6G天地一体分布式自治网络白皮书.pdf

2022年6月,中国移动通过对驱动力、研判、理念的系统性分析,提出“三体四层五面”的6G网络总体架构设计,以及具有分布式、自治、自包含特征,支持按需定制、即插即用、灵活部署的分布式自治网络(DAN)。6G网络将是具有巨大规模、提供极致网络体验和支持多样化场景接入,实现面向全场景的泛在网络,因此6G天地一体分布式自治网络将成为实现6G天地一体网络的重要技术基础。本白皮书从商业场景、网络架构、关键技术等维度进行分析,给出6G天基分布式自治网络技术发展趋势,期望联合产业链单位协同创新,共同促进6G网络发
展。
(白皮书主要参编人员(以下排名不分先后):中国移动研究院:邓平科、郑韶雯、马克、潘筱涵、张童、邵天竺、施南翔、胡玉双、王嘉诚、王思琪、常晓花;华为:杨文进、宗在峰、和诚凯、王广伟;微小卫星:白涛、李锴、刘彬、邓亚东;爱浦路:秦海、连全斌、王真、沈立鹏)1.1天地一体网络发展趋势
当前,空天地一体化网络的研究在如火如茶的开展中,通过开展组网架构、空口传输、路由交换、协议栈等天地融合设计与研究,将解决信息服务、资源管理以及网络运维的智能化问题。天地一体网络的发展趋势将是天基和地基网络从互联到协同再到一体,拉通协议、网络、业务、用户,构建全覆盖的泛在网络连接。因此,我们认为空天地一体化网络的演进可以分为以下三个阶段:天地互联、天地协同、天地一体。空天地一体化是路由与控制层的关键使能技术,是分布式功能层的载体,采用天地互联、天地协同、天地一体三步走构建空天地一体化网络,最终实现6G网络架构的泛在连接设计原则。
我国在2019年成立了6G推进组,系统推进需求、技术、标准及国际合作等各项工作,并启动6G技术试验。依据地面移动网络与卫星网络极强互补性的特点,推动地面网络和卫星网络的一体化融合,正成为6G通信网络的重要发展趋势。为此,3GPP、ITU、以及CCSA等组织和机构已经启动地面移动网络和卫星网络的融合研究。
2023年12月的SA全会通过了3GPPSA2 R19卫星网络阶段3研究项目,将进一步研究如下关键技术:支持基于再生的卫星接入,研究在卫星上部署eNB或gNB以用于接入基于再生的LEO/MEO;支持存储转发业务,针对时延不敏感物联网场景,即使卫星和地面站无法通信时,卫星仍可接收和缓存用户终端发送的数据,当卫星移动到地面站可见范围内和地面站建立通信后,卫星将缓存的数据发送到地面网络;支持UE-卫星-UE通信,在一个或多个服务卫星的覆盖下,通过卫星用户平面实现UE之间的通信。此外,2023年12月的SA全会还通过了一项支持卫星接入的5G服务的应用使能层及时研究,主要研究支持卫星接入对应用使能层的影响,包括:利用卫星接入特性优化应用使能层行为;研究支持不连续卫星覆盖,支持基于内容缓存应用程序传递内容;研究关键任务服务(Mission Critical)增强。
我国积极推动卫星通信和6G地面蜂窝通信融合,密集发布相关政策。2022年6月《国家减灾委员会关于印发<“十四五”国家综合防灾减灾规划>的通知》指出:应急卫星是综合监测预警网络体系构建的科技性战略资源。需推动形成区域凝视卫星、连续监测卫星、动态普查卫星序中国移动
6G天地一体分布式自治网络白皮书
列,构建全灾种、全要素、全过程应急卫星立体观测体系,加强应急卫星星座应用系统建设。2022年11月《关于数字经济发展情况的报告》指出:要适度超前部署数字基础设施建设,筑牢数字经济发展根基。加快建设空间信息基础设施,系统推进北斗产业化重大工程,推进构建民商统筹、集约高效的卫星遥感系统,推动卫星互联网加快发展。2024年1月24日,北京市人民政府网站发布北京市人民政府办公厅关于印发《北京市加快商业航天创新发展行动方案(2024-2028年)》的通知。《通知》中明确,加快卫星星座建设,完善空间基础设施。以大规模星座建设为牵引,夯实整星研制、地面终端、星座运营管理等基础能力,加快巨型星座组网运营,构建天地一体化的空间基础设施。
国际上天地一体网络发展已经呈现出卫星低轨化、星座巨型化的趋势。最具代表性的是美国太空探索技术公司(SpaceX)的星链(Starlink)星座计划。截止2024年1月24日,SpaceX已累计发射135批、5761颗星链卫星。星链卫星宽带服务已经覆盖全球65个国家和地区,用户数量近300万个;在更长远的计划中,星链将发射4.2万颗卫星。英国、俄罗斯、加拿大、韩国、印度等国也纷纷进场,积极抢占低轨卫星通信发展的主动权。
我国也正在规划建设大型互联网卫星星座,2022年银河航天02批卫星发射升空,组成中国首个低轨宽带通信试验星座,验证了我国具备建设天地一体网络巨型星座所必需的卫星低成本、批量研制以及组网运营能力。
1.2分布式自治网络发展趋势
随着互联网应用的不断发展,用户量爆发式增长,传统的集中式系统的性能瓶颈、系统可维护性、服务高可用性等问题逐渐凸显,分布式系统架构应运而生。分布式用于解决大流量和高并发问题,然而6G时代将提供更丰富人-人、人-机、机-机交互业务。由于当前网络缺乏自动化,网络管理和运营效率将面临空前的挑战。目前业界普遍关注AI、语义通信、大数据等技术,提出基于意图的网络,通过解析用户意图,自主制定最有方案并自动执行任务,实现自规划、自部署、自优化和自演进。
分布式、AI、大数据等技术在IT领域的迅速发展,也加速通信领域的发展。基于服务化、云原生的理念,5G网络架构提出了基于总线的服务化架构,突破传统固化的网络功能组织模式。然而,随着新业务的不断涌现,垂直行业数字化需求,如何深度融合服务化、AI、分布式技术将成为下一代网络架构重点关注的发展方向。

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