王夢涵 楊 立 朱進(jìn)國

1 中興通訊股份有限公司 南京 210012

2 移動網(wǎng)絡(luò)和移動多媒體技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 深圳 518055

引言

隨著車聯(lián)網(wǎng)(V2X)、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)(AR/VR)等新興數(shù)據(jù)計(jì)算密集型業(yè)務(wù)的發(fā)展，以及智慧工廠、智慧礦山、智慧醫(yī)療等多領(lǐng)域新場景用例需求的出現(xiàn)，下一代移動新系統(tǒng)(6G)除了要提供基本的通信資源/能力外，還需將計(jì)算資源/能力、存儲資源/能力、空間資源/能力、數(shù)據(jù)資源/能力等多維度異構(gòu)資源統(tǒng)一整合和利用，從而更好地滿足新業(yè)務(wù)場景的需求[1-5]。另外，考慮到未來更多電信利益相關(guān)方相互協(xié)作的新商業(yè)模式，需要保證多方參與時(shí)的高安全性、保密性及隱私性[6-8]。為了滿足以上技術(shù)發(fā)展及商業(yè)應(yīng)用的新需求，6G新網(wǎng)絡(luò)需要能夠和人工智能(AI)技術(shù)深度融合，智能內(nèi)生作為6G的核心特征之一，也已在業(yè)界基本達(dá)成共識[9]。

目前，已有大量無線側(cè)基于AI的傳輸和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法在研究[10-11]，但業(yè)界針對6G智能內(nèi)生系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)和相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的研究還不完善。在文獻(xiàn)[12-15]中，主要針對6G智能內(nèi)生的標(biāo)準(zhǔn)研究現(xiàn)狀、需求、面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)、典型的用例場景等進(jìn)行了深入的分析，而對于6G智能內(nèi)生的設(shè)計(jì)原則、系統(tǒng)架構(gòu)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)還需深入探討和統(tǒng)一。因此，本文將結(jié)合業(yè)界的最新研究進(jìn)展，對6G智能內(nèi)生的設(shè)計(jì)原則、系統(tǒng)架構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)方面進(jìn)行探討和總結(jié)。

1 6G系統(tǒng)智能內(nèi)生的設(shè)計(jì)原則

智能“內(nèi)”生概念的提出，是因?yàn)樵诂F(xiàn)有5G網(wǎng)絡(luò)中，AI的服務(wù)實(shí)現(xiàn)是由特定的應(yīng)用場景用例驅(qū)動的。針對已識別的碎片化AI應(yīng)用場景，在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中定義相應(yīng)的分析數(shù)據(jù)類型，將“(準(zhǔn))定制化的”數(shù)據(jù)采集、模型訓(xùn)練和推理、策略下發(fā)等功能通過“打補(bǔ)丁”到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)功能中，或者外掛相應(yīng)的獨(dú)立AI處理單元。因此，對于不同的AI場景用例和服務(wù)，需要對5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行不同的增強(qiáng)拓展。另外，5G標(biāo)準(zhǔn)中沒有對AI數(shù)據(jù)集或AI訓(xùn)練模型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，缺乏統(tǒng)一的AI技術(shù)體系框架和AI操作通用流程。同時(shí)，5G網(wǎng)絡(luò)著重于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的智能化，還沒有真正對外提供智能化業(yè)務(wù)服務(wù)，即未實(shí)現(xiàn)AIaaS。

所以，6G系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初就需考慮將AI眾多相關(guān)需求融入到網(wǎng)絡(luò)的體系架構(gòu)設(shè)計(jì)、功能實(shí)現(xiàn)及協(xié)議與流程這些方面，構(gòu)建通用型AI完整且自治的工作環(huán)境，6G系統(tǒng)中的每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都可以是智能化實(shí)現(xiàn)執(zhí)行的一環(huán)，對內(nèi)實(shí)現(xiàn)智能高水平自治，對外按需提供定制化且可保障的AI服務(wù)。從而當(dāng)未來引入各種新的應(yīng)用場景用例時(shí)，最小化對6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和部署的影響，靈活滿足6G全場景的業(yè)務(wù)需求。

1.1 架構(gòu)設(shè)計(jì)層面

基于上述分析，6G智能內(nèi)生系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)至少符合分布式、快速協(xié)同、能力開放以及安全可信的4大基本原則。

1)分布式AI：采用分布式學(xué)習(xí)、云邊端協(xié)同一體化智能部署的方式，AI能力內(nèi)嵌于所有相關(guān)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都可以是智能化實(shí)現(xiàn)執(zhí)行的一環(huán)。同時(shí)，要分級、分層地實(shí)現(xiàn)智能化，各級、各層都融入AI，部署上實(shí)現(xiàn)獨(dú)立AI功能實(shí)體和內(nèi)嵌AI功能實(shí)體并存。另外，6G智能化涉及各類智能終端、智能接入網(wǎng)、智能邊緣網(wǎng)絡(luò)、甚至智能的傳輸網(wǎng)、智能核心網(wǎng)、智能管理運(yùn)維、智能的業(yè)務(wù)應(yīng)用。分布式AI關(guān)鍵技術(shù)包括(分層)聯(lián)邦學(xué)習(xí)、群體學(xué)習(xí)、多智能體強(qiáng)化學(xué)習(xí)、遷移學(xué)習(xí)和元學(xué)習(xí)等，在第3章中將詳細(xì)闡述。

2)AI快速協(xié)同：實(shí)現(xiàn)群智式協(xié)同，即分布式智能化節(jié)點(diǎn)間的快速協(xié)同聯(lián)動，例如，基于6G新承載新傳輸手段[16]。具體包括邊緣與中心智能之間的協(xié)同工作，基于AI的基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)功能和管理編排協(xié)同，以及跨域、域內(nèi)的智能化應(yīng)用協(xié)同等。AI快速協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)包括6G網(wǎng)絡(luò)側(cè)和空口的大帶寬低延時(shí)傳輸技術(shù)、節(jié)點(diǎn)通感融合、快速發(fā)現(xiàn)與同步能力等，在第3章中將詳細(xì)闡述。

3)AI能力開放：AI能力開放至少包含三個(gè)方面。第一個(gè)方面是AI算力開放；第二個(gè)方面是AI算法和模型服務(wù)開放；第三個(gè)方面是AI數(shù)據(jù)開放，包括數(shù)據(jù)的存儲、認(rèn)證等數(shù)據(jù)功能，可開放的數(shù)據(jù)包含AI相關(guān)數(shù)據(jù)及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，如網(wǎng)絡(luò)的簽約數(shù)據(jù)、用戶面數(shù)據(jù)。

4)AI數(shù)據(jù)可信和隱私保護(hù)：充分有效地利用數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、共享和融合的前提是能夠保護(hù)數(shù)據(jù)隱私，涉及跨域或者多方共同參與時(shí)，需要考慮如何實(shí)現(xiàn)AI數(shù)據(jù)的隱私保護(hù)和可信認(rèn)證，遵循相應(yīng)安全法規(guī)，從而構(gòu)建統(tǒng)一的可信AI平臺能力和標(biāo)準(zhǔn)。區(qū)塊鏈具有“不可篡改”“共識機(jī)制”和“去中心化”等特性，能夠作為底層支撐技術(shù)，提升網(wǎng)絡(luò)中龐大AI數(shù)據(jù)的可信與安全[17]。

1.2 功能實(shí)現(xiàn)層面

6G智能內(nèi)生功能的實(shí)現(xiàn)要構(gòu)建智能化閉環(huán)，具體可包括：數(shù)據(jù)感知、流轉(zhuǎn)融合、模型訓(xùn)練、模型驗(yàn)證、分析推理、策略執(zhí)行、反饋評估、模型優(yōu)化八個(gè)方面。

1)數(shù)據(jù)感知和流轉(zhuǎn)融合：現(xiàn)有5G網(wǎng)絡(luò)中存在數(shù)據(jù)獲取困難、數(shù)據(jù)質(zhì)量難以保證、異廠商數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一等問題。在6G網(wǎng)絡(luò)中，要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和服務(wù)分離，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)，包括對海量異構(gòu)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)感知、流轉(zhuǎn)傳遞、共享和融合處理等，避免數(shù)據(jù)冗余，提升數(shù)據(jù)分析能力和價(jià)值挖掘能力。

2)模型訓(xùn)練和模型驗(yàn)證：現(xiàn)有5G網(wǎng)絡(luò)主要在線下實(shí)現(xiàn)AI模型的訓(xùn)練和驗(yàn)證，因此模型應(yīng)用效果缺乏有效的驗(yàn)證和保障手段。仿真環(huán)境與真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的差異程度會直接影響模型在實(shí)際應(yīng)用中的效果，應(yīng)當(dāng)為AI模型訓(xùn)練和驗(yàn)證提供擬真的仿真環(huán)境。

3)分析推理和策略執(zhí)行：分析推理和策略執(zhí)行要能夠?qū)崿F(xiàn)局部協(xié)同和全局協(xié)同，例如中心節(jié)點(diǎn)可獲取全局的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)全局的協(xié)同分析和決策控制，而邊緣節(jié)點(diǎn)僅能獲取一定范圍的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)輕量級的局部AI推理。分析推理結(jié)果實(shí)現(xiàn)按需提供，從而達(dá)到整體最優(yōu)。將分析推理的結(jié)果以策略的形式下發(fā)到網(wǎng)絡(luò)相關(guān)節(jié)點(diǎn)，架構(gòu)上實(shí)現(xiàn)策略和服務(wù)分離，減少對服務(wù)的影響。

4)反饋評估和模型優(yōu)化：策略執(zhí)行節(jié)點(diǎn)能夠反饋執(zhí)行結(jié)果，網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)反饋結(jié)果進(jìn)行評估，決定是否優(yōu)化以及如何優(yōu)化數(shù)據(jù)集、AI算法和模型、算力資源分配等，從而實(shí)現(xiàn)智能化執(zhí)行閉環(huán)。

1.3 協(xié)議與流程層面

5G系統(tǒng)的協(xié)議棧和功能演進(jìn)，還是僅以通信類(數(shù)據(jù)傳輸)業(yè)務(wù)的拓展增強(qiáng)為主[18-20]。未來6G新系統(tǒng)協(xié)議實(shí)體要支持內(nèi)生AI工作流及功能性能保障。AI模型參數(shù)數(shù)據(jù)和樣本數(shù)據(jù)量巨大，因此在6G新系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初就要考慮分布式架構(gòu)中AI相關(guān)數(shù)據(jù)的傳遞，定義AI服務(wù)質(zhì)量(QoAIS)評估保障體系。另外，流程上要支持AI信令和AI數(shù)據(jù)的交互，包括網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對AI能力的調(diào)用、AI數(shù)據(jù)采集單元進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、結(jié)果下發(fā)單元將決策/預(yù)測信息反饋給相關(guān)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)等。這可能要求6G新系統(tǒng)針對“AI操作流程”引入和構(gòu)建獨(dú)立高效的“智能面”“計(jì)算面”和“數(shù)據(jù)面”，以支撐相關(guān)數(shù)據(jù)包的高效傳輸流轉(zhuǎn)融合利用，具體將在第3章中詳細(xì)介紹。

2 6G智能內(nèi)生的網(wǎng)絡(luò)體系框架

文獻(xiàn)[21]中提出了6G網(wǎng)絡(luò)“三層四面”的邏輯體系架構(gòu)，基于前一節(jié)總結(jié)的6G智能內(nèi)生設(shè)計(jì)原則，我們提出一種6G智能內(nèi)生網(wǎng)絡(luò)體系框架的設(shè)想，如圖1所示。在分布、協(xié)同、開放、可信安全的4大設(shè)計(jì)原則下，智能化涉及如下內(nèi)容。

圖1 6G智能內(nèi)生網(wǎng)絡(luò)體系框架

1)橫向多層，包含資源層、功能層、管理層及開放層四個(gè)層；

2)縱向多面，至少包含縱向貫穿各層的智能面，為各層提供智能能力；

3)跨域協(xié)作，終端域、接入網(wǎng)域、承載域、邊緣網(wǎng)絡(luò)域、核心網(wǎng)域、外部網(wǎng)絡(luò)域等各域協(xié)同；

4)分級部署，獨(dú)立智能功能實(shí)體和內(nèi)嵌智能功能實(shí)體并存。

2.1 資源層

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的底層是資源層。資源層提供頻譜、功率能耗、光纖傳輸?shù)韧ㄐ刨Y源，CPU、GPU、TPU等異構(gòu)算力資源，以及樣本數(shù)據(jù)、模型參數(shù)等數(shù)據(jù)資源。OTT也可以通過網(wǎng)絡(luò)的開放接口得知網(wǎng)絡(luò)的通信能力以及運(yùn)行AI模型節(jié)點(diǎn)的算力能力。6G網(wǎng)絡(luò)中的算力將從外延走向內(nèi)生，超越5G的邊緣計(jì)算，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算的深度融合。

2.2 功能層

功能層要滿足微服務(wù)化特征，至少提供連接功能、計(jì)算功能、數(shù)據(jù)功能、策略功能以及智能功能。連接功能是指網(wǎng)絡(luò)通信能力，包含移動性管理、會話管理等。計(jì)算功能實(shí)現(xiàn)對算力的控制，包含算力的資源感知和靈活動態(tài)調(diào)度等。另外，要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與服務(wù)的分離，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)。數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)當(dāng)包含多域數(shù)據(jù)的采集、清洗、結(jié)構(gòu)化存儲、按需的數(shù)據(jù)訂閱、數(shù)據(jù)分析等。在此，數(shù)據(jù)服務(wù)也包含對感知數(shù)據(jù)的管理，從而實(shí)現(xiàn)通信和感知的深度融合。同時(shí)，功能層也要實(shí)現(xiàn)策略與服務(wù)的分離，提供統(tǒng)一的策略服務(wù)。AI分析推理/預(yù)測等以策略的形式下發(fā)到網(wǎng)絡(luò)，策略執(zhí)行節(jié)點(diǎn)能夠反饋執(zhí)行結(jié)果，實(shí)現(xiàn)決策智能化和智能優(yōu)化閉環(huán)。智能功能提供統(tǒng)一的智能服務(wù)，部署上可采用分級部署，即獨(dú)立智能功能實(shí)體和內(nèi)嵌智能功能實(shí)體并存。

2.3 管理層

管理層實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、協(xié)同控制、融合編排管理、廣義QoS保障等功能，可引入數(shù)字孿生、意圖引擎等技術(shù)輔助實(shí)現(xiàn)自智網(wǎng)絡(luò)，第3部分對6G系統(tǒng)引入數(shù)字孿生和意圖引擎技術(shù)做了詳細(xì)的介紹和分析。

2.4 開放層

開放層涉及對內(nèi)的智能自治和對外的第三方應(yīng)用。對內(nèi)實(shí)現(xiàn)智能自治，使6G網(wǎng)絡(luò)能夠自學(xué)習(xí)、自優(yōu)化、自演進(jìn)、自免疫(對風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測和避免)。對外向第三方應(yīng)用提供AI業(yè)務(wù)，根據(jù)不同的應(yīng)用場景需求，按需提供AI服務(wù)。這里AI能力開放包含AI算力、算法和模型、數(shù)據(jù)三個(gè)方面，具體內(nèi)容在前1章已詳細(xì)解釋，不再贅述。

2.5 智能面

采用分級部署的方式，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立智能功能實(shí)體和內(nèi)嵌智能功能實(shí)體并存。另外，作為縱向貫穿各層、為各層提供智能能力的智能面，向資源層可提供智能資源分配和管理建議；在功能層可實(shí)現(xiàn)AI模型的自演進(jìn)、自優(yōu)化、AI預(yù)測和推理等，實(shí)現(xiàn)AI功能的按需調(diào)用及按需的AI能力部署；向管理層可提供智能協(xié)同和編排分析；向開放層可提供輔助應(yīng)用的分析、開放資源感知等。

3 6G智能內(nèi)生系統(tǒng)架構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)

針對6G智能內(nèi)生系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所需解決的關(guān)鍵問題，本節(jié)提出并分析分布式AI技術(shù)、6G海量數(shù)據(jù)大帶寬傳輸和通感融合技術(shù)、智能管理編排技術(shù)、端到端SBA服務(wù)化技術(shù)以及面向6G新系統(tǒng)“XX面”模型構(gòu)建，共五大類支撐關(guān)鍵技術(shù)。

3.1 分布式AI技術(shù)

6G智能內(nèi)生系統(tǒng)引入分布式AI技術(shù)的必要性有三個(gè)層面：1)算力層面。當(dāng)前通信系統(tǒng)中雖然存在分布式的云、邊、端等多級算力，但多級算力之間互為資源孤島，難以突破單點(diǎn)算力的性能極限，發(fā)揮算力的群體優(yōu)勢。2)數(shù)據(jù)層面。當(dāng)前通信系統(tǒng)中存在數(shù)據(jù)孤島問題，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的充分高效利用，需要實(shí)現(xiàn)跨域的數(shù)據(jù)協(xié)同能力，同時(shí)保證各參與方的數(shù)據(jù)安全可信和隱私保護(hù)。3)AI模型層面。對于跨域的全局AI業(yè)務(wù)，需要實(shí)現(xiàn)合理的AI模型劃分、AI模型共享、AI模型參數(shù)和中間結(jié)果傳輸?shù)?。對于局部AI業(yè)務(wù)，需要共享高質(zhì)量的AI模型，從而提升整網(wǎng)效率。

分布式AI技術(shù)包括(分層)聯(lián)邦學(xué)習(xí)[22]、群體學(xué)習(xí)[23]、多智能體強(qiáng)化學(xué)習(xí)[24]、遷移學(xué)習(xí)和元學(xué)習(xí)等。一種面向(分層)聯(lián)邦學(xué)習(xí)的分布式智能網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)[25]涉及全局聯(lián)邦、跨域聯(lián)邦和域內(nèi)聯(lián)邦三層，與前文中提出的分布、協(xié)同的設(shè)計(jì)原則以及分級部署的部署方式相一致。文獻(xiàn)[25]具體介紹了面向聯(lián)邦學(xué)習(xí)的分布式智能網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和聯(lián)邦學(xué)習(xí)在移動通信網(wǎng)絡(luò)中的典型應(yīng)用場景。

和聯(lián)邦學(xué)習(xí)不同的是，群體學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)了完全去中心化的分布式AI，無需專門的中央服務(wù)器，參數(shù)可在群體網(wǎng)絡(luò)中共享，每個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠基于本地的隱私數(shù)據(jù)獨(dú)立構(gòu)建模型?；趨^(qū)塊鏈技術(shù)，群體學(xué)習(xí)能夠保證數(shù)據(jù)的控制權(quán)、安全性和機(jī)密性。而多智能體強(qiáng)化學(xué)習(xí)既可實(shí)現(xiàn)有中央智能節(jié)點(diǎn)參與的分布式AI，又可實(shí)現(xiàn)去中心化的多智能節(jié)點(diǎn)協(xié)同。目前研究表明，對于大規(guī)模場景，多智能體強(qiáng)化學(xué)習(xí)可實(shí)現(xiàn)各智能節(jié)點(diǎn)間的非直接通信；對于小規(guī)模場景，多智能體強(qiáng)化學(xué)習(xí)可實(shí)現(xiàn)完全去中心化的多智能節(jié)點(diǎn)協(xié)同。

另外，遷移學(xué)習(xí)是指利用基于其它大型數(shù)據(jù)集已經(jīng)訓(xùn)練好的模型，將自己的任務(wù)數(shù)據(jù)集在遷移過來的模型上進(jìn)行訓(xùn)練或者微調(diào)。基于遷移模型也可以增加模塊，構(gòu)成新的AI模型。元學(xué)習(xí)也叫做“學(xué)會學(xué)習(xí)”，即利用以往的知識經(jīng)驗(yàn)來指導(dǎo)新任務(wù)的學(xué)習(xí)，具有學(xué)會學(xué)習(xí)的能力。遷移學(xué)習(xí)和元學(xué)習(xí)更強(qiáng)調(diào)模型參數(shù)等在多節(jié)點(diǎn)間的共享來輔助學(xué)習(xí)，可能需要管理和協(xié)調(diào)的中央節(jié)點(diǎn)，且具備更適用小樣本和適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。

3.2 6G海量數(shù)據(jù)大帶寬傳輸和通感融合技術(shù)

AI數(shù)據(jù)包括樣本數(shù)據(jù)、模型參數(shù)、中間結(jié)果、推理/預(yù)測結(jié)果等，數(shù)據(jù)量巨大，且通常為了達(dá)到滿意的效果，AI模型規(guī)模和訓(xùn)練迭代次數(shù)均很大，從而導(dǎo)致6G智能內(nèi)生系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸量巨大。為支持海量數(shù)據(jù)的大帶寬傳輸，未來6G移動通信系統(tǒng)可進(jìn)一步提高工作頻率，引入毫米波和太赫茲技術(shù)[26-27]，使用戶體驗(yàn)速率、峰值速率、頻譜效率等關(guān)鍵通信性能指標(biāo)相比現(xiàn)有的5G系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)10～100倍的提升。毫米波和太赫茲技術(shù)的短板也非常明顯，例如覆蓋范圍較窄、受大氣影響明顯等，這些都需要進(jìn)一步的研究。例如高頻通信和高頻增強(qiáng)相結(jié)合，或許有助于毫米波實(shí)現(xiàn)覆蓋擴(kuò)展和應(yīng)用場景的拓展。

另外，基于前文所述，智能化閉環(huán)實(shí)現(xiàn)的第一步是數(shù)據(jù)感知，這里數(shù)據(jù)包括通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營數(shù)據(jù)、用戶簽約數(shù)據(jù)、AI相關(guān)數(shù)據(jù)，也包括對一切業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)、用戶、終端、以及環(huán)境物體、狀態(tài)等的感知數(shù)據(jù)。通感融合是未來移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵使能技術(shù)之一[28-29]，借助定位、探測、成像等技術(shù)可實(shí)時(shí)地進(jìn)行環(huán)境感知，另外還可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和內(nèi)容、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)等的感知，同時(shí)借助海量數(shù)據(jù)大帶寬傳輸技術(shù)將感知信息傳輸至其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)協(xié)同進(jìn)行智能化處理、決策和控制。

為了協(xié)助實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)深度開放、數(shù)據(jù)價(jià)值提升、自治需求生成以及低成本試錯(cuò)尋優(yōu)，可以引入數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)[30]。文獻(xiàn)[31]對數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及數(shù)字孿生技術(shù)在移動通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用場景做了詳細(xì)的介紹，包含對無線算法的仿真、網(wǎng)絡(luò)性能預(yù)測、端到端網(wǎng)絡(luò)SLA質(zhì)量保障等。

3.3 智能管理編排技術(shù)

實(shí)現(xiàn)智能管理和編排，包含三個(gè)層面：1)管理層工作盡量簡化，能夠屏蔽底層系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)、技術(shù)和設(shè)施，實(shí)現(xiàn)需求自感知、資源自匹配；2)網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)以任務(wù)為中心的新技術(shù)范式；3)資源層實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)為中心的計(jì)算。意圖驅(qū)動的閉環(huán)管理示意見圖2。

圖2 意圖驅(qū)動的閉環(huán)管理示意圖

通過對運(yùn)營商、用戶、業(yè)務(wù)場景的意圖需求感知，AI用例由網(wǎng)絡(luò)AI用例生成器自動生成或者構(gòu)建聲明式的API由外部通過API導(dǎo)入。管理層實(shí)現(xiàn)AI用例到任務(wù)的分解、映射和AI業(yè)務(wù)流編排等。網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)任務(wù)的生命周期管控，包括任務(wù)的部署、啟動、監(jiān)控、修改、刪除等操作，匹配并調(diào)度適合的連接、算力、AI能力和服務(wù)等資源，從而保障任務(wù)QoS需求。資源層提供分布式算力資源、數(shù)據(jù)資源等，采用以數(shù)據(jù)為中心的計(jì)算模式，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)計(jì)算，使能計(jì)算資源的靈活部署和智能調(diào)度。

意圖引擎可應(yīng)用于意圖驅(qū)動的業(yè)務(wù)部署、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、容量規(guī)劃等場景。意圖網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值在于以用戶商業(yè)邏輯和業(yè)務(wù)意圖為驅(qū)動，簡化用戶和運(yùn)維人員的工作。但是，意圖引擎也存在一些關(guān)鍵問題需要深入探討：聲明式的API如何構(gòu)建、意圖的分解和翻譯如何實(shí)現(xiàn)、組件和設(shè)備的兼容性問題等。

3.4 端到端SBA服務(wù)化技術(shù)

5G核心網(wǎng)已引入SBA服務(wù)化架構(gòu)，從根本上改變了傳統(tǒng)的P2P點(diǎn)到點(diǎn)通信方式，使得控制面網(wǎng)絡(luò)功能可以快速構(gòu)建、發(fā)布及部署。為了適應(yīng)未來更多變的需求，6G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)更加高適應(yīng)性和靈活彈性韌性，需要從6G系統(tǒng)架構(gòu)本身進(jìn)行根本性的改進(jìn)，嘗試實(shí)現(xiàn)端到端的SBA服務(wù)化架構(gòu)。6G系統(tǒng)端到端的服務(wù)化有利于智能三要素(算力、算法、數(shù)據(jù))的全面內(nèi)嵌承載和利用。

端到端SBA服務(wù)化技術(shù)應(yīng)該包含以下4個(gè)方面。1)接入網(wǎng)架構(gòu)服務(wù)化[32-33]。服務(wù)化的接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)將接入網(wǎng)功能柔性分割為多個(gè)網(wǎng)元功能，模塊間可以通過服務(wù)化接口進(jìn)行交互。針對不同的接入網(wǎng)需求，如針對AI內(nèi)生業(yè)務(wù)、通感一體化、算網(wǎng)融合等新能力的需求或針對不同類型終端的需求，可以通過接入網(wǎng)網(wǎng)元功能的重構(gòu)，形成個(gè)性化的接入網(wǎng)拓?fù)浜蛥f(xié)議棧部署，實(shí)現(xiàn)自組織的虛擬化無線接入網(wǎng)。2)核心網(wǎng)控制面服務(wù)化。在5G核心網(wǎng)控制面服務(wù)化的基礎(chǔ)上進(jìn)一步演進(jìn)，基于微服務(wù)理念，構(gòu)建更細(xì)粒度的控制面網(wǎng)絡(luò)功能資源池，如前文所述，至少應(yīng)當(dāng)包含連接、計(jì)算、智能、數(shù)據(jù)、策略等服務(wù)化功能，每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能都可以獨(dú)立迭代演進(jìn)、彈性擴(kuò)展，網(wǎng)絡(luò)功能之間也可以根據(jù)用戶需求按需組合，為用戶提供定制化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。3)核心網(wǎng)用戶面服務(wù)化[34]。在將控制面各個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能以SBA架構(gòu)靈活解耦提供的基礎(chǔ)上，通過協(xié)議無關(guān)的用戶面編程語言，可以進(jìn)一步靈活定義用戶面的分組處理邏輯。通過對用戶面諸多網(wǎng)絡(luò)功能的靈活定義和在各個(gè)可編程網(wǎng)元上的優(yōu)化編排，可以實(shí)現(xiàn)用戶面功能的服務(wù)化部署。4)資源層服務(wù)化。可以利用區(qū)塊鏈等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)云、網(wǎng)、邊之間資源的按需分配和靈活調(diào)度，例如第2章中提到的算力資源、數(shù)據(jù)資源、頻譜資源等，從而在資源層實(shí)現(xiàn)服務(wù)化構(gòu)建。

3.5 面向6G新系統(tǒng)“XX面”模型構(gòu)建

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的“層”主要從網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)的視角闡述，而“面”則縱向貫穿各層，為各層提供基礎(chǔ)能力?；谇拔乃?，6G新系統(tǒng)需要針對“AI業(yè)務(wù)服務(wù)相關(guān)流程與實(shí)現(xiàn)”引入和構(gòu)建邏輯獨(dú)立高效的“數(shù)據(jù)面”“計(jì)算面”和“智能面”模型，如圖3所示，以支撐相關(guān)AI數(shù)據(jù)的高效傳輸、流轉(zhuǎn)、融合和利用。

圖3 6G新系統(tǒng)數(shù)據(jù)面、計(jì)算面、智能面構(gòu)建示意圖

1)數(shù)據(jù)面：數(shù)據(jù)面可實(shí)現(xiàn)資源狀態(tài)感知(如算力資源)、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)感知、業(yè)務(wù)或場景感知、用戶數(shù)據(jù)感知、數(shù)據(jù)倉庫等，實(shí)現(xiàn)多域數(shù)據(jù)的采集、清洗、結(jié)構(gòu)化存儲、按需數(shù)據(jù)訂閱、數(shù)據(jù)分析等數(shù)據(jù)相關(guān)功能。提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)，避免數(shù)據(jù)冗余，提升數(shù)據(jù)分析能力和數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘能力。智能面可按需訂閱特定數(shù)據(jù)，用來模型訓(xùn)練、模型驗(yàn)證、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等。

2)計(jì)算面：6G智能內(nèi)生網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算需求將大幅增長，為了實(shí)現(xiàn)云、邊、端的算力共享和算力協(xié)同，從而使能算力資源的靈活調(diào)配，需要提供統(tǒng)一的計(jì)算服務(wù)。算力面對AI任務(wù)的算力要求進(jìn)行準(zhǔn)確評估，確定算力要求后根據(jù)各節(jié)點(diǎn)算力資源情況在節(jié)點(diǎn)間合理分配，以滿足AI任務(wù)的實(shí)時(shí)性要求等。

3)智能面：如前文2.5節(jié)所述，智能面為網(wǎng)絡(luò)各層提供智能服務(wù)，如向資源層提供智能資源分配和管理建議；在功能層實(shí)現(xiàn)AI模型的自優(yōu)化、AI功能的按需調(diào)用及按需的AI能力部署；向管理層提供智能協(xié)同和編排分析等。

4 總結(jié)和展望

為了促進(jìn)6G智能內(nèi)生系統(tǒng)的研究和統(tǒng)一，本文對6G智能內(nèi)生的設(shè)計(jì)原則、系統(tǒng)架構(gòu)及針對性的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析和總結(jié)。首先，基于架構(gòu)設(shè)計(jì)、功能實(shí)現(xiàn)、協(xié)議與流程層面的設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)統(tǒng)一的6G智能內(nèi)生技術(shù)架構(gòu)和通用流程，實(shí)現(xiàn)分布式學(xué)習(xí)、群智式協(xié)同、云邊端一體化智能部署、能力開放、安全可信的6G網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建數(shù)據(jù)感知、流轉(zhuǎn)融合、模型訓(xùn)練、模型驗(yàn)證、分析推理、策略執(zhí)行、反饋評估、模型優(yōu)化的智能化閉環(huán)。其次，提出了6G智能內(nèi)生網(wǎng)絡(luò)體系框架應(yīng)該包含資源層、功能層、管理層和開放層四個(gè)層以及智能面，實(shí)現(xiàn)通—感—算—智的深度融合，提供端到端、全場景、泛在的AI服務(wù)。最后，針對6G引入智能內(nèi)生亟待解決的關(guān)鍵問題，提出了針對性的解決方案和五大類支撐關(guān)鍵技術(shù)：分布式AI技術(shù)、6G海量數(shù)據(jù)大帶寬傳輸和通感融合技術(shù)、智能管理編排技術(shù)、端到端SBA服務(wù)化技術(shù)以及面向6G新系統(tǒng)“XX面”模型構(gòu)建，并對這五大類技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了總結(jié)和展望。