对于大众而言,6G似乎离生活还有点遥远。但对于通信行业,秉承着“使用一代、建设一代、研发一代”的产业发展理念,6G已经上路了。
2023年12月,3GPP宣布已准备好着手规划6G,将致力于制定6G规范。为了兑现这一承诺,3GPP于2024年3月在荷兰马斯特里赫特举行的全会期间确定了6G标准化时间表。
根据该时间表,3GPP的6G工作将从Release 19期间开始,于2024年5月启动6G需求研究工作,于2028年底在Release 21中完成第一个6G规范。这使得行业可在2030年之前将第一批6G商用系统推向市场,并与国际电联商定的IMT-2030总体时间表一致。
与过去任何一个G一样,网络架构设计是标准化工作全面展开的基础。那随着6G标准化时间表确定,面向6G标准化研究持续开展,行业在6G最底层的网络架构方面需达成哪些共识呢?在以下视频中,爱立信专家对这一问题进行了全面解答。
结合5G商用部署经验,笔者认为该视频中传递出的6G SA组网、高效频谱共享、5GC持续演进等关键信息值得划重点,并梳理总结如下。
只有6G SA组网
回顾5G初期,3GPP基于核心网的两种替代方案以及RAT(无线接入技术)的两种替代方案的不同组合,给出了七种5G组网选项。最终,只有5G SA(选项2)和5G NSA(选项3)成为全球运营商主流的商用5G网络架构。
5G NSA组网与SA组网
在NSA组网下,终端双连接5G NR和4G LTE两种RAT,5G NR控制面锚定于4G,并利旧4G核心网EPC;在SA组网下,终端仅连接5G NR和5GC(5G核心网),不再依赖4G系统。
多种部署选项的好处是,可以照顾全球运营商不同的5G商用需求,比如,选项3可依托成熟的4G网络,帮助较为激进的运营商快速规模部署和商用5G。但多种选项的缺点也很明显,它带来了市场混乱的局面,导致更具价值的5G SA网络的商用延迟。正如大家所看到的,到今天全球仍然并存5G NSA和5G SA两种版本的5G商用网络。
因此,鉴于5G时代的经验教训,6G减少部署选项的数量已成为行业共识。在爱立信看来,6G应从一开始就只采用SA(独立组网)模式,即6G终端只连接6G RAN,从而可确保整个行业以统一的步调推进6G商用成功。
6G只采用SA组网
核心网由5GC演进
众所周知,5GC打破了过去网元与网元之间采用点对点多接口协议的方式,引入云原生、微服务、容器化部署等设计思想,采用基于服务的架构(SBA)。在SBA下,软件化的网络功能(NF)被拆分为若干个网络功能服务(NFS),可通过基于服务的接口(SBI)相互调用访问多个模块化的网络功能服务来实现,这使得5GC可通过软件化和模块化的方式实现灵活部署和弹性扩展。
这样的架构设计极具颠覆性和前瞻性。也许正因如此,到目前为止全球仍有不少运营商尚未推出5GC。因此,6G时代仍可充分利用5GC架构的灵活性和可扩展性,并通过进一步优化和改进,在现有5GC中引入新的功能和组件来支持6G新能力。换句话讲,6G不再需要新引入单独的核心网,只需在5GC基础上持续演进和增强就可以了。
高效的动态频谱共享是必选技术
频谱资源是移动网络的血液。与之前任何一个G一样,标准组织也会为6G分配新频段。但预计到2030年优质的中低频段都被5G占用,6G只能使用频率更高的新频段,比如6GHz以上乃至亚太赫兹频段。问题就来了,如前所述,6G只采用SA独立组网模式,而大家都知道无线信号的频率越高,覆盖能力越差,这就意味着运营商在6G初期极难实现6G网络广覆盖,除非花巨资部署更密集的基站。这显然不是一个明智的选择。
怎么办?事实上,在5G时代也遇到过类似问题,并已给出答案,即通过动态频谱共享(DSS)等技术,利用低频段的覆盖优势来补充高频段的覆盖短板。比如,DSS技术通过4G LTE和5G NR共同使用一个低频段的方式,可在确保4G网络持续运行的前提下,让5G利用低频段快速实现广覆盖。
但在5G时代的实际部署中LTE和NR动态共享频谱会产生额外的信令开销,从而导致网络容量和时延性能有所下降。因此,6G需要采用更高效的动态频谱共享技术,重用5G网络正在使用的优质中低频段资源,以确保6G网络一开始就能提供基础的覆盖层和容量层。这样做的另一个好处是,在保障现有5G网络业务不受影响的前提下,为5G向6G迁移提供了一条简单快捷、低成本的通道。
5G和6G UE高效动态共享5G中低频段
开放接口让6G更灵活智能
如爱立信专家所言,6G的愿景是实现数字世界与物理世界的无缝融合,要实现这一愿景,人工智能、意图驱动、容器化部署、云原生设计将是6G网络的标配。面对虚实融合的世界,世间万物对网络服务的需求是千差万别且动态变化的,唯有引入AI、意图驱动、云原生等技术使能网络更加灵活化、智能化,才能敏捷适配多样化业务的不断变化的需求。
这一灵活化、智能化趋势天然要求6G网络更具开放性。基于云原生设计的核心网和Cloud RAN通过软件应用与云基础设施的分离,使得网络架构和网络功能可以根据业务变化灵活部署、升级和扩展,但这也催生了一个全新的多厂商环境,要求通过标准化的开放接口来支持多厂商共享基础设施和互联互通。同时,智能化的网络管理和运营也需提供标准化的意图驱动管理接口。因此,爱立信建议将6G标准化工作的重点放在适用于多厂商部署环境的接口、网络功能和服务上,以便在重要的环节提供开放性和互操作性。