6G無線網(wǎng)絡(luò)開放與云化技術(shù)白皮書

6G無線網(wǎng)絡(luò)開放與云化技白皮書目錄驅(qū)動力 1新時代國家戰(zhàn)略的要求 1技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的驅(qū)動 3發(fā)展歷程與演進理念 5關(guān)鍵技術(shù) 12異構(gòu)硬件虛擬化 12多維能力編排調(diào)度 16開放化體系 18確定性服務(wù) 19服務(wù)化RN 22智能控制器 23挑戰(zhàn)與展望 23縮略語列表 26參考文獻 27致謝 27力大力全。——高舉中國特色社會主義偉大旗幟，為全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家而團結(jié)奮斗——在國共產(chǎn)黨第二十次全國代表大會上的報告（2022年10月16日）習(xí)近平6G無線網(wǎng)絡(luò)是6G體系架構(gòu)中的關(guān)鍵一環(huán)其發(fā)展與演進既要順應(yīng)創(chuàng)新型社會碳達碳中和、數(shù)字化轉(zhuǎn)型等時代變革的要求，與國家戰(zhàn)略高度契合；又要考慮智能化、靈活性能力融合產(chǎn)業(yè)發(fā)展等諸多新的技術(shù)產(chǎn)業(yè)驅(qū)動因素的需求從發(fā)展方向來看6G無線網(wǎng)將從傳統(tǒng)的移動通信網(wǎng)絡(luò)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄐ?、計算、大?shù)據(jù)、感知、I、安全一體融合的新型6G移動信息網(wǎng)絡(luò)，開放與云化將成為未來無線網(wǎng)絡(luò)演進的重要趨勢。新時代國家戰(zhàn)略的要求構(gòu)建創(chuàng)新型社會：打造開放基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)筑技術(shù)創(chuàng)新基座當(dāng)前，我國人口結(jié)構(gòu)面臨老齡化、少子化、不婚化三大趨勢，人口增長明顯放緩，甚進入負增長，該現(xiàn)狀的本質(zhì)是在表達對“勞動人口數(shù)量”的擔(dān)憂。面對人口結(jié)構(gòu)的重大變化，如何對沖人口問題給經(jīng)濟發(fā)展帶來的負面效應(yīng)是一個重要的研究課題。除了積極的人口政外，我們更應(yīng)深入研究決定經(jīng)濟增長的另一關(guān)鍵指標，即“勞動生產(chǎn)率”。該指標蘊含著經(jīng)濟增長率與人口增長率之間的差距，基本可以看作是“人均收入”的對等指標，提高該指標可以有效彌補人口深度老齡化、少子化、勞動力減少等帶來的負面效應(yīng)，從而降低人口增長率迷對經(jīng)濟的影響。能夠提升社會勞動生產(chǎn)率，進而提升國家經(jīng)濟總量的驅(qū)動力就是“技術(shù)進步”，也就是我們常說的創(chuàng)新，即以科技創(chuàng)新驅(qū)動經(jīng)濟發(fā)展。6G技術(shù)本身就是一系列面向未來的廣泛深入系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新探索不同于傳統(tǒng)移通信技術(shù)，以基站為代表的6G無線網(wǎng)絡(luò)將不再僅僅是一種通信設(shè)備，而是與水電、交通、能源等設(shè)施類似的新型信息基礎(chǔ)設(shè)施平臺基于云化技術(shù)和開放理念6G無線網(wǎng)絡(luò)可以深融合通信、計算、感知、智能等多種能力，從而面向整個社會打造的一個開放、智能、綠色的技術(shù)創(chuàng)新基座，成為移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等關(guān)鍵數(shù)字經(jīng)濟術(shù)得以作用到具體的人和物上的橋梁，牽引整個數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展。碳中和碳達峰：依托能源優(yōu)勢，助力綠色發(fā)展2030年碳達峰2060年碳中和這是中國作為一個大國對全人類生存環(huán)境的承諾在體實施層面，我們遵循兩條路徑：一是能源生產(chǎn)減碳，也就是清潔能源的生產(chǎn)去碳化；另個是能源使用減碳，就是一切生產(chǎn)生活的能源用電力替代。中國在清潔能源生產(chǎn)領(lǐng)域技術(shù)先，全球市場上超過一半的裝備都是中國生產(chǎn)提供的，而且中國有獨步全球的能源互聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)，從供給側(cè)來講，我國當(dāng)前的這些技術(shù)和設(shè)備囊括了光電、風(fēng)電、水電、氫能、核電等潔能源；從消費端來講，我國擁有生產(chǎn)生活電器化全球領(lǐng)先的生產(chǎn)制造、消費使用體系，清潔能源一個消費的目的地。目前，我國有三橫四縱能源互聯(lián)網(wǎng)，這張網(wǎng)遍布了幾乎整個中國，地理跨度極大。一方面，強大的清潔能源基礎(chǔ)設(shè)施為6G無線網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的新型信息基礎(chǔ)設(shè)施提供了堅實的能源供應(yīng)基座。另一方面，龐大的能源互聯(lián)網(wǎng)亟需數(shù)字化、智能化改造，形成全方位的監(jiān)控運維體系。而基于云化技術(shù)與開放理念，6G依靠海陸空天一體化的立體、多樣的覆蓋體系與通信計算、感知、智能深度融合的能力體系，不僅可以滿足清潔能源發(fā)展的需求，為其提供一整套實現(xiàn)各類應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施平臺，更是對能源基礎(chǔ)設(shè)施進行深度信息化、智能化升級的有效助力。電力能源基礎(chǔ)設(shè)施與6G信息基礎(chǔ)設(shè)施的協(xié)同組合可以成為我國實現(xiàn)碳達峰、碳中和的重要依托。此外，開放云化的6G無線網(wǎng)絡(luò)將擺脫傳統(tǒng)軟硬件緊耦合的無線網(wǎng)絡(luò)形式，實現(xiàn)軟件定義下的無線網(wǎng)絡(luò)能力，從而最大限度的降低硬件等基礎(chǔ)設(shè)施更新迭代的成本與資源消耗，也符合國家碳達峰、碳中和的發(fā)展戰(zhàn)略。數(shù)字化轉(zhuǎn)型：提供靈活按需服務(wù)，助力千行百業(yè)數(shù)字化社會的數(shù)字化轉(zhuǎn)型的本質(zhì)是場景的數(shù)字化，場景數(shù)字化的目標是實現(xiàn)以數(shù)據(jù)為中心的計算而以數(shù)據(jù)為中心的云計算的根本目的是提升整個社會的運行效率6G是云計算獲取實世界數(shù)字化數(shù)據(jù)的重要載體和抓手，是實現(xiàn)提升整個社會運行效率的基礎(chǔ)設(shè)施。6G技術(shù)不僅著眼于更加優(yōu)異的性能還將著重強調(diào)對復(fù)雜多樣應(yīng)用場景的適應(yīng)性和可地性。即6G無線網(wǎng)絡(luò)不僅提供更加高質(zhì)量的通信服務(wù)，還需要深度適配千行百業(yè)的應(yīng)用，提供靈活的按需服務(wù)能力，助力各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。6G發(fā)展前期不僅是關(guān)鍵技術(shù)的研究窗口期也是6G與各個行業(yè)應(yīng)用達成共識的磨期。磨合期必然有波動，甚至有對抗，這都是正常的。要實現(xiàn)6G對社會各方面深度變革的助力，產(chǎn)業(yè)仍需堅定的從內(nèi)部找降成本的技術(shù)手段，從全行業(yè)找應(yīng)用模式，繼續(xù)不遺余力的細分應(yīng)用場景，推動6G涌現(xiàn)新需求，盡早邁過規(guī)模臨界點，才能有機會實現(xiàn)應(yīng)用帶動網(wǎng)絡(luò)的因果反轉(zhuǎn)?？梢源_定的一個趨勢即未來6G網(wǎng)絡(luò)、終端、應(yīng)用等必將會更加復(fù)雜和多樣。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，我們必須在6G無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計理念方面提前布局研究，在應(yīng)用場景上足夠細化基礎(chǔ)上，讓網(wǎng)絡(luò)有足夠靈活性實現(xiàn)按需服務(wù)。6G能在海陸空天體系發(fā)揮好多種能力融合的核心價值必須要繼往開來強化優(yōu)勢一方面通過5G延續(xù)至今的內(nèi)生降成本新技術(shù)繼續(xù)推進6G成本預(yù)期與全行業(yè)達成統(tǒng)一共識另一方面通過繼續(xù)強化6G安全與多種網(wǎng)絡(luò)能力體系的優(yōu)勢推進6G在未來行業(yè)應(yīng)用中的迅速規(guī)?；?，持續(xù)攤低成本，讓各個行業(yè)買的便宜、建的便宜、用的便宜、改的便宜，通過6G技術(shù)助力，實現(xiàn)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，形成優(yōu)質(zhì)的良性循環(huán)。為了實現(xiàn)對千行百業(yè)的深度融合，不僅需要在技術(shù)方案上有足夠的多樣性與靈活性，時在網(wǎng)絡(luò)形態(tài)、產(chǎn)品形態(tài)、技術(shù)實現(xiàn)方式上也應(yīng)當(dāng)有更加多樣和靈活的嘗試，而基于云化術(shù)的開放無線網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)這一目標的重要方式。只有基于云化技術(shù)和開放理念從多個層面維度對無線網(wǎng)絡(luò)進行深刻重構(gòu)，才能承載足夠多樣的技術(shù)方案與能力體系，以匹配全球不區(qū)域，不同行業(yè)的需求，從多樣的通用硬件中找出市場落地、規(guī)模應(yīng)用的確定性。技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的驅(qū)動無線網(wǎng)絡(luò)開放的主要驅(qū)動因素：網(wǎng)絡(luò)智能化的需求：隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)智能化成為了未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢特別是在6G網(wǎng)絡(luò)中人工智能技術(shù)將會融入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實現(xiàn)智慧內(nèi)生人工智能技術(shù)對6G網(wǎng)絡(luò)的賦能需要基于各類數(shù)據(jù)完成模型訓(xùn)練等工作而現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)所采用的軟硬件緊耦合設(shè)計受限于技術(shù)、產(chǎn)業(yè)等因素，難以實現(xiàn)對各類數(shù)據(jù)的實時、海量、按需、統(tǒng)一獲取雖然以RN為代表的標準組織在數(shù)據(jù)的開放方面做出了諸多有益探索但是要滿足6G網(wǎng)絡(luò)對海量數(shù)據(jù)的獲取與共享的需求網(wǎng)絡(luò)還需要從協(xié)議接口數(shù)據(jù)等多個方面進一步貫徹開放的設(shè)計理念從而實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的高效率的獲取與高質(zhì)量的共享網(wǎng)絡(luò)靈活性的需求6G技術(shù)將面向千行百業(yè)的各類應(yīng)用各類場景復(fù)雜化的場景和差化的需求必然要求網(wǎng)絡(luò)具有足夠靈活性，例如對于toB市場，靈活快速的部署能力是核心競爭力之一。而傳統(tǒng)相對封閉的無線網(wǎng)絡(luò)形態(tài)難以適應(yīng)日益多樣化的市場需求，在按需定制的要求下往往需要大量的人力和物力進行長期反復(fù)的開發(fā)與測試。因此，開放的無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是6G必然的趨勢基于更加開放的設(shè)計理念無線網(wǎng)絡(luò)將基于更多的通硬件與T化的協(xié)議模塊從而通過軟件定義的基站能力實現(xiàn)更加快速的迭代與個性化能。產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展的需求：隨著無線網(wǎng)絡(luò)功能的日益復(fù)雜，相關(guān)產(chǎn)業(yè)門檻也日益提高。研發(fā)完整的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，往往需要大量的人力與物力，企業(yè)在元器件、硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)通信算法等多個領(lǐng)域均需要大量且持久的投入對于很多中小企業(yè)形成了巨大負擔(dān)行業(yè)集中度日趨增高。過高的行業(yè)門檻制約了產(chǎn)業(yè)的繁榮與協(xié)同。而通過對網(wǎng)絡(luò)進行開放化改造，從硬件架構(gòu)、軟件架構(gòu)、協(xié)議、接口、數(shù)據(jù)等多個層面的進行開放化設(shè)計，可以大大降低行業(yè)的檻有利于引入更多的公司參與6G產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢互補各取所從而實現(xiàn)跨行業(yè)的資源整合，提升行業(yè)的整體價值，構(gòu)筑繁榮健壯生態(tài)。無線網(wǎng)絡(luò)云化的主要驅(qū)動因素：現(xiàn)網(wǎng)架構(gòu)演進的需求：隨著基站部署成本的增高與集中化管理運維的需求，集中化部署的CRN將成為無線網(wǎng)絡(luò)的主要部署形式預(yù)計到2025年中國移動新建基站的部署比例可達到90%以上。大量集中化部署的基站構(gòu)成了基站資源池，然而，目前網(wǎng)絡(luò)的基站由于主要采用專用軟硬件系統(tǒng)，主要通過系統(tǒng)內(nèi)部的調(diào)用實現(xiàn)資源優(yōu)化，還無法真正實現(xiàn)池化增益，資源利用率仍有巨大優(yōu)化空間。而云化技術(shù)可以將大量物理資源抽象為虛擬資源，實現(xiàn)資源的按需分配，從而大大提高資源利用率。大量集中化的基站設(shè)備可以為無線網(wǎng)絡(luò)平臺云化提供了良好基礎(chǔ)，也為未來無線網(wǎng)絡(luò)承載更加豐富的業(yè)務(wù)與功能創(chuàng)造了可能。無線資源管理的需求：隨著頻譜資源的日益緊張與通信基礎(chǔ)理論的逐漸成熟，通過單一頻段單一制式的接入網(wǎng)技術(shù)已難以滿足6G多樣化的應(yīng)用場景。6G網(wǎng)絡(luò)必然基于多維度組網(wǎng)技術(shù)，采用多種制式、多個頻段、多種架構(gòu)，根據(jù)具體應(yīng)用場景選擇最為合理的方案，這必然帶來無線資源管理的日益復(fù)雜，以及相應(yīng)軟件、硬件多個維度的需求變化。這一趨勢要求網(wǎng)絡(luò)能夠更加動態(tài)靈活，實現(xiàn)動態(tài)調(diào)度資源，滿足多維度組網(wǎng)所需軟硬件資源的按需分配而云化技術(shù)通過對將底層硬件的虛擬化以及相應(yīng)的通信協(xié)議體系設(shè)計實現(xiàn)云原生基礎(chǔ)上的6G無線網(wǎng)絡(luò)從而快速實現(xiàn)定制化資源配置動態(tài)擴縮容通信協(xié)議版本迭代更新等系列新需求。。多種能力融合的需求：6G無線網(wǎng)絡(luò)將深入融合通信、計算、感知、I等新能力，實現(xiàn)CT技術(shù)的一體化。然而，從目前的產(chǎn)業(yè)格局來看，相關(guān)能力以及應(yīng)用仍然基于不體系與平臺來構(gòu)建。從技術(shù)需求來看，不用能力與應(yīng)用對資源的需求也存在內(nèi)在差異。例如通信物理層主要采用流水線式的處理實現(xiàn)加速，而人工智能處理往往需要并行多核處理完成圖像識別等應(yīng)用在摩爾定律日益放緩的背景下面向具體領(lǐng)域的SA芯片未來會更加廣泛應(yīng)用6G云化無線網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)各類資源在同一架構(gòu)下的融將多業(yè)務(wù)與實際物理資源解耦從而可以承載更加豐富的6G無線網(wǎng)絡(luò)能力體系提高用戶驗，促進業(yè)務(wù)創(chuàng)新。綜上，可以看出，構(gòu)建6G開放云化的無線網(wǎng)絡(luò)既是我國經(jīng)濟與社會發(fā)展的時代要求，也是6G自身內(nèi)在的產(chǎn)業(yè)與技術(shù)驅(qū)動因素的需求而基于以上理念打造的6G開放云化無線網(wǎng)絡(luò)將進一步幫助6G實現(xiàn)數(shù)字孿生，智慧泛在的愿景，為通信、計算、大數(shù)據(jù)、感知I安全一體融合的新型6G移動信息網(wǎng)絡(luò)提供基礎(chǔ)載體。與念構(gòu)建6G開放云化無線網(wǎng)絡(luò)并非一蹴而就的簡單構(gòu)想，而是無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展演進的必然內(nèi)在趨勢。下面從早期的無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)開始到5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，簡要介紹無線網(wǎng)絡(luò)的主體，即無線接入網(wǎng)（R）的演進歷程[1：傳統(tǒng)基站（BB++天線）最初的基站采用一體化方案，即基站設(shè)備的主體均被放在一個機房或者一個機柜。隨后基站架構(gòu)逐步演進為了分布式基站即基站分為幾個主要功能單元通常包括BU（主要負責(zé)信號調(diào)制RR（主要負責(zé)射頻處理饋（連接RRU和天線和天（負責(zé)線纜上導(dǎo)行波和空氣中空間波之間的轉(zhuǎn)換）。其中，RRU被放到天線身邊，所謂RRU拉遠。而RN也逐漸演變成了RN（istibutdRN），即接入網(wǎng)分布式，這樣大大縮短了RRU和天線之間饋線的長度，可以減少信號損耗，也可以降低饋線的成本；RRU加天線體積較小，讓網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃更加靈活。如下圖所示：圖2.1RN示意圖在RN的架構(gòu)下運營商仍然要承擔(dān)非常巨大的成本因為為了擺放BU和相關(guān)配套設(shè)備（電源、空調(diào)等），運營商還是需要租賃和建設(shè)很多的室內(nèi)機房或方艙。naliedN（集中化無線接入網(wǎng)）4G時代開始，集中化無線接入網(wǎng)成為了重要的部署形式。除了把RU拉遠，還可以把BU集中起來BU變成BU基帶池[1分散的BU變成BU基帶池之后更強大可以統(tǒng)一管理和調(diào)度，資源調(diào)配更加靈活，這種集中化方式的優(yōu)點有：極大減少基站機房數(shù)量，減少配套設(shè)備（特別是空調(diào)）的能耗，降低運營費用；拉遠之后的RRU搭配天線可以安裝在離用戶更近距離的位置距離近了發(fā)射功率低了，低的發(fā)射功率意味著用戶終端電池壽命的延長和無線接入網(wǎng)絡(luò)功耗的降低。圖2.2CRN示意圖圖2.3RN到CRN的演變示意圖5G接入網(wǎng)（++U）在5G網(wǎng)絡(luò)中，接入網(wǎng)不再是由BU、RR、天線組成，而是被重構(gòu)為3個功能實體：CCntlizdnit,集中單元)istibutenit,分布單元Ativentnnanit,有源天線單元。C：原BU的非實時部分將分割出來，重新定義為C，負責(zé)處理非實時協(xié)議和服U：BU的剩余功能重新定義為U，負責(zé)處理物理層協(xié)議和實時服務(wù)。U：BU的部分物理層處理功能（P_W）與原RRU及無源天線合并為U。圖2.45G基站示意圖其中CU和U以處理內(nèi)容的實時性進行區(qū)分U就是P_OW+RRU+天線。圖2.55G基站協(xié)議棧結(jié)構(gòu)示意圖5G接入網(wǎng)可以實現(xiàn)靈活的RN網(wǎng)元部署方式，如下圖所示：與傳統(tǒng)4G宏站一致，CU與U共硬件部署，構(gòu)成BU單元U部署在4GBU機房，CU集中部署。U集中部署，CU更高層次集中。CU與U共站集中部署，類似4G的CRN方式。圖2.65G接入網(wǎng)部署方式示意圖ONRN組織及其相關(guān)標準在已有的協(xié)議與各個網(wǎng)元接口基礎(chǔ)之上對無線網(wǎng)絡(luò)進行了擴展以支持無線接入網(wǎng)新的開放性靈活性和智能化的要求以5G為例如下圖所示為的邏輯架構(gòu)：圖2.7RN邏輯架構(gòu)示意圖5GRN邏輯架構(gòu)包括以下核心組件：RN無線單元（R），用于處理較低部分的物理層；RN分布式單元（U），用于基帶處理、調(diào)度、無線鏈路控制、媒體接入控制和較高部分的物理層；RN中央單元（C），用于分組數(shù)據(jù)聚合協(xié)議RN智能控制器（RC），用于收集網(wǎng)絡(luò)信息并執(zhí)行必要的優(yōu)化任務(wù)；RN開放的云基礎(chǔ)設(shè)施平臺（Cloud），用于完成云化編排工作。RN體系結(jié)構(gòu)通過創(chuàng)建采用標準接口的分散和云化網(wǎng)絡(luò)來解決傳統(tǒng)RN挑戰(zhàn)，具有四大優(yōu)勢：轉(zhuǎn)型：賦能實現(xiàn)更加開放和完全可互操作的無線接入網(wǎng)；創(chuàng)新不受廠商的限制考察各種產(chǎn)品服務(wù)和特色選件從中選出最新最佳的5GRN組件，通過采用支持4G、5G乃至6G的體系結(jié)構(gòu)，為未來做好準備；敏捷性：靈活地混合搭配來自多家廠商的RN組件，構(gòu)建合適的5G網(wǎng)絡(luò)；在多家?；瘡S商的幫助下，更快部署和升級5G網(wǎng)絡(luò)；節(jié)省資本開支：借助富有競爭力的供應(yīng)商生態(tài)系統(tǒng)，降低5G網(wǎng)絡(luò)部署成本。6G開放云化無線網(wǎng)絡(luò)從25G接入網(wǎng)演進歷程可知無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)正從復(fù)雜實體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)逐步演變成開的云化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)6G時代無線網(wǎng)絡(luò)的演進趨勢并非是對以往路徑的簡單顛覆而是在對往經(jīng)驗的繼承與發(fā)展基礎(chǔ)上，進一步向開放與云化方向演進。6G時代，隨著移動通信應(yīng)用的拓展，業(yè)務(wù)和應(yīng)用場景向著多元化和差異化的方向發(fā)展對網(wǎng)絡(luò)能力的要求也朝著更多維度的角度發(fā)展，通信和計算、、大數(shù)據(jù)、感知、安全等的融合已成為重要趨勢，移動通信網(wǎng)絡(luò)作為調(diào)度各種資源滿足差異化客戶需要的平臺，必將繼續(xù)朝著開放和云化的方向發(fā)展。通過構(gòu)建開放的網(wǎng)絡(luò)體系，可以實現(xiàn)接口、數(shù)據(jù)、產(chǎn)業(yè)等多個層面的開放共享，從而使能更多網(wǎng)絡(luò)能力的升級，推動應(yīng)用生態(tài)的繁榮。通過云化，將適合通信計算I和感知等能力支撐的不同硬件資源進行統(tǒng)一調(diào)度和管理[2靈活組合形成按需的能力配置，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能力和容量的彈性擴縮容，充分提升底層硬件資源的利用效率，降低網(wǎng)絡(luò)的綜合部署成本，還可以實現(xiàn)上層協(xié)議軟件和底層硬件的解耦，降低通信產(chǎn)品研發(fā)的門檻，實現(xiàn)快速的功能迭代。6G無線網(wǎng)絡(luò)的具體演進策略需要與6G自身的無線網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)設(shè)想相適配從無線絡(luò)總體架構(gòu)設(shè)想來看6G無線網(wǎng)絡(luò)將遵循敏捷彈性綠色低成本高度自治降低干等基本設(shè)計原則通過數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)通信-計算感知I多維能力協(xié)同端到端服務(wù)化等鍵技術(shù)理念，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)向云化開放的新型基礎(chǔ)設(shè)施平臺演進。圖2.86G無線網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)設(shè)想其中，最為關(guān)鍵的通信-計算-感知I多維能力協(xié)同體系面向全新的需求，重構(gòu)了6G無線網(wǎng)絡(luò)體系。從縱向看，無線網(wǎng)絡(luò)可以分為通信面、數(shù)據(jù)面、計算面、智能面、安全面、管理面，分別幫助6G無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)對不同用戶的差異化需求。從橫向看，無線網(wǎng)絡(luò)將分為資源層、網(wǎng)絡(luò)功能層、應(yīng)用與服務(wù)層三大層次，通過不同層次提供不同形式的資源與能力，實現(xiàn)高效協(xié)同。圖2.9通信與大數(shù)據(jù)、計算、I和安全的一體融合的6G無線網(wǎng)絡(luò)體系6G無線網(wǎng)絡(luò)體系不僅是對網(wǎng)絡(luò)能力的發(fā)展增強更是從根本設(shè)計思想的層面重塑了無網(wǎng)絡(luò)而為了有效適配6G無線網(wǎng)絡(luò)體系6G無線網(wǎng)絡(luò)的開放云化技術(shù)不能僅僅機械照搬統(tǒng)云計算領(lǐng)域的技術(shù)方案，而是要根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)自身的特定，從底層硬件、虛擬化技術(shù)、平臺設(shè)計、協(xié)議設(shè)計理念等諸多方面進行創(chuàng)新。如圖2.10所示，為承載6G無線網(wǎng)絡(luò)體系，6G開放云化無線網(wǎng)絡(luò)的具體設(shè)計是與之對應(yīng)的，6G無線網(wǎng)絡(luò)的開放云化技術(shù)將在主要在以下方面演進：無線網(wǎng)絡(luò)形態(tài)6G無線接入網(wǎng)的基帶單元將進一步向更大規(guī)模的集中化方向發(fā)展通大量集中部署的基帶單元，實現(xiàn)池化效應(yīng)，為平臺云化提供必要基礎(chǔ)，構(gòu)建開放云化無線網(wǎng)絡(luò)。而傳統(tǒng)的射頻單元由于多維度組網(wǎng)的新趨勢，將會根據(jù)具體場景與需求，覆蓋從低到高的多個頻段，并涵蓋從通信到感知的多個功能，構(gòu)成多頻段收發(fā)單元。異構(gòu)硬件虛擬化硬件虛擬化是云計算技術(shù)的基礎(chǔ)也是無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)云化的關(guān)鍵技術(shù)無線網(wǎng)絡(luò)的底層硬件尤其是承擔(dān)主要處理功能的基帶單元將進一步向異構(gòu)方向發(fā)展即通過通用硬件與專用硬件的結(jié)合，融合不同架構(gòu)、不同功能、不同定位的各類異構(gòu)硬件，從而滿足多種多樣功能對底層硬件資源的多樣化需求。此外，各類異構(gòu)硬件還將進一步基于虛擬化技術(shù)，實現(xiàn)資源的深度封裝抽象，從而向上層應(yīng)用提供的資源統(tǒng)一管理與按需分配，達到軟件與硬件的協(xié)同。無線云平臺強化：不同于傳統(tǒng)以CPU為核心的云平臺設(shè)計，6G無線網(wǎng)絡(luò)的云平臺將采用面向異構(gòu)硬件的設(shè)計理念，采用更加扁平化的方式為多種異構(gòu)硬件提供資源的統(tǒng)一管理、調(diào)度，并面向上層多種能力與應(yīng)用，提供運維、應(yīng)用等維度的管理功能。此外，低時延、嚴時序要求下的確定性處理能力也是6G無線云平臺不同于傳統(tǒng)云平臺的強化重點。云原生無線協(xié)議6G無線網(wǎng)絡(luò)各層協(xié)議將探索逐步打破原有的分層分信道架構(gòu)采云原生理念，融合微服務(wù)等設(shè)計思想，對無線協(xié)議進行深度重構(gòu)，從而進一步將接入網(wǎng)絡(luò)協(xié)議向軟件化、T化演進，實現(xiàn)上層協(xié)議/應(yīng)用與底層云平臺的內(nèi)在融合。接口開放：相比于現(xiàn)有的關(guān)鍵接口的開放，6G無線網(wǎng)絡(luò)將更加徹底的貫徹開放的思想，通過對無線網(wǎng)絡(luò)軟件硬件各關(guān)鍵模塊的重構(gòu)建立統(tǒng)一標準的軟硬件接口體系與標準并針對6G新增的各類應(yīng)用增加相應(yīng)接口從而實現(xiàn)不同領(lǐng)域不同廠商不同應(yīng)用的無縫銜接，從技術(shù)標準制定之初便推進軟硬件解耦與以廠商互聯(lián)互通。數(shù)據(jù)共享隨著I技術(shù)和各類豐富應(yīng)用逐步融合于無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)運行所產(chǎn)生的各類據(jù)成為了網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化與提升用戶體驗的關(guān)鍵一環(huán)6G開放云化無線網(wǎng)絡(luò)將通過接口放與設(shè)計數(shù)據(jù)共享相關(guān)新架構(gòu)的方式，致力于實現(xiàn)隨時、隨地、按需獲取網(wǎng)絡(luò)的各類數(shù)據(jù)保證各類應(yīng)用可以實時海量獲得高質(zhì)量數(shù)據(jù)從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享讓無線網(wǎng)絡(luò)“活起來。圖2.106G開放云化無線網(wǎng)絡(luò)平臺設(shè)計方案示意圖構(gòu)建6G開放云化無線網(wǎng)絡(luò)是6G技術(shù)與標準演進的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。只有基于6G開放云化無線網(wǎng)絡(luò)，才可以徹底實現(xiàn)通信、計算、大數(shù)據(jù)、感知、I、安全一體融合，令6G無線網(wǎng)絡(luò)從傳統(tǒng)的移動通信網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)?G移動信息網(wǎng)絡(luò)，從而有效解決無線網(wǎng)絡(luò)面臨的高成本、高功耗、操作和維護難等主要問題，在無需人工參與的情況下支持網(wǎng)絡(luò)的自生成、自修復(fù)、自演進和自免疫[34。術(shù)異構(gòu)硬件虛擬化云化系統(tǒng)使用通用服務(wù)器硬件，以降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成本。軟硬件解耦及功能抽象，使網(wǎng)設(shè)備功能不再依賴于專用硬件，資源可以充分靈活共享，實現(xiàn)新業(yè)務(wù)的快速開發(fā)和部署，基于實際業(yè)務(wù)需求進行自動部署、彈性伸縮、故障隔離和自愈等。但是通用CPU提供計算資源通用性的同時卻也喪失了專用性即不擅長特定任務(wù)理，比如處理編解碼轉(zhuǎn)換、報文轉(zhuǎn)發(fā)、加解密等并行處理任務(wù)。此時，就需要使用物理加卡進行協(xié)助。加速卡的使用解決了傳統(tǒng)專用電信設(shè)備向通用服務(wù)器遷移中遇到特定場景運不足的問題，但在向動態(tài)靈活、按需調(diào)度的云化部署轉(zhuǎn)變時，卻成了一個必須解決的問題因此6G無線網(wǎng)絡(luò)向開放云化演進的過程中，必須重新審視其他硬件架構(gòu)與種類。5]PU采用的是SMD/SMT架構(gòu)，雖然本質(zhì)上還是馮諾依曼架構(gòu)但減少了取值、譯碼開銷PU同樣具有很強的通用性以DA為代表的PU廠商培養(yǎng)了非常好的PU生態(tài)系統(tǒng)為用戶提供了非常方便的開發(fā)環(huán)境所以PU在高性能計算圖像處理和I域都有非常廣泛的應(yīng)用。PA為現(xiàn)場可編程門電路，可以認為是細粒度可重構(gòu)芯片，PA非常適合數(shù)據(jù)流驅(qū)動的計算架構(gòu)具有高空間并發(fā)和低時延的特點理論上PA可以實現(xiàn)任意功能但開發(fā)周期比較長同時對開發(fā)人員的專業(yè)技能要求也比較高這些都影響了PA的應(yīng)用場景。SC是一種專用芯片，與傳統(tǒng)的通用芯片有一定的差異，是為了某種特定的需求而專門定制的芯片SC芯片的計算能力和計算效率都可以根據(jù)算法需要進行定制所以SC與通用芯片相比具有以下幾個方面的優(yōu)越性體積小功耗低計算性能高計算效率高芯片出貨量越大成本越低。但是缺點也很明顯，只能針對特定的某個或某幾個應(yīng)用場景，一旦算法和流程變更可能導(dǎo)致SC無法滿足業(yè)務(wù)需求。在摩爾定律和登納德縮放定律的共同作用下，引領(lǐng)芯片行業(yè)30年的飛速發(fā)展，隨著摩爾定律放緩登納德縮放定律失效通用CPU的算力提升已經(jīng)無法滿足當(dāng)前對算力增長的需求?；陬I(lǐng)域定制（SA）的異構(gòu)計算，采用各種加速器來完成對特點業(yè)務(wù)的加速，從而達到提升系統(tǒng)算力和降低成本的目的最典型的就是深度學(xué)習(xí)加速器不管是采用P還是各類P，相對于單純CPU的解決方案，可以將系統(tǒng)的算力提升數(shù)倍。除了硬件平臺逐漸向異構(gòu)方向發(fā)展之外，更為主要的是對各類硬件資源的虛擬化。以BU系統(tǒng)的構(gòu)成為例其需要的資源一般包括C內(nèi)存存儲網(wǎng)卡加解密速卡、物理層加速卡等。若將BU改造為云化形式，即虛擬BU，按照按需使用的原則，在創(chuàng)建虛擬BU時動態(tài)向系統(tǒng)申請以上各資源刪除虛擬BU時釋放該資進一步，虛擬BU規(guī)格也可根據(jù)業(yè)務(wù)量動態(tài)調(diào)整的相應(yīng)的其申請的資源也是動態(tài)可變的若實現(xiàn)這目的，我們需要能將資源劃分成較小的顆粒，以便應(yīng)用能較精細的按需申請使用量，提高源利用率同時，由于硬件型號繁多接口和部署方式也各存差異為了使應(yīng)用調(diào)用資源口統(tǒng)一，一般在虛擬化時需要增加一個中間層，屏蔽底層差異，以一個通用資源接口供業(yè)應(yīng)用使用組網(wǎng)架構(gòu)如圖3.1硬件資源池為云平臺物理硬件虛擬資源池為在硬件資源基上虛擬出來供業(yè)務(wù)直接調(diào)用的資源。圖3.1資源虛擬化其中CP、內(nèi)存、存儲等在云平臺上已有成熟的方案進，這里不在累述。對網(wǎng)卡、加解密加速卡、物理層加速卡、I加速卡等外圍SC/FPA等異構(gòu)硬件，從CPU角度可以統(tǒng)一視為O虛擬化技術(shù)。一般而言，有軟件模擬、基于tO的半虛擬化和設(shè)備直通（硬件輔助）三種方式，見圖3.2。圖3.2O虛擬化方案硬件輔助的O虛擬化主要包括英特爾MD的OMM（M和PCSG的SROV前兩種屬于itd/物理設(shè)備直接分配給虛擬機使用通過硬件芯片完成A到A的翻譯。SRV通過在硬件設(shè)備中增加一個PCe設(shè)備，用于呈現(xiàn)一個PF或多個F，從而可以將每個F單獨分配給不同的虛機使用，虛擬機之間高效共享PCe設(shè)備，并且它是在硬件中實現(xiàn)的，可以獲得能夠與裸機性能媲美的/O性能。圖3.3SROV虛擬化目前SROV在虛擬化中的應(yīng)用較為成熟被廣泛應(yīng)用于對性能傳輸速度要求高的場景中。網(wǎng)卡、加解密加速卡、物理層加速卡都使用SOV技術(shù)進行了虛擬化。但SROV技術(shù)也并非完美，由于其基于硬件實現(xiàn)，硬件能支持的虛擬數(shù)量在硬件設(shè)計時已經(jīng)確定，并不能如軟件方案那樣靈活可配。當(dāng)前很多SROV設(shè)備只能支持16個F，對于少量虛擬的場景沒有問題但如云游戲等需要對PU做大量虛擬化的場景可能就不太適合一個可能的選擇是結(jié)合SROV和軟件虛擬化達到既能夠滿足高性能要求又能夠滿足虛擬數(shù)量的要求硬件虛擬化后就形成可以使用的虛擬化資源，但若云化系統(tǒng)中這類資源較多，資源的管理將會存在很大難度。為解決這個難題，在pnStk和8S方案中都有類似的資源管理制，以期降低維護難度。pato/viepluin是ubnets提供的管理資源的框架viepluin機制使得設(shè)備商無需修改8S核心代碼就可以讓自己的設(shè)備被8S調(diào)用pator機制進一步提供了設(shè)備自動發(fā)現(xiàn)、初始化、運行監(jiān)控等虛擬機可以直接使用F設(shè)備。隨著容器技術(shù)的成熟，設(shè)備廠商也提供了對應(yīng)SRV容器組件平臺廠家圖3.4為Rdht在pnShit中集成了開源的siovntok-opator能夠自動完成網(wǎng)卡的虛擬化及配置極大簡化了虛擬化設(shè)備的使用。ntel最新的SOPEK方案也集成了C/Cpator等多種硬件配置軟件其中的odeetueisovypator可以完成節(jié)點級硬件信息的發(fā)現(xiàn)和配置。圖3.4siovntok-opatr流程bog是pnStk用于管理硬件和軟件加速資源框架，可以通過bog列出、識別和發(fā)現(xiàn)加速器，掛載、卸載加速器實例。bog的主要功能包括硬件資源的發(fā)現(xiàn)、資源上報、資源的管理等。對于一些特殊硬件的特殊功能或配置(如：PA的編程等)也由bog來完成。圖3.5bog加速器模型綜上對于系統(tǒng)中CP內(nèi)存硬盤及速率要求不高的外設(shè)可以采用已經(jīng)成熟的虛擬化方案。對于運算要求較高的加速設(shè)備，采用擁有高性能、低時延、易擴展的SROV等硬件輔助虛擬化技術(shù)，可以更好實現(xiàn)相應(yīng)虛擬化方案，而如何針對不同硬件，針對性對虛擬化方案進行優(yōu)化，并形成統(tǒng)一的資源管理調(diào)度體系，實現(xiàn)彈性算力的提供，是6G無線網(wǎng)絡(luò)成功實現(xiàn)開放云化的關(guān)鍵。多維能力編排調(diào)度6G開放無線網(wǎng)絡(luò)將融合通信計算感知智能等多種能力而各類能力對平臺的需差異化特征明顯。因此，多維能力的編排調(diào)度是實現(xiàn)各類能力深度融合的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。按照同層次，編排調(diào)度可以通過應(yīng)用層、服務(wù)層、基礎(chǔ)設(shè)施層討論。應(yīng)用層的編排調(diào)度是最為關(guān)鍵同時也是最為復(fù)雜多樣的由于各類應(yīng)用自身內(nèi)在差異對編排調(diào)度的要求也差異較大。例如通信應(yīng)用，往往要求嚴格的時序、超高的可靠性、超低的時延，而互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用往往對于并發(fā)量等關(guān)鍵指標關(guān)注較多。對于應(yīng)用層，難以建立一套統(tǒng)一的編排調(diào)度方案，更加合理的方案是根據(jù)具體應(yīng)用，建立針對性的編排調(diào)度體系，從而通過“因地制宜的方式，提供定制化的編排調(diào)度方案。服務(wù)層是連接應(yīng)用層與基礎(chǔ)設(shè)施層的橋梁，其主要為應(yīng)用提供的通用性功能模塊，與體部署場景與具體應(yīng)用關(guān)聯(lián)性較高。例如服務(wù)層的檢測監(jiān)控組件可以有效抓取各被監(jiān)控組狀態(tài)，提供監(jiān)測報警等功能，這些組件為上層應(yīng)用提供基礎(chǔ)服務(wù)，并且需要具有高可靠和布式的特點，所以其編排和調(diào)度也是直接影響總體系統(tǒng)性能的關(guān)鍵之一。基礎(chǔ)設(shè)施層提供了承載系統(tǒng)的基礎(chǔ)計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲等資源。由于云計算本身就是分布式計算和虛擬化技術(shù)發(fā)展綜合的產(chǎn)物,在基礎(chǔ)設(shè)施層,用戶共享作為基礎(chǔ)設(shè)施的云數(shù)據(jù)中心所提供的各類服務(wù)在這種多用戶分配有限資源的情況下,資源調(diào)度算法則顯得尤為重要例如容器技術(shù)是操作系統(tǒng)提供的一種可以限制、記錄、隔離進程組的物理資源機制。容器可以將某個軟件運行所需的所有資源打包到容器中，這樣軟件運行不需要依賴于特定的完整操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)，只需要軟件工作所需的庫資源和設(shè)置。這個軟件的運行因此而變得高效輕量并保證部署在任何環(huán)境中的該軟件都能始終如一地運行。容器沒有自己的內(nèi)核，而且也沒有進行硬件虛擬。因此容器要比傳統(tǒng)虛擬機更為輕便，實時性更好。其中虛擬化資源管理基于ubnets開源軟件進行商用增強，關(guān)鍵接口選用社區(qū)標準，并根據(jù)業(yè)務(wù)和管理需求進行合理定制虛擬化基于符合CI標準開源軟件進行商用增強所提供全部虛擬設(shè)（虛擬端口虛擬CP、虛擬內(nèi)存等），并能夠通過kubvit對虛擬機資源進行調(diào)度。一種可能的調(diào)度架構(gòu)設(shè)計如下圖所示：圖3.6一種多維能力編排調(diào)度示意圖基礎(chǔ)設(shè)施的編排調(diào)度主要面向異構(gòu)計算節(jié)點資源實現(xiàn)統(tǒng)一的資源實時感知，并且對上提供資源抽象和應(yīng)用調(diào)度抽象，以滿足上層多場景需求的使用，具體如下：應(yīng)用接口抽象層：該層銜接應(yīng)用業(yè)務(wù)對資源的需求與系統(tǒng)資源的統(tǒng)一調(diào)度，以用戶友的應(yīng)用資源需求表示方式和交互界面屏蔽異構(gòu)算力的資源調(diào)度復(fù)雜性實現(xiàn)調(diào)度器使用者統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)之間對作業(yè)的聯(lián)動控制和實時反饋。插件式調(diào)度策略引擎：該引擎根據(jù)應(yīng)用的資源需求匹配最佳的異構(gòu)算力資源分配，作業(yè)調(diào)度流程和策略具有高度模塊化、靈活組合、可插件式擴展等能力。一方面滿足調(diào)度器管理者對系統(tǒng)資源分配目標的統(tǒng)一控制如控制不同場景任務(wù)的資源分配額度優(yōu)化系統(tǒng)特定維度資源的使用效率等另一方面滿足調(diào)度器使用者的應(yīng)用個性化資源和業(yè)務(wù)模型需求如控制多個應(yīng)用間的運行依賴行為資源競爭關(guān)系等。應(yīng)用獲取可使用資源的調(diào)度過程主要分為作業(yè)排隊和資源分配兩個階段，其中作業(yè)排隊用于決定當(dāng)前優(yōu)先獲得調(diào)度資格的作業(yè)序列順序，影響作業(yè)調(diào)度順序的因素多種多樣，如當(dāng)前用戶或所在組織的資源配額限制、作業(yè)之間的啟動依賴關(guān)系作業(yè)所在排隊序列的資源分配策略及可調(diào)度份額等。作業(yè)排隊階段選擇待調(diào)度作業(yè)后，由資源分配階段決定最終作業(yè)的最佳運行節(jié)點及其異構(gòu)算力資源分配。資源分配的復(fù)雜度受系統(tǒng)的可選擇節(jié)點數(shù)量、異構(gòu)算力的資源維度、作業(yè)的資源需求復(fù)雜度等多種因素影響。資源分配的決策等待時間直接影響到作業(yè)啟動速度，進而影響系統(tǒng)的整體資源利用率調(diào)度策略層應(yīng)具有過濾策略的插件式定制能力以降低作業(yè)匹配最佳資源的計算開銷提升統(tǒng)一調(diào)度框架的決策實時性。調(diào)度策略配置層：提供對插件式調(diào)度策略的控制面管理能力，根據(jù)調(diào)度器系統(tǒng)所服務(wù)應(yīng)用場景配置作業(yè)調(diào)度各階段的策略啟用行為滿足目標應(yīng)用的異構(gòu)算力資源調(diào)度需求；供對租戶面的資源配額、運行限制等多維度層次化管理配置能力。資源實時感知層：該層實時收集系統(tǒng)內(nèi)各節(jié)點的異構(gòu)算力資源數(shù)量，感知硬件拓撲及行健康變化反饋到調(diào)度引擎用于匹配作業(yè)的資源需求資源信息感知的反饋及時性對調(diào)引擎的決策實時性和準確性至關(guān)重要。開放化體系開放與共享是互聯(lián)網(wǎng)的核心精神并促進了互聯(lián)網(wǎng)不斷繁榮發(fā)展另一方面比較而言移動通信網(wǎng)絡(luò)在4G以前，幾乎都采用的是專有的技術(shù)，生態(tài)相對封閉，一定程度上限制了其自身發(fā)展。進入5G時代為了賦能各行各業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型移動網(wǎng)絡(luò)必須以更加開放的態(tài)度推動與T融合，以催生豐富的行業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用，促進生態(tài)繁榮。正如我們今天所看到的，5G與云計算邊緣計算和I技術(shù)融合已孵化出I質(zhì)檢5G遠程控制等大量行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)先運商和供應(yīng)商已經(jīng)開始打造開放、靈活的MC邊緣云平臺，可通過PI開放網(wǎng)絡(luò)能力、T能力、工具和應(yīng)用組件等，讓第三方開發(fā)者和行業(yè)伙伴可根據(jù)自己的業(yè)務(wù)需求快速定制開發(fā)部署和上線新應(yīng)用。同時，無線網(wǎng)絡(luò)白盒化、開放化已經(jīng)成為焦點，包括德國電信、沃達豐、西班牙電信、意大利電信T在內(nèi)的歐美運營商均已宣布將大規(guī)模部署基于開放架構(gòu)的移動通信網(wǎng)絡(luò)6G將會使通信技術(shù)變得更加開放具體包括網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)能力接口等方面進一步的開放這有利于在6G時代實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能按需擴展算法快速重構(gòu)和性能迭代優(yōu)化可以預(yù)見6G網(wǎng)絡(luò)的硬件將更為集成化、模塊化和白盒化，軟件將更為本地化、個性柔性化和開源化，未來網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和優(yōu)化升級將主要依托云存儲資源和軟件升級，充分挖掘各類軟件與系統(tǒng)對6G網(wǎng)絡(luò)控制作用。面對未來垂直應(yīng)用的需求，垂直應(yīng)用的場景強調(diào)的是服務(wù)提供快速、架構(gòu)靈活可變網(wǎng)絡(luò)能力完全開放網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)定制化等白盒化/軟硬解耦的解決方案將成為重要趨勢。在接口層面6G網(wǎng)絡(luò)預(yù)期將在以下五個方面發(fā)生新的變化以提高網(wǎng)絡(luò)部署和成本效率：①網(wǎng)絡(luò)中需要引入數(shù)字孿生技術(shù)；②需要考慮多方數(shù)據(jù)和資源的協(xié)同管理；支持云原生和基于微服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；④需要簡化協(xié)議棧；⑤需要進一步解耦信令和數(shù)據(jù)?；谌缟峡紤]，未來可能的6G網(wǎng)絡(luò)的功能架構(gòu)接口：數(shù)據(jù)采集面接口包括全局的數(shù)據(jù)采集與處理以及本地的數(shù)據(jù)采集與處理兩種處理模式在未來的很多場景中用戶數(shù)據(jù)并不一定會被上傳到網(wǎng)絡(luò)中而是在本地被處理和存儲因此，需要集中式和分布式的數(shù)據(jù)處理和存儲。靈活的I模塊接口：從整體角度來看，集中式I和分布式I都是需要的。集中式AI平臺利用外部和內(nèi)部數(shù)據(jù)進行全局處理并根據(jù)具體用例的需求調(diào)用I能力然后將果分發(fā)到特定執(zhí)行域的I平臺。基于此，網(wǎng)絡(luò)將具備泛在I能力。此外，網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)該能夠?qū)⒏兄δ茏鳛榉?wù)提供給用戶根據(jù)用戶的要求幫助終端調(diào)度相應(yīng)的I算法模型，便于用戶更好地使用網(wǎng)絡(luò)的I能力。智能安全系統(tǒng)接口：主要由智能策略引擎、安全能力庫和智能安全運維三部分組成。智能策略引擎根據(jù)I學(xué)習(xí)模型智能調(diào)整網(wǎng)元和安全設(shè)備的策略構(gòu)建安全能力庫安全能力庫根據(jù)應(yīng)用和業(yè)務(wù)的安全需求或者網(wǎng)絡(luò)功能的網(wǎng)絡(luò)安全需求精準部署安全功能實現(xiàn)主動縱深的安全防御智能安全運維功能將實現(xiàn)基于I和大數(shù)據(jù)的安全運維自動化。共享與協(xié)作功能接口：6G系統(tǒng)將從外部引入I能力或數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)中，以提供新服務(wù)和新能力或進一步提高數(shù)據(jù)處理效率與此同時網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的I能力和分析的數(shù)據(jù)也將放給第三方以向其提供服務(wù)和所需的支持除了I能力和數(shù)據(jù)信息開放之外安全力、資源、應(yīng)用與服務(wù)需求以及網(wǎng)絡(luò)功能也將引入到6G網(wǎng)絡(luò)中或?qū)崿F(xiàn)對外開放。確定性服務(wù)服務(wù)化架構(gòu)給網(wǎng)絡(luò)帶來彈性，各個RN處理單元將其對外接口以服務(wù)化形式進行封裝支持基于業(yè)務(wù)需求的靈活編排，這往往需要對多個服務(wù)進行組裝，但隨著服務(wù)數(shù)目及服務(wù)間交互的的增加，系統(tǒng)的不確定性也將隨之升高，導(dǎo)致用戶的業(yè)務(wù)體驗難以保障。例如一個典型空口數(shù)據(jù)發(fā)送過程，需要經(jīng)過應(yīng)用層數(shù)據(jù)接收與緩存，數(shù)據(jù)包壓縮與分片，信道編碼，空口資源映射，射頻調(diào)制及發(fā)送等多個步驟，一般進行業(yè)務(wù)處理的時間流水設(shè)計時，不同模塊間的時延在毫米級甚至納秒級模塊間數(shù)據(jù)傳輸帶寬可達數(shù)十到上百bps在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，這些功能的部署較為集中，各功能模塊間的傳輸時延和接口帶寬較易保障，但若將這些功能模塊全部服務(wù)化，甚至在物理位置的部署上也分布較遠，這就可能會導(dǎo)致處理時延過大或接口帶寬不足的問題，從而使業(yè)務(wù)體驗不可預(yù)測。網(wǎng)絡(luò)如何在彈性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下提供具有SA保障的服務(wù)，將面臨較大挑戰(zhàn)。如果我們能確定每個服務(wù)的處理能力，并獲取服務(wù)間進行交互的能力，就有可能進行具針對性的資源編排，從而使得業(yè)務(wù)的體驗得到保障?？赡艿募夹g(shù)方向包括時間協(xié)同體系傳輸自適應(yīng)機制，定時包處理驅(qū)動機制等，各個技術(shù)方向概述如下：時間協(xié)同體系在傳統(tǒng)RN架構(gòu)中各個功能單元間的時間同步是設(shè)備的內(nèi)部行為可以基于私有中斷內(nèi)部定時器等方式實現(xiàn)，但在服務(wù)化架構(gòu)中，需要一種全新的方法，每一個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模塊F/CF這里采用F為例)都需具備時間同步功能并能標識其處理時延每個服務(wù)在進行注冊時，發(fā)布的能力信息中需包括處理時延及時間同步的能力?？蓪⒎?wù)模塊劃分為非實時服務(wù)，近實時服務(wù)，實時服務(wù)三大類：非實時服務(wù)onTsvie，其處理時延可在數(shù)百毫秒到數(shù)，時間同步精度在毫秒級。近實時服務(wù)aTsvie，其處理時延可在數(shù)毫秒，時間同步精度在微秒級。實時服務(wù)Tsvie)，其處理時延在幾十到數(shù)百微秒，時間同步精度在納秒級一個部署的示例如下圖所示：圖3.7不同類型服務(wù)的時間協(xié)同示意圖圖中的各個F可根據(jù)業(yè)務(wù)需要實現(xiàn)不同程度的時間同步具體的實現(xiàn)方案可基于絡(luò)同步，SS同步等技術(shù)進行演進。同時，各F需提供典型服務(wù)的處理時延上界，如F基帶處理單元定義處理8條流，400Mz帶寬的一個時隙最大需要50微秒?；诮y(tǒng)一的時間智能編排調(diào)度可以對各服務(wù)的處理流水進行控制基于F的處理延能力，智能編排調(diào)度可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求選擇最匹配的F。傳輸自適應(yīng)機制為完成一個業(yè)務(wù)需求，往往要對多個服務(wù)進行組裝，各個服務(wù)之間需要進行交互，此接口能力將直接影響業(yè)務(wù)體驗，例如基帶處理F與射頻處理F間的前傳接口，其物理形態(tài)上一般采用光纖，隨著光通信技術(shù)的發(fā)展，其傳輸能力發(fā)展到數(shù)百bps或bps級別多個F可共享一個前傳鏈路，而基帶處理MMO流數(shù)和工作帶寬的變化，對前傳接口的速率要求也有很大差異，因此在選擇F的同時，還需考慮各F間的接口能力，選擇匹配的F和交互接口。傳輸自適應(yīng)包括接口能力感知，接口資源分配，接口路由配置等方面。接口能力可包括時延上界，傳輸速率，緩存大小等。接口能力感知方面需定義統(tǒng)一的機制，不論底層的物理形態(tài)如何各服務(wù)模塊均需支持該協(xié)商機制包括接口協(xié)商報文格式接口協(xié)商流程等方面接口協(xié)商的觸發(fā)流程可包括周期上報，事件觸發(fā)，隨流檢測等。接口資源分配和接口路由配置需要和智能編排調(diào)度技術(shù)結(jié)合，根據(jù)業(yè)務(wù)需求實現(xiàn)較優(yōu)的接口資源和路由配置。定時包處理驅(qū)動機制RN側(cè)在對各F和接口進行編排之后，就可以對各種控制，業(yè)務(wù)，管理數(shù)據(jù)包進行傳輸?shù)捎诟鱂的處理時延和接口傳輸時延不可避免地發(fā)生抖動為保障空口在準確時間點進行信號發(fā)送和接收需要設(shè)計相應(yīng)的機制來消除抖動保障各F的處理流水能效銜接。一種方法是在每級F間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包中攜帶期望處理的時間點，接收端F先將數(shù)據(jù)包進行緩存，在對應(yīng)時刻將匹配的數(shù)據(jù)包取出進行處理。相應(yīng)機制如下圖所示：圖3.8定時包處理示例示例中F1在0發(fā)出MC層數(shù)據(jù)包，并攜帶要求下級服務(wù)的處理時間1,數(shù)據(jù)包在1之前的某個時刻0A到達22先將數(shù)據(jù)包進行緩存在1時刻取出MC包，進行調(diào)制編碼資源映射等處理后發(fā)送給F3并根據(jù)需在空口發(fā)送的時間設(shè)置要求處理的時間，F(xiàn)3先緩存數(shù)據(jù)包并在2時刻進行變頻放大等操作后在空口發(fā)出中，1，2可以采用相對時間、幀號/子幀號/符號組合、新定義格式等。通過選擇實現(xiàn)滿足不同時延要求的F服務(wù)和接口組合并基于定時包處理的方法驅(qū)各服務(wù)單元在指定的時間點對數(shù)據(jù)包進行處理可在服務(wù)化RN架構(gòu)下實現(xiàn)確定性的業(yè)務(wù)驗保障。服務(wù)化N服務(wù)化架構(gòu)可將無線網(wǎng)絡(luò)功能劃分為若干個“服務(wù)”，從而促進網(wǎng)絡(luò)高效化、軟件化開放化。隨著無線網(wǎng)絡(luò)演進，底層硬件逐步從專用硬件向通用異構(gòu)硬件演進，而基于通用構(gòu)硬件的云平臺可以實現(xiàn)資源按需分配與調(diào)度，從而更好滿足服務(wù)化架構(gòu)下，不同“服務(wù)對實時性與服務(wù)間交互的要求，實現(xiàn)控制面、用戶面服務(wù)的按需調(diào)用。因此，基于云化技打造的底層軟硬件平臺可以滿足基于上層服務(wù)化架構(gòu)設(shè)計的協(xié)議棧對靈活性和開放性的要求，二者設(shè)計理念是適配的。但是，雖然無線接入網(wǎng)的云化提供了基礎(chǔ)平臺，無線接入網(wǎng)議如何向服務(wù)化演進還需要進行充分論證與試驗，從而保證無線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)性能。3PP自2018年逐步引入服務(wù)化架構(gòu)現(xiàn)已在核心網(wǎng)控制面計費系統(tǒng)中實現(xiàn)了服務(wù)化服務(wù)化架構(gòu)所帶來的優(yōu)勢正在逐步展現(xiàn)因此在6G網(wǎng)絡(luò)中將有更多的網(wǎng)元實現(xiàn)服務(wù)化設(shè)計從而通過基于云原生理念設(shè)計的協(xié)議，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的底層開放云化平臺與上層網(wǎng)元的深度融合。目前基站云化的探索工作中多以集中單CntlizdnitC和分布單istibutdnit作為基本設(shè)計考量其顆粒度較大依然不能滿足特定新功能快速上線靈活署的需求；從接口角度，基站內(nèi)部、基站之間、基站與核心網(wǎng)之間依然使用點對點專用接互連，每當(dāng)基站或相關(guān)核心網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)功能發(fā)生改變時，都需要在相關(guān)接口上進行調(diào)整，標準工作量大、運維管理復(fù)雜度高。為了敏捷響應(yīng)未來更加多樣化的業(yè)務(wù)功能需求、服務(wù)質(zhì)量（ulityofSvie，oS）需求、管理策略需求、部署需求、開放需求，使網(wǎng)絡(luò)具備更強的前向兼容性，下一代無線接入網(wǎng)需要從服務(wù)能力角度著手發(fā)力，將無線網(wǎng)絡(luò)控制面功能與戶面功能深度解耦，并重構(gòu)為功能更細粒度的服務(wù)化R。[6]RN的控制面功能通過服務(wù)化重構(gòu)為多個服務(wù)大致可以包括如下幾種類型無線承管理服務(wù)（RdioeermngmentSvie，RS）、連接與移動性管理服務(wù)（ConntionMobilitymngmentSvieCM本地定位服（oclotionSviS多播廣播服MultistoadastSvieMS數(shù)據(jù)采集服（taColltionSvieC、信令傳輸服SinlingnsmissionSvieSS接入網(wǎng)開放服（RNxpoueSvie，RS等RN控制面服務(wù)化可以與核心網(wǎng)的服務(wù)直接互訪減少網(wǎng)絡(luò)中不必要的連接與移動性管理功能轉(zhuǎn)發(fā)。此外，RN的控制面服務(wù)與其他服務(wù)（包括核心網(wǎng)服務(wù)、其他RN控制面服務(wù)）之間的交互可從串行交互轉(zhuǎn)為多方并行交互，由此可優(yōu)化控制面流程。RN的用戶面功能通過服務(wù)化重構(gòu)為多個RN用戶面服務(wù)并在需要時按需靈活組合以更好滿足多種業(yè)務(wù)需求。本質(zhì)上，用戶面服務(wù)化旨在突破傳統(tǒng)分層協(xié)議設(shè)計理念，使功能與功能之間的調(diào)用關(guān)系不再受限于上下層協(xié)議關(guān)系，功能模塊之間可以靈活調(diào)用。智能控制器5G以用戶為中心的服務(wù)模式能高效地為相似位置或應(yīng)用場景中的典型用戶提供良好性能的服務(wù)，但5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議中沒有預(yù)先定義數(shù)據(jù)收集接口，基于實現(xiàn)的數(shù)據(jù)收集服務(wù)器/設(shè)備，如深度包檢測、數(shù)據(jù)探針等，無法及時提供高效的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)有效性也面臨挑戰(zhàn)這些因素導(dǎo)致了PI接口PP的效率和性能遠落后于預(yù)期。6G的目標是根據(jù)不同用戶業(yè)務(wù)的綜合、動態(tài)、多維的服務(wù)要求，提供“以每個用戶為中心”的定制化服務(wù)應(yīng)對不同應(yīng)用場景和網(wǎng)絡(luò)條件采用自適應(yīng)調(diào)度算法為用戶提供靈活可的端到端服務(wù)編排因此除了需要向5GRC一樣開放的PI接口進行I能力眾籌外還要增加數(shù)據(jù)收集模塊兒對數(shù)據(jù)采集、清理、處理和存儲，并向其他接口提供數(shù)據(jù)訂閱和更服務(wù)，這些模塊兒是集中式的，也可以是分布式的，可以分布在網(wǎng)元和終端上。在數(shù)字世界里，先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能算法將幫助我們加速向6G的服務(wù)目標演進，從而在業(yè)務(wù)層面實現(xiàn)最精細的服務(wù)顆粒度，保障每個用戶的個性化服務(wù)體驗。望6G的目標是從根本上改變傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的能力與定位從單純以通信為中心逐步擴展通信計算感知等多種能力融合通過計算數(shù)據(jù)通信感知I等多種能力之間更緊密的集成有望實現(xiàn)CT多個領(lǐng)域技術(shù)的融合將6G無線網(wǎng)絡(luò)將從傳統(tǒng)的移動通信絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)?G移動信息網(wǎng)絡(luò)，從而構(gòu)筑技術(shù)創(chuàng)新基座，服務(wù)千行百業(yè)。6G開放云化無線網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)這一遠大目標的重要途徑傳統(tǒng)軟硬件緊耦合的“黑盒子式難以適應(yīng)6G的新定位之下對靈活性和開放性的新要求，而基于云化技術(shù)與開放理念，6G無線網(wǎng)絡(luò)將逐步擁抱CT融合的大趨勢從更深層次和更廣維度拓展移動通信網(wǎng)絡(luò)的作范疇，從而創(chuàng)造更加豐富的應(yīng)用和市場機會，幫助更多企業(yè)參與到6G產(chǎn)業(yè)中，構(gòu)建更加開放繁榮的6G生態(tài)圈。同時，實現(xiàn)6G開放云化無線網(wǎng)絡(luò)同樣面臨大量挑戰(zhàn)：如何設(shè)計合理的軟硬件架構(gòu)：隨著云計算技術(shù)的發(fā)展與摩爾定律的放緩，云平臺越來越向著軟硬件融合的方向發(fā)展。一方面，越來多的任務(wù)通過卸載和硬件加速的方式提高性能，另一方面，業(yè)務(wù)與管理的分離、異構(gòu)計算理念日益融合進入系統(tǒng)中。該理念在更加強調(diào)時序、時延、可靠性等指標的云化無線網(wǎng)絡(luò)中更加重要，此外，還需要考