6G移动网络架构SOLIDS——驱动力、特征及功能拓扑

溯溪而上

Guangyi Liu Engineering

第五代（5G）移动通信系统将开启万物互联的新时代，成为各行各业创新发展的助推器。与此同时，5G的商用也将促进人工智能（AI）、云计算、大数据技术的应用。5G不仅深刻地改变了人们的生活方式，还加速了整个社会的信息化和数字化，推动社会走向“数字孪生和智慧泛在”。在全新的“数字孪生”世界中，每个物理实体都有一个虚拟映射。物理世界中人与人、人与物、物与物之间的信息与智能传递，可通过数字世界来实现。数字世界是对物理实体的模拟和预测，可准确反映和预测物理世界的真实状态。在数字世界提前干预，可预防物理世界中意外事故和自然灾害的发生。“数字孪生”世界将有利于进一步解放人类，提高人们的生活水平、生产效率和社会治理水平，实现“数创世界新，智通万物灵”的美好愿景。

“数字孪生”世界将催生更多新的移动网络应用场景，如通感互联网、全息交互、数字孪生人、智能交互、智能交通、精准医疗等。这些场景需要更高的网络能力，这将推动5G移动网络向下一代网络演进，即第六代（6G）移动通信系统。

网络架构是6G移动系统的基石，它为不同使能技术提供基础框架，以支撑目标服务与应用。网络演进的主要驱动力来自如下三个方面：

第一个驱动力是2030年新应用和新场景带来的新需求。5G的商业化激发了人们对下一代移动网络的想象和期待。一方面，新的业务/应用和用例将被开发出来，它们需要更高的网络性能，如更高的数据速率、更低的时延、更高的可靠性、更高的定位精度，这些都超出了5G系统的能力范围。另一方面，6G网络需要提供全新的网络能力，如智能和安全。

第二个驱动力是信息、通信和数据技术（ICDT）的深度融合，这将推动网络的服务能力和运行效率全面提升。计算、存储等资源将从中心扩展到边缘，网络也将具备内生计算能力和资源感知与控制能力。边缘AI和分布式AI在当今越来越流行，这促使大家在网络设计中考虑AI部署方法，支撑实时AI应用。与此同时，数据治理已然成为趋势，在网络设计中也需要考虑数据安全与合规、数据分析与应用、数据安全流通等技术的应用。

第三个驱动力是5G网络面临的问题和挑战。在设计6G移动网络架构时，应继承5G移动网络的成熟技术和理念，深刻吸纳5G网络在系统设计、商业部署和运营经验等方面的教训。此外，为了保证6G网络的成功和可持续发展，5G网络面临的高投资成本（CAPEX）/运营成本（OPEX）、高功耗、运维难度大等问题和挑战也需要在6G中得到有效解决。

基于如上考虑，中国移动通信集团有限企业的刘光毅等提出了一个称为SOLIDS的“三层”“四面”逻辑网络架构。SOLIDS一词由六大6G网络特性的第一个字母组成，即柔性（soft）、按需服务（on-demand fulfillment）、至简（lite）、内生智慧（native intelligence）、数字孪生（digital twin）和内生安全（native security）。

SOLIDS逻辑网络架构中的“三层”包括资源层、网络功能层和应用与服务层。资源层提供无线、计算、存储等底层资源，并为网络功能层的功能生成提供相应的支撑和服务。网络功能层形成特定的网络功能，或将一种或多种网络功能组合在一起，以满足应用与服务层的需求。应用与服务层为客户的业务和应用提供相应支撑，实现服务定制化。“四面”包括数据采集面、AI面、安全面、共享协作面。数据采集面负责端到端网络中数据的采集、清理、处理和存储，并向其他层、其他面提供数据订阅和更新服务。AI面提供AI引擎。AI面结合网络中各个领域的功能需求，提供相应的大数据分析、AI算法、模型训练服务以及相关解决方案的仿真验证。AI面的功能可以是集中式的，也可以是分布式的；可以分布在网元和终端上，支撑实时的AI应用，也可以集中在云上，利用云端海量数据实现复杂的算法。同时，可以将AI面的AI能力对外开放，也可以通过共享协作面将外部AI能力引入到AI面，实现AI能力的众筹。安全面通过从数据采集面订阅数据，从AI面订阅模型，从资源层订阅所需资源，为整个网络提供内生安全支撑。可以通过共享协作面为客户提供安全服务，也可以将安全能力开放给外部合作伙伴，或者实现外部安全能力的众筹。共享协作面实现了数据、模型、网络能力的安全共享以及众筹、众包。

SOLIDS逻辑网络架构及其六大网络特征