6G通感算智融合原生基座技术白皮书

学术   2024-11-11 18:18   北京  

随着5G产业应用的持续发展,行业需求展现出定制化、差异化和碎片化的特点,对通信服务提出了灵活性、敏捷部署、简便使用和成本效益等更高要求。随着"数字孪生,智慧泛在"6G愿景的提出,6G将实现从通信服务向信息服务的转变,通信、感知、计算、智能等多维能力内生融合成为业界共识。
为了实现多维能力的融合,中国移动联合业界伙伴发布了《6G通感算智融合原生基座技术白皮书》,本白皮书旨在阐述6G通感算智融合的原生基座技术,包括其提出的背景与挑战、内涵与特点及对应的技术方案等。希望通过开放的基础底座、服务能力和合作范式,汇聚产业生态各方智慧,共同探索6G的全新创新模式

6G通感算智融合的需求与驱动力
在全球产业升级和数字化转型的大潮中,物联网(IoT)作为核心技术之一,近年来持续快速发展。物联网已经渗透到工业自动化、智能交通、医疗健康、智能家居等众多领域。随着产业数字化的深入推进,行业对全生产要素、全生命周期的智能化、自动化、可视化管理需求日益迫切。中国移动率先提出“无源物联网”理念,实现无源物联从传统的“单点读取”向“网络覆盖”的跨越式发展,分为单点式、组网式、蜂窝式三个阶段。
随着5G技术的持续演进并向垂直行业渗透,与面向个人用户不同,众多行业应用愈发呈现出对网络功能差异化和碎片化的需求,从而催生了一系列对通信网络新的需求,例如灵活定制、敏捷部署、简便使用和成本敏感。与此同时,6G扩展了5G的边界能力,其六大典型场景要求网络能力更多维,网络需要内生支持感知、计算、AI等新能力,将在提供更高速率、更多连接、更低时延及更高可靠的基础上,实现空天地一体、通感一体及通算智一体。6G将不再仅仅局限于提供连接服务,而是实现从移动通信网络向移动信息网络的转变,通感算智等多维能力内生融合成为6G关键特征和发展趋势。

6G通感算智融合的原生基座技术内涵

基于对6G场景需求及技术发展趋势的分析,6G网络设计需要实现2大转变:

转变1:由刚性堆叠向按需服务转变。

转变2:从外挂式设计向内生式设计转变。

基于该设计思路,我们提出以6G通感算智多维能力内生融合为基础的原生基座技术:以云化、虚拟化异构硬件为底座,通感算智多维能力为内核,平台化服务网络为中枢,通过一体化设计,对内实现网络内生支持通感算智多维融合能力,对外提供通感、通算智等多维按需服务。

图1 6G 通感算智融合的原生基座技术


底座-通感算智融合的异构硬件

通感算智融合的异构硬件面临的挑战

通感算智融合的异构硬件旨在通过云化异构硬件满足通感算智融合对底层资源的多样化、碎片化需求,从而实现提供通感算智云化资源底座。当前,云化异构硬件技术面临高通信带宽与低时延的严苛要求、碎片化场景与多样化部署规模、差异化高性能处理资源需求三大挑战。

相应技术方案

面向上述挑战,针对性地提出支持超高实时响应的抢占式调度、敏捷化配置的高性能容器云和确定性配置的异构资源管理等技术方案,测试结果表明,这些方案有力促进了异构硬件的融合,初步满足多维能力融合的需要。    


内核-通感算智融合的多维能力

通过跨层、跨域、一体融合式设计,实现端到端的通信、感知、计算、AI、安全等全要素的融合,以及一体化服务的网络新形态和新模式,打造平台化服务能力的网络。

通感融合

通信和感知融合是6G移动信息网络的重要技术特征,是实现信息服务全过程的重要环节。感知将成为6G网络中的原生能力,通过与通信能力互助共生,可赋能一网多能新业态,并为6G开辟新的应用前景。通感融合技术面临通感硬件资源分立、通感空口资源竞争和通感组网干扰复杂等挑战。为解决这些难题,通过协作通感内生设计(例如协作波束管理协作多源信息融合)、交替优化资源分配和多维干扰识别与智控等方法,实现通信和感知的内生融合。

通算智融合

未来,6G网络与计算、AI将深度融合,构建一个更加智能、高效、安全的下一代移动信息网络,通过内生设计,支持AI赋能网络和网络使能AI场景。然而AI赋能网络存在神经网络的计算复杂度与AI模型的泛化性、实时性和可靠性等问题,而网络使能AI则面临着如何高效利用网络通算数智资源,满足AI服务需求,并降低成本和能耗等挑战。为此,我们设计了AI使能高性能物理层和高层功能、端边云协作的通算智管控6G网络与AI融合逻辑架构设计的系统化方案,促进AI与网络技术的双向赋能与协同发展。

中枢-通感算智融合的按需服务

平台化服务网络面临的挑战

平台化服务网络赋能网络功能柔化,开启网络即服务能力,通过端到端服务化设计为通感算智一体融合提供高效平台,实现服务、功能和资源的按需编排和组合,更容易实现网络能力扩展,该技术面临的挑战有:网络功能耦合,拆分难;网络性能损失,保障难;服务要素增加,组合难;数据传输效率提升难。

相应技术方案

为应对上述挑战,基于业务模型设计“高内聚”“松耦合”功能服务;突破传统分层协议模型,设计并行化流程及并行化处理机制;引入通感算智服务按需动态编排机制,实现网络功能按需组合;增加6G网络双总线架构,提升数据传输效率。基于上述方案,实现服务的高效设计、优化的业务流程、精准的服务编排和高效的数据传输,为实现平台化服务网络奠定了基础。

总结与展望

按需匹配客户需求,并实现通感算智等多维能力内生融合将成为6G网络的需要。通过端到端服务化设计,实现通感算智多能力的高效融合,本白皮书提出的原生基座技术具有共享性、灵活性和开放性三大特点,将为6G理论突破与试验验证提供重要技术支撑。

共享性:通过统一的硬件架构,实现从网络连接、感知处理到人工智能渲染等多维度业务的支持,从而实现资源的集约共享。

灵活性:多维能力采用模块化的设计理念,使其能够灵活地部署与定制,以满足大量客户对于差异性服务的需求。

开放性:具备开放的API接口,未来还将进一步开放数据接口、平台能力等,为实现联合产业伙伴多元众创提供平台,加速技术创新与网络演进。

目前,该原生基座技术及其所承载的能力已初步构建,我们热切期待更多的开发者、学者及研发团队能够加入其中,汇聚各方智慧,共同探索 6G 的全新创 新模式,通过产业伙伴的深度合作与多元创新,加速技术突破与网络演进。期望 通过该原生基座技术的系统实现,打造开放的基础底座、可扩展的服务能力,形成协同众创的合作范式与格局。

[参考文献]
[1]中国移动, 《2030+愿景与需求白皮书》, 2019.
[2]中国联通, 《6G通感智算一体化无线网络白皮书》, 2023.
[3]ITU-R R-REC-M.2160, Framework and Overall Objectives of the Future Development of IMT for 2030 and Beyond, 2023.
[4]刘光毅, 张慧敏, 佟舟, 等. 6G 移动信息网络架构: 从通信到一切皆服务的变迁. 中国科学: 信息科学, 2024, 54: 1236–1266.
[5]中国移动, 《网络协作通感一体化技术白皮书》, 2023.

审稿:王启星 |  未来研究院

作者团队:中国移动通信有限公司、中信科移动通信技术股份有限公司、中国电信股份有限公司研究院、中关村泛联移动通信技术创新应用研究院、北京邮电大学

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