面向智慧内生的6G全服务化架构探讨

面向智慧内生的6G全服务化架构探讨 黄宇红中国移动2023年7月 1 全服务化是6G网络发展方向 2 全服务化架构设计及关键技术 3 中国移动全服务化阶段性研发成果 4 总结与展望 2 从ITU技术指标到技术布局，网络是关键 ITU-R已明确6G典型场景，布局了技术指标，但这些指标不是单点技术的要求、而是网络系统性的要求，技术布局需从网络整体出发、系统思考 ITU技术指标 新业务及场景 网络整体性要求 3技术领域 构 络 架 网 •通过平台化、服务化、内生设计， 实现网络智慧内生 超能交通通感互联 全息交互元宇宙智能交互精准医疗 智慧工业 •面向全场景，融合全要素，实现全领域资源和能力贯通 核心网 SCU SCU SCU SCU 网 线 组 无 •多频段多制式融合组网 •提高组网灵活性降成本 •拓展移动网络从广域到微域 •高性价比地提供感知能力 不是单点技术的指标而是网络系统的指标 无线网 终端 •峰值速率100Gbps以上 信 线 通 无 •网络频谱效率提升2~3倍 •海量连接随机接入用户提升2倍 3 以网为核心，中国移动形成6G技术布局，产学研协同攻关 加强产学研用协同攻关、强化关键技术系统性创新，打造6G科学实验装置，形成“3+10+1”的6G技术体系布局 无线组网 3技术领域 无线通信 10技术方向布局 ③新型无线传输 语义通信 新型编码多址 智太可 能赫见 超兹光 表通通 面信信 信道测量与建模 ①② ④⑤⑥ 网络架构 ⑦新型网络架构 ⑧⑨⑩ 超空 大口 规A 模I 天线 融 构 异 通感一体化 新 型 无源 合 组物 联 网 轻移分 量动布 化算式 协力自 议治 智全内 慧服生 内务确 生化定性 内空数 生天字 安地孪 全一生体网 络 中国移动 新型创新联合体 产业合作伙伴 以需求为牵引、问题为导向，做好“网络+融合创新” ④⑤⑥⑦ 中关村泛联院 北京邮电大学-中国移动研究院联合创新中心 清华大学-中国移动联合研究院 东南大学-中国移动研究院联合创新中心 协同攻关基础理论和原型样机研究 ③⑦⑧ 确保技术向标准、 产品及应用转化 ①⑨⑩ 1套科学装置：构建开放的、场景化的联合研发与试验环境4 从移动通信向移动信息重大转变，要 求网络组织范式变革 6G六大典型场景要求网络内生支持AI、感知、泛在连接等新能力，网络将从通信服务向信息服务转变， 高性能、多样性、低成本构成的所谓“不可能”三角形，需要用平台化、服务化、智能化打破 六大场景可分为三类： 第一类是性能沉浸化：5G三大场景的增强 第二类是要素融合化：AI与通信的融合、感知与通信的融合 第三类是覆盖全域化：泛在连接 网络平台化是基座：网络成为聚合相关业务能力的“平台”， 供需动态匹配，为用户提供多样化的移动信息服务 5 平台化服务网络是发展方向 平台化服务网络是网络架构设计新范式，网络平台化、服务多样化，实现网络柔性变革， 支持功能动态扩展，性能弹性提供，服务供需动态匹配，网络灵活生长 网络平台化 业务能力的原子化、开放化是关键 横向：层间解耦、层内原子化，统一封装，提供调用服务 服务多样化 服务化的调用、服务化的编排是关键 纵向：跨层多要素按需智能编排，为用户提供定制化服务 Internet IoT V2X …… 基础设施（Infrastructure） 网络功能（Networkfunction） Internet IoT V2X …… 网络功能（Networkfunction） 基础设施（Infrastructure） 6 服务化是从5G开始的网络发展方向 服务化从5G开始，是统一网络下提供多样化服务的重大变革，服务化架构在5G设计中 已完成重大突破 单一服务（语音、数据）多样化服务（产业互联网） 煤矿井下监控 智慧工厂 远程医疗…… 移动终端 管理寻呼 会话建立 会话修改 实例服务 绑定注册 接入认证 切片选择 服务 服务 授权查询 策略数据事件控制分析开放 策略统一能力 执行存储开放 ...... 信号处理 资源 无线连接 信息流 终端 平台化 服务化 MME HSS SAEGW …… 信号处理 资源 无线连接 信息流 终端 烟平 囱台 设设 计计 刚柔 性性 控控 制制 提出移动网络架构平台化、服务化变革思路，满足5G服务“千行百业”的多样、定制和敏捷的跃变需求 传统架构功能耦合、控制刚性、业务型单一，不易定制、不易拓展，无法满足需求跃迁 7 服务化不断走向纵深，成为5G、6G的基石 服务化架构赋能功能柔化，开启网络即服务演进，使网络平台化成为可能 5G(SBA) 服务化架构不断演进深化SBA->eSBA->HSBA 5G-A(eSBA) 6G(HSBA) 核心网 控制面 无线接入网 终端 核心网用户面 核心网 控制面 终端 无线接入网 核心网用户面 核核心心网网控控制制面面 终 终端 无无线线 接接入入网网 核核心心网网 用用户户面面 已服务化部分未服务化部分 服务化是5G标志性技术，带来网络体系架构的深刻变革；6G将继承服务化的核心理念， 实现端到端全服务化系统8 全服务化是6G网络的发展目标 全服务化是6G网络的发展目标，需要在兼容5G架构基础上拓展服务化领域、深化服务化机制、扩展服 务化要素，为网络分布化、自治化提供基础 池化的算网基础设施 OTN/OXC OTN/OXC OTN/OXC 柔性的网络功能 资源管理编排 Internet IoTV2 XR … 动态匹配的X服务供给 … 5G服务化还不完善，面对复杂业务逻辑如何实现高效组合、高效管理还有待优化，新服务的加入会波及已有服务，各个功能服务化过程中需要优化的设计机制在6G中才能彻底设计完善（如UPF需要从处理数据扩展到支持关联上下文） 多样化服务 感知 通信 算力 通用、开放、可共享能力 服务调用、统一协议 •一体化能力供给 •按需生成、即插即用 6G网络服务化设计思想 实现网络平台化，服务多样化，功能动态扩展，性能弹性提供，服务供需动态匹配，网络灵活生长9 5G服务化架构在全球110家运营商应用，产业界在积极推进全服务化。 核心网用户面和无线接入网已纳入服务化框架，是下一步演进的方向 产业各界积极推进全服务化 基于服务化架构的5GSA在全球商用 •覆盖52个国家 •覆盖全球主流运营商 •投资5GSA的运营商数量达561家 基于intel的FlexRAN架构的clooudRAN在加强全球部署 接入网服务化：控制面接口服务化、RAN控制面服务化、RAN用户面服务化、深度融合DOICT等 •2022年2月28日中国移动发布《6G服务化RAN白皮书》，并开始集采6G服务化RAN原型系统 •UniversityofOulu提到了SBA-RAN的初步设想.WHITEPAPERON6GNETWORKING,6GResearchVisions,2020, 23年6月，爱立信、英特尔和HPE合作完成首次端对端云RAN通话 •德国电信依托VMware的云基础设施和英特尔FlexRAN参考架构构建了一 个开放式智能vRAN平台 •用户面服务化：标准上已经对服务化调用等流程、接口设计及基于服务化架构的信息开放进行了广泛讨论 •3GPPeSBA（SBA增强）研究将服务化引入用户面 •3GPPR18UPEAS（UPF能力开放和SBA）实现了UPF能力开放服务化设计。 6G全服务化：产业界发布6G白皮书，持续推动移动网络向全服务化演进 •中国联通2023年上海MWC发布《中国联通6G网络体系架构白皮书》 •中国移动与沃达丰公司、美国蜂窝电信公司联合发布《6G需求与设计考虑》白皮书在NGMN发布 •中国电信研究院，中兴联合发布《6G网络架构展望白皮书》 1100 1 全服务化是6G网络发展方向 2 全服务化架构设计及关键技术 3 中国移动全服务化阶段性研发成果 4 总结与展望 11 端到端全服务化架构视图 算力服务 开放使能层 连接服务功能服务数据服务 AI服务 安全服务 … 控制面 服务化功能层 用户面数据面计算面 安全面 业务 编排 数据收集 移动接入 管理认证 会话QoS统一数据智能内生身份零信任建立保障存储分析处理数据鉴权接入 路由与连接层 边算力 边算力 中心算力 IP网络 IP网络 光网络 IP网络 光网络 资源管模型数调度理对比字编孪 排生 生命体虚实体 周期映射 资源与算力层 智能运维 虚实交互 基于6G“三体四层五面”总体设计，提出全服务化（HolisticSBA）架构理念，是统一网络下提供多 样化服务的重大变革，并针对服务化功能层、开放使能层等进行全服务化设计，构建平台化服务网络 三体 管理编排体和数字孪生体模块化服务设计 网络本体的服务化功能层和开放使能层进行全服务 化设计 四层 网开放使能层支持对外模块化服务能力，将底层网络能力 络进行封装 本服务化功能层按照五面粒度进行细化服务设计。 体 五面 控制面服务，用户面服务深化设计 增加数据面服务，计算面服务，安全面服务 1122 服务化技术演进布局 围绕“领域扩展、机制深化、要素扩展”推进6G全服务化架构设计 扩展服务领域优化服务机制拓展服务要素 •接入网服务化：云化基础上功能解耦 •用户面服务化：支持更快速、更直接数据处理开放 •管理编排服务化：统一服务化管理机制 •数字孪生服务化：初始设计即功能解耦 •坚持服务化设计理念，探索服务进一步解耦机制。针对ServiceMesh/Mecha技术开展研究，实现业务逻辑和分布式系统之间的更加深入的松耦合 •提升API调用效率。探索引入GraphQL技术，有助于更加高效的查询以图的数据结构进行保存的数据 •引入服务化计算面和数据面。引入“算力”和“数据”要素，与通信资源要素进行融合设计，基于服务化设计理念定义全新计算面和数据面 •算力和数据是提供智能服务的要素基础，全服务化是提供智能服务的架构基础 1133 领域扩展：服务化RAN 服务化RAN将实现业务处理逻辑的变革，通过控制面并行化信令、用户面并行化处理，提升处理效率 用户面：多服务并行化处理 转变1：串行→并行处理，有效提升处理效率 功能1 控制面：并行化信令 转变：串行→并行信令， 降低端到端时延，便于新功能引入 UE RAN CNNF1 CNNF2 CNNF3 请求响应 请求 请求 请求响应 响应 响应 UE RAN CNNF1 CNNF2 CNNF3 请求 响应 请求1 请求2 请求3响应3 响应2 响应1 功能4 功能3 功能2 现有用户面串行处理 处理效率提升 多服务并行处理 同时执行 服务2 服务1 服务3 服务4 服务5 功能5 转变2：承载级→服务级扩缩，提升资源利用率 现有承载级扩缩 扩缩容量受限，需要重配置 服务级扩缩 服务1实例 服务1实例 按需扩展，可基于实现、不需要重配置 服务 1 实例1 2 3 同时执行 服务2 承载2 承载1 1144 …… 机制深化：服务化控制面和用户面 在5GCSBA基础上增强控制面和用户面的服务化架构，深化服务化机制，提升服务化效率 服务化控制面 服务设计增强 基于分布式组网架构增强服务设计机制 服务功能丰富 扩展控制面服务能力 构建丰富的控制面服务化体系 通过HSBA融合通感处理、 沉浸多感等功能 服务化用户面 用户面作为移动网络数据处理的主要功能，其服务化有助于实现6G网络的全云化部署 高效数据处理转发通过HSBA对业务保温进行 高效转发、丢弃及缓存等。 控制面功能 1多层次QoS管理与借助UP服务在会话中实执行现多层次QoS 控制面功能 2 全方位能力开放向其他面、层、体开放所 需用户数据或网络信息 其他用户面服务 1155 要素扩展：服务化计算面和数据面 引入“算力”和“数据”要素，与通信资源要素进行融合设计，基于服务化设计理念定义全新 计算面和数据面，是提供智能服务的基础 构建原子化计