“三体四层五面“的6g网络架构详细设计陆璐中国移动2023年12月 目录26g架构的设计思路16g“三体四层五面”架构的详细设计2总结和展望3 itu-r已明确6g典型场景和指标，将实现从移动通信向移动信息的重大转变6g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3典型场景可分为三类，从信息传输到信息全过程服务：l第一类是性能沉浸化：5g三大场景的增强l第二类是要素融合化：ai与通信的融合、感知与通信的融合l第三类是覆盖全域化：泛在连接技术指标包括两类，在5g基础上扩展与增强：l第一类是6g新能力拓展：覆盖性、感知、ai、可持续性、互操作性、定位能力l第二类是5g能力增强：安全、可靠性、时延、移动性、连接密度、区域话务容量、频谱效率、数据速率等 从itu技术指标到技术布局，系统是关键4不仅有单点技术的指标也有网络系统的指标对感知、ai、计算等要素与网络（通信）的整体融合提出了要求•峰值速率100gbps以上•网络频谱效率提升2~3倍•定位精度提升至1-10cm•空口可靠性提升•连接密度提升2-3倍•......•支持ai相关能力•支持感知相关能力•安全、隐私与弹性•可持续性•互操作性•......•通信与ai融合•通信与感知融合•泛在连接•沉浸式通信（immersive communication）•超高可靠低时延通信（hrllc）•海量连接（massive communication）itu技术指标不是单点技术的要求，而是对整个网络的系统性要求；架构设计需从网络整体出发，系统思考 6g架构演进的关键方向面向网络平台化、服务多样化的发展趋势，6g架构演进的关键方向在于增强自身管控能力、扩展服务要素、拓展服务领域5增强自身管控能力扩展服务要素拓展服务领域未来业务需求•流量带来基站规模倍增•超低时延推动超边缘化•数据本地化从集中式网络向分布式自治网络演进，灵活部署、本地闭环，适配多样化场景需求空天地一体化深度融合组网，实现全球全域低成本“立体泛在覆盖”新增数据、计算等服务要素，赋能网络内生ai、通感一体等网络新能力otn/oxcotn/oxcotn/oxc基础设施internetiotv2xr......数据服务连接服务计算服务通感ai 提出“三体四层五面”的6g总体架构6提出“三体四层五面”的6g总体架构，充分利用多样化通信和算力资源，新增数据面、计算面、安全面、服务使能层、数字孪生体，在架构层面实现对新型信息服务全场景、全流程的支持三体增加独立孪生体，虚实映射重组管理编排体，智能自治四层功能分层，跨域拉通强化算力、路由五面增强传统控制面/用户面增加独立数据、计算和安全面服务化功能层服务使能层控制面用户面数据面计算面安全面连接与路由层 （空天地多接入，可信连接，异构互联，算力路由，确定性转发）通信与算力层（无线通信，光通信，计算，存储）网络本体数字孪生体管理编排体通信服务感知服务计算服务ai服务安全服务孪生控制孪生编排孪生建模孪生实例能力开放管理自治服务设计资源智能编排调度跨域质量保障跨域数据管理 目录76g架构的设计思路16g“三体四层五面”架构的详细设计2总结和展望3 体—数字孪生体：赋能网络自治闭环验证和控制8网络本体原生支持孪生接口，包括网络实时数据接口、虚实交互控制接口，实现网络物理实体和虚拟实体的实时交互映射，赋能网络运行态下全维透视分析，自治闭环控制。数字孪生编排功能数字孪生控制功能孪生模型库数据面数字孪生实例运行数字孪生实例监控管理数字孪生建模管理网络本体编排管理体网络配置管理数据接口网络本体实时数据接口数字孪生模型生成数据交互功能配置和资源数据p原生孪生接口：网络本体、编排管理体、数字孪生体基于原生孪生接口，实现虚实体间的数据交换和交互控制，是实现网络数字孪生的基础。p数字孪生建模：基于模拟、仿真、数学分析、ai建模等多种建模技术生成网络、用户、环境的孪生模型，是构建网络数字孪生的核心。p按需编排控制：解析网络本体和编排管理体的孪生需求，按需编排孪生资源、模型和对象，实现孪生对象设计，是构建网络数字孪生的大脑。p孪生实例生成：基于编排结果，生成和运行网络孪生实例，实现对物理网络某个或某些方面的实时或预测性镜像，用于网络的分析和验证，是网络数字孪生的承载实体。虚实交互控制接口虚实交互控制接口数字孪生体 体—数字孪生体：流程贯通网络本体和数字空间9核心网用户面功能2用户面功能1网络能力开放功能网络存储功能策略控制功能用户数据管理功能鉴权服务功能 会话管理功能接入管理功能网络存储功能模型库数字孪生管理编排功能数字孪生控制功能数据交互单域数字孪生端到端网络数字孪生专网数字孪生孪生指令端到端网络管理编排无线网管核心网网管数字孪生实例管理监控1数字孪生实例管理监控2数字孪生实例管理监控3数据325传输网管①基于网络本体对数字孪生体的需求输入；②对网络数据进行实时采集；③通过对数字孪生对象的智能编排；④按需生成相应的数字孪生实例，执行数字孪生运行要求；⑤得到数字孪生运行结果，用于网络本体运行优化闭环；414’4’’ 体—管理编排体：实现网络的全生命周期管理能力开放管理自治服务设计跨域质量保障资源智能调度编排运维管理各域管理无线网omc传输网sc核心网omc专业管理域其它功能...跨域数据管理故障管理性能管理质量保障域其它功能...网络模型设计功能监控功能开放配置功能开放能力开放域其它功能...nfv编排sdn编排其它专业编排系统...配置管理端到端业务编排资源管理局数据编排传输网dc/ems10管理编排体网络本体数字孪生体管理编排体是对网络资源、网络能力进行智能的编排管理，实现网络全生命周期管理的功能实体ü管理编排体的主要操作对象是网络本体，同时也对数字孪生体进行编排和优化ü整合多方资源，端到端拉通以实现管理系统的更新换代p能力开放管理：将跨域网络的连接能力、算力能力、智能能力、安全能力等编排为可对内对外提供的服务p运维管理：面向网络资源，需具备对频谱、存储、算力等相关资源的统筹和精细化管理能力。通过自治服务设计、资源智能调度编排以及跨域质量保障实现网络自治的闭环管理运维p跨域数据管理：具备对端到端各域网络的数据管理能力，包括数据上报、数据监控、配置参数下发等 层—通信与算力层：实现通信、计算、存储资源协同优化p增强无线通信频谱效率和接入：充分利用低中高全频谱资源，提供空天地多接入，支持通感一体p增强光通信底座能力：构筑基于oxc的光电联动全光网络底座，支持400g/800g大容量高速互联和全光灵活调度，实现业务动态感知p新增智算、超算等新型算力资源：算力基础设施向通算、智算、超算一体化演进，提供多样、立体、泛在算力p新增新型存储资源：支持文件、对象、块等多元融合存储，引入分布式存储等新型存储p支持通信、计算、存储资源间协同：支持资源层面感知、协同和优化，实现一体化资源按需、灵活供给p增强资源绿色与安全能力：提供低碳、绿色、安全的网络、计算、存储资源，并支持资源间协同节能面向6g新场景、新需求，为了更好支撑上层网络功能，需增强通信资源能力，同时支持计算资源和存储资源的高效供给，实现通信、计算、存储资源间的协同优化通信与算力层计算资源通用算力智能算力超算中心存储资源多元融合存储下一代存储分布式存储通信资源光通信无线通信空天地一体通感一体400goxc新型光纤800g毫米波分布式安全 绿色11 层—连接与路由层：实现调度智能化、协议一体化、算网一体化以新型统一ip底座为基础，走向调度智能化、协议一体化、算网一体化，实现基于多网络、多体制、多接入融合的连接与路由，满足对服务化功能的支持及自适应调度能力• 统一ip底座带来接口的高度一致和效率提升，为采用智能化编制寻址及路由实现已构子网最优连接和路由奠定基础调度智能化• 一体化协议能够避免用户频繁切换，通过统一编址寻址和多级动态路由，实现多源异构子网的一体路由调度• 未来一体化协议将向3gpp体制替代私有协议的方向发展，实现空、天、地、海统一接入 星间星地链路的统一协议设计协议一体化• 未来一体化连接 算力将向算力云化平台 全域资源虚拟化的方向发展，实现连接 算力一体感知、调度、供给、服务通信子网数据子网算力子网空天地子网配置协商ipipipip分布式子网安全鉴别/网络监视网络确定性esbi智能调度智能路由12算网一体化 层—服务使能层：基于智能化服务封装实现统一对外开放通过智能化的服务封装，为自有业务和第三方应用提供服务，进一步丰富对外开放的信息和通信能力支持灵活接入、定制化服务、服务供需动态匹配服务使能层连接与路由层通信与算力层网络本体数字孪生体管理编排体服务化功能层p服务封装p基于ai进行的服务化功能拆解、重组、编排，灵活匹配服务供需，调度数据、计算、控制等资源，进行服务封装，提供定制化、多样化服务p服务开放p支持内部自有业务的服务相互调用，及对外行业客户开放控制面用户面数据面计算面安全面服务开放通信服务数据服务位置服务ai服务服务封装服务注册监测计量服务发现智能编排行业客户对外开放内部调用内部调用13 层—服务化功能层：分布式服务化框架向广域、分布式、全服务化演进扩展5g以nrf、scp为核心的服务化框架，为广域、分布式、全服务化网络提供基础ue控制面计算面用户面数据面安全面service frameworkenrfescp......gnb集中节点分布式节点 1分布式节点 2ue控制面amfsmfausfpcf......计算面nwdaf......用户面upf数据面udm安全面......service frameworkenrfescp......gnb......ue控制面计算面用户面数据面安全面service frameworkenrfescp......gnbpnrf：从控制面拓展到五面、多子网的层次化管理p从控制面的nf/service集中化管理到五面所有nf/service层次化管理：所有面的nf/service均通过增强型nrf实现统一管理，并考虑通过各节点的nrf协同、或者汇聚的多维管理方式p从nf/service的管理到子网的管理：拓展nrf能力，实现分布式子网的自动化注册、能力协商、状态感知和同步等，从而实现子网即插即用pscp：同通信代理到分布式控制，以及拓扑管理p框架和服务解耦后的进一步增强：增强scp的service mesh能力，并增加服务的分布式路由、调用、拥塞控制、容灾备份p分层、分域、分布式的拓扑管理：层次化的拓扑组织、子网间的拓扑隔离、协同，支持跨层控制14 面—新增数据面的必要性现有网络仅作为数据传输管道，无法满足6g ai新型数据要素的采集、传输、处理、存储需求问题表现为6g ai模型、网络上下文等数全流程处理构建独立数据面解决思路①需要设计全新功能集：现有网络仅支持部分功能，无法满足上述需求，需要引入更多数据相关功能，实现全流程的数据处理②新功能集性能、机制差异大：这些新的数据相关功能与传统控制面、用户面的可靠性、时延等kpi要求均不同，要求高可靠存储、高速读取、极高可靠传输等③结合移动特性的统一控制：基于移动性管理增强、实现移动网络数据全流程处理融合控制新需求6g ai 数据采集6g ai 数据传输6g ai 数据处理6g ai 数据存储挑战实时性；细粒度；非per ue数据量大；高并发；qos要求各异去隐私化处理；数据加工；数据/模型封装训练/推理等需要大量数据存储；ai模型等非结构化数据存储；快速索引现有用户面不支持部分支持不支持不支持现有控制面部分支持部分支持部分支持部分支持新增数据面需求挑战设计思路从传统面向用户的单一数据转发，到面向全要素的数据生产、消费全流程增强控制面15 面—数据面的设计：满足数据高效存储、处理、利用需求p以数据的高效可靠存储读写为核心，结合数据服务编排等控制，设计新增独立数据面，通过定义标准化的数据服务功能，实现数据服务解耦p基于控制面增强以支持数据服务、移动性管理等协同的全局控制，以及数据面的服务控制和执行，实现对网络数据、用户数据