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 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 3技术领域 •通过平台化、服务化、内生设计，实现网络智慧内生•面向全场景，融合全要素，实现全领域资源和能力贯通 网络架构 •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 •峰值速率100Gbps以上•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 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 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 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 服务多样化 网络平台化 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 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 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 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 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 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）InternetIoTV2XR… •一体化能力供给•按需生成、即插即用 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 产业各界积极推进全服务化 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 •覆盖52个国家•覆盖全球主流运营商•投资5G SA的运营商数量达561家 基于服务化架构的5G SA在全球商用 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•University of Oulu提到了SBA-RAN的初步设想. WHITE PAPER ON 6GNETWORKING, 6G Research Visions, 2020,•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 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 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 •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 •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》 •3GPP eSBA（SBA增强）研究将服务化引入用户面•3GPP R18 UPEAS（UPF能力开放和SBA）实现了UPF能力开放服务化设计。 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 端到端全服务化架构视图 基于6G “三体四层五面”总体设计，提出全服务化（Holistic SBA）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 开放使能层支持对外模块化服务能力，将底层网络能力进行封装服务化功能层按照五面粒度进行细化服务设计。 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 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 优化服务机制 扩展服务领域 拓展服务要素 •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 •坚持服务化设计理念，探索服务进一步解耦机制。针对Service Mesh/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 •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 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 转变1：串行→ 并行处理，有效提升处理效率 机制深化：服务化控制面和用户面 在5GC SBA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 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 构建原子化计算服务、数据服务能力，以任务为中心进行任务动态编排，实现供需动态匹配提供计算即服务CaaS、数据即服务DaaS 全服务化实现AI赋能网络与网络使能AI双向驱动 全服务化设计为通信与人工智能要素（算力、算法、数据）的深度融合提供架构基础，实现AI赋能网络与网络使能AI双向驱动 AI赋能网络 1.AI赋能网络全服务化设计：降低网络功能原子化、微服务化带来的编排设计复杂性2.AI赋能网络全服务化运行：实现在时变环境下网络服务与业务最优匹配，提升网络运行效率和用户体验3.AI赋能网络全服务化运维：提升网络质量、降低运维成本、提升运维效率 网络使能AI 171.多样化AI服务供给：层内、跨间多要素按需智能编排，拉通“连接+算力+能力”，实现AI服务的多样化供给2.任务式AI服务提供：面向不同AI任务，构建端到端的AI学习和推理环境，为AI模型提供可靠传输，提供安全、可保障的AI服务AIaaS17 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 全服务化研发体系布局 中国移动已初步形成全服务化研发体系布局，集聚产学研力量开展全服务化技术协同攻关 全服务化技术和标准成果 中国移动提出全服务化技术体系，原创提出并牵头5G服务化架构SBA并持续向5G-A/6G演进，是我国5G引领的标志性成果，也是6G架构设计的主要基础 3GPP：牵头SBA、eSBA、UPF服务化及开放标准项目。中国移动累计提交文稿4000余篇（超文稿总数的1/3），文稿贡献居运营商首位，包括需求、研究、基础架构和流程标准 国际标准 ITU：开展6G全服务化技术布局，在分布式网络、智能服务、服务化演进等方向取得标准突破，在SG13/11牵头提出了分布式核心网(Distributed Core Network, DCN)标准体系，对3GPP全服务化标准布局形成有力补充 体系建设：牵头构建全服务化技术体系，成为国内6G架构设计的共识；深化面向端到端全服务化的“三体四层五面”6G网络总体架构设计，构建网络智能服务技术体系，牵引国内6G网络技术发展并向全球推广 论文布局： •Holistic service-based architecture for space-air-ground integrated network for 5G-advanced and beyond发表在ChinaCommunications•Micro-service-driven Radio Access Network发表在China Communications•Service-based RAN: the next phase of cloud RAN发表在Globecom workshop•Performance Analysis of Service-based RAN via Multi-state Markov Chain发表在ICCC•The SOLIDS 6G Mobile Network Architecture: Driving Forces, Features, and Functional Topology发表在Engineering•Relay-Assisted Online Service Function Chain Placement and Resource Allocation in 6G Network发表在PIMRC•6G Architecture Design: from Overall, Logical and Networking Perspective发表在IEEE Communications Magazine•Network Architecture Design toward Convergence of Mobile Applications and Networks已投稿IEEE Communications magazine 技术布局 全服务化原型及验证 自主研发智慧内生的6G全服务化系统原型，在架构层面支持提供智能服务，为下一步全服务化技术的研究、选型、测试验证提供有力支撑 接下来将逐步迭代，研发端到端的全服务化原型系统 全服务化网络原型已具备基本能力 •采用全云化、服务化设计，支持X86虚机和容器化部署•支持分布+集中的部署方式•增强传统控制面、用户面，具备分布式网络注册、发现等能力，支持网络可编程、用户面服务化等特性•新增独立数据面，支持签约数据、用户上下文数据的分布式存储和同步，以及基于独立数据面的无状态控制和容灾处理•新增独立计算面，提供本地AI能力，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 •能力1：子网功能完备，独立工作，统一架构•能力2：即插即用能力，子网络自动化注册、发现等•能力3：数据的分布式存储和同步•能力4：分布式的移动性管理能力•能力5：服务智能自适应能力 1全服务化是6G网络发展方向 2全服务