來智庫官網】。