1、 6G OSS 技术白皮书 1 z6G OSS 技术白皮书 联合发布:6G OSS 技术白皮书 3 目录 前言.6 全球6G研究现状.8 2.1 6G愿景与需求.8 2.2 6G典型业务场景.10 2.3 6G潜在关键技术及网络架构概览.12 2.3.1 6G潜在关键技术.12 2.3.2 6G潜在网络架构.16 2.4 6G潜在关键技术和网络架构对6G OSS的影响.19 OSS相关网络管理标准化进展.21 3.1 3GPP网络管理标准.21 3.2 ITU网络管理标准.23 3.3 TMF网络管理标准.23 3.4 ETSI网络管理标准.24 3.5 O-RAN网络管理标准.25 6G O
2、SS总体愿景.27 6G OSS技术框架与关键技术.29 5.1 6G OSS技术研究思路.29 5.2 6G OSS的12项潜在关键技术.30 5.2.1 6G OSS空天地一体化的网络编排.30 5.2.2 6G OSS对6G新无线技术的管理.32 5.2.3 6G OSS能力开放.34 5.2.4 6G OSS对6G全栈SBA服务化的支持.37 5.2.5 6G OSS数据治理.38 5.2.6 6G OSS超级自动化.40 5.2.7 6G OSS的ESG应用.42 5.2.8 6G OSS基于空天地一体与通感一体的分布式自治与协同.43 5.2.9 6G OSS数字孪生网络.45 5
3、.2.10 6G OSS安全内生.45 5.2.11 6G OSS算力内生网络管理.47 5.2.12 6G OSS智慧内生.48 5.3 6G OSS技术框架小结.49 6G OSS 技术白皮书 4 6G OSS架构与功能.51 6.1 6G OSS功能架构.51 6.2 6G OSS功能描述.52 6.2.1 6G OSS核心业务功能.52 6.2.2 意图驱动功能.54 6.2.3 自动化能力闭环.55 6.2.4 智能化能力闭环.56 6.2.5 孪生化能力闭环.57 6.2.6 6G OSS数据管理功能.60 6.2.7 安全可信管理功能.61 6.3 6G OSS典型用例.62 6
4、G OSS的实现.66 7.1 5G OSS现状.66 7.2 6G OSS的演进思路.67 7.3 面向6G OSS的标准演进方向.68 总结与展望.72 参考文献.74 6G OSS 技术白皮书 5 图目录 图 2-1 6G 网络关键性能需求.10 图 2-2 分布式自治的 6G 网络架构愿景.17 图 2-3 6G 智慧内生网络体系框架.17 图 2-4 欧盟 5G PPP 6G 网络架构.18 图 2-5 欧盟 Hexa-X 智能 6G 网络架构.18 图 2-6 Next G 基于服务与分布式 NAS 的网络架构.19 图 5-1 6G OSS 技术研究思路.29 图 5-2 6G
5、OSS 立体化弹性网络编排.30 图 5-3 6G OSS API 体系.36 图 5-4 6G OSS 数据治理流程.39 图 5-5 6G OSS 技术框架.50 图 6-1 6G OSS 功能架构.51 图 6-2 6G OSS 自动化能力闭环.55 图 6-3 6G OSS 智能化能力闭环.57 图 6-4 6G OSS 孪生化能力闭环.58 图 6-5 6G OSS 数据管理.60 图 6-6 6G 通感算性能联合优化流程.63 图 6-7 6G 空天地网络业务开通流程.65 图 7-1 6G OSS 系统的实现演进.68 图 7-2 现有网络管理架构向 6G OSS 演进.71 6
6、G OSS 技术白皮书 6 前言 随着移动通信技术从 1G 到 5G 的持续演进,移动通信已渗透到生产、生活的方方面面。在 5G 时代,移动通信系统已经从传统通信业务提供者转变为促进千行百业数智化转型的赋能者。第 6 代移动通信系统(6G)作为新一代智能化综合性数字信息基础设施,将实现通信感知计算一体化、空天地海立体覆盖等能力的跃升,具备泛在互联、普惠智能、多维感知、全域覆盖、绿色低碳、内生安全等典型特征,实现从服务于人、人与物通信到支撑智能体高效联接的跃迁,全面引领经济社会数字化、智能化、绿色化转型。业界普遍预期 6G 将在 2030 年实现商用1。各主要国家已陆续布局和启动了6G 相关研究
7、工作,全球 6G 技术竞争已经拉开序幕。截至 2022 年底,各大国际标准化组织、行业组织和研究机构相继发布了超过 30 本 6G 预研白皮书。国际电信联盟(ITU)、第三代合作伙伴计划(3GPP)等主要标准化组织面向 6G 的标准化工作有望在 2023 年启动。目前,业界对于 6G 的研究主要聚焦于愿景需求、典型业务场景、潜在关键技术和网络架构,但是对于网络必要组成的 6G 运营支撑系统(OSS)尚缺乏前瞻性、系统性的研究。OSS 系统是移动通信网络的核心支撑。现有 5G OSS 系统实现了网络配置管理、业务编排、性能管理、故障管理、安全管理等重要功能,并针对上述功能引入了数据平台和人工智能
8、以实现 5G 网络大数据处理和网络智能化2。6G 网络将实现空天地一体组网、通感算融合业务,需要6G OSS系统对包括地面蜂窝网、卫星网络、高空平台等多种物理网络和通感算多种资源的一体化运维管理,支持6G 基础网络的技术演进。当前 5G OSS 系统的智能化能力水平,难以满足 6G 更加复杂、庞大的网络系统所需的“规、建、优、维、营”全生命周期管理要求,6G OSS 必须通过高水平的自动化、智能化和数字孪生化能力,实现端到端的网络全自智运维,支撑 6G 典型业务场景运营。此外 6G OSS 系统还需要在环境、社会、治理(ESG)领域发挥更大的社会责任,在面临紧急情况和灾难时充分发挥 6G 6G
9、 OSS 技术白皮书 7 空天地一体化组网和通感算业务融合的优势,支撑 6G 成为绿色、高效、安全的全球数字基础设施。本部白皮书基于亚信科技及各产学研伙伴在5G OSS系统上的研究和建设基础,通过对当前 6G 研究现状和 OSS 标准化进展的分析,提出了 6G 时代 OSS的总体愿景,研究探索了 6G OSS 系统的潜在关键技术和功能架构,给出了从 5G OSS 向 6G OSS 系统的演进方案。希望为下一代移动通信的发展建设提供有益思路。6G OSS 技术白皮书 8 全球 6G 研究现状 2.1 6G 愿景与需求 随着全球数字化转型的不断深入,移动通信网络深刻影响着人类的生产、生活。到 20
10、30 年,社会服务均衡化、社会治理科学化、社会发展绿色化将成为未来社会的发展趋势,经济高质量发展、环境可持续发展等要求将驱动移动通信网络由通信基础设施向数字基础设施转变,推动 5G 万物互联到 6G 万物智联的发展。中国 IMT-2030(6G)推进组提出“万物智联、数字孪生”1的 6G 总体愿景:6G 将与先进计算、大数据、人工智能、区块链等信息技术交叉融合,成为服务生活、赋能生产、绿色发展的基本要素;将充分利用低中高全频谱资源,实现空天地一体化的全球无缝覆盖;将提供完全沉浸式交互场景,支持精确的空间互动,满足人类在多重感官、甚至情感和意识层面的联通交互;通信感知和普惠智能不仅提升传统通信能
11、力,也将助力实现真实环境中物理实体的数字化和智能化;将构建人机物智慧互联、智能体高效互通的新型网络,具备智慧内生、多维感知、数字孪生、安全内生等新功能;将实现物理世界人与人、人与物、物与物的高效智能互联,打造泛在精细、实时可信、有机整合的数字世界。北美 Next G 联盟(Next G Alliance)6G 路线图报告提出 6G 愿景的 6 大目标3:强调在所有条件下的可信、安全和弹性;增强数字世界体验提升生活质量和创造更高经济价值;低成本高效能的解决方案;基于虚拟化技术的分布式云和通信系统增强动态性、提升性能和弹性;AI 内生的网络为应用提升鲁棒性、性能和效率;与能源效率和环境相关的可持续
12、性,以实现到 2040 年 IMT 碳中和的目标。由包括中国移动、美国蜂窝电信公司(US Cellular)和沃达丰公司(Vodafone)等全球主要运营商在内的下一代移动通信网络(NGMN)联盟发布的6G 驱动力和愿景白皮书4指出:引入新的人机界面,将用户体验扩展到多个物理和虚拟平台以满足各种使用情况;使用地面和非地面网络,提供跨陆地、海洋和天空的覆盖;确保在能源消耗和碳排放的严格限制下,以成本和能源效率提供具有极为多 6G OSS 技术白皮书 9 样化要求的异构服务,以实现可持续性和碳中和的目标;确定适当的基于人工智能的框架,以支持价值创造和交付、资源分配优化、可持续部署和运营等。各大通信
13、设备厂商也就 6G 网络愿景和需求发布了各自的观点。爱立信在其白皮书中提出 6G 发展的驱动力来源于对可信任网络、可持续发展、基于人工智能的便捷生活,以及探索新型未知应用的需求,其中,最典型的应用场景是数字、物理世界的信息交互5。华为在其6G-无线通信新征程白皮书6中则认为 6G 将跨越人联和物联,迈向万物智联,推动各垂直行业的全面数字化转型;三星的 6G 愿景是为人类和机器提供更高阶的连接体验,包括身临其境的 XR 服务,以及高保真和数字孪生服务7;而诺基亚认为 6G 将扩展和改变现有网络功能,融合人类、物理世界和数字世界,以释放我们与生俱来的人类潜力。8 全球学术界也积极参与 6G 愿景与
14、需求的研究探讨。2019 年芬兰奥卢大学在其发布的6G 泛在无线智能的关键驱动因素及其研究挑战9首次将泛在无线智能作为 6G 的关键愿景。2020 年,英国萨里大学提出将支持物理世界和虚拟世界融合、实现无处不在的覆盖作为 6G 的新战略愿景10;同年,中国的东南大学联合上海科技大学、英国南安普敦大学等国内外科研院校联合发布了 6G 研究白皮书11,提出“全覆盖、全频谱、全应用、强安全”的 6G 无线通信网络的发展愿景:空天地海一体化网络用于提供深度全球覆盖;sub-6 GHz 频段、毫米波、太赫兹、光频段在内的全频谱资源充分挖掘以提供更高的数据传输速率;人工智能将与 6G 无线通信网络高效融合
15、以实现更好地网络管理与自动化,并提高下一代网络的性能;包括物理层与网络层安全在内的强安全或内生安全。综上所述,全球对 6G 愿景已形成基本共识。6G 将通过全频谱、全覆盖、安全可靠、绿色节能和普遍智慧,超越连接,实现网络空间与人类社会、物理世界、数字世界的深度融合。6G 典型部署场景将分别具有高流量、高密度、高移动、高精度、高智能、广覆盖等特征。典型部署场景下的 6G 关键性能需求,将主要包含体验速率、峰值速率、流量密度、空口时延、同步和抖动、连接数密度、移动性、可靠性、覆盖、感知/定位精度、AI 服务精度等,满足 Gbps 体验速率、千万级连接、亚毫秒级时延、7 个 9 的高可靠、厘米级感知
16、精度、超 90%智能精度等关键性能需求12。6G OSS 技术白皮书 10 图 2-1 6G 网络关键性能需求 2.2 6G 典型业务场景 全球通信标准化及行业组织面向 6G 的典型场景的讨论已经逐步清晰,6G 将在 5G 增强移动宽带 eMBB,超可靠和低延迟通信 uRLLC 和大规模机器类型通信mMTC 三大典型场景持续增强的基础上,进一步拓展面向新需求和新技术的新场景,其中普惠智能服务、感知通信融合等特性将被纳入 6G 的新场景中13,14。超级无线宽带是增强型移动宽带(enhanced Mobile Broadband,eMBB)的演进和扩展,涵盖了更加多元的人机交互,不仅将极大提升以
17、人为中心的沉浸式通信体验,也将在全球任意地点实现无缝覆盖。典型应用包括沉浸式 XR 和全息通信、远程多感官呈现及互联、工业机器人触觉反馈和控制。此外,语音服务的独立支持是沉浸式通信不可或缺的一部分。该场景将具有极高的数据速率,以及更低的延迟和更大的系统容量。它涵盖了从密集城市热点到农村的所有类型的部署。这些场景均对峰值速率、用户体验速率、系统容量、频谱效率提出更高的要求。由于环境数据的采样密度非常高,将使用网络上的可靠计算来负载计算复杂的处理和渲染,或实时远程访问渲染的图像。此外,6G 网络还需要提供低时延和高稳定性以保障用户体验。6G OSS 技术白皮书 11 极其可靠通信将在超可靠低时延通
18、信(Ultra-Reliable and Low Latency Communication,URLLC)的基础上进一步增强能力,包含对传输可靠性和可用性具有非常严格要求的通信,如 IMT-2020 之后的极端 URLLC(时间敏感、信任等)。该场景还用于连接性以外的服务,例如可靠计算、精确定位或连接对象描述、数据分发、AI 原生 RAN 设计和其他网络平台功能,对数据速率、延迟、抖动灵敏度、功率限制、设备连接密度等其他特性的要求因所考虑的用例而异。对于某些应用,能够提供可预测的性能差异至关重要。典型应用包括机器人协作、无人机群和各种人机实时交互操作、自动驾驶、远程医疗手术、以及智慧能源、智能
19、家居领域的应用等。此类应用普遍要求更低时延和更高可靠性,其中机器协同交互类的应用对抖动、时间同步、稳定性等确定性指标也提出了极高需求,因此需要网络同时具备中高速数据传输和超高精度定位的能力。超大规模连接将在 5G 大规模机器类型通信(massive Machine Type Communication,mMTC)的基础上,拓展全新的应用领域和能力边界,重点是需要物联网和移动宽带连接能力,大量传感器不仅连接部署数量大,而且地理分布广泛,这将对覆盖范围提出很高的要求。此外,延长电池寿命、扩展覆盖范围和低成本也是需要考虑的关键因素。超大规模连接的对象将包括部署在智慧城市、智慧交通、智慧农业、智能制造
20、等场景的各类设备和大量传感器,基于数字孪生技术,通过建模、推演、决策等环节与物理世界交互,可能需要支持高精度定位、高可靠和低延迟等能力。与 5G 中仅支持大规模设备的低速率传输相比,6G 超大规模连接设备的传输速率将从低到高不等,且业务需求差异化明显,需要网络提供多样灵活的性能支持。普惠智能服务是 6G 新增典型场景,智能服务是未来 IMT 网络提供的新的超越通信服务,用于支持 AI 驱动的应用程序以及设备内 AI 功能。它的特点是将 AI原生功能整合到未来的 IMT 网络和应用程序中,依托网络对需要进行高效分布式智能学习或推理的智能化服务提供集成化的通信和 AI 算力,由网络内生的大量智能体
21、共同执行复杂的 AI 训练和推理任务,提高网络整体的性能和效率。普惠智能服务需要网络提供可靠的计算、分布式学习和推理能力、多功能性和可用性的保 6G OSS 技术白皮书 12 障。此外,实现原生可信的网络安全和数据隐私保护也是该场景的重要目标与关键基础条件。通信感知融合是 6G 新增典型场景,感知和通信的集成将提供高精度定位、环境重构、成像等多元化能力,极大促进超高分辨率和精度的应用需求,如超高精度定位、高分辨率实时无线地图构建、基于设备甚至无设备的被动目标定位、环境重建和监控、手势和动作识别等。这一场景增加了新的性能维度要求,例如对距离、速度、角度的感知分辨率、感知精度、检测概率等,其指标需
22、求因应用而异。2.3 6G 潜在关键技术及网络架构概览 为实现未来 6G 网络“人、物理世界、数字世界”智慧连接的美好愿景并满足极致的性能需求,当前各研究机构针对 6G 网络提出了 23 项潜在关键技术1,3。按照技术类型的不同可分为四类:6G 无线技术:太赫兹通信技术、可见光通信技术、动态频谱分享技术、超大规模 MIMO 技术、延迟多普勒域波形技术、先进调制编码技术、全双工技术、非正交多址接入技术、语义通信技术、智能超表面技术、全息无线电技术、轨道角动量技术。6G 网络技术:空天地一体组网技术、确定性网络技术、分布式自治网络技术、可编程网络技术、服务化 RAN 技术。6G 融合技术:通感一体
23、化技术、网络内生 AI 技术、数字孪生网络技术、算力网络技术。6G 安全技术:内生安全技术、区块链无线接入网技术。2.3.1 6G 潜在关键技术 6G 无线技术 6G 无线技术包括太赫兹通信技术、可见光通信技术、延迟多普勒域波形技术、超大规模 MIMO 技术、智能超表面技术、全息无线电技术等。6G OSS 技术白皮书 13 太赫兹通信技术可作为现有空口传输方式的有益补充,将主要应用在全息通信、超大容量数据回传、短距超高速传输等潜在应用场景,同时借助太赫兹通信信号进行高精度定位和高分辨率感知也是重要应用方向1。可见光通信指利用从 400THz 到 800THz 的超宽频谱的高速通信方式,具有无需
24、授权、高保密、绿色和无电磁辐射的特点,可见光通信技术比较适合于室内的应用场景,可作为室内网络覆盖的有效补充1。延迟多普勒域波形技术将信号的数字域处理和分析由时频域迁移到延迟多普勒域,利用延迟多普勒信道的稀疏性进行信号处理和分析,通过延迟多普勒域到时频域的转换获得发送信号的时频域分集增益对抗多普勒引起的载波间干扰,有望提升 6G 高移动性场景下的传输速率7。超大规模 MIMO 技术是 MIMO 技术的进一步演进,天线和芯片集成度的不断提升推动天线阵列规模持续增大,超大规模 MIMO 技术可在更多样的频率范围内实现更高的频谱效率、更广更灵活的网络覆盖、更精细的定位精度和更高的能量效率。而且分布式超
25、大规模 MIMO 有助于构造超大规模的天线阵列,使网络架构趋近于无蜂窝形式的无定形网络,促进实现均匀一致的用户体验,获得更高的频谱效率,降低系统的传输能耗15。智能超表面技术(RIS)采用可编程新型亚波长二维超材料,以软件控制的方式对无线传播环境主动控制,在三维空间中实现信号传播方向调控、信号增强或干扰抑制,可应用于高频覆盖增强、克服局部空洞、提升小区边缘用户速率、绿色通信、辅助电磁环境感知和高精度定位等场景7。智能全息无线电(IHR)是利用电磁波的全息干涉原理实现电磁空间的动态重构和实时精密调控,将实现从射频全息到光学全息的映射,具有超高分辨率的空间复用能力,主要应用场景包括超高容量和超低时
26、延无线接入、海量物联网设备的高精度定位和精准无线供电以及数据传输等14。除了以上五种技术外,语义通信技术、动态频谱分享技术、先进调制编码技术、全双工技术、非正交多址接入技术、轨道角动量技术等也都是 6G 潜在无线关键技术。此外,无线网络云化也是 6G 重要演进方向之一,可以满足 6G 无线 6G OSS 技术白皮书 14 网络深度融合通信、感知、计算、人工智能等多样化能力的需求,是构建开放、灵活、高性能的 6G 无线网络,实现 6G 无线网络按需服务能力的重要技术基础。6G 网络技术 6G 潜在网络关键技术主要包括空天地一体组网技术、服务化无线网技术和分布式自治网络技术等。空天地一体组网技术将
27、地面网络、不同轨道高度上的卫星(高中低轨卫星)以及不同空域飞行器等融合而成为星地一体的移动信息网络,通过地面网络实现城市热点常态化覆盖,利用天基、空基网络实现偏远地区、海上和空中按需覆盖,具有组网灵活、韧性抗毁等突出优势15。服务化无线网技术将传统集成单体基站解耦为控制面和用户面服务,通过服务化接口实现功能服务之间的交互与能力开放,以按需组合的方式提供更灵活或更精简的网络服务能力,助力提升网络对全行业的适应能力16。分布式自治网络技术包括接入网和核心网在内的 6G 网络体系架构,对于接入网,应设计旨在减少处理延迟的至简架构和按需能力的柔性架构,研究需求驱动的智能化控制机制及无线资源管理,引入软
28、件化、服务化的设计理念;对于核心网,需要研究分布式、去中心化、自治化的网络机制来实现灵活、普适的组网。分布式自治的网络架构涉及去中心化和以用户为中心的控制和管理、需求驱动的轻量化接入网架构、智能化控制机制及无线资源管理设计等多方面关键技术14。此外,确定性网络技术、可编程网络技术也是 6G 潜在关键网络技术。6G 融合技术 目前,潜在的 6G 融合技术有四种,即通信感知一体化技术、网络内生 AI 技术、数字孪生网络技术和算力网络技术。通信感知一体化技术的设计理念是要让无线通信和无线感知两个独立的功能在同一系统中实现且互惠互利。一方面,通信系统可以利用相同的频谱甚至复用硬件或信号处理模块完成不同
29、类型的感知服务。另一方面,感知结果可用于辅助通信接入或管理,提高服务质量和通信效率。通信感知一体化技术通过收集和分 6G OSS 技术白皮书 15 析经过散射、反射的通信信号获得环境物体的形态、材质、远近和移动性等基本特性,利用经典算法或 AI 算法,实现定位、成像等不同功能14,17。网络内生AI技术将AI模型内生于移动通信系统并通过无线架构、无线数据、无线算法和无线应用等呈现出新的智能网络技术体系。6G 网络内生 AI 可分为内生智能的新型空口和内生智能的新型网络架构。内生智能的新型空口将打破现有无线空口模块化的设计框架,实现无线环境、资源、干扰、业务和用户等多维特性的深度挖掘和利用,实现
30、网络的自主运行和自我演进;内生智能的新型网络架构利用网络节点的通信、计算和感知能力,通过分布式学习、群智式协同以及云边端一体化算法部署,使得 6G 网络原生支持各类 AI 应用,构建新的生态和以用户为中心的业务体验18,19,20。数字孪生网络(DTN,Digital Twin Network)是一个具有物理网络实体及虚拟孪生体,且二者可进行实时交互映射的网络系统21。在此系统中,各种网络管理和应用可利用数字孪生技术构建的网络虚拟孪生体,基于数据和模型对物理网络进行高效的分析、诊断、仿真和控制。同时,数字孪生网络服务作为一种新的网络服务为业界提供端到端或部分网络功能的孪生服务,使能移动网络创新
31、加速,以降低电信行业研发成本和缩短研发周期。数字孪生网络系统通过物理网络和数字网络实时交互数据,相互影响,可以帮助实现更加安全、智能、高效、可视化的智慧 6G 网络22。算力网络技术将云边端多样的算力通过网络化的方式连接与协同,实现计算与网络的深度融合及协同感知,达到算力服务的按需调度和高效共享。算力网络的管控系统将由网络进一步向端侧延伸,通过网络层对应用层业务感知,建立端边云融合一体的新型网络架构,实现算力资源的无差别交付、自动化匹配,以及网络的智能化调度,并解决算力网络中多方协作关系和运营模式等问题14。6G 安全技术 6G 内生安全技术的架构应奠定在一个更具包容性的信任模型基础之上,具备
32、韧性且覆盖 6G 网络全生命周期,内生承载更健壮、更智慧、可扩展的安全机制,涉及多个安全技术方向。融合计算机网络、移动通信网络、卫星通信网络的6G 安全体系架构及关键技术,支持安全内生、安全动态赋能;终端、边缘计算、6G OSS 技术白皮书 16 云计算和 6G 网络间的安全协同关键技术,支持异构融合网络的集中式、去中心化和第三方信任模式并存的多模信任架构;贴合 6G 无线通信特色的密码应用技术和密钥管理体系,如量子安全密码技术、逼近香农一次一密和密钥安全分发技术等;大规模数据流转的监测与隐私计算的理论与关键技术,高通量、高并发的数据加解密与签名验证,高吞吐量、易扩展、易管理,且具备安全隐私保
33、障的区块链基础能力;拓扑高动态和信息广域共享的访问控制模型与机制,以及隔离与交换关键技术17。区块链无线接入网(B-RAN)是一种由区块链技术支持的去中心化、可信任的无线接入范式。区块链无线接入网络在支持频谱共享、协作传输、多跳数据传输、设备对设备通信等的同时,可以在服务提供商和客户之间建立可信的物理链接。由于其分布式的特性,区块链无线接入网络能从本质上支持处于前沿的联邦学习,利用网络效应吸引更多的参与者,通过通信、计算、缓存和控制单元的集成和协调,向整个网络提供智能服务23。2.3.2 6G 潜在网络架构 随着 6G 关键技术研究与探索的不断深入,全球 6G 推进组织均提出了 6G 网络架构
34、的演进建议。中国 IMT-2030 提出分布式自治的 6G 网络架构24,如下图所示,具有分布式、定制化特点的6G网络架构不仅可以抵御DDoS攻击和降低单点故障的风险,也可以为每一个用户提供定制化的策略。去中心化的用户和数据管理方式,也让终端用户获得了个人数字资产的所有权和控制权,提供 DaaS 数据服务,结合智慧内生的网络 AI,提供 AIaaS 智能服务。同时,IMT-2030 提出 6G 智能内生网络体系框架,从下到上依次为异构资源层、功能和编排管理层以及能力开放层,旨在构建一张人机物智慧互联、智能体高效互通的智能网络,最终实现“万物智联,数字孪生”6G 总体愿景。6G OSS 技术白皮
35、书 17 图 2-2 分布式自治的6G 网络架构愿景 图 2-3 6G 智慧内生网络体系框架 欧盟 5G PPP Architecture Working Group 提出了包括基础设施、网络服务与应用的端到端 6G 网络架构,如下图所示,主要遵循能力开放、基于 AI 的自动化、灵活拓扑、可伸缩、弹性和可用性、服务化开放接口、网络功能解耦与简化原则。同时,欧盟启动 Hexa-X 6G 无线网络计划,并提出智能 6G 网络架构,强调 6G 网络的人工智能/机器学习与可编程等技术的应用25,26。6G OSS 技术白皮书 18 图 2-4 欧盟5G PPP 6G 网络架构 图 2-5 欧盟Hexa
36、-X 智能6G 网络架构 美国电信行业解决方案联盟(ATIS)发起成立北美 Next G 联盟,推动北美在 6G 及未来移动技术方面的领导地位,并提出了非地面网络(Non-Terrestrial Networks,MTN)、网状和侧链 RAN 拓扑结构、基于服务与分布式 NAS(Non Access Stratum)的网络架构、网络解耦、分布式云平台、人工智能/机器学习在网络和设备中的应用等 6G 网络架构关键技术,加速推进北美市场的 6G 网络技术研发、部署和商用27。6G OSS 技术白皮书 19 图 2-6 Next G 基于服务与分布式NAS 的网络架构 除了各大 6G 推进组织,业界
37、各主要运营商和设备厂商也各自提出了 6G 网络架构的研究思路。中国移动针对 6G 网络设计了“三体四层五面”的总体架构,包括网络本体、管理编排体、数字孪生体三大实体,网络本体的逻辑层又分为资源与算力、路由与连接、服务化功能、开放使能“四层”,同时增强传统控制面、用户面功能并引入新的数据面、智能面、安全面,共同组成“五面”16。SK Telecom与 NTT docomo 联合发布的6G 共同需求白皮书提出 Open RAN 将成为 6G的默认形态以及网络云原生、网络自动化对 6G 的更高要求28。华为认为 6G 网络架构应该注重网络原始 AI、面向任务连接、多模信任架构和以用户为中心定制服务的
38、设计范式6。爱立信对于 6G 网络架构的研究则侧重基于无蜂窝 MIMO 技术开发由“分布式无线电、计算和存储架构”组成的新型无线接入网络5。亚信科技研发了业界首套算力网络全栈软件基础设施产品29,30,并针对 6G 通感算业务一体化运营的特点进一步提出了算力内生网络架构31,可利用智能化通算调度编排决策机制,实现 6G 通算业务质量保证同时提升网络系统资源利用率,降低 6G 网络能耗。2.4 6G 潜在关键技术和网络架构对 6G OSS 的影响 6G 潜在关键技术和网络架构不仅带来 6G 网络性能的提升,同时也对 6G OSS 的技术发展和架构演进提出了新的需求和挑战,可归纳为以下五个方面:面
39、向 6G 网络新架构和新技术的网络运营能力提升需求 空天地一体组网技术要求 6G OSS 系统需要支持空基、天基、地基网络的网络协作融合和空天地一体组网的网络编排。超大规模 MIMO、智能超 6G OSS 技术白皮书 20 表面等技术将使无线网络通信业务相关参数数量大幅增长,对于 RIS 系统的动态调控以及 RIS 与 MIMO 结合的波束赋形为 6G OSS 中针对网络基础覆盖的规划和优化工作带来了新的可选维度。而服务化接入网和分布式自治网络技术也要求 6G OSS 需要支持 6G 核心网和接入网的全栈服务化架构和分布式组网架构的网络运维。因此,6G OSS 网络运营的广度、维度、深度均有更
40、高要求,运营复杂度构成巨大挑战。面向 6G 网络泛在智能的 OSS 内生能力需求 6G 网络将智慧内生、安全内生和数字孪生作为潜在关键技术,这也要求 6G OSS 系统需要具备网络智慧内生的端到端管理能力和 OSS 自身的内生 AI 能力、数字化孪生网络能力以支持网络规建优维的自智网络演进,同时 6G OSS 系统自身需要具备内生安全能力以确保网络数据安全和用户隐私并支持网络内生安全功能的运维支撑。如何实现由网络外挂式的人工智能、安全向内生转变,由网络仿真向数字孪生转变,是 6G OSS 必须解决的关键技术问题。面向 6G 网络通感算一体化业务的编排管理需求 6G 网络通感算一体化要求网络同时
41、具备物理-数字空间感知、泛在智能通信与计算能力,网络内的各网元设备通过通感算软硬件资源的协同与共享,实现多维感知、协作通信、智能计算功能的深度融合,这就需要6G OSS 具备针对通感一体化业务、通算融合业务产生的通感算资源的编排与调度能力。一方面如何应对编排对象复杂度指数级增长的挑战,另一方面如何打通现有条块分割,真正形成一体化调度,将是 6G OSS编排管理必须解决的关键问题。面向 6G 网络对外赋能和社会责任的需求 IMT 2030 和 5G PPP Architecture Working Group 提出了 6G 网络能力灵活开放等特征,需要通过 6G OSS 对网络能力进行统一服务化
42、的开放管理,实现 6G 网络能力按需灵活开放,从而为行业数智化转型赋能,同时 6G OSS 也需要助力 6G 网络在可持续发展和公共安全等方面更好的承担社会责任。面向 6G 网络与新型 IT 技术融合的需求 6G 网络架构和业务类型的丰富使网络数据规模更加庞大,网络运维操作更加复杂,6G OSS 需要结合数据治理技术提升数据管理效率与数据应用价值,引入 RPA 技术全面实现 6G 网络规划、建设、维护、优化与运营的超级自动化,同时 6G OSS 还需支持 6G 网络向全栈服务化的演进。因此,6G OSS 必须面对更广泛技术革新的挑战。6G OSS 技术白皮书 21 OSS 相关网络管理标准化进
43、展 2022 年 6 月 ITU-R WP5D 发布了 ITU 首份面向 2030 年及未来 IMT 无线技术发展趋势的研究报告 未来技术趋势研究报告,内容涉及人工智能与无线通信的融合、感知通信融合、无线空口技术增强(如大规模天线、调制编码与多址接入、高精度定位等)、新维度无线通信(如智能超表面等)、太赫兹通信、无线网络架构等重点技术方向。此外,工作组正在编制未来技术愿景建议书,该建议书包含面向 2030 及未来的 IMT 系统整体目标,如应用场景、主要系统能力等。3GPP也将在 2023 年 Rel-19 阶段开始 6G 愿景、技术、需求方面的工作,Rel-19 阶段不仅将定义5G系统的新增
44、能力,还将为6G系统需要具备的能力提供指导。3GPP预计将在 2025 年下半年开始对 6G 技术进行标准化(完成 6G 标准的时间点在2028 年上半年),预计 2028 年下半年将会有 6G 设备产品面市。OSS 的核心作用是保障网络性能并提升网络管理效率,网络运维及管理是各大标准化组织的重点标准化领域。多年来为适应通信网络在不同发展阶段的运维及管理需求,3GPP、ITU、TMF、ETSI 以及 O-RAN 均在持续推动与 OSS 相关的标准化工作。结合不同标准组织的工作范围以及协调配套的工作原则,ITU 作为联合国下设通信领域的权威国际标准化机构,重点关注网络运维管理整体架构以及原则的规
45、范;3GPP 重点关注网络侧网元管理功能设计以及接口规范;ETSI关注在网络虚拟化基础上的网络管理技术规范;O-RAN 则重点关注以开放 RAN为基础的新型网络管理模式以及实现路径;TMF 作为电信运营和管理领域的权威专业性国际组织,系统性全面关注业务支撑和网络运营管理方面的技术探讨以及规范制定。3.1 3GPP 网络管理标准 3GPP 网络管理方面的标准研究主要由 3GPP SA5 负责,包括网络的运营、管 理、维 护 和 供 给 保 障(Operations,Administration,Maintenance and 6G OSS 技术白皮书 22 Provisioning)。目前 3G
46、PP SA5 在 Rel-18 阶段的标准研究重点为三个领域:网络智能化与网络自治、网络管理架构和机制、新业务支持32。为支持网络智能化,3GPP 在网络功能层引入网络数据分析功能(NWDAF),在管理层面引入管理数据分析服务(MDAS)。网络数据分析功能(NWDAF),基于标准化的服务接口,向 5GC/OAM/AF 提供按需、快速、精准的智能分析服务,支持多场景灵活部署,满足不同层级的应用要求,使能 5G 网络功能实体,实现运营商网络低成本、高效率的智能闭环。根据 Rel-18 阶段发布版本,NWDAF 进行了功能强化和解耦,将逻辑分析能力独立为 AnLF(Analytics Logical
47、 Function 分析逻辑功能)专用于数据分析,并可调用机器学习模型和能力、通过树形级联调取其他 NWDAF 数据联合分析,将机器学习模型和能力集中至 MTLF(Model Training Logical Function 模型训练逻辑功能)进行统一管理。此外,强化了数据采集作为独立功能 DCCF(Data Collection Coordination Function 数据收集与协调功能),并新增支持非3GPP标准化的信令框架(Message Framework)与3GPP标准接口 MFAF(Messaging Framework Adaptor Function 消息框架适配功能),
48、并建立数据分析的存储管理 ADRF(Analytics Data Repository Function 分析结果与数据存储功能)。管理数据分析服务(MDAS)是 MDA 公开的服务,对管理域数据进行分析,支持 RAN 或 CN 域内的数据分析或跨域的数据分析,并支持与 NWDAF 的接口和交互,MDAS 可由各种消费者使用,例如 MNF(即网络和服务管理的 MnS 服务提供者/消费者)、NFs(例如 NWDAF)、SON 功能、网络和服务优化工具/功能、SLS 保证功能、人工操作员和 AFs 等。3GPP 预计将在 2025 年下半年(Rel-20)开始对 6G 技术进行标准化(完成6G 标
49、准的时间预计将在点在 2028 年上半年),预计 2028 年下半年将会有 6G 设备产品面市33。可以预见在未来五年内,3GPP SA5 将在 6G OSS 相关领域针对空天地融合编排、通感算一体调度等方向开展新的标准课题研究。6G OSS 技术白皮书 23 3.2 ITU 网络管理标准 ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector,国际电信联盟电信标准部)自 1985 年开始制定的 TMN(Telecommunications Management Network)电
50、信网络管理国际标准,是目前接受范围最为广泛的电信网络管理建设运营的基础标准。TMN 定义了两个网络之间的互连点,并指定了相关的网络管理功能,并先后发布了 TMN 系列建议书M.3010、M.3400 和 X.700 等。TMN 的管理层次分为五层,从低到高依次为:网元层(NEL),网元管理层(EML),网络管理层(NML),业务管理层(SML)和事务管理层(BML)。其中网元层属于被管理层,其他四层属于管理层。作为 TMN的补充,ITU-T 同时划分出了网络管理系统提供的五个通用的管理职能 FCAPS(Fault,Configuration,Accounting,Performance and