6G网络需具备的技术特征及网络架构

移动通信，商用一代研发一代。我国5G商用已满一年， 6G的研究在去年启动。面向2030年，移动通信会发生哪些改变，6G将带来哪些应用，6G的网络结构又将如何构成？中国移动研究院首席专家、6G项目总监刘光毅在日前由中国移动研究院主办的“6G系列研讨会”第二次会议上，详细阐述了6G需要具备的技术特征和网络架构。

6G网络将达到什么能力

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了几个方面：一是6G网络的峰值速率要达到太比特级（Tbps）；

二是用户体验速率达到吉比特级（Gbps）；

三是用户的时延接近实时处理海量数据；

四是无线网络的可靠性接近有线传输；

五是6G流量密度和连接数密度比5G提升至少10倍，甚至千倍；

六是支持高速移动通信，速度突破1000公里/小时，不仅支持高速铁路的通信覆盖，还支持对飞机的覆盖；

七是在频谱效率上能够有两到三倍的提升。

刘光毅说，我们希望6G网络能够带来一些全新的能力，比如达到亚米级甚至厘米级的定位精度，还有超低的时延抖动和超高的安全性，以及全新的网络智慧等级。为了满足这些指标，6G需要在频谱的使用范围、使用效率、网络架构、功能以及安全和AI方面进行全新的变革，以此满足6G业务和应用需求。

6G网络演进三个驱动力

随着移动通信技术发展，网络架构在不断变化，3G用三层架构，4G采用全IP架构。5G则引入了IT和大数据技术，实现5G核心网的SBA、控制面和用户面分离、网络切片技术等，在无线网上NG-RAN引入CU-DU分离架构，带来灵活部署的结构。

那么，6G网络是什么样的结构？

刘光毅表示，从整个网络演进和变革来看，设计6G网络要考虑三方向的驱动力。一是新业务、新应用、新场景带来什么样的需求；二是解决现网问题和面临的挑战，去年5G NSA建设带来高能耗、高成本、运维效率低等挑战，未来网络设计要考虑如何改变这些现状；三是随着云计算、大数据 、AI技术的进步，新技术发展带来了驱动力。

在解决现网问题和面临的挑战上，刘光毅认为有四个问题比较突出。一是要进一步解决时延问题。固化的协议结构成为实现更低时延的瓶颈，对于5G无线网络来说，协议结构是分层的，所有业务要一层一层处理，每一层的处理都会有时延，构成一个业务传输时延的瓶颈。要进一步缩短空口的时延，势必要打破这个结构。

二是网络切片的支持技术要进一步演进，5G支持端到端切片，但在标准设计之初，切片的设计和优化在无线网和核心网是分别考虑的，二者是否能够很好衔接有待SA商用验证，这需要在6G网络设计中考虑。

三是要解决单一的网络结构带来的高成本和高功耗问题。目前5G网络部署是以基站为单位，全功能部署，这会使整个建设的成本高、功耗高，在6G网络要做变革，根治这两大问题。

四是大规模基站部署成本高、运维难度不断提升，要思考用AI和大数据实现网络运维的智能化，但由于5G网络设计之初没有完整地考虑对这些功能的支持，目前所做的智能化运维突破，很难做到全网运维支撑。相信6G时代，网络运维的自动化必将是一个新的发展方向。

刘光毅表示，受新业务、新应用、新场景驱动，要求6G网络有更高可靠性，更低用户面和控制面的时延，更高的流量密度、设备密度。而云计算、大数据 、AI都会在6G网络中进行深度融合，使网络更高效、更智能。

6G网络结构六个基本特征

2019年，中国移动提出6G将有五个方面特征，今年刘光毅认为，还可以加上数字孪生的基本特征。

6G网络第一个特征是按需服务。6G会有更多新业务、新场景，用户多元化、个性化，网络要进一步提升感知能力，包括行为、业务、意图的感知，根据用户业务需求配置网络资源，提供体验保障。

第二个特征是至简网络，多种接入技术接入一张核心网，接入网实现即插即用。通过架构、功能、协议的简化，实现网络精准服务的同时，节省成本、节约能耗。实现轻量级的无线网络。未来接入网络分为两层，一层是信令接入层，另一层是数据接入层。通过分开部署，节约基站部署的数量，基站功能可以分阶段按需加载，而不是全功能基站加载。

第三个特征是柔性网络，以用户为中心，按需网络生成，而且网随人动。网络功能去中心化管理，支持独立的网元和服务的伸缩、演进和灵活的部署，实现端到端的微服务化网络。

第四个特征是智慧内生。AI技术有长足进步，5G已经考虑使用AI的智慧化，但5G的AI是一种外挂式或者说是嫁接式的应用，很难做到像人类神经网络一样的一种内在能力。期望6G网络中，能够把AI做成神经系统。为了满足智慧内生，需要在6G网络中引入数据收集面和智能面，通过数据收集面对6G网络全域数据进行收集；智能面使这些数据按需调用，根据不同的AI场景提供不同的AI支持。

第五个特征是数字孪生。未来的网络是数字孪生的网络，可以对每一个网元、每一个基站、每个用户的服务在虚拟空间的在线状态做实时监控，对运行轨迹提前预测，对服务可能出现的掉线提前干预，避免网络事故发生。还可以对新功能提前验证，实现网络自我演进。

第六个特征是安全内生。6G网络的安全尤显重要，据预测未来战争的发生可能不是对物理世界的攻击，而是对孪生世界的攻击。

刘光毅说，结合DICT发展的趋势，我们在5G网络发展中看到的经验和教训，期待6G能够在以下五个方向变革，一是引入数字孪生，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化设计；四是至简基站；五是数据和信令的分离，进而带来整个网络部署效率和成本的提升。基于此，刘光毅提出未来网络逻辑架构的建议，未来网络将由“三层、四面”组成。三层包括：资源层、功能层、服务层，资源层提供底层的无线、计算、存储等基础资源，为功能层的功能生成提供支撑和服务，功能层为服务层的业务和应用提供支撑。在功能层引入数据收集面、智能面、共享与协作面、安全面，实现安全内生、智慧内生。

从关键技术到网络架构，6G尚处于发展前期。5G将通信网络带向万物互联，希望6G能使这一愿景遍地开花。
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