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1、北京稻壳科技有限公司Beijing Rice Hull Technology Co.,Ltd.地址:北京市朝阳区九住路 188 号IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group2023 年年 12 月月版权声明版权声明 Copyright Notification未经书面许可未经书面许可 禁止打印、复制及通过任何媒体传播禁止打印、复制及通过任何媒体传播2023 IMT-2030(6G)推进组版权所有2IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group目录前言.3第一章6G 网络应用使能的定义和特点.4第二章5G 网络能力开
2、放的痛点分析.7第三章6G 网络应用使能需求.113.16G 能力开放的需求.113.1.1数据及 AI 能力.113.1.2感知能力.123.1.3安全能力.143.1.4算力能力.153.1.5管理及编排能力.163.1.6策略及配置管理能力.183.26G 网络应用使能组件需求.203.2.1数据分发、传递和缓存.203.2.2网络切片映射和管理.213.2.3分布式寻址(服务发现).213.2.4业务连续性保障(应用重定位).213.2.5应用层数据采集和分析.223.2.6垂直应用相关的应用使能服务.233.3应用使能需求特点.24第四章6G 网络应用使能架构.25第五章6G 网络应
3、用使能关键技术.275.16G 新型能力的开放.275.1.1AI 能力开放.275.1.2感知能力开放.295.1.3安全能力开放.305.1.4算力能力开放.315.1.5管理和编排能力开放.325.1.6策略及配置管理能力开放.335.26G 新型的能力开放方式.345.2.16G 组合能力开放.345.2.26G 能力分布式协同开放.355.36G 网络新型的使能框架技术.375.3.16G 应用使能管理框架.375.3.26G 应用使能框架.39第六章总结和建议.50缩略语简表.53主要贡献单位.553IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Grou
4、p前言6G 是个跨域多方融合打造的生态,6G 网络将打破以网络为中心的设计思路,而由需求、场景和服务所驱动,单纯从网络的视角去设计 6G 并不是一个行之有效的方法。应用使能从统筹、协同的视角,考虑如何协同应用层的建设和网络层的建设,并从架构层面研究如何更好地实现融合的生态,避免各自发展,并不断通过打补丁方式进行相互适配的相对僵化的发展方式。本研究将构建 6G 应用使能技术,研究 6G 新场景下、新能力下为了更好适配应用需求、协同应用实现所需要的一些配套服务能力。本研究包括以下几部分内容:首先对 6G 网络应用使能作出定义,再分析 5G网络能力开放的痛点及 6G 网络应用使能的需求,需求具体包括
5、能力开放需求、应用层使能组件需求等两方面的内容;接着提出 6G 应用使能架构,并分析各种潜在的使能技术;最后是总结和建议。4IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group第一章 6G网络应用使能的定义和特点6G 应用使能,是 6G 网络在提供各种功能的基础上,为应用提供授权范围内的网络、终端等信息或向网络传递应用需求,最终实现网络与应用相互协同的渠道或环境,是一种赋予了丰富内涵和外延的网络服务和能力开放环境。应用使能是网络提供连接、智能、通感、安全等各类服务的终极目标;从某种意义上看,6G 网络架构本身就是为一种应用使能架构。传统的应用使能手段就是网络能力
6、开放,即通过将网络能力进行封装,在授权的情况下以标准 API 的方式提供给应用调用并集成到应用的业务逻辑中。在提供传统连接服务的基础上,6G 网络需要在优化服务环境、协同应用方面有所突破。如何构建新型能力,如何灵活有效地提供各种能力,如何与应用之间相互感知、适配并协同,就决定了 6G 能否达到其既定的目标;所以,6G 的应用使能,是一种赋予了丰富内涵和外延的增强能力开放环境,提供了第三方调用网络能力和使用应用使能组件的执行和管理环境,其中应用使能组件执行 3GPP 定义的应用使能框架中的使能服务器功能,和终端侧的使能客户端配合执行与业务控制、网络协同相关的配置和控制信息交互,以简化应用和网络的
7、实现。6G 网络的应用使能,具备以下特点:1、相对于以往任何代际的移动网络,6G 网络的应用使能能力大大增强。6G 具备内生智能、内生安全、场景化定制、通感一体、算网一体等技术特征,当这些特征应用于 6G 端到端的服务化架构之上,可被封装并呈现出一系列新型的服务能力,如智能服务、数据服务、安全服务、编排服务、通感能力和算力服务等。这些服务能力大大优化了应用与网络服务环境的协同和相互适配,构建了 6G 网络新型的使能服务能力集。从能力的构建看,6G 的能力开放能力集可以在不同的网络层级生成,如资源类能力、网络功能类能力、业务级能力。资源类能力有如计算、存储服务;网络功能类能力指的是单一实体提供的
8、能力,如移动性管理网元提供的位置服务;业务级能力,指的是由多个实体通过流程交互提供的服务能力,如 QoS保障。提供能力的主体,除了核心网网元,还可以来自基站、或者反哺自终端和应用功能 AF。5IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group2、6G 的应用使能依托于 6G 网络的重要特征和底层关键技术。适配应用和网络的分布式部署,6G 的应用使能构建了一种分布式服务环境。在这样一种分布式服务环境中,应用逻辑自身对端、边、业协同的需求,加上网络本身呈现的分层分布式多模态性,可信、有效、灵活的协同和交互成为重要诉求;这些诉求的实现依赖于其他 6G 关键技术,如:
9、基于云原生、分布式服务基础框架、场景化编排等技术,6G 跨层级的网络能力,可以被灵活编排和组合,适时随地按需开放。在 6G 多方共同参与的生态中,6G 的应用使能需要基于多方信任框架。区块链作为引领多方信任框架的关键技术,可助力 6G 通过应用使能构建更广更深层的服务生态。区块链不仅可能作为 6G 网络中鉴权用户身份的一种信任机制、共享数据的保护手段,而且可以在分布式协同中,实现数据的一致性保护,或者通过智能合约保证协同过程的一致性行为,提高协同的效率。网络 AI,结合本地数据保护、AI 算法,从另一方面保障了应用使能实现灵活有效的协同。6G 算网一体的基础设施,为区块链、网络 AI 的上线提
10、供了基础的保障,间接地优化了应用使能环境。3、6G 网络的应用使能,是 6G 架构不可或缺的组成部分。6G 网络的应用使能能力,应作为 6G 网络内生能力提出来,即:在 6G 网络设计之初,在架构层面予以考虑。在本文第三章中,将基于该基本思路提出 6G 网络应用使能架构愿景,其中,依赖于应用使能能力构建的应用使能层,成为 6G 架构不可或缺的重要部分。从网络内生的角度构建应用使能层,是为了避免补丁式层层叠加的建设,把网络一步步做得繁重和僵硬;同时,应用是不断发展的,对网络也可以提出新的需求,所以,在应用使能架构的设计中,要考虑灵活性、扩展新、互通性等构建需求,将应用使能相关功能视同基础网络功能
11、,在网络灵活定制、按需编排等层面同步对新功能的能力化加予考虑。由于应用使能层引入的新的功能组件,可能涉及应用侧的改造,在架构层面的考虑有利于产业上下游理解 6G 的使能能力并进行同步建设。综上,6G 的应用使能通过汇聚网络及周边的各种服务能力,并以友好的方式为应用提供,从而使能新型业务、更好服务于垂直应用生态。6G 利用应用使能内6IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group生架构将构建协同、可持续、稳健的新型服务生态,以改善各行各业和人类生活的方方面面。7IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group第二章 5G网
12、络能力开放的痛点分析从 4G 开始,移动核心网引入了专门用于网络能力开放的网元。比对 4G 和 5G,3GPP 在网络架构中引入能力开放的思路是有差异的:在 4G 中,SCEF 是在 4G 网络设计成熟后引入的,而 5G 从一开始就在网络架构服务化改造的设计中考虑了能力开放,并引入了能力开放网络功能 NEF。服务化连同内生能力开放架构的设计思路,使得 5G 网络从一开始就为网络能力的扩展性做好了铺垫。5G 网络相对于 4G,不仅可开放能力有了很大的扩展,如:用户面路由定制、PFDF 管理能力等;而且,随着 5G 网络不断发展,已标准化的可开放能力也是在不断充实的,如数据分析能力、URSP 辅助
13、决策能力、时间同步服务能力等。能力开放是网络服务能力增强、灵活性提高的产物。目前在 5G 网络中,通过NEF 可开放的网络能力基本上可归纳为监控能力、配置能力、策略和计费能力、数据和分析能力。监控能力用于监控 5GS 中特定的事件,并通过 NEF 向外部开放此类监控事件信息。提供监控能力的网元包括 UDM,AMF,SMF,NSACF 和 GMLC 等,可提供的监控事件包括连接丢失、UE 可达性、位置报告、SUPI-PEI 关联改变、漫游状态、通信失败、下行通信恢复、PDU 会话状态、指定地理位置的用户数、核心网类型变化、下行数据分发状态、短信用户可达性、网络切片中注册用户数或会话数、兴趣区域
14、UE 状态,等等。配置能力用于允许外部为网络功能提供信息,如期望的 UE 行为、网络配置参数、特定服务参数、5G VN 群组信息、动态接入及移动性管理策略、时间同步服务等。策略控制/计费能力用于根据外部的要求,处理 UE 的 QoS 和计费相关策略。分析能力用于允许外部方获取 5G 系统的一些关联数据或生成的分析信息,例如:根据外部的要求,提供在特定地理区域中或针对特定 UE 的网络状态。其他还有如非 IP 传输能力、定位能力等,也可通过 NEF 开放。表 1 汇总了 NEF 对外开放的主要网络能力。8IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group表 1
15、NEF 对外开放的主要网络能力序号服务名称服务和功能描述1Nnef_EventExposure事件监控能力,包括 AMF 事件、SUM 事件、SMF 事件等,提供连接丢失、用户可达性、漫游状态、QoS 等监控服务2Nnef_PFDManagementPFD(分组数据描述)管理能力3Nnef_ParameterProvision参数配置能力,提供网络参数、通信模式等的配置能力4Nnef_BSTPNegotiation背景流量传输策略协商能力,如协商传送时间窗,传输速率及费率等5Nnef_TrafficInfluence流量引导能力,优化优化业务传输路径6Nnef_ChargeableParty计
16、费方指配能力7Nnef_AFsessionWithQoS请求 QoS 保障,如带宽和优先级等8Nnef_ApplyPolicy背景流量传输策略执行能力9Nnef_Tigger应用激活能力10Nnef_MSISDN-lessMO_SMS无号码上行短消息能力11Nnef_ServiceParameter业务特定参数配置能力12Nnef_APISupportCapability API 支持能力13Nnef_NIDDConfiguration非 IP 数据传输配置能力14Nnef_NIDD非 IP 数据传输能力15Nnef_SMContext会话上下文管理16Nnef_AnalyticsExposu
17、re网络数据分析开放能力17Nnef_UCMFProvisioningUE 无线能力管理功能配置能力18Nnef_ECRestriction增强覆盖限制能力19Nnef_Location定位能力除了以上这些通过 NEF 的开放能力,来自 5G 网络的能力开放需求还有一些不直接来自网络功能;典型的有 5G 切片的定制化能力,是在网络管理层面将网络切片的编排管理能力封装并加予开放。虽然移动网络的开放能力在不断增强,但观察 5G 能力开放的发展现状,还存在以下问题:1.能力的可用性和易用性亟待增强能力的可用性和易用性亟待增强;在网络功能的增强研究的众多需求和方案研究9IMT-2030(6G)推进组I
18、MT-2030(6G)Promotion Group中,往往可以看到,利用能力开放的手段,可以为网络新型业务的服务提供方面提供便利,比如利用 AF 对 URSP 的配置能力,使能边缘计算业务,又如利用时间同步能力开放,构建 TSN 服务;但是从另一方面看,以前的能力开放总体情况不理想,像 QoS 能力,对一些大带宽业务有迫切需求,但却用得很少,主要原因是:能力的可用性较差:在 5G 空口资源有限的情况下,对某些特殊用户实施 QoS,通常普通用户的体验会下降,造成用户投诉;而且在有限资源的情况下,如果在临近范围有并发的用户申请 QoS,可申请成功的用户也非常有限,直接影响用户使用业务的体验;能力
19、的易用性较差:在应用调用网络 QoS 能力后,缺乏实时反馈机制,客户无法了解网络保障业务的情况,也因此无法在业务层面及时调整。另一方面,提供类同能力的不同网络运营商存在运营策略、运营方式、网络参数和授权机制等方面的差异,缺乏互联互通的考虑,造成应用对能力的调用过程需要视不同的网络作适配,潜在地提高了使用门槛。另外,网络能力开放通过标准化 API 提供调用,通常要求输入某些网络参数,以便网络容易理解并精准定位到特定的上下文并执行对应的服务逻辑;但网络参数对用户来说通常是不好理解和困难的,也容易发生误操作;以上这些因素影响了用户使用网络能力的意愿,造成即使网络具备很多可开放能力,却鲜有应用方想用或
20、能用。2.缺乏网络能力开放的产业共识缺乏网络能力开放的产业共识:不同于互联网服务平台的能力开放,网络能力的使用通常需要同时和多家运营商达成协议。由于能力开放是嵌入到应用的业务逻辑中的,在缺少共识的情况下,通常软件的初始设计阶段未考虑能力的调用,而在后续引入可能涉及对 APP 基本框架的改动,往往不容易被接受。另一方面,互联网化的 APP 通常需要更新迭代,当网络能力的调用嵌入为业务逻辑的一部分,也就成为软件开发环境的重要部分,因此,对于该 OTT 服务,能力的管理需要与软件的生命周期管理同步,包括能力的服务类别、服务环境要求,排障定位实现等。这种同步,不仅存在于运营商和服务提供商之间,还需要在
21、运营商之间达成共识,否则都会影响 OTT 服务的上线和更新。目前看产业内这方面的共识及其执10IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group行的一致性是缺失的,因而也影响了 OTT 服务提供商使用网络能力的积极性。3.缺乏缺乏网络能力开放的网络能力开放的基础设施的支持能力:基础设施的支持能力:通过 API 调用的应用协同方式单一,无法完全适应越来越多样化和个性化的服务需求;能力的使用过程,缺少一些共同的支撑性和保障性服务,以支持授权、安全调用、调用性能保障、业务生成环境等。对应用的这些配套服务需求,目前都依赖于各 OTT 服务提供商各自为营的建设,缺乏应用
22、与网络协同机制,缺乏体系化的应用层基础服务。4.缺乏缺乏跨域能力跨域能力的统一开放管理:的统一开放管理:在 5G 网络中,网络能力来自移动网络内部,与云资源、承载网的能力有明显的区隔,很难做到跨域的能力打通和管理,特别在终端具备较强的移动性和应用分布式部署的情况下,可能造成策略或数据的冲突或者无法同步。11IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group第三章 6G网络应用使能需求3.16G 能力开放的需求3.1.1数据及 AI 能力随着人工智能(Artificial Intelligence,AI)技术在信息技术(InformationTechnology
23、,IT)领域的兴起和成熟,其爆发出强大的生产力和智能能力。面向2030+,全社会更是希冀进入智能普惠的时代,全行业、全场景中,AI 能力将作为基础能力赋能生产和社会。6G 网络将具有内生智能能力,不仅能够实现网络自身的智能自治,更能够将 AI 能力向个人用户、行业用户、第三方等开放提供 AI 服务。6G 智能内生网络在 2030+时代,将成为行业和社会智能普惠的纽带与基石。1.超能交通未来的出行中,将出现无人驾驶、海陆地空立体交通等。在交通工具行驶过程中,涉及到用户需求、交通状况信息、交通工具调度、智能驾驶等复杂信息的收集与处理。超能交通场景提供个性化出行服务的同时,保障区域交通全局优化。因此
24、涉及到用户数据的脱敏,用户交通出行需求与偏好的联合模型训练;交通工具行驶过程中的移动轨迹预测;无人驾驶汽车行驶过程中基于感知信息的模型优化与模型推理。能力开放:数据的脱敏与开放,模型联合训练能力开放,模型推理能力开放。2.智能工厂智能工厂中的机器终端,由于其本身算力等资源的限制,在进行业务作业过程中涉及到的模型训练、近实时决策推理等需求,例如质量检测过程中的依据图像识别的决策等,可以在 6G 智能内生网络进行模型推理,依托 6G 网络的超低时延和高可靠传输,将推理结果发送至终端。另外,多机器协作场景中,机器之间将基于6G 网络态势互通,在网络中联合训练,并提供推理决策。能力开放:模型联合训练,
25、模型推理能力开放。12IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group除了服务于垂直行行业,6G 内生智能网络可以通过 AI 为客户/用户提供用户使用网络或应用的行为强相关的一些 AI 服务:-用户行为预测:对用户的使用的业务体验进行分类和预测,比如从每个边缘设备实时收集数据,然后借助 AI 算法在边缘计算平台或附近位置或者云端对数据进行快速处理,以便应用方根据预测的用户行为提前布局、优化为用户提供的服务-动态调整带宽资源:提供对网络的性能监测和资源自动调整的能力,第三方应用如订购了该项服务,则网络可以根据网络 AI 的网络资源调整能力,助力应用数据根据相关
26、的带宽容量进行优化,比如根据网络 AI 提供的网络资源使用情况调整应用数据在多接入路径上的负载。3.1.2感知能力未来无线网络将不仅仅局限于数据通信本身,移动业务将从以人为中心向智能体为中心扩展,从物理世界向虚拟世界延伸,实现感知定位。从另一方面看,6G新的频段和大规模天线的进一步演进为无线通信和感知深度融合提供了可能,利用无线通信信号接收和处理反射实现完成物理环境的探测、目标定位和跟踪、移动同步成像、测距制图以及光谱分析等。在传统通信网络中引入感知功能,可以一套系统满足多种需求,通信和感知的融合成为 6G 潜在的技术趋势。未来 6G 网络能提供通感能力,包括测量目标距离、速度和角度信息,检测
27、目标的运动、存在或接近,感知目标行为,感知环境温度、湿度、风力,感知目标材料信息等。以下描述 6G通感典型场景和相应的能力开放。1、智能家庭6G 通感一体将与先进计算、人工智能等交叉融合,并充分利用既有通信设备(如家庭基站,手机以及其它网络接入设备等)在室内家居环境中实现家居的智能控制,智能安防以及健康监测等。能力开放:对人行为感知和目标定位,结合行为感知对目标进行室内跟踪、定位和识别。2、健康监测6G 通感一体将在既有通信设备的基础上,实现对人或物的健康监测和管理。13IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group能力开放:人体的呼吸和心率等健康指标,以
28、及睡觉、走动、跌倒等行为的监测。3、智能交互6G 通感一体可通过识别人的动作和肢体行为,达到智能交互目的。能力开放:动作、手势、位置等识别。4、车路感知车路感知,即对道路本身、道路环境进行识别和感知,对道路参与主体的位置、速度以及运动方向进行识别,对道路上发生的异常事件进行识别,进而为自动驾驶车辆和智慧交通管理提供数字化的道路基础。移动网络可以将感知信息传递给终端设备,也可以通过网络的能力开放功能开放给云端的业务服务器,使能丰富的云端应用场景(如下图所示),如智能导航服务,车路协同服务等。图图 1.智慧交通应用场景智慧交通应用场景能力开放:运动目标的速度、距离、多普勒测量、信号强度等信息。5、
29、无人机监管轻小型民用无人机在航拍、农业、测绘等领域大显身手,同时也会干扰民航飞行,造成事故。通过技术手段限制非法违规飞行,是防止“黑飞”的主要手段。比如,主流无人机厂商均推出了电子围栏功能,无人机接近不准起飞的地带会自动发14IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group出警报,并无法操控进入禁飞区域。目前,除了机场附近得到了较严格的电子围栏保护,类似轨道交通沿线、高铁站、码头等重点区域,依然是一些电子围栏的盲点。通过通感一体能监测无人机速度、位置和识别无人机,能有效提供无人机监管。能力开放:空中移动目标速度、位置监测和识别。3.1.3安全能力众多新技术的
30、发展有希望能够在 6G 网络中得以更好的应用与实现。然而新技术在网络中应用的过程中,也增加网络防护难度,对安全能力有新的需求,新技术中包括 AI、量子计算等将使 6G 网络面临前所未有的安全挑战。(1)5G 网络安全演进需求隐私泄露、中间人攻击、分布式拒绝服务攻击等是移动通信网络通常面临的安全挑战。现有 5G 网络架构主要的安全和隐私问题来自于接入、回传、核心网等方面。5G 新特性的 NFV、SDN 相关的安全威胁,关键基础设施的安全威胁,以及云计算和边缘计算相关的威胁是目前比较常见的 5G 网络下的安全威胁。客户在使用运营商的网络和云资源时,往往需要安全保障是到位的。在现有 5G 网络及以前
31、,业界为了解决此类问题多是采用补丁、外挂式的安全服务等防护方式。但被动式防护措施的弊端是响应不及时,防护方式滞后不能及时避免安全损害,而且难以随着网络发展进行适应性调整,缺乏动态性和灵活性。(2)6G 异构网络的安全需求6G 中的异构网络融合,带来了安全能力开放需求。同时 6G 与垂直行业的深度融合,为了帮助第三方应用提供商更好地构建业务安全能力,网络需要提供开放的安全能力。由于 6G 资源、能力更加丰富和复杂化,6G 网络需支持从垂直行业专网、行业互联网络到空天地海一体网络在内的各种异构网络和海量终端,需要提供可扩展的安全能力。(3)安全的智能化需求6G 内生智能需要能进一步促进 6G 新系
32、统内生安全的实现,例如:在面对未来更多未知和不确定的业务场景和用户环境下,6G 新系统要能基于内生 AI 能力,实时地感知分析、推理和预测出各种潜在的威胁和风险、实现全面自主免疫、主动防御和多网元节点之间协作联合的安全防御策略等。基于 6G 新网络内生智能的自学15IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group习训练和推理,各种新式变种的安全威胁和风险,都将可能被尽早地识别判定出,从而在 6G 全网内实时地做到安全认知和经验同步,形成无死角的联合协同防御并消灭任何的风险后患。(4)数据安全需求AI 中收集和存储敏感类数据的操作涉及到隐私风险,需要承担隐私保
33、护的责任。数据脱敏是回应隐私关切、实现法律遵从的重要动作,这对于在 6G 新系统中实现安全的 AI 数据服务尤为重要。6G 将更广泛地采用分布式智能网络架构与技术实现通信-计算深度融合,网络中的个人隐私数据(如人体生物特征)以及包含隐私信息的 AI/ML 模型应避免非授权的访问和推断而造成隐私泄露。3.1.4算力能力算力是数字时代的核心生产要素之一,是数字经济发展的源动力。随着云计算、雾计算再到边缘计算的发展,虽然计算范式在不断演进,但在未来数字社会中不同规模的算力资源将从近到远地遍布在用户周围,并将通过柔性化的网络协同地为用户提供各类个性化的计算服务。从个人智能终端,到家庭智能网关及家庭服务
34、器,再到部署在社区机房的边缘计算节点,承载虚拟化网络功能的电信机房,以及大型的云计算中心等等,形成了海量的泛在算力资源。在 6G 时期,海量的泛在算力和网络将会进一步融合共生,通过算力赋能使 6G网络具有更广阔的应用场景。如以 AR、VR 为代表的沉浸化业务场景,需要网络对音频、视频、触觉、多种传感器信息等多模态数据进行传输与处理,需要不同的数据处理算法以及强大的计算能力给予支撑,以保证用户的业务体验。如智能机器人、UAV 等智能终端协同工作业务场景,智能终端能够进行感知、数据采集与本地 AI模型训练,智能协作利用分布式学习等 AI 方法,提升智能决策能力,以上都会受到 AI 模型、通信、算力
35、等多维因素影响,其中关键的因素是要有有效的算力资源支撑实现端到端/端边协同智能组网,提升智能协作处理任务的整体性能。如车联网场景,需要通过低时延、高可靠通信为车辆提供与周边交通元素(车、路、人)的交互能力,实现协同感知、决策与控制,支撑智能驾驶与智能交通应用,在此场景中,不同车辆间的通信,摄像头、雷达等传感设备的多维海量数据分析、学习及推理,都需要开放共享可用的算力资源,合理高效的利用算力能力,才能更好的支持16IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group车联网信息交互,提高系统性能和车辆行驶安全性。在 6G 时代,网络不再是单纯的通信网络,而是集通信、
36、计算、存储为一体的信息系统。如何利用泛在的算力资源,需要通过一种新型的计算与网络协同体系来实现算力资源共享,相应地,通过 6G 网络实现算力能力开放,对内实现计算内生,对外提供计算服务,以算力赋能行业应用将具有强烈的需求。3.1.5管理及编排能力管理及编排能力需求包含了两类:监控类和编排类能力。一、一、监控类能力监控类能力如第二章所述,5G 已经能提供部分的监控能力,监控事件包括网络或 UE 的特定事件,提供监控能力的网元主要有 UDM,AMF,SMF,NSACF 和 GMLC 等。6G支持更多更差异化的业务,网络与应用的协同需求越来越高。由于应用的多样化和差异化,以及加密和隐私保护的要求,网
37、络感知应用的手段有限,代价较高,对性能有所影响;相对来说,应用感知网络状态和用户行为特征,并据此做出调整,性价比更好,而且通常更加有效。因此,6G 的监控能力,将扩展包括各种新网元提供的服务信息、UE 使用各种新能力的行为特点、网络提供新能力的执行状态,等等。下面举例说明几个 6G 典型监控能力和场景。1、QoS 监控URLLC 服务、V2X 和工业自动化应用等,对时延、抖动、可靠性等 QoS 指标的要求很高,任何由于无线蜂窝中的干扰,延迟和/或分组错误率增加造成的 QoS指标下降的影响都是不允许的。在网络不能始终保证服务所需的 QoS 的情况下,AF 应及时获得通知并做出调整,或者选择其他网
38、络方案。为 AF 提供网络对 QoS保证的执行情况的通知和报告的服务就为 QoS 监控能力。能力开放:UE 的端到端延迟、服务比特率、通信服务可用性、端到端时延抖动等的测量值、群组 UE 综合 QoS 监控,等等。2、专网自治本地定制专网,通常由不同类型和不同特性的有线和无线通信网络提供服务。如果系统或其中一个子流程的运行不正常,则需要快速查找并消除相关错误或故障,17IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group以避免重大运行和财务损失。因此,专网/第三方运维系统,应在获取足够的监测信息的基础上,实现对专网的诊断和错误分析,以及预测性维护功能,确保网络运
39、行和网络服务的可靠性,识别、定位和排除错误,以进一步激话对策实现专网自治。能力开放:各网元运行状态、各接口信令状态、通信损耗、连接损耗、预期网络吞吐量等运维管理信息。3、确定性时钟同步对于确定性通信,时钟同步保障是一个基本要求。6G 系统应能够支持监测定时源故障的机制,应能够检测参考定时信号(例如,来自 GNSS 或其他定时源)何时不再适用于网络时间同步,并启用备用时间源(如原子钟、同步光纤、TBS(Terrestrial Beacon System,地面定位系统)、GNSS(Global Navigation SatelliteSystem,全球导航卫星系统)等)。由于 6G 确定性通信可能
40、是一个跨域集成系统,6G 网络应提供 6G 域内的时间同步信息和同步状态,以协调实现全域的时间同步和确定性。能力开放:时间同步状态检测、定时错误报告(如:UTC 偏差和时间同步降级)等。二、编排类能力二、编排类能力编排能力开放是指移动网络根据第三方应用的业务需求,将网络功能进行有序的组织和协调,已满足用户的实际业务需求,并提供特定的 API 接口供第三方应用输入对网络的各种需求,如,传输资源需求,计算资源需求,AI 能力需求,安全能力需求等,6G 网络根据该需求信息进行抽象和映射,通过网络资源的重组满足第三方业务提供商的网络需求。6G 网络的编排功能需要提供满足自动化部署要求的网络服务封装和重
41、组能力。此外,6G 网络切片能力开放是编排能力开放的重要体现,主要的网络切片开放需求包括如下几个方面:-支持切片的创建、修改和删除;-支持切片能力的定义和更新;-支持切片-相关 UE 和业务信息配置;18IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group-切片运行监控、数据统计,去激活、恢复等维护手段;例如,6G 网络可以为第三方应用灵活建立低时延高带宽的网络切片,第三方应用可以通过 6G 网络的 API 接口配置该网络切片的能力,并可以进一步实现该网络切片资源的灵活调整,如图 2 示意。6G 网络的编排能力开放需要满足垂直行业用户对 6G 网络灵活部署、统一
42、管理和运维的需求。图图 2.切片编排应用场景切片编排应用场景3.1.6策略及配置管理能力策略及配置管理能力需求包含了两类:参数配置类和策略类能力。一、参数配置类能力一、参数配置类能力配置能力开放提供应用侧配置网络参数的手段。由于不同类型的 6G 业务的需求可能会具有较大差异性,如:沉浸式 XR 业务要求移动网络具有低时延和高带宽特性,工业控制业务要求移动网络具有低时延和高可靠特性,广域物联业务要求移动网络具有广覆盖和低功耗特性等。所以不同的类型的 6G 业务会对网络的配置有特定的要求,为了更高效的适应业务的需求,提高网络利用率,6G 网络应支持业务侧对网络的特定的参数以及 UE 组的通信模式等
43、参数进行配置的能力,并可以根据与业务方的协商,网络自身能力和策略,向业务方提供支持该业务和 UE 能力的网络传输通道的自动化订购和查询能力。主要包括如下方面:配置网络传输通道的参数:包括网络传输通道的类型、需要支持访问的用户参数(如可同时接入的最大用户数等),配置生效时间,配置生效地点等。19IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion GroupUE 组通信模式参数的配置和管理:6G 网络在 AI、通感赋能下,具有预测终端通信行为的能力,网络将对通信模式参数做进一步的扩展并开放,以使该信息可用于对网络进行资源的动态规划和优化,并通过减少信令等方式实现设备节能。二、
44、策略类能力二、策略类能力PCC 能力即策略和计费控制能力,在 5G 中包括 QoS 保障请求、服务优先级要求、计费定制等。6G 在策略控制层面将提供丰富的基础控制和调度能力,对应的策略控制需求也会大大扩展,如:来自应用需求的 AI、通感、安全策略的定制需求。另外,URSP 是 UE 侧的主要策略,是端侧和网络协同的重要手段,对于网络很难直接感知的应用或业务类别,通过 URSP 策略可以由 UE 自主进行网络适配,从而大大简化网络实现。下面举例说明。1、增强的 QoS 保障和优先级策略在 6G 的融合通信服务架构下,一个应用可能集成了需要不同服务质量和优先级的服务,6G 一方面要为不同应用/服务
45、提供他们需要的 QoS,另一方面必须提供方法来防止单个服务消耗或垄断所有可用的网络资源,或在特定网络条件下影响竞争同一网络上资源的其他服务的 QoS(例如可用性)。例如,防止某些服务在灾难、紧急情况和 DDoS 攻击等事件期间垄断所有可用资源,从而影响其他优先服务(如MPS 和 MCS)的可用性。能力开放:增强的 QoS 保障、业务优先级保证。2、多接入调度策略6G 支持的泛在接入,是对接入介质和手段的覆盖,包括有线、无线、卫星、空间、授信接入、非授信接入,混合多接入等等。6G 的多接入调度机制,是对 5G网络的 ATSSS(Access Traffic Steering,Switching,
46、Splitting)的扩展,涉及更多样的接入方式的选择、业务流在更多的相同或不同接入方式路径间的切换、分流,以及实现更细颗粒度和更精准的调度等。多接入调度策略的开放即为 AF/应用提供多接入调度策略的定制手段,以满足业务带宽提升、可靠性、业务连续性保证等需求或其他的运营需求,如节省费用、节能等。能力开放:多流带宽提升、多流负载均衡、接入优先级、智能接入分流等。20IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group3、AI 服务策略6G AI 提供数据、算力、算法等服务能力,同时这些服务可反拉 AF 侧的相同或不同的提供商;AI 服务策略则是在 AI 服务提供过
47、程中的选择、授权、服务提供等的相关逻辑。当 6G 提供 AI 服务时,应在一定范围内允许服务提供方指定 AI 提供过程中的资源和能力配置策略,或指定服务对象的条件,如指定可参与模型学习的用户群组,可调用能力的消费者群体等;同时对需求方开放一定的 AI 服务定制的手段。能力开放:指定模型学习群体,指定消费者群体,模型选择策略(精准度),等等。3.2 6G 网络应用使能组件需求3.2.1数据分发、传递和缓存随着移动网络上应用消费需求的增加,越来越多的应用内容正在移动网络上传输,其中不乏需要关键的垂直应用数据。例如,在智能电网的情况下,3GPP 的研究中提到几个用例,如分布式能源存储、高级计量、智能
48、能源连接的远程管理、智能能源差异化 QoS、分布式智能故障定位、隔离和服务恢复等,这些都是数据密集型应用,需要支持从网络中的各个位置(例如边缘或云)提供的数据交付和数据增值服务。这类服务提供数据分发、传递(周期性、非周期性流量)和缓存等服务,可能需要触发特定的网络资源(如切片)的适配。6G 网络需要有相应的辅助机制,在对应用透明的情况下,支持根据不同的应用数据特性(例如,基于时间的、基于带宽的)和应用数据类型(例如,文件、机器控制),实现数据的有效交互,具体包括:集成 3GPP 所有的应用数据传输方式(例如,消息、广播、切片等);优化端到端传输层连接(例如,考虑到 UE 移动性,可应用无损传输
49、的TCP/UDP);对端到端数据传输进行质量测量和分析以维护用户体验;实施 E2E URLLC 数据传输机制(例如,建立双连接的冗余用户平面路径);提供内容的网络缓存。21IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group3.2.2网络切片映射和管理垂直行业客户定制网络切片往往是因为其业务有差异化的网络需求,如特殊的资源、网络性能、网络安全和隔离等。用户在使用多种业务时,希望得到业务保障的同时,自身不需要因为网络的差异性而进行额外的操作,这就对应用和网络切片的自动化映射提出了需求。另外,对于提供业务的第三方来说,定制切片相当于定制了一个专网,因此往往在自主管控
50、该网络,包括切片的资源和策略的配置、故障的管理、开放能力的管理,QoS 监控和验证等的同时,需要有辅助手段提供安全授权和需求翻译。3.2.3分布式寻址(服务发现)移动边缘计算在运营商的网络边缘提供应用的云部署环境,通过流量在网络边缘的卸载减少对网络的负载,实现服务的快速响应和安全的本地化提供(3GPP 定义)。5G 网络就本地分流、路由定制、业务连续性保障等方面提供了边缘计算的保障能力,但其在初始设计时并未考虑边缘计算引入后与应用层寻址机制的协同。在移动边缘计算应用分布式部署的服务环境中,寻址问题也被称为本地服务发现问题,该挑战本质上来源于应用的深度边缘化部署,以及终端的移动性。当终端移动时,
51、为了仍保持就近服务的特性,服务节点会跟着变化,即:终端和应用的地址均可能发生变化;不管是初始使用业务还是发生了移动,网络均要一直保障终端连接到最近的服务节点上。特别到了 6G,随着分布式网络架构的推进,算力和应用服务节点的进一步边缘化,网络如何为终端定位合适的服务节点,就成为网络提供优质连接服务的先决条件;除此,网络还应该协同应用的变化,在底层连接上屏蔽网络切换给应用的业务连续性带来的影响。为了使网络和应用能更好地协同,应在网络与应用之间设置一致的、相互感知和使能交互界面,提供辅助的使能组件。3.2.4业务连续性保障(应用重定位)为了满足工业互联网、车联网、云游戏、XR 等业务提出的低时延和高
52、带宽的要求,MEC(Multi-access Edge Computing)技术通过在接近数据侧的网络边缘部署应用服务器提供低时延的连接和海量的计算能力,可以显著提升网络效率、用户体验,降低响应时延。然而,在 MEC 场景、分布式应用等场景下,经常会发生应用重定位的现象。22IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group例如,由于用户从一个小区移动到另一个小区导致应用服务器需要重新放置到贴近用户的位置,或者由于应用本地的策略(例如应用服务器的负载均衡)决定需要更改为用户服务的应用服务器,或者由于网络运营策略需要部署新的/拆除旧的/更改已有的应用服务器平台或
53、实例等多种场景下都存在应用重定位的需求。如何在满足端到端超低时延要求的基础上,还能保证通信的高可靠性和可用性,减少由于应用重定位导致的延迟,安全快速地完成应用上下文的重定位,尤其是在用户快速移动的场景下依然能够保障业务连续性和业务 QoE(Quality of Experience),是应用迁移过程中要重点考虑的问题。在应用迁移的过程,应用需要感知终端行为、网络状态,以便为迁移提前进行预准备操作,以实施应用上下文的快速迁移,保证应用重定位过程的业务连续性,特别在终端具备较强的移动性和应用分布式部署的情况下。从应用层提供业务连续性保障(应用重定位)服务的角度看,使能组件的功能需求分析如下:1.应
54、用使能服务功能需要与 6G 网络协同工作,当终端发生变化时,订阅网络将感知到的终端位置变化信息及时通知使能服务器,支持使能服务功能基于终端位置、行为和业务需求,触发在用户附近部署新的应用平台或新的应用实例。2.需要在多场景、多业务类型,差异化应用提供商和运营商网络等场景下提供应用重定位使能服务,在应用的具体实现过程中支持应用与网络的互联互通,应用支持网络以相对统一的接口、低成本感知应用状态、订阅应用重定位事件,在使能服务功能感知到应用发生重定位时及时通知网络,以减少网络感知业务需求的代价并简化网络实现,从而使能网络做到应用的移动性快速感知,以便快速完成相应调整。3.使能服务功能需要在业务忍受的
55、中断时间范围内完成应用层的业务迁移。例如,XR 业务通常需要应用平台的切换在 20 ms 以内完成。同时,业务迁移过程中需要保证用户应用上下文的快速重定位和数据同步。3.2.5应用层数据采集和分析基于内生智能的设计思路,6G 网络将支持基于数据分析服务。此类分析通过从其他 NF 或 AF 或 OAM 收集数据,并可向第三方/AF 公开,以提供与切片负载水23IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group平、观察到的服务体验、NF 负载、网络性能、UE 行为(移动性、通信)、用户数据拥塞、QoS 可持续性、DN 性能等相关的分析、统计和预测。此外,在 3GP
56、P SA5 的研究中,还提出管理数据分析服务的需求,目标是通过基于网络管理数据执行分析来优化不同层次的管理。此类服务可向第三方开放,以提供性能分析、错误分析、切片状态分析等,并可触发实施适当的管理措施,例如资源扩缩容、准入控制、流量负载平衡等。上面描述的是网络侧提供分析服务的场景;在垂直应用场景中,单纯网络提供分析服务往往是不够的,通常需要在移动网络之上进行进一步的数据分析,以向端到端应用服务的应用层提供有用的输出。这种数据分析可能涉及对垂直应用端到端服务过程的某些特定或公共的应用层参数的预测,例如可能包括以下方面的分析:应用层 QoS 参数可持续性(例如延迟、可靠性、抖动等);给定区域/时间
57、范围内群组服务的预测;给定区域/时间范围的边缘网络或边缘应用的性能预测;等等。通过数据分析辅助组件提供数据分析在与托管应用的平台或计算资源相关的预期及分析方面具有优势,可以提供给网络以更好地定制寻址服务、用户面路径,或确定合适的 QoS 参数和策略。到了 6G,基于算网一体化的基础设施,这类服务可以和网络内生的智能融汇贯通,并提供更多的增值服务。基于应用层的数据分析可以更好利用边缘计算/云计算等网络计算资源,同时,可以更好利用来自应用特定层/DN 的数据(例如,高清地图、高清相机、各种传感器、与边缘/云资源相关的数据),与应用服务器状态相关的数据(例如,EAS/AS的负载),或者来自 UE 侧
58、的数据(如,UE 路由/轨迹),等等。3.2.6垂直应用相关的应用使能服务垂直领域是指开发、生产和提供类似产品或服务的特定行业或企业集团。与垂直领域应用相关的通用应用主要来自于自动化控制。自动化控制通过自动化手段控制垂直领域中的过程、设备或系统。自动控制系统的主要控制功能包括进行测量、比对、计算任何检测到的或预期的错误,以及纠正流程以避免将来的错误等。这些24IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group功能由传感器、变送器、控制器和致动器执行。自动化中的网络物理控制应用遵循某些活动模式,包括开环控制、闭环控制、顺序控制和批处理控制。支持网络物理控制应用的
59、通信服务需要非常可靠、可靠且具有高通信服务可用性,并且通常需要低或(在某些情况下)非常低的端到端延迟;所以,垂直领域的自动化通信需要引入辅助组件,通过遵循一定的通信模式,在组管理、定位、配置、文件交互、通知机制等遵循一致的操作范式,以实现控制和管理的自动化3.3 6G 应用使能需求特点6G 的应用使能需要适应网络和业务的发展,提供更加有效方便的使能手段;其需求具备以下特点:1)新型能力的开放新型能力的开放相对 5G 传统以连接为基础的能力,6G 引入了更多新型能力,包括数据及 AI、感知、计算、安全等内生能力,从而引发了更加丰富的能力开放的需求;2)新型的能力开放方式新型的能力开放方式6G 的
60、能力开放需要考虑对不同协议形态的能力的兼容,以及能力的组合式开放;在多方共建的分布式网络环境中,迫切需要打破不同服务方、不同网络归属界限,提供多方协同式开放和分布式开放。3)新型的应用使能管理和执行框架新型的应用使能管理和执行框架6G 应用使能需要一个新型的应用使能管理框架,统一实现能力 API 类开放和使能组件的要求,统一满足能力组合、多方协同式开放和分布式开放需求,统一的能力及能力调用/使用方管理。同时 6G 应用使能需要一个新型的应用使能执行框架,以规范化应用使能组件的执行模式,提供有效的辅助功能。25IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group第
61、四章 6G网络应用使能架构在 6G 网络整体架构中,6G 网络的应用使能层架设于 6G 网络功能层与应用层之间(见图 3),构建了应用和网络协同的内生能力;对应的 6G 网络架构称之为6G 网络应用使能架构。应用使能层与 6G 网络架构的其他层面均可交互,从而收集和封装各个层级的可开放服务化能力。6G 网络应用使能层提供了一个统一的应用使能管理框架(即:Unified Application Enabling Management Framework,UAEMF)。该管理框架纳管可开放的能力引擎,其中包括各种网络能力及应用使能组件。6G网络能力开放提供传统网络开放能力和上述新型能力的开放,而且
62、,6G 网络将提供更加灵活的网络能力开放手段,如本地开放,用户面开放、组合式、嵌套式开放等;能力开放以友好 API 的服务化接口方式被调用,和网络的端到端服务化相契合,6G 架构提供 AI、意图驱动等手段以深刻解读应用需求,通过管理中心提供 API 的注册、发现、授权、策略配置、计费等管理和控制能力,通过 API 网关提供能力封装、参数适配、转换等,并提供调用的 API 接口、执行调用过程的控制。等,UAEMF可基于区块链基础设施,利用区块链的授信机制保证共建共享和能力调用的公平公正;UAEMF 也可提供业务生成环境方便在应用中集成网络能力。应用使能组件按照统一的应用使能框架和流程,在应用的具
63、体实现过程中提供一些通用的应用服务,以减少网络感知业务需求的代价并简化网络实现。应用使能组件可作为一种新型的能力引擎,由第三方通过能力开放进行激活和配置。6G 的应用使能层可以包含某些具体的新业务辅助功能,即各种嵌入具体网络流程的 AF,如实时通信的各种 AF。这些特殊的应用功能,可以以简化的方式使用各种网络能力或应用使能组件。26IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group图图 3.6G 的应用使能架构的应用使能架构27IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group第五章 6G网络应用使能关键技术5.1 6G 新型
64、能力的开放5.1.1AI 能力开放AI 能力是移动网络的重要功能,5G 网络中就已经存在,到了 6G 时代,Al 相关的能开放必然是 6G 网络能力开放的重要组成部分,是实现移动网络 ICT 融合的重要切入点。Al 的能力开放包含数据开放、算力资源开放、模型开放和分析能力开放。6G AI 能力开放向能力消费者提供提供场景特征(通信、感知、计算要求)与网络特征(数据、算力、模型内容,AI 三要素)之间的智能映射和编排服务,并通过 AI 协同功能实(如图 4)现这一目的。一方面第三方 AI 应用对于自身的场景需求最为了解,另一方面 6G 网络自身的 AI 三要素资源的贮备和调配是 6G 网络自身的
65、重要能力,而实现这一转换的关键是 AI 协同功能,如图 4 所示。AI 协同功能作为网络 AI 能力的能力引擎,可以部署为独立的网络功能,也能将部分能力进行拆分,如将 AI 编排能力并入网络编排相关功能中,将 AI 参数映射的设计并入到能力开放相关的功能设计中。图图 4.AI 协同功能的作用示意协同功能的作用示意对于场景特征,通过通信、感知、计算三方面的要求进行描述,不同的 AI 业务对通信、感知和计算的要求不尽相同,三方面的具体要求也直接决定了 6G 网络为该 AI 业务的算力分配多少、数据提供哪些、模型选择哪个,也就是对 AI 三要素的判定具有直接的影响。对于网络特征,主要指 AI 三要素
66、(数据、算力、模型),不同方面对应的网元和接口不同,因此需要按需与不同的 6G 网元进行交互,这里数据和 AI能力消费者28IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group6G 网元不仅限于 3GPP 定义的移动网络节点,也包括网管、网络功能虚拟化等其他类型网元。由于第三方 AI 应用并不了解 6G 网络自身的拓扑和 API 能力,需要 AI协同功能根据请求内容翻译成 AI 三要素、拆解为不同的网元交互消息,再与相应的 6G 网元交互达到实现 AI 三要素的目的,并将结果反馈给第三方。AI 能力开放的技术点,包括:1)数据开放:Al 技术之所以能够大规模普及
67、,其中一个重要的因素就是数据,想要训练出好的模型、产生强大的推理能力必然需要跨域的数据采集,这里主要指终端、移动网络和 OTT 三个不同域的数据在安全隐私可接受范围内的共享。只有考虑的因素越全面,做出的判断才越合理。因此数据的开放是决定 6G 网络 Al功能强大与否的关键因素。2)算力开放:很多基于 Al 的服务需要耗费大量的计算、存储、通信资源,大多数的 OTT 厂家都不具有如此庞大的算力资源体量。运营商网络可以为 OTT 提供云资源服务,让 OTT 使用运营商的云资源执行相应的 Al 服务或为 OTT 公司执行 Al 服务,这也是真正实现业务层面 ICT 融合的良好契机。3)模型开放:Al
68、 模型往往能够通过微调、迁移学习等手段被复用到同类问题中,6G 网络和 OTT 之间可以实现对 Al 模型互相共享,按需得到预训练模型,打造出诸如“Al 模型应用商店”之类的全新业务模式。4)分析能力开放:分析能力开放是数据、算力和模型开放的综合运用。分析能力运作的基本框架如图 5 所示:图图 5.AI 分析能力运作的基本框架分析能力运作的基本框架29IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group在 3GPP 中,目前已经标准化的 AI 分析能力如表 2 所示。表 2AI 分析能力示例分析信息类别分析结果切片负载级别信息网络切片实例的负载级别,超过给定阈值
69、时通知或周期性通知(如果没有提供阈值)。观测业务体验信息观测到的业务体验统计或预测可以基于网络切片或应用提供。可以由单个 UE、一组 UE 或任何 UE 发起。对于切片业务体验,可以由网络切片上的单个应用、一组应用或所有应用发起。NF 负载信息针对特定 NF 的负载统计或预测信息。网络性能信息针对某些感兴趣区域负载的统计或预测;以及对感兴趣区域的用户数的统计或预测。UE 移动信息UE 移动性统计或预测。UE 通信信息UE 通信信息统计或预测。期望 UE 行为参数分析 UE 移动和/或 UE 通信。UE 异常行为信息观测到异常或预测异常的列表,携带异常 ID、异常级别和其他信息,取决于观测到或预
70、测的异常。用户数据拥塞信息用户面、控制面或用户面和控制面的用户数据拥塞的统计或预测。QoS 保持对于统计,输出 QoS 改变的位置和时间和超过的阈值;对于预测,输出预测的 QoS 可能改变的位置和时间和可能超过的阈值。6G 提供的 AI 分析能力包括但不限于表 2 列举的类别。在为外部提供 AI 服务时,应提供端到端、全生命周期的应用环境。各种算力资源(如 CPU,GPU,NPU 等)和能力模块将会被 6G 网络进行分布式编排和管控,按需灵活地被调用;各种 AI 算法模型将会被 6G 网络结构化地统编进入“AI 模型库”,在训练学习,验证和分析推理方面,实现算法自我演进;各种数据资源会被结构化
71、地统编进入“分层数据库”(基础层、特征层、应用层等),在数据流转应用、价值挖掘拓展和安全可信方面均会被拓展和提升。5.1.2感知能力开放6G 网络提供的感知能力在传递感知信息方面,将在泛在性和精准性两个方面实现突破:6G 网络支持无处不在的接入特性,从卫星到地面网络,从无线局域网到蓝牙、红外等各种无线接入技术的物联网终端和传感器,使得网络可以更多维度地30IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group获取和计算感知信息;随着通感融合技术深入,6G 基站融合定位基站和通信基站部署,结合 MEC边缘计算、AI 等,提供高精度的如定位等感知服务。基于上述两个方面
72、,6G 网络可针对第三方的应用特点,在空间和精度上满足相关应用感知需求。5.1.3安全能力开放伴随着 AI、区块链、联邦学习等技术的发展,将安全能力作为智能内生网络架构中由内向外的保护机制成为可能。6G 网络架构的变化将促使 6G 安全的能力做出由内向外的改变。6G 网络的安全能力作为贯穿整个网络的内生安全根本,打破传统安全边界,能够为智能内生网络系统的各个功能和资源提供内生安全的感知、防御和预防功能。内生安全能力应具备以下三种功能:主动免疫、弹性自治和泛在协同。主动免疫功能:指基于可信技术,为网络基础设施、软件以及网络架构等提供由内向外的主动防御功能。信任是实现智能内生的网络安全的基础,6G
73、 网络中的信任机制在多个方面可以得到了增强。在接入认证方面,为了能够实现异构融合网络服务对象的安全接入,需具备轻量化接入认证技术。在密码学方面,量子密钥、无线物理层密钥等增强的密码技术,为智能网络内生安全提供了更强大的安全保证。在网络架构方面,分布式的区块链技术具有较强的防篡改能力和网络恢复能力,能够帮助智能内生网络构建安全可信的通信环境。弹性自治功能:指 6G 网络应具备内生弹性可伸缩框架。6G 网络打破传统网络安全边界,通过整合泛在连接能力、智能能力和编排能力,基于拥有智能化的软件定义安全和网络功能虚拟化,实现内生安全能力的弹性部署和动态编排。泛在协同功能:指 6G 网络在智能内生的赋能下
74、建立端、边、网、云智能主体间的泛在交互和协同机制,从而准确感知网络内部和外部安全态势、监控网络异常,并且能够预测潜在风险和提出风险控制预案。进而实现主动纵深安全防御和安全风险自动处置。安全能力往往耦合在其他的能力中,特别在 AI 能力开放的过程中,往往伴随着安全相关技术和能力的使用。如:AI 模型训练和推理过程中的数据脱敏技术一直31IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group备受关注,近年来关于 AI 中的差分隐私,同态加密,多方安全等技术领域都有着大量的研究工作。弹性网络是未来 6G 的发展方向,具备自适应、可扩展、可伸缩等特征。6G 网络将基于软件
75、定义安全、虚拟化与容器化等技术实现网络的泛在化、虚拟化、灵活性。6G 需要提供可扩展的安全架构,构建安全能力资源池,实现安全资源的随需取用,按需支持安全能力的纵向和横向扩展,保证安全架构的健壮性和灵活性。传统网络边界被打破,使网络将面临虚拟化、资源调度、边界干扰等更复杂、更多样的安全挑战。5.1.4算力能力开放6G 网络的算力能力不仅可以通过算力内生服务于通信网络本身,也可以通过对外能力开放服务于行业应用,算力能力开放是实现算力按需调用、算力实时共享的关键技术手段。6G 网络需要具备如下算力使能技术,实现算力能力的开放与共享:算力建模能力面向 6G 的泛在算力作为新型信息基础设施,需要进行统一
76、的抽象描述,具备统一的算力建模与度量的能力,如计算能力建模、通信能力建模、存储能力建模、服务能力建模等,并基于以上建模建立统一的度量体系,提供标准的算力度量规则,可以有效的了解应用调用算法所需的算力,从而更有效的服务于应用。算力能力仓库为了支撑 6G 网络算力能力开放,6G 网络需要维护全局全域的算力资源,需要支持对算网各域资源对象、拓扑等进行管理,并将原子能力进行组合封装,形成算网能力仓库。算力寻址和路由6G 网络在路由设置时,应基于对算力资源的感知,设置路由策略,以实现算网协同,获取端到端优化的业务指标。网络的控制网元应协同算网编排系统,据应用设置的端到端性能指标,实施应用寻址和路由。32
77、IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group5.1.5管理和编排能力开放在 6G 网络通感一体的能力支持下,传统的监控能力将作为感知能力的一部分,与通感能力相辅相成。通感能力获取的信息主要依赖外部信息,而监控能力获取的信息主要来自网络内部。随着 6G 网络能力的增强,6G 网络将构建多个功能面,除了传统的控制面、用户面,还将有智能、安全、编排管理等相关功能,伴随网络服务化和分布式架构的推进,监控能力也将涉及多种服务化的功能。第三方应用可以根据需要组合各种同构或异构监控能力,或者直接设置业务层面的监控门限,由 6G 网络在网络智能的辅助下对多种监控能力进行
78、动态的联合调度。5G 网络核心网中引入了 SBA 服务化架构,使得通信网络从传统的 P2P 通信方式向可编排重组、可快速构建和部署的 IT 化架构演进。结合云原生的发展,6G 网络将进一步提升网络的编排能力,将网络控制面、用户面、算力能力、AI 能力、安全能力等多种能力统一调度,创建更加灵活的基础架构,快速更新和管理各种网络和计算资源,以快速响应网络编排需求的创建和更新。为了响应第三方应用对于特定网络能力的要求,可以将 6G 网络抽象成可以对外提供的能力,并提供网络编排能力开放的 API 接口,第三方用户通过该接口提出网络配置需求,网络根据第三方用户的网络配置需求对网络功能或服务进行编排和调度
79、,构建特定的网络能力来满足业务的需求。同时 6G 网络会设定好任务执行步骤,将多个网络服务按步骤进行调度,从而完成各种业务应用场景。6G 网络可以跟踪每个步骤的状态转换,并在必要时执行重试逻辑,以确保网络编排任务的顺利完成。网络编排可以通过提供日志记录任务中每个步骤的状态,便于网络诊断和调试。6G 网络通过对外开放网络编排能力从而实现根据业务需求快速构建网络能力或者网络切片,并根据第三方业务应用的业务需求和网络状态动态调整 6G 网络的具体网络配置。以算网资源编排能力为例,在实现上要求:算网资源协同编排6G 网络需要支持根据用户业务需求以及算网编排策略,结合全局可用算网资源状态,实现算网资源协
80、同编排,同时支持对各行业提供封装好的原子能力,以API 接口的形式开放算力,供其他行业用户调用。33IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group 一体化运营管理6G 网络实现算网一体化运营,借助算网资源编排能力为运营商自营服务或第三方应用提供端网协同一体运行环境,提供“算力+网络”的一体化服务能力,通过多方多样算力融合,实现多要素一体供给。5.1.6策略及配置管理能力开放6G 网络将提供更大的带宽和容量,更丰富的 6G 业务对网络资源的管理提出了更高的要求。6G 网络将继续提供策略和计费能力,6G 的策略控制和计费系统确保更好的服务质量(QoS)和计费控
81、制。6G网络将根据新型业务去设计新型的QoS参数、新的 QoS 等级以及新型业务流描述符:a)不同的服务本身都需要不同的 QoS 级别,6G 业务可能需要扩展更多的 QoS 级别以满足数据传输要求。QoS 级别可能受多种因素的影响网络内的突然变化或异常,向应用开放 QoS 等级状态可以和 AI 相结合,提供更精准的预测。b)新型应用向数据包流提供新型数据包流描述符,用于检测新型类型流量并将特定的 PCC 规则应用于检测到的流。网络可向应用开放可灵活构造新型数据包流描述符能力。c)通感网络场景中,应用运行期间需要与巨大数量的终端传感器交换信息。应用可以以群体视图的方式向 6G 网络指定传感器网络
82、数据传输的所有基本要求(例如传输时间、位置以及传输环境条件因素阈值等)。d)6G 网络将是多种接入技术、多种 UE 形态,多模态多流的异构服务环境,除了实现业务或终端级别的 QoS 外,还需支持适用于多种接入和单业务多流的协调 QoS和策略框架;以及具备端到端使能、终端形态和接入方式相关、多模态协同、更精细控制粒度等特点,如:卫星接入相对于地面接入有不同的 QoS;XR 业务对不同特征的帧需要不同的 QoS 保证;6G 网络还需要支持使特定通信的优先级与相关 QoS 特性(如延迟和可靠性)分离的机制,以灵活支持不同的运营要求,如媒体优先语音业务和紧急呼叫业务具有共同的 QoS 特征,但紧急呼叫
83、业务需要优先保障。配置能力提供了网络无法通过感知手段理解应用需求的另外一种需求解读方式,甚至可以直接取代需要通过网络感知才能获取的参数,从而简化网络在感知应34IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group用需求方面的实现,比如:根据应用提供的业务信息可更新用户使用的会话参数,通过终端策略指配下发给 UE。6G 的配置能力在 AI 的辅助下可实现智能化和自动化,应用可以根据服务规则将两种能力有序关联,比如:根据分析出来的用户群体特征更新对应的群体订阅信息或会话相关转发策略;根据行为特征参数预测并配置网络的业务连续性保障实现等。6G 网络可提供配置能力开放的
84、 API 接口,第三方应用可以通过该接口配置网络传输路径的业务需求,如业务的时延、带宽、抖动等,也可以配置终端的通信模式等参数信息,并提供该配置的生效时间和生效地点等,实现自动化配置网络服务和终端参数能力。6G 网络可以根据应用提供的配置参数解读业务需求,进而灵活创建或更新网络传输路径。具体来说,6G 网络需要具备良好的策略控制能力、会话管理能力、分布式部署能力等,需要具备网络传输路径的灵活建立和更新能力,如根据传输时延和安全性要求,选择位于特定区域的、满足相应安全传输能力的用户面功能网元。当已创建的传输路径不能满足业务需求时,可以进行路径的更新,重新选择合适的用户面功能网元来满足业务需求,且
85、路径的切换和重建时间不会影响业务的体验。5.2 6G 新型的能力开放方式6G 网络的能力开放需要支持外部系统按需灵活地、实时地、安全的申请调用,这样 6G 网络中的数据、算力、模型的利用率才能获得极大提升。为此,6G 系统需要为具有不同特征的承载于不同业务内的多样化数据、各种分布式部署的异构的算力资源、应用于不同场景的 AI 模型提供统一调度的、可管可控的、安全可信的开放方式。具体地,6G 网络新型能力开放方式可以包括用户面开放、本地开放以及网络能力开放专用切片等方式。5.2.16G 组合能力开放组合能力可以将固定逻辑关系的几个能力打包提供调用,并在调用逻辑上体现单个能力之间的逻辑关系。图 6
86、 为一个组合能力开放的示例。如图,QoS 业务在服务质量下降时(如由于用户的移动性)收到通知并触发用户会话的用户面重定向,由新的 AF 为用户服务。其中,组合能力包括 QoS 保障、QoS 监控及流量引导。QoS监控通过用户面开放,并通过本地能力开放的渠道通知给 AF。35IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group图图 6.能力组合开放示例能力组合开放示例5.2.26G 能力分布式协同开放对于第三方业务提供商来说,由于在相同的地理区域的用户可能会分别属于不同的移动运营商的网络,所以当第三方业务提供商需要和运营商签约特定的网络服务来向该区域的用户提供时,
87、需要向不同的移动运营商分别交互来订购相应的网络服务。由于不同移动运营商对网络能力开放服务部署的种类和性能的差异,第三方业务提供商在不同运营商的移动通信网络订购的网络服务可能会具有不同的用户体验;同时,也需要第三方业务提供商与多个运营商进行交互,才能分别完成不同网络中的网络对外开放服务的订购和查询。6G 网络的业务将具有更加差异化的网络需求,且跨层优化的技术发展也推动业务侧与网络侧进行更加丰富的业务交互,因此第三方业务提供商和移动网络的互动会更加的频繁。如果在这种情况下,仍然需要第三方业务提供商分别与不同的运营商交互,且交互获取的网络能力开放服务参数并不完全相同,则会影响业务的部署、发展和大规模
88、的普及。因此,6G 网络的能力开放需要考虑到同时部署的多个移动网络的能力,增加多个移动网络的内部协商机制,抽象出多个网络共有的 API 能力和参数,以支持第三方业务提供商进行统一订购和查询。如图 7 所示,该能力开放方式使得第三方业36IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group务提供商通过一点订购的方式,实现在多个移动网络同时订购该网络开放能力,简化业务交互方式,并统一移动网络的对外服务能力。需要注意的是,该方式并不要求所有的能力开放信息均进行统一,而是将不同运营商之间协商一致的,可以进行对外统一的部分网络开放信息进行接口和参数的统一。图图 7.多网互
89、信、协同式开放示意多网互信、协同式开放示意为了使能协同式开放,运营商之间要达成互联互通和统一开放接口的共识,这些接口称之为联邦使能接口(Federation API)。在 GSMAOP(Operator Platform)项目中,提出了通过 OP 之间的协同,简化运营商之间的互联互通,简化边缘计算应用跨网络和跨云的部署。在 OP 的接口定义中,其北向和东西向接口就属于联邦使能 API,如图 8 所示。图图 8.MEC 联邦使能联邦使能 API 示例示例值得一提的是,2023 年,GSMA 提出了“Open Gateway”倡议,以定义一个通用的 API 框架,提供通用的网络能力开放 API 接
90、口,目前已经计划的 8 个通用网络API 包括:SIM 卡交换、按需的 QoS(QoD)、设备状态(接入或漫游状态)、码号37IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group验证、边缘站点选择和路由、码号验证(SMS 2FA)、运营商计费、设备位置(验证位置)等。Open Gateway 最重要的特征是它对互操作性的关注,使用该技术创建的运营商 API 彼此兼容,开发人员将能够轻松地将应用程序在运营商之间进行转移,而无需对代码进行更改。5.3 6G 网络新型的使能框架技术5.3.16G 应用使能管理框架对能力开放实施管理和控制是防患非法、恶意的调用能力,保证
91、能力开放的服务环境有序、可持续的重要条件。具体服务包括:能力的注册和生命周期管理、策略配置、能力使用的认证鉴权、能力封装、限流、负载均衡带宽控制等。在能力开放和管理方面,6G 至少在以下方面要有所突破:能力的动态注册:在异构、多接入、多终端、分布式、服务化等场景和需求的驱动下,能力呈现异构和分布式范式,6G 网络应支持能力的动态注册、激活和去激活等,在不同场景下激活不同的开放能力子集,避免不必要的管理成本,同时方便能力的定制化实现;能力的智能组合:在特定场景下,不同能力间的运作往往具有固定的先后次序和逻辑依赖性;这些关系有的是显而易见的,有的可以借助一些分析手段解析出来。在获取这些依赖关系的前
92、提下,对能力实施自动化的组合/编排,可以大大简化应用使用能力的实现,降低使用门槛;能力开放的安全管理:能力开放本质是一个交易的过程,必然需要安全、可信的保障。除了传统的认证鉴权机制,分布式授信机制,如分布式账本,可进一步匹配 6G 网络的分布式架构,保证安全的接入和服务;能力引入的激励机制:鉴于 6G 网络能力在提供方、能力共享方面的扩展,为了吸引更多的提供者和使用者到 6G 能力开放的共享经济中来,6G 能力开放管理方面应提供激励的配套,保证激励的获取公平公正、可溯源、可存证和自动化,助力能力开放的共享生态建设。能力开放的资源保障:6G 网络可以根据客户需求提供网络能力开放专用切片。基于该专
93、用切片 6G 网络可以实现跨业务的数据采集,跨区域的异构算力资38IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group源整合调用,以及跨应用场景的 AI 模型共享。除了直接将数据、算力、模型直接开放给外部第三方外,该专用切片还可以通过采集 6G 网络内部数据、调用算力资源对已有 AI 模型进行再训练,从而提供更契合第三方应用场景的模型。对于资源消耗类能力开放,专用切片提供了保障能力开放资源的一种手段。3GPP 定义的通用 API 架构(CAPIF 架构)提供了能力开放管理和控制的一种有价值的参考模型,如下图所示:图图 9.通用通用 APIAPI 框架(框架(CA
94、PIFCAPIF)其中,各个功能组件提供的服务如下:CAPIF Core:提供 API 控制功能,含 API 发现,API 调用前认证、授权、SLA,日志和计费;AEF:提供 API 调用服务,与 CAPIF Core 配合完成对 API 调用者认证、授权;APF:向 CAPIF Core 发布 API Provider 提供的 API 信息,以便 API invoker可以发现 API 服务;AMF:为 API Provider 提供管理 API 的功能。CAPIF 框架的特点在于将能力开放管理类的功能与业务层面的调用进行了分离,提高了调用的效率和部署的灵活性,可兼容分布式、集中式等多种部署
95、方式,符合分布式网络架构发展趋势。39IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion GroupAPI 网关技术在开发领域被普遍采用,更适合相对集中的部署环境。API 网关最基本的功能是能力的封装和调用,所以可实现 CAPIF 架构中的 AEF 功能。API网关可灵活集成更多的功能,如组合能力、执行 API 调用通知策略等。由于集成度高,实现比较简单,而且扩展性强。在新能力的兼容性上往往比较有优势。相对于 UAEMF 管理框架,CAPIF 已定义的标准化功能尚不足够。UAEMF 可在 CAPIF 和 API 网关的基础上,保留 CAPIF 管理和执行相分离的框架,进一
96、步定义能力动态注册和编排、安全、激励、开放资源、调用策略等管理和执行功能。5.3.26G 应用使能框架5.3.2.1 概述在 5G 的应用使能框架中,在应用服务器和应用客户端的基础上,分别在服务器端和用户端引入使能服务器和使能客户端,通过端侧和服务器侧之间,以及服务器和网络的交互,执行特定于部署模式和承载的传输需求,或特定于某类应用的服务需求。鉴于这种框架式交互相对稳定的交互模式,以及提供服务的通用性,6G架构的应用使能层引入应用使能组件,执行使能服务器的功能,以便形成共同服务的基础设施。应用提供方可从应用研发的初期就考虑对该使能框架的支持,避免后期额外的改造和引入的门槛,更好顺应新型业务的引
97、入。另外,通过使用使能框架进行部署、配置、策略等信息的交互,可以简化网络实现,使能分布式、个性化、多模态等各类场景下的 6G 网络的应用服务,提供如分布式选址、应用重定位、优化数据分发、数据分析等使能服务。6G 使能框架的总体设计如下图所示。40IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group图图 10.6G 网络应用使能框架网络应用使能框架在 6G 架构下,某些使能服务能力可以与 6G 的内生能力进一步融合;例如:在 6G 算网一体化的驱动下,使能框架提供的数据分析和网络内生智能可以进一步融合,协同或有所侧重地提供各种智能服务。下面分析 6G 使能框架提供
98、两类场景下的几种典型使能服务的技术要求;两类场景具体为边缘计算应用场景和垂直应用场景。对应的使能框架实例分别为边缘计算应用使能框架(EEL)和垂直服务使能框架(Service EnablerArchitecture Layer for Verticals,SEAL)。41IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group根据 3.2 节的需求分析,可以看出,这些关于应用使能的基础设施需求,通常与边缘计算应用与垂直应用相关,因此,以下将就这两类应用提出使能框架的设计思路。5.3.2.2 位置管理用于位置管理的 SEAL 使能框架如下图所示:图图 11.用于位置管
99、理的用于位置管理的 SEAL 使能框架使能框架图中,VAL 为垂直应用层,SEAL 为应用使能层。位置管理客户端通过 LM-UU 参考点与位置管理服务器通信。位置管理客户端通过 LM-C 参考点向 VAL 客户端提供对位置管理功能的支持。VAL 服务器通过LM-S 参考点与位置管理服务器通信。位置管理服务器可承接 API 开放功能。位置管理服务器还支持与分布式部署中其他位置管理服务器进行交互。5.3.2.3 群组管理用于群组管理的 SEAL 使能框架如下图所示:42IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group图图 12.用于群组管理的用于群组管理的 SE
100、AL 使能框架使能框架群组管理客户端通过 GM-UU 参考点与群组管理服务器通信。群组管理客户端通过 GM-C 参考点向 VAL 客户端提供群组管理功能的支持。VAL 服务器通过 GM-S参考点与群组管理服务器通信。群组管理服务器可与用户的签约数据库进行交互,以对群组类业务执行群组管理流程。群组管理服务器可承接 API 开放功能。群组管理服务器还支持与分布式部署中其他群组管理服务器进行交互。5.3.2.4 网络资源管理网络资源管理提供网络资源管理(例如,单播和组播网络资源)并监控应用的资源使用情况。当该框架应用于支持与移动网络集成的 TSN 的网络资源管理时,TSN CNC 通过 NRM-S
101、参考点配置经由移动网络中的 TSN 流,NRM-S 支持 IEEE802.1 Qcc 等确定性通信管理协议。网络资源管理服务器作为 TSN AF 功能,收集 TSN 网桥的信息,通过与策略控制相关功能的交互配置期望的 QoS 和 TSCAI 参数,并可触发 AF请求流程;这种情况下使能框架如下图所示:43IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group图图 13.支持支持 TSN 网络资源管理的网络资源管理的 SEAL 使能框架使能框架5.3.2.5 网络切片能力管理网络切片能力管提供对一个或多个垂直应用的网络切片能力管理功能,如支持垂直应用的切片重映射(为
102、运行垂直应用的用户映射到不同的切片)。具体而言,网络切片能力管理使用基于网络的机制,基于网络切片能力管理服务器配置来执行切片重映射。网络切片能力管理服务器通过提供路由选择参数影响每个终端使用应用时采用的策略规则。用于网络切片能力管理的 SEAL 使能框架如下图所示:图图 14.用于网络切片能力管理的用于网络切片能力管理的 SEAL 使能框架使能框架44IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group网络切片能力管理客户端通过 NSCM-UU 接口与网络切片能力管理服务器通信。网络切片能力管理客户端通过 NSCM-C 参考点向 VAL 客户端提供对网络切片能力
103、管理功能的支持。VAL 服务器通过 NSCM-S 参考点与网络切片能力管理服务器通信。网络切片能力管理服务器可激活网络切片实例以支持 VAL 应用,并可通过更新终端的策略规则来将一个或多个垂直应用映射或迁移到一个或多个网络切片,进一步可实现切片管理能力的开放。下图简单展示了 VAL 服务器触发的网络切片自适应流程。76图图 15.图图 VAL 应用的网络切片自适应应用的网络切片自适应5.3.2.6 数据分发数据分发使能服务提供一些应用层功能以更好支持垂直应用的应用内容/数据的分发、存储和交付。用于数据分发的 SEAL 使能框架如下图所示:45IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G
104、)Promotion Group图图 16.用于数据分发的用于数据分发的 SEAL 使能框架使能框架SEAL 数据分发使能服务器提供传输通道标识分配、数据存储、核心网传输参数配置、数据封装解封和传输代理等功能。SEAL 数据分发使能服务器与 SEAL 数据分发客户端之间建立应用层数据传输路径,分别对数据进行分组处理(例如,分组复制、去重或传输协调、缓存等),并通过之间建立的路径实现数据转发、后台数据传输等。下图进一步说明该实现。图图 17.利用使能框架建立流量转发冗余通道利用使能框架建立流量转发冗余通道如上图,对于上行链路流量,VAL 客户端通过 SEALDD-C 向 SEAL 数据分发46I
105、MT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group客户端发送需要 SEAL 数据分发服务的应用数据流,在 SEAL 数据分发客户端处理数据包之后,应用数据流量被转换为 SEAL 数据流量,并通过 SEALDD-U 传输到SEAL 数据分发使能服务器。SEAL 数据分发使能服务器恢复应用数据流,并通过SEALDD-S 将其发送到 VAL 服务器;下行链路流量反之。VAL 应用可以为其部分或所有流量选择使用 SEAL 数据分发使能服务,对选在使用 SEAL 数据分发使能服务的流量,VAL 客户端和 VAL 服务器可以不需要维护它们之间的直接连接,而通过 SEAL 连
106、接传输对应的数据流。基于数据分发使能框架,可实现端到端冗余传输,业务连续性保障,传输质量测量和保障,服务发现,消息方式封装传送数据,多播、广播式数据传输等。5.3.2.7 应用数据分析应用数据分析使能服务提供针对应用数据的分析,包括对端到端服务指标的统计/预测。用于应用数据分析的 SEAL 使能框架如下图所示:图图 18.用于应用数据分析的用于应用数据分析的 SEAL 使能框架使能框架应用数据分析使能客户端通过ADAE-UU参考点与应用数据分析使能服务器通信。应用数据分析使能客户端通过 ADAE-C 参考点为 VAL 客户端提供应用数据分析使能服务。VAL 服务器通过 ADAE-S 参考点与应
107、用数据分析使能服务器通信。应用数据分析使能服务器收集各类数据,包括网络数据、终端数据、来自应用服务器47IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group的数据、网管数据等,如可以通过 ADAE-OAM 接口从 OAM 获取数据。基于该框架实现,可以提供应用性能分析、特定于应用的网络切片性能分析、终端直接通信的应用性能分析、定位精确度分析、服务 API 分析等多种分析服务。5.3.2.8 边缘计算应用使能框架及使能服务3GPP 通过定义移动核心网的某些功能来支持边缘计算部署。ETSI 则是侧重于边缘计算的部署和管理方面。对 MEC 平台架构进行了规范。针对 2
108、.3 中提到的分布式寻址和业务连续性保障需求,3GPP 在相关标准化中引入了新功能,但是基于应用层的解决方案,通常可以更好地识别潜在需求、同时端到端考虑应用边缘化部署、对 UE 上的边缘用影响最小等问题。因此,为了顺应 6G 网络的分布式发展趋势,优化应用和网络协同环境,本研究提出将边缘计算应用使能框架引入到 6G 网络架构的应用使能层中,并设计了对应的网络集成方案,以解决 2,5 中提到的分布式寻址和业务连续性保障需求等问题。边缘应用使能框架如下图所示。图图 19.边缘计算应用使能框架边缘计算应用使能框架如图在现在的应用部署方式(应用服务器和应用客户端)的基础上,分别在终端侧和服务器侧引入了
109、使能客户端和使能服务器功能,终端和应用可以通过与使能层相关实体的交互,传递 UE 的位置、能力,应用的部署信息、服务策略等,使能层可以和网络交互,调用网络能力,获取网络信息、用户信息、或请求网络基于业务策略实施网络的服务质量保障。在上述使能架构中,EDN 是本地数据网络。EAS(边缘应用服务器)包含48IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group在 EDN 中,EES(边缘使能服务器)设置与边缘网络一一对应。UE 包含 AC(应用客户端)和 EEC(边缘使能客户端)。ECS(边缘配置服务器)提供与 EES 相关的配置,包括与 EES 对应的边缘网络锚点信
110、息。EES 作为使能服务器,接受 EAS的注册因而具备 EAS 的部署信息;EES 为 EEC 提供本地服务发现的功能(即应用寻址),在临近无可用的 EAS 时可按需触发 EAS 实例化,并实施应用上下文迁移(ACT),同时可作为可信 AF 调用网络能力定制对应的传输路径或其他的服务策略。下面举例说明一种典型的边缘计算应用发现流程:1.EEC 通过 ECS 获取其所在位置和指定业务的 EES;2.EEC 向 EES 发送边缘计算应用发现请求;3.EES 根据终端位置和业务的连续性要求、业务 KPI 和服务提供商的服务策略等业务信息确定边缘服务节点并将其地址通过响应消息返回给 UE。通常来讲,U
111、E 上的一个 AC 关联一个在 S-EAS 上的应用上下文。为了支持业务连续性,应用上下文需要从 S-EAS 传送到 T-EAS,这就涉及到如何保障业务连续性的问题。边缘计算应用使能框架提供的支持服务连续性的能力需要考虑移动性,负载均衡、服务器关闭等各种应用场景,这些场景中涉及应用客户端和一个或多个参与的 EAS,并且可能发生在 EDN 内,EDN 间或与本地网络相关。除了发现,该框架支持的另一个重要功能是 ACR(应用上下文重定向)。ACR过程涉及三个实体角色,即探测实体、决策实体和执行实体。基本过程描述为:检测实体通过监控诸如 UE 的位置或预测/预期的 UE 位置来检测对 ACR 的可能
112、需要,并向决策实体指示是否需要 ACR。EEC、EES 和 EAS 均可执行检测实体的功能。决策实体确定需要 ACR,并指示执行实体执行 ACR。执行实体在决策实体的指示下执行 ACR。承接这三种角色的边缘计算应用使能框架实体(EES、EEC、ECS、EAS 等)可能有多种组合,因此也有对应多种场景的多种方案;但总的来说,边缘计算应用使能框架在 ACR 过程中的主要作用包括:提供检测事件、选择 T-EAS 和将应用上下文从 S-EAS 传输到 T-EAS。ACR 的流程可如下图示意。49IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group图图 20.ACR 流程
113、示意流程示意基于边缘计算应用使能框架,可更方便实现网络与应用的一些协同行为,例如:对 IPv6 多宿主会话,EEC 可以基于 UE 实现感知到新的 IPv6 前缀配置,从而触发 ACR;EAS、EES、ECS 均可充当 AF 的角色,调用网络能力,从而感知终端位置,或者定制期望的用户面路径。50IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group第六章 总结和建议基于上面对需求及架构、技术的分析,下面提供了针对第二章的问题的解决思路。针对针对“能力的可用性和易用性亟待增强能力的可用性和易用性亟待增强”的问题的问题提升可用性:通过保障能力开放资源、提供更有效的开放
114、方式(如能力开放切片)等技术手段提升开放能力的可用性;提升易用性:建立能力使用状态的反馈机制;通过实施 FederationAPI 构建客户友好的互联互通环境;对相关性大的能力集,提供组合能力,便于客户调用;适配、简化参数(利用 AI、意图驱动等);提供应用生成环境等。针对针对“缺乏网络能力开放的产业共识缺乏网络能力开放的产业共识”的问题的问题应用 FederationAPI 等互通接口标准,提供能力开放互联互通的良好体验;提供应用生成环境,尝试新型能力开放的合作试点,利用标杆效应促成产业共识。针对针对“缺乏应用层基础设施的支持能力缺乏应用层基础设施的支持能力”的问题的问题利用统一应用使能管理
115、框架和相关技术增强能力开放的管理和控制;建设应用使能框架及使能组件,从自营业务入手进行业务验证和试点;利用网络区块链、网络 AI、意图驱动等技术完善应用能力开放流程和环境。针对针对“缺乏跨域能力的统一开放管理缺乏跨域能力的统一开放管理”的问题的问题新功能引入同步能力化,不断扩展能力集;利用能力的统一编排、组合编排等减弱跨域能力的相互制约;利用通感融合、算力网络、固移融合等融合技术打破专业壁垒;构建新业务辅助功能,提供跨域能力引入、继承的适配能力。51IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group基于上述分析,面向 6G,在应用使能层的设计上,需要满足以下关
116、键技术要求:支持根据能力特征选用不同的封装和接口协议,典型地,对于数据类开放业务,可支持通过用户面/数据面开放;对于流量引导类能力,应支持本地开放;支持通用 API 接口及友好使用,可能采取客户易理解、易获取的输入参数,避免应用使用不好理解的网络数据(如 DDN、TAI 等);避免为了能力开放而对应用侧提额外的数据处理要求(如加头标签);利用 AI、意图驱动等技术对客户需求进行解读或推导建议的输入参数;支持通过 AI 等手段,对能力调用过程实施自动检错和纠错。增强 CAPIF 架构支持 UAEMF 的管控机制,支持能力的动态注册和编排、安全、激励、开放资源保障、调用策略等管理和执行功能,支持能
117、力调用过程的发现、认证授权和能力的计费、互通、共享和协同;对数据类和监控事件类能力设置隐私保护和安全防护的锚点;支持能力的灵活编排,结合对能力的耦合度分析,根据需求灵活组合能力,简化能力调用的集成工作。支持通过切片等方式进行能力开放的资源保障,确保可用(授权)则能用(成功率),能用则好用。支持能力开放的区块链底座,提供安全能力的同时保障能力开放的运营环境。引入业新务辅助功能以及应用使能框架技术,构建应用使组件,提供更加丰富的应用使能手段。由于本阶段应用使能研究工作的初衷是 6G 网络架构的设计中明确应用使能的需求,以便在后续功能和流程设计中可以协同;因此本研究还就应用使能设计和 6G整体架构设
118、计的协同提出工作建议,即:明确应用使能层的基础设施和基本功能要求,在网络架构设计中考虑和呈现;推进应用使能层与周边层、体交互的流程和接口的标准化;52IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group结合网络分布式架构,关注应用使能层在分布式子网、功能之间的交互需求和具体实现。6G 应用使能涉及 6G 的应用生态圈,迫切需要产业的协同和共识,产业的推进需要在 6G 架构设计之初同步启动,避免后期应用层改造得不偿失的代价。为了更好推进产业的协同,本研究提出以下建议:与垂直行业深度合作,从需求切入,关注产品生命周期的全过程,降低能力集成的业务生成环境的使用条件和简
119、化合作流程;建立先行先试的激励机制,从资金、政策等方面鼓励相关技术的试点和试验;联合应用服务提供商共同参与应用使能的研究和技术验证,打造应用使能标杆应用;积极参与产业界有关通用 API 项目,如 GSMAOpenGW、GSMAOPG 等,推进互联互通;从运营商自营产品切入,提供示范性产品,尽快在应用使能层的设计上达成产业共识。本研究提出的应用使能层框架和组件可能随着 6G 的整体架构的逐步明晰而调整,相关技术的实用性也还有待验证,但 6G 网络无可置疑需要提供更加丰富、有效、智能的应用使能渠道,并且需要从设计之初就考虑对相关功能、流程的支持,做到对应用的内生使能。后续,随着 6G 网络设计逐步
120、细化,应用使能层的相关研究也将进一步推进。53IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group缩略语简表英文缩写英文全称中文解释APIApplication Programming Interface应用程序编程接口ATSSSAccess Traffic Steering,Switching,Splitting接入流量转向、切换和分流CAPIFCommon API Framework通用 API 框架EASDFEdge Application Server DiscoveryFunction边缘应用服务器发现功能GMLCGateway Mobile Loca
121、tion Center网关移动位置中心GNSSGlobal Navigation Satellite System全球导航卫星系统MCPTTMission Critical Push To Talk关键任务一键通MCSMission Critical Service关键任务服务MPSMultimedia Priority Service多媒体优先服务NSACFNetwork Slice Admission ControlFunction网络切片准入控制功能OPOperator Platform运营商平台PFDFPacket Flow Description Function数据包流量描述功能Q
122、oEQuality of Experience体验质量SCEFService Capability ExposureFunction业务能力开放功能SEALService Enabler Architecture Layerfor Verticals垂直服务使能框架54IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion GroupTBSTerrestrial Beacon System地面定位系统TSCTSFTime Sensitive Communication andTime Synchronization Function时间敏感通信时间同步功能URSPUE Route Selection PolicyUE 路由选择策略VALVertical Application Layer垂直应用层55IMT-2030(6G)推进组IMT-2030(6G)Promotion Group主要贡献单位中国电信、腾讯、OPPO、中信科、中兴、上海诺基亚贝尔、信通院、鹏城实验室联系方式邮箱:COPYRIGHT2023 IMT-2030(6G)PROMOTION GROUP.ALL RIGHTS RESERVED.