劉潔

（中國電信股份有限公司研究院，廣東 廣州 510630）

0 引言

移動通信目前正值5G網絡蓬勃發(fā)展時機，相對于以往3G、4G的網絡，5G網絡大大擴展了其服務受眾，政企、行業(yè)將作為主要的服務主體，其需求的多樣性、網絡定制化及應用深度集成的需求考驗著網絡的能力和部署形態(tài)，驅動著通信網絡向高性能、靈活、智能、安全的方向演進。6G網絡作為下一代通信網絡，在新需求和新技術等的多重驅動下，目標是構建一張萬物多元化互聯(lián)互通的全域融合網絡，這樣一張網絡必須具備超級性能、泛在連接、智能內生、安全可信、柔性自愈等網絡特征。業(yè)界對6G網絡的基本特征有類同的觀點，如中國移動在2019年發(fā)布的《2030+愿景與需求報告》中提出了未來網絡將具備五大特征：按需服務網絡、至簡網絡、柔性網絡、智慧內生和安全內生[9]；中國聯(lián)通在2021初發(fā)布的《中國聯(lián)通的白皮書》中“智能、融合、綠色、可信”八個字來概括其對于未來6G愿景的初步設想[8]。不管有沒有明確指出，所有的網絡特征都以萬物連接為基礎。而6G全域融合網絡，廣義上，就是下一代的6G網絡的代名詞，具備上述全面的網絡特征，是跨領域技術和多模態(tài)網絡的融匯體；狹義上，6G全域融合網絡充分體現(xiàn)了6G網絡“連接”的基本特征和具體實現(xiàn)，即網絡如何支持泛在接入和對融合接入的統(tǒng)一控制、協(xié)同調度。

本文主要針對狹義的6G全域融合網絡，從全域接入、統(tǒng)一控制和協(xié)同調度、云網協(xié)同三個方面，結合5G網絡的研究現(xiàn)狀，分析相關技術趨勢。

1 全域接入

5G移動網絡，除了具備一套對終端通過無線基站接入網絡的端到端通信使能機制，還支持終端通過以非3GPP方式接入核心網，目前3GPP已定義的非3GPP接入包括授信非3GPP接入、非授信非3GPP接入，以及有線接入[2-3]。不同接入方式的接入管理和會話管理可以是獨立的，但統(tǒng)一在一個用戶網絡標識之下。當一種接入的某種狀態(tài)不可用時，可以通過另外的接入通道進行消息的傳遞或觸發(fā)狀態(tài)的改變。不同的接入可以混合使用，如通過有線接入的用戶面串接非授信3GPP接入實現(xiàn)接入嵌套。5G網絡還提供了網中網的接入方式，如5GS作為交換機或透明網橋的方式提供終端通過3GPP接入方式接入虛擬網絡VN或TSN網絡。此外，5G也已經啟動了衛(wèi)星通信的研究，在頻譜使用和覆蓋等方面和5G無線接入形成互補。

5G支持有線接入旨在重用成熟的固定接入來擴展5GC的覆蓋范圍，同時通過多個接入鏈路，捆綁無線和有線帶寬，提供更高的速度、更好的服務質量（QoS）和可靠性，為用戶提供了最好的承諾。寬帶論壇（BBF）通過和3GPP的合作，從保持5GC的控制邏輯的一致性和盡量避免用戶側已有的接入設備的升級改造等方面出發(fā)，定義了5種方式的融合接入[1]，見圖1虛框內。

6G全域接入實現(xiàn)6G全域融合網絡立體空間三維全覆蓋接入和連接的魯棒性，具體涵義包括異構終端泛在接入和多元化接入。

首先，所有的人、物、機器，都可以發(fā)起通信需求，不管是作為UE還是被UE所感知，例如：人體器官、家居家具、公共設施、生產終端等。各類信息都可以數字化后進行傳遞，例如：人體的嗅覺、味覺、觸覺，都可以被數字化為通信信號。終端在功能形態(tài)上向泛在化、異構化發(fā)展，通常集多種通信/接入模式、計算、感知、業(yè)務能力、安全自保護等功能于一體。

泛在接入則是對接入介質和手段的覆蓋，包括有線、無線、衛(wèi)星、空間、授信接入、非授信接入、混合多接入等。衛(wèi)星接入的重要性在6G下被提到了新的高度，除了可作為應急通信、緊急救援、高空互聯(lián)網等應用的接入手段，解決荒遠地區(qū)的通信覆蓋問題外，還將作為一種廣域連續(xù)性的保障性接入手段：在終端高速移動時，減少切換帶來的時延和對業(yè)務連續(xù)性的影響。

結合BBF和3GPP對多接入的研究進展，展望6G初期支持的多接入和遷移路徑如圖1所示。

圖1 6G初期的多接入場景和遷移路徑

多元化接入則是實現(xiàn)新的接入互通或組網方式，如組建體域網、網中網、工業(yè)現(xiàn)場網、近域網（D2D）或混合網等。典型地，可采用6G網絡組建工業(yè)現(xiàn)場網，填補5G網絡組網應用的性能鴻溝，統(tǒng)一工廠內外網，更好滿足工業(yè)控制的確定性通信需求。

全域接入的一個重要挑戰(zhàn)來自于融合接入帶來的融合承載問題，接入網和底層傳輸網之間的自動協(xié)調將是統(tǒng)一控制的一個實現(xiàn)目標。

2 統(tǒng)一控制和協(xié)同調度

在全域接入的基礎上，統(tǒng)一控制和協(xié)同調度（下文統(tǒng)稱：統(tǒng)一控制）對終端用戶是透明的，目標是實現(xiàn)業(yè)務體驗的一致性和提升。統(tǒng)一控制要求對網絡資源有全面的視圖，有智能的控制邏輯，以達到資源利用、業(yè)務需求和業(yè)務體驗的最佳匹配?？刂七壿嫷闹悄埽梢詠碜跃W絡內生的智能，或外部的大數據平臺。統(tǒng)一控制執(zhí)行各種管理操作和控制策略，包括認證和安全、多接入調度、移動性管理、會話管理、用戶面管理、業(yè)務連續(xù)性保障、能力開放、QoS和計費等。

以接入調度為例，5G網絡已有支持ATSSS（Access Traffic Steering, Switching, Splitting）的一些機制，涉及接入方式的選擇、業(yè)務流在不同接入方式下的切換、分流等[4]。控制和調度的顆粒度可以基于會話等較粗的顆粒度，而目標則是實現(xiàn)更細顆粒度和更精準的調度，如實現(xiàn)業(yè)務流級別的調度，即同一個數據流的不同數據包在不同的接入通道上傳遞。實施調度的依據可以是預置的接入優(yōu)先級、資源負載均衡的需求、實時的網絡性能，或者是NWDAF（Network Data Analytics Function）提供的服務等。一個應用維度的業(yè)務流要實現(xiàn)在不同的接入方式下扭轉，可以利用終端、網絡功能底層提供的性能檢測和分流功能，或者依賴于網絡協(xié)議層或應用層的保障機制。舉例來說，在服務化架構中，IP流可基于TCP或UDP進行傳輸，MPTCP（Multi-Path TCP Protocol）可以在TCP連接層重組不同連接傳送的數據包，而基于UDP的業(yè)務的多路傳輸則可利用MP-QUIC（Multi-Path Quick UDP Internet Connections）協(xié)議進行包重組[5]。根據網絡支持的數據包類型，可以預計未來的終端至少支持四種接入調度方式，如圖2所示。

以圖2為例，對于UDP流，UE可基于底層ATSSSLL（Splitting-Low-Layer, Access Traffic Steering,Switching）功能，通過對鏈路性能的測量確定業(yè)務流如何在兩種接入間分流，而QUIC功能支持對不同路徑的包進行排序重組。

圖2 6G UE支持接入調度的四種實現(xiàn)

在全域接入的基礎上，6G的接入調度不僅僅是非3GPP和3GPP接入之間的調度，還將擴展到衛(wèi)星接入、網中網等多種接入方式的調度，同時需要保障個域網、體域網、近域網（D2D）等網內直通或多連接互通。近域通信是6G的一種新型組網和接入方式，終端之間可以在直接建立通信鏈路，數據流不需要經過任何的網絡功能，這種實現(xiàn)對視頻內容的面對面分享非常有用，而更有吸引力的是通過近域網，將多個終端的資源和業(yè)務能力，如算力進行聚合，有可能提供比邊緣計算更加優(yōu)質的體驗。

統(tǒng)一控制除了接入調度，其他對網絡性能的保障性控制也越來越重要，如QoS、TSC（Time Sensitive Communication）、切片等。確定性通信服務能力將是6G的重要能力，確定性通信要求網絡的傳送時間是精準可控的，網絡利用時間同步機制輔助時間的計算，對網絡資源進行調度，以保證傳送時延不大于目標時間，從而留出可控制的空間。TSC不等于低時延，但往往需要在保證低時延的基礎上實現(xiàn)，網絡通過保持緩沖機制保證時延的精準性。

鑒于6G提供的服務更加多樣化和定制化，控制邏輯也越來越復雜，統(tǒng)一控制對網絡智能的要求也越來越高。NWDAF是5G網絡引入的專門負責數據分析的核心網網元，可視為網絡內生智能的雛形，為智能化的控制和調度提供了有力手段。NWDAF采集來自5GS的用戶數據、業(yè)務數據、網絡運行數據等，也可以從外部輸入輔助數據，進一步運用大數據分析的方法提供特定的分析服務，供內部策略依據和外部調用。NWDAF嵌入5GS的業(yè)務流程，支撐業(yè)務的控制更加實時有效。5G中，NWDAF可作為PCC策略和切片選擇策略的依據，也可以保障ATSSS、路徑選擇、邊緣應用發(fā)現(xiàn)、邊緣能力開放等實現(xiàn)，NWDAF的分布式部署和協(xié)同交互（聯(lián)邦計算）的研究也提上了日程。

到了6G，NWDAF類似的智能服務功能將發(fā)揮越來越大的作用，但其功能形態(tài)將發(fā)生改變。一種可能的方式是：數據分析本身就成為一種被分布式調度的對象，利用分布式計算或聯(lián)邦計算的機制，對外呈現(xiàn)一體化的智能。伴隨著包括控制和智能服務在內的網絡功能向分布式范式的發(fā)展，對區(qū)塊鏈等分布式授信機制的支持也將成為網絡內生的基礎功能。

實現(xiàn)智能化的統(tǒng)一控制，包括三個基本流程，首先是感知，接著是分析，然后才是控制。從端到端的流程看，即使有智能服務的支撐，還需要解決兩大難題：

（1）感知的問題感知問題即客戶端、應用、網絡之間的需求理解和傳遞。在4G、5G移動網絡中，通過網絡能力開放的方式提供了應用方向網絡傳遞需求的手段，特別在5G時代，網絡開放的能力擴展包括了特定網絡參數配置、邊緣分流路徑定制、網絡監(jiān)控和網絡數據分析等。雖然網絡開放能力在不斷擴展，但仍未完全覆蓋需要動態(tài)感知的數據需求。

（2）不同層面控制的適配和協(xié)同即使使用了能力開放的方式，需求的傳遞仍只是止步于移動網絡的業(yè)務控制層，未能與承載層和資源層自動協(xié)調和交互。

本文將從云網協(xié)同的視角考慮如何解決以上問題。

3 云網協(xié)同

靈活高效的部署需求以及服務化、云原生的技術趨勢驅動了云網協(xié)同成為6G融合通信的基礎底座。6G全域融合網絡中，任何的網絡功能，都可以按需分布式部署，取決于資源的分布情況、業(yè)務的具體需求和資源消耗的匹配值，云網一體化已經成為服務常態(tài)。云網協(xié)同，就是解決云和網的能力、需求傳遞和相互適配的過程，是實現(xiàn)云網一體化的必要手段。在云資源的應用上中，不僅網絡功能，應用及各種具備計算或存儲能力的單元（如終端）等可以云化部署，所以，云網協(xié)同是個端到端的過程。

在6G全域融合網絡中，一方面統(tǒng)一控制的智能來自無處不在的算力，另一方面，統(tǒng)一控制也會映射為對網絡資源的調度，并最終體現(xiàn)為對多元算力的調度。理想情況下，云網單元都同時具備感知功能，利用內生智能理解感知數據并進行協(xié)同，實現(xiàn)占用最少最優(yōu)的資源滿足特定的業(yè)務需求?？梢?，云網協(xié)同和統(tǒng)一控制的目標是一致的，為了解決上述提到的兩個難題，業(yè)界主要有兩種研究方向，即算力網絡和應用使能架構。

算力網絡分為分布式算力網絡和集中式算力網絡。分布式算力網絡基于增強的路由學習和路由尋址機制，主要著眼于協(xié)議層的增強，解決調度問題。算力網絡實現(xiàn)了資源的統(tǒng)一調度，但對于需求的映射暫停留在路由協(xié)議標識的層面。集中式算力網絡則是引入了云網智慧大腦（控制器）的思路，通過智慧大腦感知和解析調度需求，通過端到端編排實現(xiàn)網絡的按需調整，其面臨的難點在于需求模板的普適性、編排控制實時性，及如何將終端資源納入管理編等問題。

在5G邊緣計算的部署中，為了發(fā)現(xiàn)本地服務，傳統(tǒng)的DNS流程不再適用，網絡和應用之間需要交互應用部署信息。終端在移動出特定范圍時，邊緣客戶端要及時獲取新的應用層配置信息，如更新DNS配置等。鑒于應用對網絡需求的差異性和應用需求調整的動態(tài)性，針對邊緣計算和垂直應用，3GPP定義了兩種應用使能架構，即邊緣計算使能架構和垂直應用使能架構[6-7]。設置使能架構旨在提供和規(guī)范客戶端、網絡和應用協(xié)同的手段，簡化網絡的實現(xiàn)。6G的應用使能架構可以綜合邊緣計算使能架構和垂直行業(yè)應用使能架構的思路，并將應用范圍擴展到整個云網端生態(tài)，如圖3所示：

圖3 6G應用使能架構示意圖

圖3中，將客戶端和服務器端分解為使能服務器/客戶端和應用服務器/客戶端兩部分，相當于將在應用層面按業(yè)務控制能力與應用自身的服務邏輯進行了分解，并分別通過網絡的控制面和用戶面進行協(xié)同，從而使能了需求的及時反饋及對應的配置參數的靈活調整，簡化云網協(xié)同的實現(xiàn)。使能架構打通了6G服務鏈的上下游，一定程度上也簡化了對SLA符合度的評估手段，但同時也將改變應用服務和客戶端的開發(fā)模式，需要產業(yè)上下游的合力推進。

分布式算力網絡、智慧云網大腦和應用使能架構從不同的角度提出了云網協(xié)同的思路和手段，但各自的涉及均不太完善。從云網協(xié)同的層面看，上述幾種手段不是相互排斥的，可以融會貫通，至于未來會以哪種方式為主去兼容另一種方式、哪種方式和未來的網絡架構更加匹配，或者幾種方式如何有機融合，還待驗證。

4 結束語

在社會、技術、應用的多重驅動下，人們展望6G是改變世界，引領健康、美好生活的多種學科門類和技術使能的融匯生態(tài)。6G全域通信網絡作為6G融匯生態(tài)的基礎，不管是業(yè)務的承接，還是創(chuàng)新能力和業(yè)務的運營，都不可能脫離現(xiàn)有網絡一蹴而就。比對5G網路的現(xiàn)有研究、技術發(fā)展趨勢和6G的愿景，我們不僅可以更深刻地理解6G的愿景，同時也可以發(fā)現(xiàn)技術鴻溝。既然6G是一個融匯的生態(tài)，解決網絡演進的數字鴻溝的方法也必將是對跨域多方面技術融會貫通的應用。