韩双锋：下一代通信网络整体思考及智慧内生关键技术

数字经济社会步入高质量发展新阶段，算力已成为核心生产力，通用智能技术加速发展，促进下一代通信网络从传统通信网络向“连接+算力+能力”融通发展的网络加速转变。 数字经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,成为全面建设社会主义现代化国家的首要任务 算力渗透到各行各业及企业生产全过程，成为继热力、电力之后新的关键生产力 通用智能成为推动科技跨越发展、产业优化升级、生产力整体跃升的驱动力量 提供语音、短信、移动宽带等通信服务 提供通信、感知、计算、智能、大数据、安全等 一体融合的新一代信息服务 2 下一代通信网络将从传统的信息传输服务，拓展到信息感知、传输、存储、处理、利用等全过程服务，AI贯穿信息流的全生命周期，实现从通信网络向信息服务网络的重大转变 信 决策与行为层面 智能控制、一体服务 信息利用 计算处理、数据分析 认知层面 信息处理 息 ＋ 无线通信、网络组织 传输层面 信息传输 智能感知、数据采集 流 信息获取 感知层面 电信号 信息产生 光信号 通用智能 能创造、会决策 •人机协同、机器自主执行 认知智能 能理解、会思考 •人机对话、图文对话 传输智能 网络内生智能 •智能选路、自智网络 感知智能 能听会说、能看会认 •语音识别、人脸识别 计算智能 能存会算 •强存储、强运算能力 3 信息全过程+AI 下一代通信网络 下一代通信网络将从地面通信扩展至空天地一体通信，提供天地融合、泛在连接、军民融合的新型信息通信服务，推动地面通信与卫星通信产业生态深度融合 卫星互联网成为全球竞争焦点，提档加速低轨卫星和手机直连，成为卫星互联网重要趋势 •美国：构建全球规模最大的商用星座Starlink（在轨4105颗） •欧洲：oneweb等近期已完成组网（648颗卫星） •中国：成立星网正在构建中 •从高轨道到低轨道：轨道从35786公里到300-2000公里，支持数据、数据、短信等多样化业务 •从定制终端到通用手机：从Vsat终端到苹果、华为等通用手机 体制一体 架构一体 功能一体 协议一体 业务一体 算力一体 5 下一代通信网络需要满足和匹配多样化分级化的业务需求，从非确定性向确定性纵深发展，提供可预测、不变的、无二义性的通信底座，以及、、通信性能确定的服务能力 工业生产场景：确定新是运动控制PLC和伺服、I/O间状态同步、步调一致，不确定会导致产线故障、停机甚至生产事故 人工智能场景：确定性是计算设备多机多卡间高速互联、并行训练，不确定会导致效率下降甚至错误 工业运动控制/电力差动保护，极低抖动， 强确定性 确 定工业过程控制/配电，低抖动，强确定性 智能电网场景：确定性是输电线路两端差动保护的判断准确、启动及时，不确定会导致输电故障 XR多媒体场景：确定性是头部、手部和眼动等多感官精准同步、全息交互，不确定会导致交互失调体验下降 性 需MOBA游戏，弱确定性 求 Besteffort 空口扰动，路径拥塞，时延增加 业务超时，数据丢包 123 1 2 X3 1 2 从“尽力而为”到“言出必行”是确定性网络的重要驱动 带宽>1Mbps时间同步<1μs 时延抖动：10ms±10μs可靠性>99.99% 时延 带宽、时延、抖动、可靠等的可承诺 123123123 随着业务场景不断丰富、信息量级持续膨胀，下一代通信网络面临复杂度不断提升、设备能耗成倍增长的问题，持续熵增或将掣肘未来网络发展，亟需构建绿色低碳、灵活智简的网络架构，在绝对熵增的趋势下，做到相对熵减 120 100 80 60 40 20 0 101 115 8899 62 18233333 NF 42 5059 R15 R16R17 R18 NFservices Interfaces 设备能耗持续提升 •2030年碳达峰、2060年碳中和的双碳战略目标 •5G基站最大功耗约为4G基站的2-3倍 网络复杂度持续提升 •5G4个版本NF、NFServices、Interfaces数量成倍增长，网络复杂度不断提升 绿色低碳 •系统级协同调度信息流和能量流 •全面支持柔性调节能力 •持续提升可再生新能源比例 •以结构提升效能 灵活智简 •构建可解释可验证的网络建模方法，以及熵减网络理论，为智简网络架构设计提供理论依据 •在方法论指导下，提出复杂网络灵活动态分解及熵减设计方法，寻求解耦与集成、同构与多样的平衡 7 设计目标设计理念 能力无所不及 多种信息技术深度融合，提供多要素融合的一体化服务 连接无所不达 从连接人和物，拓展到连接算力、空天地海立体全域 算力无所不在 算力为核心，从信息传输拓展到信息感知、传输、存储、处理、利用等全过程处理 空天地一体接入 通信感知一体化 异构融合组网 网络使能AI AI赋能网络 能力融合内生 内生智能 连接高速泛在 内生确定 内生安全 统一算网底座：新型算力、算力节点间高速互联 平台化服务网络：全服务化架构 智能编排调度，提供一体服务：算网智脑 XaaSToCToHToBToNToVToG... 8 构建统一的算网底座，贯通通感算智多维能力，提供空天地一体的高速泛在接入，算力节点间高速光网互联，具备内生智能、内生安全和内生确定性融合能力，算网智脑编排调度，提供一体连接+算力+能力的新型信息服务 业务应用 通信能力 感知能力 计算能力 AI能力 数据能力 安全能力 内生多维融合能力 星载核心网/算力平台 管理编排 数字孪生 高轨 算网智脑编排调度 星载基站 星载基站 星载核心网/算力平台 6G空天地一体的 高速泛在接入 低轨 边算力 在网计算 在网计算在网计算 算力路由算力路由算力路由 边算力 智算中心 智算中心 IP网络 端算力 边算力 IP网络 广域RDMA网络 光底座 统一的算网底座 光底座 光底座 9 面对普惠泛在的网络和垂直行业智能需求，需要构建一套内生于网络架构的高效率高性能AI服务供应系统，实现AI赋能网络、网络使能AI 发展目标 设计思路 AI赋能网络的驱动力 AI赋能网络场景 网络使能AI场景 驱动 支撑 调用 服务 网络 第三方 设计统一的智慧内生架构，打造内生的AI能力，为网络自身和垂直行业提供有QoS保障的AI服务 •网络性能指标要求更全更高 •网络复杂度逐代递增 •网络需快速适配多样化场景定制化需求 网络使能AI的驱动力 AI是满足移动通信网络新指标的关键路径，可以提升网络运行效率、降低运维成本、增强用户体验 数据构建 内生AI融合架构 •通用智能时代需要随时随地的AI接入 •泛在智能需要泛在连接、算力、数据 •部分AI服务具有用户属性和移动性、有质量保障要求 云核心网 AI模型 算力+能力 构建平台 无线网用户 移动通信网络是实现AI泛在普惠的基础平台，使能AI成为泛在化的社会级服务 从外挂式AI到内生AI：统一的内生AI架构设计、AI全生命周期管理 从场景驱动式到能力驱动式：网络AI大模型、AI用例自动生成 从功能尽力而为到服务质量保障：AI服务质量评估和保障 从资源烟囱式供给到协同按需可得：面向AI的通算融合协议、连接/计算 /数据/AI算法的协同 10 针对业界空口AI研究存在的两个关键挑战，提出AI与通信均衡优化的泛化性提升方法以及支持实时空口AI的网络架构 AI与通信的融合不成熟，场景泛化能力差 网络架构对空口AI支撑不足 复杂度高：AI的设计没有与通信的特征紧密结合 实用性差：以单一目标的AI设计往往导致其他指标劣化 泛化性弱：无法适应移动通信多场景特征 现有架构+外挂式的AI实时性难保证 计算性能难保证 设计1：AI与通信均衡优化的泛化性提升方法 设计2：支持实时空口AI的网络架构 回答了AI如何融合通信，如何低开销快速提升泛化性回答了智能网络架构如何演进 11 数据集开销 支持的移动速度 功耗、复杂度、时延、数据集开销、空口开销、通信场景、系统性能指标、泛化性等多维度多目标联合优化，达到帕累托最优，能够切实解决空口AI落地问题 系统论和博弈论指导下的多目标联合均衡优化 单一场景和单一指标的优化 系统容量 跨场景泛化性 AI复杂度 空 口 资 源 开 销 设计理念变革 12 6G网络总体架构创新：面向新型信息通信网络，率先提出多要素融合的“三体四层五面”总体架构，适应 6G沉浸化性能、多样化服务等需求。其中，面向无线网络的AI能力，针对性的设计了空口AI的数据面和计算面 三体四层五面网络架构 中国移动：《6G网络架构与技术白皮书》 •融合：增加独立数据面、计算面、安全面，强化通信与算力层，多要素融合提供综合信息服务，满足新型通信系统多样化服务需求 •孪生：建立独立数字孪生体，与AI深度集成，虚实映射的实时交互，助力新业务敏捷开通、低成本试错 •服务：服务化功能层端到端全服务化(HSBA)，更加灵活开放，实现一体化服务的快速供给 •分布：网络部署采用分布式自治的组网机制，组网更加灵活，满足行业服务的沉浸性能和极低时延 13 内生AI接入网架构创新：3GPP的架构不支持实时AI处理，率先提出支持实时空口AI的接入网架构，内嵌AI全生命周期，DU中构建全新AI逻辑功能，以及协议栈的开放接口，支持基于AI的实时协议栈增强，支持核心网与接入网AI能力联合优化 内生AI接入网架构高效率支撑空口AI传输技术 智能计算 数据 AS层 应用层 应用服务需求 深度融合协议功能实现QoS保障 模型部署 数据传输 计算卸载 连接 模型 算力 数据 底层资源管理&编排 计算存储通信 终端接入网 •中国移动：《6G物理层AI关键技术白皮书》;《6G无线内生AI架构与技术白皮书》14 连接无所不达、算力无所不在、能力无所不及（包括智能、感知、计算、大数据、安全等） 构建统一的算网底座，贯通通感算智多维能力，提供空天地一体的高速泛在接入，算力节点间高速光网互联，具备内生智能、内生安全和内生确定性融合能力，算网智脑编排调度，提供一体算网服务 面对普惠泛在的网络和垂直行业智能需求，构建一套内生于网络架构的高效率高性能AI服务供应系统，实现AI赋能网络、网络使能AI 15 谢谢！ 16