6G天地一体分布式自治网络白皮书(2024).pdf

6G天地一体分布式自治天地一体分布式自治网络网络白皮书白皮书（2022024 4 年）年）发布单位：中移智库发布单位：中移智库编制单位：中国移动通信研究院编制单位：中国移动通信研究院目录目录1.发展趋势.11.1 天地一体网络发展趋势.11.2 分布式自治网络发展趋势.22.典型场景.42.1 泛在覆盖场景.42.2 可靠连接场景.42.2.1 高可用卫星广域物联网.42.2.1 分布式星载专网业务.52.3 融合创新场景.52.3.1 分布式边缘计算.52.3.2 内容分发.63.网络架构.74.关键技术发展趋势.94.1 无线预补偿接入.94.2 服务化框架.94.3 原子化部署.104.4 数据存储和同步.104.5 业务连续性.114.6 星地融合网络切片.115.原型验证.136.总结与展望.15缩略语列表.16中国移动中国移动 6G 天基分布式自治网络白皮书11.发展趋势发展趋势1.1 天地一体网络天地一体网络发展趋势发展趋势当前，空天地一体化网络的研究在如火如荼的开展中，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 3GPP SA2 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、动态普査卫星序中国移动6G 天地一体分布式自治网络白皮书2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 分布式自治网络分布式自治网络发展趋势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。目前业界针对分布式自治网络的标准化布局已经展开。2022 年初，IMT-2030(6G)推进组发布了6G 典型场景和关键能力白皮书，明确提出超级无线宽带、超大规模连接、极其可靠通中国移动6G 天地一体分布式自治网络白皮书3信、普惠智能服务等场景都存在分布式组网或者分布式计算的需求。在 2022 年底完成的6G 分布式网络技术的应用场景及需求报告中，提出了敏捷按需定制的行业子网等 12 大场景。ITU-T SG13 已构建了面向 IMT-2020及未来的网络标准体系，包括轻量核心网、自组织核心网、专网能力分级等标准，开展了 Y.FMSC-DCN 立项，提出了固定移动卫星网络中分布式核心网的概念；2023 年，ITU-R WP5D 发布了IMT 面向 2030 及未来发展的框架和总体目标建议书，在 5G三大典型场景上增强和扩展，提出了包括极高可靠低时延等在内的六大场景，这些场景大多需要分布式自治网络的支持。目前国内外已逐步开展关于 6G 分布式自治网络的研究。国内中兴通讯提出移动通信网络从自动化逐步向全自治网络的演进，意图网络将成为自治网络的一个重要里程碑，中兴通讯将在标准化和商用落地方面持续探索。华为公司提出将 AI 引入电信网络，以自治网络为理念，打造“永不故障”的网络自动驾驶模式。美国 RTI 公司推出大规模分布式自治系统设计的软件架构，为构建高可靠和高实时的本地、广域、公用和专用网络奠定基础。此外，6G 将出现各种非手机形式的消费者终端、ToB行业终端、可穿戴设备等物联网终端，集中式模式将面临单点支持海量连接服务的挑战，一旦出现故障影响的终端用户数量巨大，对网络可靠性的压力随之加大，整体TCO成本非最优。同时，常规 eMBB 将终端应用统一接入到互联网和公有云获取服务的模式越来越不能满足新兴的沉浸式、多模态交互应用以及工业控制，物联网等应用形式的多方面业务诉求，应用部署分布式下沉，端边协同、端网协同，就近计算越来越成为趋势，应用部署的分布式推动着移动网络架构向分布式演进。中国移动6G 天地一体分布式自治网络白皮书42.典型场景典型场景2.1 泛在覆盖场景泛在覆盖场景未来分布式自治网络将成为 6G 核心网的重要趋势。基于分布式自治的网络框架，新的网络可以方便快捷地组建，自动接入到正在运行的 6G 整体网络中。对于地球上 70%以上的海洋等无网络覆盖地区及陆地 80%以上基础设施薄弱地区，可采用卫星互联网移动宽带技术，为远洋船舶数据监测与跟踪、集装箱监测与跟踪、远程视频医疗以及海上应急救援等应用场景。要求通信网络提供稳定不间断、高速率和低时延的网络连接能力，实现海上船舶与陆地、海上船舶之间的互联互通。相比传统的海事卫星，大型低轨通信网络由于卫星数量众多和运行轨道较低，能够提供更高带宽和更低时延。通过星上部署分布式用户面、数据面、控制面等功能，船舶之间通信可以直接在星上转发，避免数据包经过远端地面网络绕行，降低卫星对地面的依赖，减少端到端传输时延，满足实时业务的 QoS要求。由于全球互联网接入水平存在巨大鸿沟，超过 30 亿人没有固定或者移动网络覆盖，无法使用互联网。这些未覆盖区域大多地处偏远，受限于技术和成本等因素很难通过地面网络进行普及覆盖。卫星系统由于其全球无缝覆盖的独特优势，成为弥合数字鸿沟的重要手段，可以为农村和偏远地区提供整体经济性最佳的接入解决方案，使得各地的人们能够享受到稳定、高带宽、低时延和低资费的互联网服务。2.2 可靠连接可靠连接场景场景2.2.1 高可用卫星广域物联网高可用卫星广域物联网大规模的、高度智能化的广域物联网是满足当前社会生产力发展的需求的重要发展方向。在物联网 mMTC场景下，终端物理传感设备种类较为丰富，数量也较为庞大。尤其是物联网设备可能零星分布在更偏远地理位置，基站信号更难全面覆盖。利用卫星平台能够地面蜂窝网络优势互补、深度融合，利用天地一体化技术为物联网设备提供通信服务，可以较低的成本，实现物联网设备广域覆盖以及物联通信数据包快速回传，弥补地面蜂窝网络在覆盖范围等方面的不足。中国移动6G 天地一体分布式自治网络白皮书5然而海量的物联网设备会产生大量的传感数据，对网络传输资源提出极大的挑战，分布式自治的卫星广域物联网可以更好的支撑物联网智慧生态场景，实现数据共享、分析和处理，并通过人工智能做出决策，实现分布式的数据处理、分发，节省传输资源、降低传输时延，极大提高社会生产力发展。2.2.1 分布式星载专网业务分布式星载专网业务随着大量中资企业和机构跨国、跨地区分部的增多，跨地区业务管理困难，同时部分国家基础设施普遍落后，导致通信成本过高，影响到经济建设速度和社会发展水平。分布式星载专网可以实现区域分布式自治的同时，实现内部网络的统一管理和数据传输。他们的业务需求主要包括：高 SLA 保障需求，例如金融行业要求卫星提供类似地面专网业务；高安全、高可靠和高保密需求，例如政府机构；成本效益，在实现网络连接的同时，降低成本。天地一体网络原生的分布式特征，结合 3GPP 原生多接入、多连接、网络切片等特性为用户提供多路径传输能力，用户数据可以在多个低中高轨卫星和地面网络中并行传输，发挥带宽聚合、负载均衡和可靠传输的独特优势，实现不依靠地面网络的泛在广域可靠连接，以及资源的高效利用，适应不同规模和业务的网络需求变化，满足跨境企业机构高 SLA、高安全、高可靠和高保密业务需求。此外，将关键业务上星备份，形成分层、稳定和可靠的通信网络体系，可以满足应急通信等重点保障业务的发展需求，实现空天地资源优势互补，提升国家应急通信保障能力。2.3 融合融合创新创新场景场景2.3.1 分布式边缘计算分布式边缘计算随着天地一体化网络的兴起，将算力与天地一体网络结合，构建天地一体分布式网络，可以有效应对未来空间互联网爆炸式的数据增长和卫星业务的多样性需求。通过在天地一体化中提供网络、通信、计算等云原生基础算力，以及云边、边边协同能力，完成天地感知计算、遥感推理、服务计算等应用场景的部署、管控与协同。同时，针对卫星网络通、感、算一体化发展趋势，分布式网络中分布式智能将是重要一环。对内，将通过分布式智能进行智能协作，实现跨层、跨域、跨行业的智慧融合和数智共享。对外，可利用天地一体化网络提供的分布式 AI 技术提供在轨图像处理能力，提高图像的识别准确率。未来，基于空天地一体化网络，在太空中形成协同计算网络，未来有望更好地服务于应急救灾、生态监测和城市建设等应用领域。此外从终端、无线接入中国移动6G 天地一体分布式自治网络白皮书6网、边缘计算甚至业务网络，都可以按需向服务化方式演进，网络功能可以按需进行重构，同时支持在特定需求场景对非必要的网络功能进行裁剪，提升边缘计算的灵活性与柔性。2.3.2 内容分发内容分发广播业务是卫星通信的重要应用场景，例如卫星广播电视，卫星广播可以充分发挥出广覆盖的独特优势，通过天地一体分布式组网分发，效率比地面网络更高。CDN 和边缘计算是构建在互联网基础上的内容分发网络，它将热点内容发布至分布式边缘节点，使用户就近获取所需内容，降低网络拥塞，提高用户访问响应速度和命中率。相比地面内容分发网络，星载分布式网络内容分发网络架构更简单，分发效率更高。星载分布式网络优势和 CDN/MEC的技术融合如何实现互联网内容快速和高效分发，值得大力研究和挖掘。首先，将 CDN/MEC部署到天地一体分布式网络边缘，例如地面信关站附近，站点内容发布到这些 CDN/MEC节点上，用户就近获取所需内容。其次，所有用户数据请求仍需通过星地馈电链路回到地面边缘节点，可以在星上引入 CDN/MEC 功能，将站点内容进一步下沉到卫星节点上，将明显减轻星地馈电链路传输压力，同时大幅提高用户访问响应速度。7典 型场景3.网络架构网络架构面向网络平台化、服务多样化的发展趋势，6G 架构演进的关键方向在于拓展服务领域和增强自身管控能力。6G 网络将全面迈入泛在覆盖、分布式网络的阶段，通过空天地一体化深度融合组网，实现全球全域低成本“立体泛在覆盖”。然而空天地异构接入和立体组网环境下，高动态、异体制、多要素网络资源与传统移动通信的规划式、集中式、单一式网络架构难以高效匹配。面向 6G的泛在连接和服务需求，网络架构设计需要突破传统一体式架构，适配分布式、时变性、异构式网络形态，解决空天环境受限网络资源与多样化、强保障、可编排、可调度需求的矛盾，解决动态性、按需式、差异化、弹性化服务颗粒度与融合、智能、高效、可靠网络功能组织的矛盾，在架构层面实现面向空天地异构网络的端到端服务供给，从集中式网络向分布式自治网络演进，灵活部署、本地闭环，适配多样化场景需求。天地一体分布式自治网络是未来 6G 网络的重要愿景之一，是实现移动网络泛在连接和分布式组网愿景的重要实现手段。天地一体分布式自治网络不是卫星与地面网络的简单互联，而是在系统层面实现地面网络与卫星构成的天地网络的全面一体化，在业务、空口、网络和终端等方面实现深度融合。在分布式服务的统一网络框架下，形成多轨道、多星座、多体制、多接入融合的天地一体分布式自治网络架构，通过对卫星和地面网元统一设计，网络功能柔性分割、动态协作，实现天地一体的泛在服务提供及覆盖全球的服务质量可保障。本白皮书提出 6G 天地一体分布式自治网络架构，通过控制面、用户面、数据面、计算面、安全面构建分布式服务框架，并通过五面协同使能天地一体、分布式自治，在架构层面实现对新型信息服务全场景、全流程的支持。分布式服务框架：分布式服务框架：通过集中+分布的协同组网，扩展 5G以 NRF、SCP为核心的服务化框架，为广域、分布式、全服务化网络提供基础，实现资源、路由、功能、业务层面的分布式管理，并实现自生长、自优化、自演进的网络自治，从而在大规模复杂组网环境下实现网络资源和网络能力的优化调度打破。传统地面网络的集中式网络部署方式，结合高轨、中轨、低轨、高空、移动、固定不同区位的资源和通信特征，构建分布式单元，每个分布式单元具备完整的控制和数据转发功能。基于网元功能轻量化、原子化及网络功能灵活编排，支持多轨、多层异构网络高效协同组网，实现天地一体网络信息安全可信共享和互联互通。中国移动6G 天地一体分布式自治网络白皮书8控制面：控制面：面向 6G天地一体广域覆盖新场景新需求，网络需要增加对天基计算、存储、安全，以及天地一体感知、节能等能力的支持。增强已有 NF、增加天基控制 NF、增加各面顶层控制NF，实现更强的移动性管理等传统控制，并提供新型控制能力，以及对新增各面的总体控制。用户面：用户面：继续深化传统 UPF 服务化水平，并针对天地一体分布式节点，提供策略管理、数据传输、信息开放、服务管理等服务化接口，增强天基地基用户面协议栈，实现更高效和多样化的空间数据传输。数据面：数据面：以数据的高效可靠存储读写为核心，结合天基地基网路数据服务编排等控制，设计新增独立数据面，通过定义标准化的数据服务功能，实现数据服务解耦。基于控制面增强以支持数据服务、移动性管理等协同的全局控制，以及数据面的服务控制和执行，实现对天地一体网络数据、天空地用户数据、AI等新型数据的全流程处理。计算面：计算面：以高性能计算以及分布式边缘计算为核心，新增天地一体计算资源管理、天地一体计算任务编排、天地一体计算任务执行等服务，并增强传统控制面支持天地一体计算会话、卫星移动性管理、天地算网协同等全局控制，实现天地一体计算服务的按需高效供给。安全面：安全面：以信任+安全为核心理念，从能力、控制、决策三个方面设计 6G 天地一体安全面。从外挂到内生，提升天地一体自免疫能力；从被动到主动，提升天地一体风险感知能力；从静态到动态，提升空间防护精细化；从孤立到协同，提升空间安全智能化，全面构建内生、主动、动态、协同的可信安全体系。图 1天地一体分布式自治网络结构参考五面协同：五面协同：通过增强传统控制面和用户面，新增独立数据面、计算面和安全面，形成解耦的“五面”功能，并通过新型控制面对其他各面的总体控制，实现“五面”协同，使能天地一体、分布式自治新场景新需求，为空天地用户提供灵活按需的移动信息服务。中国移动6G 天地一体分布式自治网络白皮书94.关键技术关键技术发展趋势发展趋势4.1 无线无线预补偿接入预补偿接入为实现采用单一简洁的无线网络体系结构，动态适配 6G跨频谱、跨场景、跨业务等需求，智能化接入是重要途径。6G能够根据服务场景和业务属性重构为广域分布式无线通信网络。由于天地一体网络中卫星高速运动会带来较大的多普勒频移，导致频偏远超过了现有 5G 下行同步技术规范中的频偏估计范围，终端可能始终无法获得频率同步。为此，需要在网络侧对多普勒频移进行预补偿。RAN侧可以利用广播卫星星历，提前计算多普勒频移参数，对下行链路进行预补偿，并将预补偿参数指示给 UE。网络对服务链路的多普勒频移进行补偿后，大部分频偏被抵消，剩余的残留频偏与小区大小和仰角有关。对于服务链路的上行频域同步，由于 3GPP R17 阶段网络侧可以广播卫星的星历信息，用户具有 GNSS 功能，所以用户可以推测出卫星的位置和速度，以及自身位置并测量自身速度。基于这些信息，用户可以通过几何方法计算出二者之间的相对速度，从而估计出服务链路的多普勒频偏并进行预补偿。此外，卫星的快速移动使得 UE 和基站之间的距离处于快速变化的状态，因此与地面通信链路相比，卫星链路上的时延变化也很剧烈。由于 UE 已知卫星星历信息及自身的 GNSS 位置信息，其延迟变化可预测，因此 TA 对齐/补偿是卫星通信的重要特征，以确保所有上行链路传输在 gNB 处是同步的。4.2 服务化框架服务化框架分布式服务化框架呈现出向广域、分布式、全服务化演进的趋势。分布式网络架构由基于服务化的五个解耦的功能面构成，包括增强的传统控制面和用户面，新增的数据面、计算面和安全面。这五个功能面能部署在任何一个分布式节点，并通过新型控制面对其他各个面的总体控制，实现“五面”灵活组合，为用户提供灵活按需的移动信息服务。为了实现上面的能力，需在现有服务框架基础上，将 NRF 从控制面拓展到五面、多子网的层次化管理，进一步研究分布式网络的自动化注册、能力协商、状态感知和同步、分布式网络中国移动6G 天地一体分布式自治网络白皮书10单元及其网络功能、服务发现等功能，从而实现子网即插即用；将 SCP 从通信代理扩展到分布式控制以及拓扑管理，增加服务的分布式路由、调用、拥塞控制、容灾备份，并实现层次化的拓扑组织、子网间的拓扑隔离、协同，支持跨层控制。多个分布式节点协同通信时，服务化框架可以实现不同节点之间可信、可靠的服务发现、服务消息路由，以及云服务的远程调用。4.3 原子化部署原子化部署6G核心网的分布式网络单元中包含控制面、用户面、数据面等基础功能，具备基本的用户控制和数据转发等基础能力，从而构成原子化的分布式微云基础单元。微云单元可以根据特定的业务场景、用户规模、地理环境等要求进行个性化的扩展，增加定制化的网络能力，快速生成个性化的网络，从而有针对性的提供网络服务。分布式节点的部署需要做到即插即用，包括无线即插即用、分布式节点内网络功能的即插即用以及分布式节点的即插即用，分布式节点的创建和解除需支持真正意义上的随用随建，用完即拆。此外，在部署 6G 分布式节点时应支持资源的充分共享，支持跨运营商的网络共享。分布式部署不意味着网络的所有功能均需要下沉，在分布式节点部署时应做到网元位置的动态按需选择，充分利用和共享物理和网络资源。4.4 数据存储和同步未来天地一体传输与算力网络的统一，使得网络从一种基于概率的/尽力而为的传输转向一种可信的传输。6G天地一体分布式自治网络架构支持用户的码号、权限等基础签约数据集中式开户和存储，并异步推送至分布式微云卫星，在分布式微云卫星中实现本地 QoS 策略等个性化业务策略的签约。此过程中，用户的码号、权限等敏感信息可能在异构网络且不被信任的天基、空基和地基节点上进行接入和多跳传输，易于产生数据安全问题。而区块链技术具备去中心化、透明化、不变性、可追踪性和可审核性等特点，被认为是实现可信、智能、稳定和安全的星算网络的关键安全技术。此外，分布式微云卫星中的用户上下文数据、联邦学习相关的模型数据也支持通过区块链中的 DHT（Distributed Hash Table，分布式哈希表）方式分布式存储在相邻的分布式卫星中。中国移动6G 天地一体分布式自治网络白皮书11用户请求的数据基于网络感知算形成算力负载并被划分成多份任务，每份任务在天基、空基和地基网络各自形成独立的区块链来保证在传输过程中的信息有效性和准确性，支持天基网络、空基网络和地基网络中的全流程监控，实现高可靠的数据分布式存储和同步。4.5 业务连续性业务连续性随着高通量卫星通信技术和低轨卫星星座的快速发展，未来卫星与 6G网络融合的天地一体化网络将支持在天基分布式节点、地基分布式节点为用户提供音视频等宽带通信业务，在面向分布式融合网络的业务需求架构中实现业务连续性是保障用户服务质量的基础。分布式自治网络的业务连续性需考虑卫星节点分布式部署，卫星网络通信能力受限、通信资源受限、通信体制差异、强对地移动性、动态网络拓扑等特点，来支持在分布式的网络功能单元上提供连续的业务服务。在天地一体化系统中应对架构和流程进行优化，充分利用星座的运行规律，优化目标卫星选择机制，以减少由于卫星快速移动导致的切换信令冲击和切换时延增加。例如，网络可根据星座的运行规律和 UE的位置，提前预测 UE 切换的目标基站并进行预切换。基于分布式单元之间的协同或者分布式单元和集中单元之间的协同，可以实现复杂业务及跨区域漫游，例如地面网络与卫星网络间的切换可通过在切换前由核心网指示 UE 与目的无线接入网元建立连接，在切换时激活连接来保障业务连续性。4.6 星地融合网络星地融合网络切片切片面向 2B行业远程专网客户差异化网络服务需求，可以通过星地融合端到端网络切片，提供有质量保障、高安全隔离和高定制化的服务。通过支持网络功能的原子化，对网络功能控制面、用户面、数据面等进行最小粒度的网络服务划分，并进行自组织实现分布式组网。网络服务构成的网络功能单位，进行分布式协作和核心网络自治，实现星地融合的网络切片。结合切片级的 SLA需求设计以及贯通终端、卫星和地面网络的切片级 QoS机制来可以实现星地统一的网络切片管理，满足星地融合专网业务质量保障需求。中国移动6G 天地一体分布式自治网络白皮书12客户通过星地统一的通信服务管理功能上进行行业专用星地融合网络切片的订购，根据客户订购需求信息分配星地融合切片，通过星地融合网络服务管理功能实现星地融合切片模板的管理，创建星地融合网络切片实例并进行配置管理。星地融合端到端网络切片支持在卫星空间段、地面段和地面核心网进行感知和使用，支持统一的切片选择和切片服务订阅，并根据切片标识进行网元选择和接入。网络支持根据星地融合端到端网络切片标识提供不同等级的切片隔离机制以满足不同类型隔离需求。中国移动中国移动 6G天基分布式自治网络白皮书135.原型验证原型验证随着 6G 网络架构研究的不断深入，天地一体分布式自治网络逐渐成为重要演进方向。中国移动积极开展天地一体分布式自治领域的研究和实践，携手华为、上海小卫星、广州爱浦路研发了面向再生模式的星载极简核心网原型暨“星核”系统。突破了商用器件的高可靠设计、轻量化网元设计等一系列关键技术。星核系统面向天地一体分布式自治，综合考虑批量化生产和低成本设计，充分利用移动信息网络产业链成果，并结合移动性和实时性特征，形成星载高可靠产品。在硬件层面，该系统采用通用商业处理器，基于 COTS 器件进行高可靠设计，采用双以太网总线对内部单元进行交叉访问，配合独立电源控制，实现了双机冷/热备份能力，提升了整机的寿命和可靠性，同时，基于标准接口的板卡拔插式设计也利于天地一体分布式自治网络面向不同业务需求场景，对星载核心网的硬件设备进行改造升级和适应性调整。内部单元采用双面金属屏蔽层的“三明治”结构，增强了硬件的抗辐照性能和热传导性能，增强了 COTS 器件在轨生存能力。在软件层面，该系统采用全 IP 化和原子化设计，支持在轨软件定义、UPF 网络功能原子化部署和自治管理；支持软件跨板卡访问处理器，提升了软件系统的可靠性。该系统支持基于硬件能力的按需扩展，可以满足分布式单元的个性化设计，并支持音视频、消息及数据传输等业务的在轨实时处理。此外，该系统实现了边缘算力的在轨部署，为后续天地一体分布式自治网络通过区块链技术实现在天基、空基和地基网络的算力任务卸载提供了基础支撑。图 2 星核系统外观图中国移动中国移动 6G天基分布式自治网络白皮书14图 3 星核系统内部结构图该系统已于 2023年在中国移动国际信息港和中科院微小卫星创新研究院分别完成了实验室星地组网测试和整星地面模拟测试。与微小卫星、华为、爱浦路、融为科技等合作伙伴共同搭建了从测试终端、地面 5G基站、地面信关站、星载无线收发信机到星载核心网的端到端链路，验证了有线和无线状态下低轨卫星通信在高动态、大时延、窄波束和 IP over CCSDS 协议传输的适用性，并模拟了 550Km 轨道卫星运行轨迹下星地核心网无线组网的业务性能。实测星上再生模式下，星载核心网下行速率可达 5Mbps，上行速率可达 1Mbps，星上转发速率达 230Mbps，星上转发时延小于 1ms，性能符合预期，且后续将进一步优化，并进行在轨验证，可为大众手机及行业终端提供宽带业务。中国移动研究院星载核心网的成功研制验证了星上再生模式的技术可行性，为下一步搭建基于再生模式的实验室测试平台和在轨测试平台奠定基础，推动再生模式技术、标准及产业成熟。中国移动作为全球最大移动通信运营商，将在天地一体分布式自治网络领域积极发挥技术和产业优势，加速卫星互联网与地面网络的全方位融合，全面推进构建泛在连接的天地一体分布自治的网络。中国移动中国移动 6G天基分布式自治网络白皮书156.总结与展望总结与展望6G 时代地面移动通信和卫星通信将融合共生形成天地一体化分布式自治网络，各种业务之间的信息协同和处理流程将高度融合，天基和地基核心网不同网元将分布部署，联合优化，不同网络节点之间协同组网，极大扩展 6G 系统的整体性能。本白皮书分析了天地一体化分布式网络的发展趋势与应用场景，提出了星地核心网“架构融合架构融合、多轨融合、高效协同、动态自多轨融合、高效协同、动态自治治”的技术理念，依托“天地一体、分布自治”优势可提供全覆盖、高可靠的网络连接能力。结合 6G 架构发展趋势，本白皮书分析了天地一体分布式自治的应用场景和关键技术，给出了天地一体分布式网络的基本网络架构。最后，白皮书给出了天地一体分布式自治星载原型实验室和整星环境下验证结果。面向未来，6G 天地一体分布式自治网络仍需要加强地面移动蜂窝技术和卫星通信技术的融合创新、持续攻关，进一步研究和突破天地一体分布式自治网络的架构、协议和关键核心技术、系统平台构建与原型验证等，形成核心方案和核心专利。天地一体分布式自治网络与 6G分布式自治网络技术协同研究，在异构网络中打造同构单元，实现网络之间的交互和协同处理，通过网络的智能自治，实现即插即用的、低成本的快速组网，天基节点与地基节点自治协同，真正拉通天基网络和地基网络实现天地一体化。同时希望进一步汇聚产学研各方力量，推动开展标准化、产业培育、应用试点等工作，充分利用天地一体网络的优势，探索广播组播、边缘计算、行业专网等新业态，助力大众市场、行业市场、应急市场、海外市场多场景下应用的快速发展。16缩略语列表缩略语列表缩略语英文全称中文全称5G-A5G-Advanced5G持续演进6G6th Generation Mobile Communications第六代移动通信系统AIArtificial Intelligence人工智能AMFAccess and mobility Management Function接入和移动性管理功能ATSSSAccess Traffic Steering,Switching and SplittingATSSSBPBranching point分支点CDNContent Delivery Network内容分发网络CHOConditional HandOver条件切换CSMFCommunication Service Management Function通信服务管理功能DANDistributed Autonomous Network分布式自治网络GEOGeostationary earth orbit地球静止轨道GNSSGlobal Navigation Satellite System全球导航卫星系统STINSpace-Terrestrial Integrated Networks天地一体网络LEOlow-earth orbit低地球轨道MECMulti-access Edge Computing多接入边缘计算MEOmedium Earth orbit中地球轨道mMTCMassive Machine Type Communication，大规模机器类型通信NSMFNetwork Slice Management Function网络切片管理功能NTNNon-Terrestrial Network非陆地通信网络中国移动中国移动 6G天基分布式自治网络白皮书17QoSQuality of Service服务质量RANRadioAccess Network无线接入网SLAService Level Agreement服务等级协议SMFSession Management Function会话管理功能TATracking Area跟踪区TCOTotal Cost of Ownership整体拥有成本UL CLUplink classifier上行分类器UPFUser Plane Function用户面功能18