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1、面向6G數據服務的設計思考李琴2023年12月目錄216G數據服務的驅動力2設計思路3總結現網問題啟示:C/D分離不徹底5G考慮到數據共享、網絡容災等原因,提出了計算和數據分離的網絡架構設計方案,但因且前期驅動力不足、標準定義不完善,目前只實現了部分C/D分離初衷 UDM(或PCF)雖C/D分離,但標準定義不完善 接口和數據結構不統一 異廠家數據讀寫、管理機制有差異,數據不安全 新增功能需異廠家兼容,運維復雜度增加、定位問題難度增加用戶靜態數據統一存儲與訪問:為實現數據共享、大數據分析和能力開放,進一步將所有的靜態簽約數據整合。相對4G已經實現數據分功能獨立存儲,5G采用統一的數據庫、統一的數
2、據接口。HSS FEHSS BEPCRFSPR開放數據SCEF用戶狀態數據采用分離架構:為了實現網絡遷移、備份容災,進一步將控制面各NF內的上下文信息(Data)(如用戶狀態等)從負責邏輯處理(Compute)的NF中剝離出來單獨部署。共享數據Subscriber dataMobility contextPolicy dataSMFAny NFAMFComputing unit計算單元Data unit數據單元Authentication dataSessioncontextCharging data統一數據庫現狀 AMF/SMF未實現C/D分離,但標準未定義或不成熟 數據的讀寫、異常處理都沒
3、有定義完善 數據外置后,不同廠家不同網元類型數據結構不統一,無法有效開放和利用;現網問題啟示:數據利用不充分網絡智能分析功能、網絡能力開放功能都從網元訪問數據、效率低下DBAMFDBSMFDBNRFUDMPCFUDRUDRNWDA、NEFBOSS通信網絡數據很多,但分散在網元里,形成數據孤島,不易開發利用思考現狀UDM/HSSPCF/PCRFSCP/NRF/DNSDRA/BSFSMF/SGWAMF/MMEUPF/PGW用戶簽約類網絡信令類用戶會話上下文類用戶面報文類用戶鑒權和簽約數據用戶策略數據信令轉發和代理數據NF Profile用戶會話控制數據用戶會話報文數據結構化數據(3GPP已定義的數
4、據模型)結構化和非結構化數據(3GPP未定義的數據模型)需從源頭解決數據問題數據的解耦解決數據的高效獲取問題數據的統一采集、處理和管理機制解決數據的可獲得性問題解決數據的高質量獲取問題數據結構的定義和標準化6G新需求的啟示:內生AI帶來了網絡架構升維需求網絡需新增兩類功能:面向數據的全生命周期管理,面向計算的高性能處理機制能力問題:l面向新型AI和感知數據的傳輸、處理沒有相應功能設計l面向感、智、算的業務與傳統業務特征不同,控制手段不同性能問題:l現有網絡的數據采集能力,在數量、質量、性能上存在不足l現有AI計算能力難以滿足極致的個性化性能需求lAI的算法、數據、算力要素不能高效集成,與網絡要
5、素不能有機融合現有架構的不足業務需求躍遷服務于機器和智能服務于智能信息處理全流程服務于業務報文轉發 服務于感知+AI數據綜合處理規則式信息“生產”智能化信息“生產”+服務于人與物 服務于連接管道5+6G新需求的啟示:網絡數字孿生的需求感知能力計算能力 AI能力通信能力安全能力 數據能力通感互聯智慧工業超能交通全息交互精準醫療智能交互元宇宙邊算力IP網絡IP網絡光底座光底座中心算力邊算力端算力數字孿生體新網絡:6G是通感算智深度融合、天地一體全域覆蓋的新一代移動信息網絡數字孿生通過構建網絡的數字空間,實現虛實映射,是助力網絡高階數智化演進的重要技術方向。而數據是構建網絡數字孿生的基礎底座。構建網
6、絡數字孿生需要滿足數據、模型、映射和交互四個關鍵要素要實現虛實映射、實時交互的網絡數字孿生體需要網絡原生支持孿生接口,其中首要支持的即是實時數據接口思考網絡自治魯棒自愈智能運維零等待零故障零接觸自配置自修復 自優化自演進L5完全自智網絡通過自配置、自修復、自優化、自演進技術手段,達到零等待、零接觸、零故障的終極目標目錄716G數據服務的驅動力2設計思路3總結面向6G數據服務的設計理念獨立統一安全可信按需編排兼容設計從面向用戶數據的轉發通道轉變為面向全要素數據的處理全流程,支持統一的數據采集、存儲、處理分析和能力開放,實現數據服務的解耦,支持統一的數據服務控制6G數據中具有大量敏感數據有隱私保護
7、和安全需求,應用區塊鏈及分布式存儲、數據脫敏等技術,實現數據的可信高效存儲面向6G的數據服務將實現按需智能編排,以場景及用戶需求為目的,從全局視圖出發,編排數據服務全鏈條,實現面向數據要素的全流程處理面向異構數據源和不同采集要求,需滿足數據采集的兼容性;出于技術平滑演進及投資成本效益的考量,數據服務架構設計要考慮前后向兼容和靈活擴展統一管控安全高效敏捷響應快速迭代分布存儲6G網絡數據具有分布式的特點,依托算力分布式部署,通過分布式技術使能數據服務能力,面向多源異構數據實現跨層跨域泛在靈活存儲靈活泛在提出五大設計理念,體現數據服務的統一、泛在、安全、敏捷、兼容的技術特征面向6G數據服務的方案設計
8、新增數據面的必要性分析現有網絡僅作為數據傳輸管道,無法滿足6G AI、通感新型數據要素的采集、傳輸、處理、存儲需求問題表現為6G AI、通感、網絡上下文等數據提供全流程處理,構建獨立數據面解決思路需要設計全新功能集:現有網絡僅支持部分功能,無法滿足上述需求,需要引入更多數據相關功能,實現全流程的數據處理新功能集性能、機制差異大:這些新的數據相關功能與傳統控制面、用戶面的可靠性、時延等KPI要求均不同,要求高可靠存儲、高速讀取、極高可靠傳輸等結合移動特性的統一控制:基于移動性管理增強、實現移動網絡數據全流程處理融合控制新需求 數據采集數據傳輸 數據處理 數據存儲挑戰實時性;細粒度;非per UE
9、數據量大;高并發;QoS要求各異去隱私化處理;數據加工;數據/模型封裝訓練/推理等需要大量數據存儲;AI模型等非結構化數據存儲;快速索引現有用戶面不支持部分支持不支持不支持現有控制面部分支持部分支持部分支持部分支持新增數據面需求挑戰設計思路從傳統面向用戶的單一數據轉發,到面向全要素的數據生產、消費全流程增強控制面9面向6G數據服務的方案設計數據面詳細設計p 以數據的高效可靠存儲讀寫為核心,結合數據服務編排等控制,設計新增獨立數據面,通過定義標準化的數據服務功能,實現數據服務解耦p 基于控制面增強以支持數據服務、移動性管理等協同的全局控制,以及數據面的服務控制和執行,實現對網絡數據、用戶數據、A
10、I等新型數據的全流程處理p 增加數據面執行功能DF:新增數據采集、數據處理、數據存儲功能,實現對數據的全流程處理DC:Data Collection 數據采集服務(可集成到其他NF)DP:Data Processing 數據處理服務DR:Data Repository 數據存儲服務(基于UDR,UDSF演進)p 增加數據面服務控制和管理功能DMF:面向數據服務任務,編排數據處理服務鏈;構建統一的數據存儲前端,實現對多元數據的高效存儲和讀寫SDM:Stored Data Management 存儲數據管理服務(基于UDM演進)DSC:Data Service Control 數據服務控制服務DS
11、R:Data Service Register 數據服務注冊服務p 增強已有控制面能力eAMF,eSMF,ePCF:實現對數據服務的接入、QoS管理等頂層控制計算面安全面用戶面控制面eAMFeSMFePCFDMFDSCDSRSDMUDMDFDCFDPFDRUDRUDSFDCDP數據面面向6G數據服務的方案設計技術問題和技術體系6G數據面的設計在數據存儲、處理、采集方面存在技術問題,需要考慮新型數據對高效可靠存儲、隨路處理以及異構數據采集帶來的挑戰,構建技術體系11技術體系技術問題數據處理數據存儲如何設計兼容用戶數據、感知數據、AI模型的存儲體系,同時具備簡潔的對外接口?如何避免不同設備之間用戶
12、數據格式不兼容導致的數據遷移問題?數據處理是否需要設計用于數據隨路處理的專用傳輸通道,如何設計?如何實現對6G網絡新型數據(例如感知數據、AI模型)的處理?數據采集如何從多種數據源對異構的數據進行采集?數據采集數據存儲6G數據面設計數據存儲:6G數據面存儲功能,對外為多種數據設計統一的前端接口;對內實行數據分級分類存儲,解決設備遷移問題;采用集中式+分布式部署,兼顧存儲能力和效率數據處理:在6G數據面定義用于數據隨路處理的專用傳輸通道,設計專用拓撲和傳輸協議;定義標準化I/O處理接口,支持處理各種6G新型數據數據采集:通過服務化接口采集網絡狀態數據,以及構建從UE/RAN獲取數據的協議棧,實現
13、對多樣化數據的采集數據處理數據采集數據存儲6G數據面技術體系統一接口分級存儲集中+分布式隨路傳輸標準化接口服務化采集UE/RAN采集網絡原生支持面向網絡各類數據的采集接口和能力:通過標準化接口開放面向用戶簽約、信令處理、會話控制、用戶報文轉發的全類型全量網絡數據,支持網絡智能化、數字孿生等應用需求,提供準確、全面、高效的數據服務,實現基于網絡大數據的自主分析和自我優化。提供感知數據的采集處理一體化服務:相比傳統通信的用戶面數據傳輸,針對多來源多模態感知數據的采集和傳輸,數據的終結點不同、傳輸拓撲不同、對數據的分級操作不同。6G網絡將以數據服務的方式為感知需求方提供數據采集、存儲、處理等多維服務
14、,支持面向場景的差異化處理。實現網絡C/D徹底分離:網絡服務的計算邏輯和上下文數據徹底分離,不同服務可獨立訪問數據,實現網絡服務功能無狀態化,助力服務化業務解耦。容災倒換、業務遷移、彈性擴縮容時可快速接管業務,提升網絡可靠性、減少信令沖擊面向6G數據服務的方案設計實踐暢想面向6G數據服務將進一步推進C/D分離,深化網絡服務化機制。引入新的數據要素能力,提供面向數據全生命周期的網絡原生數據服務,滿足網絡內生AI、XR、通感一體、網絡數字孿生等新技術需求數據面在“三體四層五面”6G總體架構中的對應關系13“三體四層五面”的6G總體架構,充分利用多樣化通信和算力資源,新增數據面、計算面、安全面、服務
15、使能層、數字孿生體,在架構層面實現對新型信息服務全場景、全流程的支持三體增加獨立孿生體,虛實映射重組管理編排體,智能自治四層功能分層,跨域拉通強化算力、路由五面增強傳統控制面/用戶面增加獨立數據、計算和安全面服務化功能層服務使能層控制面用戶面數據面計算面安全面連接與路由層(空天地多接入,可信連接,異構互聯,算力路由,確定性轉發)通信與算力層(無線通信,光通信,計算,存儲)網絡本體數字孿生體管理編排體通信服務感知服務計算服務AI服務安全服務孿生控制孿生編排孿生建模孿生實例能力開放管理自治服務設計資源智能編排調度跨域質量保障跨域數據管理目錄1416G數據服務的驅動力2設計思路3總結開放問題協議棧設
16、計如何設計完整、靈活、可擴展的6G數據面協議棧,實現數據面的高效管理和運維?存儲方式用戶數據是否會采用去中心化的存儲方式?分布式用戶數據系統能否打破用戶數據歸屬地的限制?性能評估如何設計數據面性能分析和評估,實現網絡優化的系統性評價體系?數據傳輸數據面的數據傳輸能力是在現有用戶面上新增QoS通道,還是構建全新的數據路由轉發通道?數據整合與現有各類數據平臺之間的關系?如何實現數據整合和平滑過渡?總結16在現網問題C/D分離不徹底,數據利用不充分,以及面向未來新需求內生AI、數字孿生的共同驅動下,提出面向6G數據服務理念。提出在6G網絡架構中新增數據面的設計方案,實現網絡從傳統面向用戶的單一數據轉發,到面向全要素的數據生產、消費全流程。6G新增數據服務的理念已在業界初步形成共識,但在詳細設計階段仍有諸多待解決的問題和挑戰。希望與業界專家一道共同研究、通力協作,共同推進6G數據服務技術的成熟、標準化和產業落地,助力6G實現“智慧泛在、數字孿生”愿景。