動態(tài)焦點:中國移動陸璐：“三體四層五面”的6G架構(gòu)中孿生體的思考和探索

當(dāng)前，全球5G規(guī)模化商用已進(jìn)入快車道，世界主要國家和地區(qū)及主流企業(yè)均已啟動6G研究，多措并舉加速6G創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)。有關(guān)中國移動對“三體四層五面”的6G架構(gòu)中孿生體的思考和探索，近日，中國移動研究院基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究所副所長陸璐在接受移動Labs專訪時表示，孿生體是6G架構(gòu)設(shè)計中的重要創(chuàng)新，中國移動“三體四層五面”6G架構(gòu)中定義了獨立的數(shù)字孿生體，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)本體和網(wǎng)絡(luò)孿生的統(tǒng)一，擴(kuò)展了全新網(wǎng)絡(luò)空間。

6G時代呼喚新一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的發(fā)展是移動通信網(wǎng)絡(luò)代際發(fā)展的核心標(biāo)志之一，是每一代通信網(wǎng)絡(luò)的骨骼和中樞。隨著5G進(jìn)入規(guī)模商用階段，6G逐漸成為全球科技創(chuàng)新的焦點領(lǐng)域。在本次專訪中，陸璐首先分析了6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)變革的3個驅(qū)動力。

(相關(guān)資料圖)

1、新場景新需求驅(qū)動

6G網(wǎng)絡(luò)一方面需要增強(qiáng)面向大眾用戶提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，也需要支持典型的6G業(yè)務(wù)場景，包括沉浸式交互、云XR、全息通信、通感互聯(lián)、數(shù)字孿生等。新業(yè)務(wù)形態(tài)和需求提出靈活彈性組網(wǎng)、支持大規(guī)模算網(wǎng)能力、通信能力與感知能力融合、統(tǒng)一的一體化架構(gòu)等要求，是6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計的最直接以及最關(guān)鍵驅(qū)動之一。

2、新技術(shù)融合驅(qū)動

6G是DOICT技術(shù)深度融合的新一代移動通信系統(tǒng)，呈現(xiàn)出極強(qiáng)的跨學(xué)科、跨領(lǐng)域發(fā)展特征，而IP新技術(shù)的出現(xiàn)，為6G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展提供了更多的能力參考，二者的結(jié)合可以稱為DOI2CT。面向2030，在論證跨界領(lǐng)域新技術(shù)發(fā)展態(tài)勢和引入可行性的基礎(chǔ)上，需不斷推進(jìn)DOI2CT與6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)的融通發(fā)展，更好地為上層應(yīng)用提供服務(wù)。

3、新戰(zhàn)略驅(qū)動

國家對數(shù)字化變革發(fā)展的戰(zhàn)略方向不斷對信息通信提出更高要求，6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需要契合數(shù)字經(jīng)濟(jì)、雙碳、東數(shù)西算、安全可信等戰(zhàn)略驅(qū)動力。例如“東數(shù)西算”國家戰(zhàn)略對算力布局、數(shù)據(jù)調(diào)度和網(wǎng)絡(luò)連接提出了進(jìn)一步要求，需要6G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)算力和網(wǎng)絡(luò)深度協(xié)同。

5G向6G發(fā)展是從萬物互聯(lián)向“萬物智聯(lián)，數(shù)字孿生”的一個過程。在5G商用過程中，也獲得了一些對6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計的啟示。今年6月，中國移動發(fā)布了“三體四層五面”的6G架構(gòu)總體設(shè)計。從空間、邏輯和功能三個不同的維度，對整個6G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整體架構(gòu)的設(shè)計。其中在空間維度引入了數(shù)字孿生體，由它去實現(xiàn)從物理空間到數(shù)字空間的擴(kuò)展，以及本體和孿生的統(tǒng)一。在邏輯方面，對功能進(jìn)行了分層，強(qiáng)化了對算力和路由的管理，同時通過分層體現(xiàn)了跨層跨域的技術(shù)拉通。功能方面，在經(jīng)典的控制面和用戶面的基礎(chǔ)上，增加了數(shù)據(jù)面、計算面和安全面，進(jìn)一步強(qiáng)化了功能類別。

6G架構(gòu)中孿生體的總體思考

中國移動“三體四層五面”6G架構(gòu)中定義了獨立的數(shù)字孿生體，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)本體和網(wǎng)絡(luò)孿生的統(tǒng)一，擴(kuò)展了全新網(wǎng)絡(luò)空間。

據(jù)陸璐介紹，數(shù)字孿生體是物理實體對象在虛擬空間中的映射，包含數(shù)據(jù)、模型、映射和交互四個關(guān)鍵要素,旨在實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的低成本試錯、智能化決策、高效率創(chuàng)新。6G網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生體服務(wù)于網(wǎng)絡(luò)本體、網(wǎng)絡(luò)編排管理體的全生命周期優(yōu)化，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全方位立體可視，并面向服務(wù)提供孿生能力開放，最終助力6G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)智能自治。

在孿生體的設(shè)計中，需要尋求能力和價值之間的平衡，既要立足能力打造，通過孿生體的完備功能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛實實時、安全可靠的交互映射；又要充分考慮價值增益，通過成本和效益的平衡，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)孿生體的全域高效部署。

陸璐認(rèn)為，面向6G網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生體需要重點關(guān)注三大關(guān)鍵技術(shù)：

01多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集技術(shù)

數(shù)據(jù)是構(gòu)建孿生體的基礎(chǔ)，是網(wǎng)絡(luò)建模的核心要素，物理網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)拓?fù)鋸?fù)雜、設(shè)備種類多樣、部署位置分散，其數(shù)據(jù)具有多源異構(gòu)的鮮明特征。如何進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集？物理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)（幾何、狀態(tài)、事件、拓?fù)洌?、網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)3類。孿生體在不同級別對數(shù)據(jù)采集的要求不同，級別越高，對物理網(wǎng)絡(luò)的擬真程度越高，對數(shù)據(jù)的采集要求就越高，對數(shù)據(jù)采集頻率、存儲空間、處理實時性要求也越高。為實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)采集，滿足各級別數(shù)據(jù)需求，數(shù)據(jù)采集協(xié)議應(yīng)符合精準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)化、輕量化“3個準(zhǔn)則”?？偟膩碚f，在面向多源異構(gòu)的數(shù)據(jù)采集過程中，如何用最少的關(guān)鍵數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高保真的復(fù)現(xiàn)，這是需要進(jìn)一步研究的問題。

02網(wǎng)絡(luò)建模

模型是數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)最核心的組件，既要實現(xiàn)對物理網(wǎng)絡(luò)的高保真模擬，又要準(zhǔn)確滿足用戶需求，如果沒有精準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)模型，數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)就是空中樓閣。數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)模型根據(jù)實現(xiàn)功能和需求來源分為基礎(chǔ)模式和功能模型，兩者又可細(xì)分為更多類別。對于基礎(chǔ)模型建模，相對于仿真技術(shù)和模擬技術(shù)，數(shù)學(xué)抽象建模資源消耗低、運行速度快、擴(kuò)展性稍差。而功能模型可以通過人工智能算法構(gòu)建，例如利用知識圖譜實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障診斷和修復(fù)類的功能模型。低資源消耗、高精度、高實時性、支持大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的建模技術(shù)是構(gòu)建DTN的關(guān)鍵，也是重要的研究方向。

03接口協(xié)議體系

接口協(xié)議體系研究關(guān)系到大規(guī)模數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的兼容性和擴(kuò)展性問題。兼容性的問題在于，不同廠商生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及網(wǎng)元所使用的接口及協(xié)議千差萬別，如何適配各廠商設(shè)備，降低數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建成本。而擴(kuò)展性的問題在于網(wǎng)絡(luò)新應(yīng)用層出不窮，如何做到及時擴(kuò)展，滿足新應(yīng)用需求。面對構(gòu)建大規(guī)模數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)的兼容性和擴(kuò)展性需求，數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要設(shè)計統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)化的接口和協(xié)議體系。

陸璐進(jìn)一步表示，面向6G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)孿生體首先面臨技術(shù)挑戰(zhàn)，基于規(guī)模龐大的通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的復(fù)雜巨系統(tǒng)，數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)的兼容性、擴(kuò)展性、網(wǎng)絡(luò)建模、實時性等技術(shù)難題更加突出。其次也面臨了新的安全風(fēng)險挑戰(zhàn)，物理網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)信息大量存放在孿生平臺上，會增加用戶數(shù)據(jù)安全風(fēng)險，比如泄漏或者遭受攻擊等。此外，數(shù)據(jù)隱私保護(hù)或數(shù)據(jù)合規(guī)使用的法律法規(guī)也會增加完整數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)建難度。

積極推進(jìn)DTN技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究

面向?qū)\生體的設(shè)計，中國移動提出“三層三域雙閉環(huán)”DTN架構(gòu)，以數(shù)字化方式創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)本體的虛擬孿生體，通過與網(wǎng)絡(luò)本體之間的實時交互映射，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的全過程、全生命周期管理。

陸璐表示，中國移動不光著力于架構(gòu)的設(shè)計，對于構(gòu)建數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系上也做了很多推動工作。在ITU，IETF、CCSA和IMT2030等國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)組織中完成多個立項和標(biāo)準(zhǔn)輸出，包括發(fā)布全球首個DTN標(biāo)準(zhǔn)“Y.3090：數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和需求”，有助于全球范圍內(nèi)形成DTN統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。同時，在ITU、IETF國際組織內(nèi)率先完成DTN項目的立項和標(biāo)準(zhǔn)輸出，擔(dān)任CCSA TC3和IMT2030網(wǎng)絡(luò)工作組數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)子組的組長單位，協(xié)調(diào)國內(nèi)DTN相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化研究和布局。

作為數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)的首倡者，中國移動近年來多次舉辦產(chǎn)業(yè)及學(xué)術(shù)研討會，與業(yè)界合作發(fā)布多篇白皮書。2021年先后在IEEE DTPI發(fā)起首次數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)國際學(xué)術(shù)專題會議，在北京通信展組織業(yè)內(nèi)首個數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)研討會，2022年分別在IEEE 2022 NOMS、DigiTwin 2022及IEEE DTPI 主導(dǎo)三次數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)國際學(xué)術(shù)專題會議，持續(xù)推動數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新；繼去年發(fā)布了業(yè)界首篇《數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)（DTN）白皮書》之后，今年聯(lián)合中信科發(fā)布《面向6G的數(shù)字孿生技術(shù)白皮書》，以及在ODCC上牽頭發(fā)布《數(shù)據(jù)中心數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)技術(shù)白皮書》，不斷推進(jìn)技術(shù)研究進(jìn)展，進(jìn)一步達(dá)成更多的產(chǎn)業(yè)共識。

此外，中國移動還開放了面向算力網(wǎng)絡(luò)的運維管理場景的數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)DTN原型，可大幅提高網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化策略和智能應(yīng)用的部署效率，提升網(wǎng)絡(luò)運維效率并減少運維人力投入。并且也聯(lián)合業(yè)界伙伴共同開展數(shù)字孿生技術(shù)在現(xiàn)網(wǎng)的試點驗證，有效驗證了數(shù)字孿生在生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用價值。值得一提的是，在電信管理論壇TMF牽頭完成“5G數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)”催化劑項目，并獲得“未來技術(shù)探索”獎項，在電信運營管理領(lǐng)域形成廣泛影響，為產(chǎn)業(yè)界繼續(xù)探索和驗證DTN的應(yīng)用價值提供了優(yōu)質(zhì)示范。

2030年后的社會將是數(shù)字孿生社會。陸璐表示，孿生體是6G架構(gòu)設(shè)計中的重要創(chuàng)新，是在技術(shù)和需求驅(qū)動下，為網(wǎng)絡(luò)的物理空間擴(kuò)展了全新的數(shù)字空間。面向未來，期待與業(yè)界伙伴攜手，共同推進(jìn)數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)發(fā)展，實現(xiàn)6G“智慧泛在、數(shù)字孿生”愿景。

關(guān)鍵詞： 中國移動 三體四層五面