本文來自移動Labs。
6G是引領(lǐng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和數(shù)字經(jīng)濟的基礎(chǔ)技術(shù)，是集通信、計算、感知、AI等一體的全新多維能力服務(wù)體系，實現(xiàn)更立體的覆蓋、更精準的定位、更可靠的安全、更深度的感知，6G網(wǎng)絡(luò)需要支撐多樣性的通信場景?；?G無線網(wǎng)絡(luò)做“減法”實現(xiàn)“至簡”的6G無線網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)成為業(yè)界無線網(wǎng)絡(luò)的主要研究方向之一。近日，移動Labs邀請到中國移動研究院未來研究所主任研究員孫軍帥接受采訪，圍繞6G無線網(wǎng)絡(luò)的研究進行探討。
專|家|簡|介
孫軍帥
博士，中國移動研究院未來研究院主任研究員。2005年以來先后從事3G/4G/5G無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和功能，無線協(xié)議?？蚣芎凸δ芟嚓P(guān)的產(chǎn)品研發(fā)、新技術(shù)研究，以及相應(yīng)的標準化與產(chǎn)業(yè)推動工作，目前主要從事面向至簡、柔性、按需、智慧內(nèi)生等特征的統(tǒng)一標準的6G無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和功能、協(xié)議棧框架和功能的研究工作。
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5G無線網(wǎng)絡(luò)做“減法”--減剛性，增彈性
5G無線網(wǎng)絡(luò)的信令控制和數(shù)據(jù)傳輸仍然沿用了4G以來的方式---終端在網(wǎng)絡(luò)中的行為完全有無線信令控制，當UE有新的需求時，通過無線信令進行建立、修改或者釋放；在每個傳輸時間間隔內(nèi)，通過動態(tài)調(diào)度進行無線資源的分配。為了實現(xiàn)無線信令的精準控制，定義了龐雜的無線信令控制機制，包括多載波聚合、雙/多連接、主/輔小區(qū)（集）、多層級的邏輯傳輸映射、移動性控制流程等。
上述剛性控制方式不是一蹴而就，是經(jīng)過多年標準化推進逐漸積累而形成的，目的是更好的服務(wù)于用戶。上述剛性控制方式對于無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)于單一業(yè)務(wù)類型或者場景時是有效的；隨著5G多樣性業(yè)務(wù)類型或者場景需求的增加（5G初期提出了三種業(yè)務(wù)類型，5G-A中業(yè)界有擴展到六種業(yè)務(wù)類型的呼聲），這種剛性控制方式因為靈活性不足，或者變化時需要復雜的信令控制，逐漸無法適應(yīng)多樣性業(yè)務(wù)或者場景服務(wù)的需要；這樣直接導致5G無線網(wǎng)絡(luò)的標準化中引入了多個補丁式解決方案，針對某一個場景提供一套解決方案，不同場景對應(yīng)的解決方案之間的兼容性統(tǒng)一問題逐漸弱化，提高了網(wǎng)絡(luò)研發(fā)和運維的成本。
從國內(nèi)和國際上目前各個6G研究組織對6G場景的研究來看，6G服務(wù)的場景無論是數(shù)量，還是與社會結(jié)合的深度都遠遠超過5G時代。所以，在設(shè)計6G無線網(wǎng)絡(luò)時，要解決的首要問題是：6G無線網(wǎng)絡(luò)如何在統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)之上采用統(tǒng)一的功能定義或者部署方式服務(wù)于多樣性的需求。針對上述問題，我們以5G無線網(wǎng)絡(luò)作為演進的起點，提出了“減剛性，增彈性”的5G無線網(wǎng)絡(luò)“減法”方法論。
5G無線網(wǎng)絡(luò)做“減法”不是把無線網(wǎng)絡(luò)需要承擔的功能簡單地刪除了之，而是“減剛性”--降低無線信令剛性控制方式，比如通過信令配置多種候選選項，“增彈性”---在無線信令配置的多種候選選項基礎(chǔ)上，根據(jù)終端業(yè)務(wù)傳輸?shù)男枰`活選擇所需的網(wǎng)絡(luò)功能。通過降低無線網(wǎng)絡(luò)的剛性控制，釋放無線網(wǎng)絡(luò)靈活控制的活力，從而為DICT深度融合驅(qū)動無線網(wǎng)絡(luò)騰挪出更多的空間，比如通過內(nèi)生AI的方式使能終端和網(wǎng)絡(luò)在信令配置的候選集合中選擇合適的配置選項服務(wù)于當下的數(shù)據(jù)傳輸，通過端到端QoS體系實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)算力的按需分配等。
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6G無線網(wǎng)絡(luò)的“至簡”--至簡架構(gòu)，至強功能
6G作為數(shù)字經(jīng)濟的基礎(chǔ)平臺，6G無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)需要支撐千行百業(yè)，滿足多樣差異的業(yè)務(wù)保障需求，6G無線網(wǎng)絡(luò)需要在在統(tǒng)一架構(gòu)下具有保障多樣差異，網(wǎng)絡(luò)輕量極簡，功能按需部署，服務(wù)按需定制等靈活能力。
通過“減剛性”，形成適用于多樣性業(yè)務(wù)保障需求的統(tǒng)一至簡架構(gòu)；通過“增彈性”，形成針對多樣性業(yè)務(wù)保障需求的統(tǒng)一模式的至強功能。至簡架構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一、開放、彈性、簡潔的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議框架，與至強功能提供服務(wù)按需、智慧內(nèi)生、即插即用的網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)能力，共同構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)深度融合的6G無線網(wǎng)絡(luò)。
圖1 6G至簡網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
至簡網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以云-邊兩級架構(gòu)為基本形態(tài)，網(wǎng)絡(luò)以“云”為基座，分布式靈活部署，服務(wù)按需激活邊側(cè)多形態(tài)空口，極簡無線功能，即插即用。即插即用空口調(diào)度，面向統(tǒng)一接口的極簡無線功能單元打造生態(tài)開放的面向場景的定制化AP，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)靈活擴展；多級智能連接適配，快慢結(jié)合智能連接控制，DICT深度融合技術(shù)驅(qū)動面向精準QoS保障的多級連接控制。
至簡協(xié)議框架定義兩級協(xié)議功能，簡化協(xié)議層，提高協(xié)議靈活性，IP直連空口實現(xiàn)按需的無線空口路由選擇；信令批量化配置，一次配置，多次按需隨路選擇，精簡協(xié)議流程。融合簡化新協(xié)議棧，將協(xié)議層和協(xié)議功能原子化，量體裁衣，按需裁剪，使能網(wǎng)絡(luò)輕量化。
基于至簡架構(gòu)，以用戶為中心設(shè)計SOF(面向服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)功能)，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)至強功能，構(gòu)建面向服務(wù)的柔性網(wǎng)絡(luò)能力，實現(xiàn)按需定制網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；SOF按需部署，按需激活；面向QoS的共享連接按需提供可靠連接服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)雙向感知，構(gòu)建面向服務(wù)的柔性網(wǎng)絡(luò)功能，使能6G/5G平滑銜接。
圖2面向QoS保障的6G至簡協(xié)議?？蚣?/p>
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6G無線網(wǎng)絡(luò)的“至簡”--使能的關(guān)鍵技術(shù)
6G至簡無線網(wǎng)絡(luò)是對無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、無線協(xié)議?？蚣?、無線協(xié)議功能定義的一次全新的探索。
?無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面，6G至簡無線網(wǎng)絡(luò)解決方案融合與云化體系框架的算力，面向數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩鄻有?、突發(fā)性、多域性、高可靠性等特征，突破5G無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的邏輯約束，設(shè)計面向服務(wù)的無線網(wǎng)絡(luò)至簡架構(gòu)和柔性功能，使能無線網(wǎng)絡(luò)具有針對多樣性需求提供按需服務(wù)的能力?；谠苹w系框架，設(shè)計了協(xié)議層之間的交互機制，提升了數(shù)據(jù)的傳輸效率，初步使能無線網(wǎng)絡(luò)的確定性數(shù)據(jù)傳輸能力。
?無線協(xié)議?？蚣芊矫?，6G至簡無線網(wǎng)絡(luò)解決方案研究了按需靈活映射的無線承載體系和算網(wǎng)融合的無線QoS體系，使能無線網(wǎng)絡(luò)針對每個數(shù)據(jù)包的QoS感知和保障計算融合到無線承載模型定義中。無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是無線承載在網(wǎng)絡(luò)中的功能體現(xiàn)，通過無線網(wǎng)絡(luò)算力的支撐使能無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)于用戶。通過把數(shù)據(jù)的QoS保障需求與協(xié)議功能融合設(shè)計，使能以QoS保障為目標把QoS保障能力與網(wǎng)絡(luò)算力統(tǒng)一在無線網(wǎng)絡(luò)中，從而實現(xiàn)了以QoS保障特征值為目標的端到端通信資源優(yōu)化分配。
?無線協(xié)議功能定義方面，針對用戶和小區(qū)強綁定邏輯關(guān)系導致針對用戶區(qū)分主輔小區(qū)的問題，構(gòu)建用戶扁平化小區(qū)模型，使能服務(wù)于同一個用戶的所有小區(qū)無主輔區(qū)分，完全根據(jù)用戶在每個小區(qū)內(nèi)的無線傳輸質(zhì)量，用戶需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)量和QoS保障需求，以及小區(qū)本身的負載決定一定調(diào)度周期內(nèi)服務(wù)于該用戶的小區(qū)，從而實現(xiàn)無線資源最優(yōu)化分配。基于扁平化小區(qū)模型，用戶和小區(qū)之間通過QoS化無線承載進行直接連接。QoS化無線承載是以MAC層為錨點，面向QoS保障需求的數(shù)據(jù)傳輸通道或者連接方式（全部由傳輸層完成數(shù)據(jù)傳輸時的QoS保障）。在跨層直連無線承載的基礎(chǔ)上，進一步把面向連接的承載演進成面向QoS保障的連接方式。QoS化無線承載是指按照數(shù)據(jù)傳輸時所需的QoS保障特征值對數(shù)據(jù)包進行歸類，形成若干個QoS保障特征值相同的數(shù)據(jù)流，以及與每一個數(shù)據(jù)流對應(yīng)的若干種正交的QoS保障等級，每種QoS保障等級對應(yīng)著一種連接方式。每個QoS等級所標識的數(shù)據(jù)傳輸保障要求內(nèi)生融合到發(fā)送端和接收端之間的連接方式上。QoS化無線承載以QoS的形式確保了MAC層和其上層之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院痛_定性；二者之間無需一定通過無線信令建立無線鏈路，只要能滿足QoS要求的連接形式都可以使用，實現(xiàn)了按需靈活多樣的承載選擇。
6G至簡無線網(wǎng)絡(luò)解決方案中提出了全新的面向服務(wù)功能的SOF協(xié)議棧架構(gòu)方案。基于扁平化小區(qū)模型，構(gòu)建集合映射無線承載、跨層直連無線承載和QoS化無線承載，以及基于IP流的無線QoS架構(gòu)和AI驅(qū)動的無線QoS架構(gòu)等多種關(guān)鍵功能實例，SOF方案實現(xiàn)了UE移動時趨于零的切換頻度，極大地降低了信令開銷，實現(xiàn)了魯棒的連接。SOF方案基于DICT深度融合，充分利用IT和DT的算力和安全機制，實現(xiàn)了算力內(nèi)生和安全內(nèi)生。SOF方案突破4G/5G時代以來的協(xié)議棧架構(gòu)窠臼，面向云技術(shù)和全場景需求全新設(shè)計了協(xié)議棧架構(gòu)，形成了無線管“總”、云端MAC管“快”、邊端MAC管“準”、UP面管“（隨路按）需”的多級融合控制體系，使能無線網(wǎng)絡(luò)以統(tǒng)一標準的協(xié)議棧架構(gòu)接納按需功能服務(wù)的多樣性終端，成為“萬物移動互聯(lián)”的基礎(chǔ)設(shè)施。
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產(chǎn)學研合力，攜手推進標準統(tǒng)一的6G無線網(wǎng)絡(luò)
在6G的研究中，無線網(wǎng)絡(luò)的深度變革已經(jīng)成為業(yè)界共識之一，各種創(chuàng)新性的觀點或者方案通過論文、白皮書、技術(shù)趨勢報告等方式發(fā)表。作為移動通信中最基本，最重要的一部分，無線網(wǎng)絡(luò)必然也必須是標準統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)。
孫軍帥表示，中國移動作為世界上6G研究實力最強的公司之一，我們率先在業(yè)界提出了“至簡、柔性、按需、智慧內(nèi)生”的6G網(wǎng)絡(luò)愿景，并用實踐行動踐行之。6G至簡網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)解決方案是這一踐行的成果之一，至簡---無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)至簡，協(xié)議層之間的邏輯約束關(guān)系至簡，無線連接或者無線鏈路至簡。柔性---網(wǎng)絡(luò)服務(wù)柔性擴展，協(xié)議棧功能柔性運行，即插即用柔性連接。按需---按需網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，按需協(xié)議棧功能，按需無線資源控制。智慧內(nèi)生---AI算法分割本地化、數(shù)據(jù)本地化、智能控制本地化。
至簡的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、協(xié)議功能和連接是無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，是無線云網(wǎng)絡(luò)中“靜態(tài)”部分：一次建立，全場景可用。
柔性的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、協(xié)議功能和連接是無線網(wǎng)絡(luò)能力，是無線云網(wǎng)絡(luò)中“半靜態(tài)”部分：一次建立，按需修改，多場景可用。
按需的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、協(xié)議功能和連接是無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，是無線云網(wǎng)絡(luò)中“動態(tài)”部分：按需激活，動態(tài)釋放，一場景一服務(wù)。
智慧內(nèi)生助力無線網(wǎng)絡(luò)至簡，驅(qū)動無線網(wǎng)絡(luò)柔性，增強無線網(wǎng)絡(luò)按需服務(wù)，為實現(xiàn)“架構(gòu)至簡，功能至強”提供算法支撐。
標準化研究：中國移動積極參與了IMT-2030與CCSA等行業(yè)組織中的無線網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的研究項目，并牽頭了IMT-2030中無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和功能項目的研究工作。
孫軍帥表示，面向最快2025年6G啟動標準化的時間點，我們期待與產(chǎn)業(yè)界和學術(shù)界盡早在無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議棧框架上形成一致的方案，為在全球標準中體現(xiàn)中國力量奠定基礎(chǔ)。
