中移智库：2024年6G天地一体分布式自治网络白皮书_21页_8mb

6G天地一体分布式自治网络白皮书总结

核心内容概述

本白皮书由中国移动通信研究院编制，中移智库发布，聚焦于6G天地一体分布式自治网络的发展趋势、典型场景、网络架构、关键技术及原型验证。白皮书旨在描绘未来6G网络融合天地资源、实现泛在连接和分布式自治的技术蓝图，并推动相关标准、技术、产业的协同发展。

主要观点

1. 天地一体网络发展趋势

• 演进阶段：天地一体化网络将经历从“天地互联”到“天地协同”再到“天地一体”的三个阶段，最终实现全球全域低成本的泛在连接。
• 融合设计：通过组网架构、空口传输、路由交换、协议栈等天地融合设计，解决信息服务、资源管理及网络运维的智能化问题。
• 国际与国内进展：
  • 国际上，SpaceX星链计划已发射5761颗卫星，覆盖全球65个国家和地区，推动低轨卫星通信发展。
  • 国内已建成首个低轨宽带通信试验星座，验证了天地一体网络建设能力。

2. 分布式自治网络发展趋势

• 架构演进：6G网络将从集中式架构向分布式、服务化、云原生架构演进，支持自规划、自部署、自优化和自演进。
• 关键技术：AI、语义通信、大数据等技术推动“意图网络”发展，实现网络自动化管理。
• 应用场景：分布式自治网络将广泛应用于泛在覆盖、可靠连接、融合创新等场景，满足未来高密度、高并发、高可靠业务需求。

典型场景

2.1 泛在覆盖场景

• 目标：解决全球70%以上的海洋和80%以上基础设施薄弱地区的网络覆盖问题。
• 技术手段：利用卫星互联网移动宽带技术，实现船舶间、船舶与陆地间的高效互联。
• 优势：相比传统海事卫星，低轨通信网络提供更高带宽、更低时延，满足实时业务QoS需求。

2.2 可靠连接场景

2.2.1 高可用卫星广域物联网

• 需求：满足海量物联网设备的广域覆盖与数据回传需求。
• 优势：通过天地一体化技术，实现多路径传输，提升网络可靠性与资源利用率。
• 应用：支持AI决策、分布式数据处理，提升社会生产力。

2.2.1 分布式星载专网业务

• 目标：为跨境企业、政府机构等提供高SLA、高安全、高保密的通信服务。
• 特点：支持跨区域业务管理、统一数据传输、星地融合网络切片。
• 优势：结合卫星与地面网络资源，实现灵活部署、资源互补和业务保障。

2.3 融合创新场景

2.3.1 分布式边缘计算

• 目标：应对空间互联网数据爆炸式增长与多样化业务需求。
• 实现方式：通过天地一体化网络提供计算资源，实现算网协同。
• 应用：支持应急救灾、生态监测、城市建设等场景，提升处理效率与响应速度。

2.3.2 内容分发

• 目标：提升内容分发效率，支持广播、组播等业务。
• 技术融合：结合CDN与MEC技术，实现星载内容分发网络。
• 优势：架构更简单，分发效率更高，支持数据下沉和传输压力缓解。

网络架构

• 架构理念：构建“分布式服务框架”，包括控制面、用户面、数据面、计算面、安全面。
• 五面协同：实现功能解耦与灵活组合，支持天地一体化、分布式自治的业务需求。
• 部署方式：支持即插即用，实现网元位置动态选择、资源充分共享、跨运营商网络共享。

关键技术发展趋势

4.1 无线预补偿接入

• 问题：卫星高速运动带来多普勒频移，影响频率同步。
• 解决方案：通过广播星历信息和GNSS定位，实现网络侧和用户侧的频率预补偿。
• 目标：确保通信稳定性和低时延，支持音视频、消息及数据传输等业务。

4.2 服务化框架

• 架构设计：基于服务化的五个功能面（控制面、用户面、数据面、计算面、安全面）。
• 功能扩展：支持自动化注册、能力协商、状态感知、服务发现等功能，实现“子网即插即用”。
• 协同机制：支持分布式节点间可信、可靠的服务发现与消息路由。

4.3 原子化部署

• 核心思想：将网络功能单元模块化、原子化，支持灵活扩展与按需部署。
• 部署特点：即插即用、动态选择网元位置、资源共享、跨运营商协作。

4.4 数据存储和同步

• 安全需求：数据在异构网络中传输时需保障信息安全性。
• 技术支撑：采用区块链技术，实现数据的可信存储与同步。
• 应用：支持用户上下文数据、联邦学习模型数据的分布式存储与处理。

4.5 业务连续性

• 挑战：卫星节点移动性强，通信资源受限，需保障业务连续性。
• 解决方案：通过预切换机制、协同组网、分布式单元联合优化，实现无缝切换与业务保障。

4.6 星地融合网络切片

• 目标：满足行业专网客户对网络服务差异化、高隔离、高定制化的需求。
• 实现方式：通过原子化网络功能、切片级SLA与QoS机制，实现统一网络切片管理。
• 优势：支持跨层控制、灵活配置、多轨融合，满足不同业务场景需求。

原型验证

• 系统名称：星核系统（面向再生模式的星载极简核心网原型）。
• 技术突破：
  • 采用COTS器件进行高可靠设计；
  • 支持双机冷/热备份，提升系统寿命与可靠性；
  • 实现星上再生模式下的高效数据转发与处理。
• 测试结果：
  • 下行速率可达5Mbps，上行速率可达1Mbps；
  • 星上转发速率达230Mbps，转发时延小于1ms；
  • 已完成实验室星地组网测试与整星地面模拟测试。

总结与展望

• 未来愿景：6G将实现地面移动通信与卫星通信的融合共生，构建天地一体化分布式自治网络。
• 技术理念：强调“架构融合、多轨融合、高效协同、动态自治”。
• 发展方向：
  • 持续推动天地一体网络的架构、协议与关键技术研究；
  • 推动标准化、产业培育与应用试点；
  • 探索广播组播、边缘计算、行业专网等新业态；
  • 实现低成本、快速组网、智能自治的网络服务。

关键信息

• 网络融合：天地一体化网络是6G的重要发展方向，实现全球无缝覆盖。
• 分布式自治：通过服务化、云原生、AI等技术实现网络的自优化、自演进。
• 应用场景：包括泛在覆盖、可靠连接、融合创新等。
• 技术支撑：无线预补偿、服务化框架、原子化部署、区块链、网络切片等。
• 原型验证：星核系统已实现初步验证，后续将推进在轨测试与部署。