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移动通信、商业发电、研发发电。中国的5G已经商业化一年了,6G的研究也是从去年开始的。面对2030年,移动通信将发生什么变化,6G将带来什么应用,6G的网络结构将如何形成?中国移动研究所首席专家、6G项目负责人刘光毅,在中国移动研究所近期举办的“6G系列研讨会”第二次会议上,阐述了6G的技术特点和网络架构。
6G网络将实现哪些功能
刘光毅认为,通过对应用场景的理解和分析,6G网络性能指标的定位包括几个方面:第一,6G网络的峰值速率应该达到太字节(TBPS);
第二,用户体验率达到千兆位水平(Gbps);
第三,用户的时延接近海量数据的实时处理;
第四,无线网络的可靠性接近有线传输;
第五,6G的流量密度和连接密度至少比5G高10倍甚至几千倍;
六是支持移动高速通信,速度超过1000公里/小时,不仅支持高速铁路通信覆盖,还支持飞机覆盖;
第七,频谱效率可以提高两到三倍。
刘光毅说,我们希望6G网络能带来一些新的能力,如亚米甚至厘米级的定位精度,超低的时延抖动,超高的安全性和全新的网络智能水平。为了满足这些指标,6G需要在频谱使用范围、使用效率、网络架构、功能、安全性和人工智能等方面做出新的改变,以满足6G的业务和应用需求。
6G网络演进的三大驱动力
随着移动,通信技术的发展,网络架构也在不断变化,3G采用三层架构,4G采用全IP架构。5G引入信息技术和大数据技术来实现小型企业架构、控制平面和用户平面分离、网络切片技术等。在5G核心网中,无线网络的城域网引入了CU-DU分离架构,带来了灵活的部署结构。
那么,6G网络的结构是什么?
刘光毅表示,从整个网络的演进和转型角度来看,设计6G网络应该考虑三个方向的驱动力。首先,新服务、新应用和新场景带来了什么样的需求;二是解决现有网络存在的问题和挑战。去年,5G NSA的建设带来了高能耗、高成本、低运行维护效率等挑战。在未来的网络设计中,应该考虑如何改变这些现状;第三,随着云计算、大数据和人工智能技术的发展,新技术的发展带来了驱动力。
在解决现存的网络问题和挑战时,刘光毅认为有四个突出的问题。首先,我们应该进一步解决时延问题。固化的协议结构成为实现下时延的瓶颈。对于5G 无线网络,协议结构是分层的,所有的业务都需要逐层处理,每一层都有时延,这构成了时延业务传输的瓶颈。为了进一步缩短空时延,有必要打破这种结构。第二,网络切片的支持技术需要进一步发展。5G支持端到端切片。然而,在标准设计之初,无线网络和核心网络分别考虑切片的设计和优化。这两者能否很好地连接起来需要由SA进行商业验证,这需要在6G网络设计中加以考虑。
三是解决单一网络结构带来的高成本、高功耗问题。目前5G网络的部署是基于基站的,功能齐全,这将导致整个建设的高成本和高功耗。为了从根本上解决这两个问题,6G网络必须进行变革。
第四,大型基站部署成本高,运行维护难度加大。有必要考虑利用人工智能和大数据实现网络运维的智能化。然而,在5G网络设计之初,由于没有充分考虑对这些功能的支持,目前智能运维的突破使得整个网络运维支持难以实现。我相信,在6G时代,网络运维自动化将是一个新的发展方向。
刘光毅表示,在新服务、新应用和新场景的驱动下,6G网络需要具有更高的可靠性、更低的用户平面和控制平面延迟,以及更高的流量密度和设备密度。云计算、大数据和人工智能将在6G网络中深度集成,使网络更加高效和智能化。
6G网络结构的六个基本特征
2019年,中国的移动提出6G将具有五个特征。今年,刘光毅认为数字双胞胎的基本特征也可以被添加进去。
6G网络的第一个特点是按需服务。6G将会有更多的新服务和新场景,用户将会多样化和个性化。网络应进一步增强感知能力,包括对行为、业务和意图的感知,并根据用户的业务需求分配网络资源,提供体验保障。
第二个特征是简单网络,其中多种接入技术接入核心网络,接入网络实现即插即用。通过简化架构、功能和协议,网络可以提供准确的服务,同时节省成本和能耗。实现轻量级无线网络。未来的接入网分为两层,一层是信令接入层,另一层是数据接入层。通过单独部署,可以节省部署基站的数量,并且可以根据需要分阶段加载基站的功能,而不是全功能基站。
第三个特点是灵活的网络,以用户为中心,按需生成,网络随人移动。网络功能的分散管理支持独立网元和业务的扩展、演进和灵活部署,实现端到端的微服务网络。
第四个特征是内生智慧。人工智能技术已经取得了很大的进步,5G已经考虑使用人工智能。然而,5G人工智能是一个插件或移植应用程序,很难实现像人类神经网络那样的内部功能。人工智能有望在6G网络中成为神经系统。为了满足内生智能,有必要在6G网络中引入数据采集面和智能面,通过数据采集面采集6G网络的全局数据;智能表面根据需要调用这些数据,并根据不同的人工智能场景提供不同的人工智能支持。第五个特点是数字结对。未来的网络是一个数字双网,它可以实时监控虚拟空间中每个网元、每个基站和每个用户服务的在线状态,提前预测运行轨迹,提前介入可能的服务掉线,避免网络事故。新功能也可以预先验证,实现网络自进化。
第六个特征是安全性内生。6G网络的安全性尤为重要。据预测,未来的战争可能不会攻击物质世界,而是孪生世界。
刘光毅表示,结合DICT的发展趋势,我们在5G网络发展中看到的经验教训预计6G将向以下五个方向转变:一是引入数字双胞胎,二是实现多方数据和资源的协同管理;三是实现端到端的微服务设计;第四是简化基站;第五是数据和信令的分离,提高了整个网络的部署效率和成本。在此基础上,刘光毅提出了未来网络逻辑架构的建议,即“三层四面”。这三层包括:资源层、功能层和服务层。资源层在底层提供无线、计算和存储等基本资源,为功能层的功能生成提供支持和服务,而功能层在服务层为服务和应用提供支持。功能层引入了数据采集、智能、共享与合作、安全等功能,实现了安全性和智能性。
从关键技术到网络架构,6G仍处于开发的早期阶段。5G将把通信网络带入物联网。我希望6G能让这种愿景到处开花。
责任编辑:gt
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