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

本白皮书由中移智库发布，中国移动通信研究院编制，聚焦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等内容，旨在推动天地一体化通信网络的构建与演进，实现全球全域低成本泛在覆盖和高可靠通信服务。

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“天地互联”、“天地协同”、“天地一体”三个阶段，最终实现全球无缝覆盖。
• 融合研究：3GPP、ITU、CCSA等国际组织已启动天地融合研究，推动地面网络与卫星网络的协同。
• 技术支撑：通过卫星低轨化、巨型星座建设等技术，实现更高速率、更低时延的通信能力。
• 国内进展：中国已开展低轨宽带通信试验星座建设，具备大规模星座组网能力。
• 应用场景：为海洋、偏远地区等无网络覆盖区域提供稳定、高带宽、低时延的连接服务，缩小数字鸿沟。

2. 分布式自治网络发展趋势

• 架构演进：分布式系统将逐步替代传统集中式架构，实现自规划、自部署、自优化和自演进。
• 技术融合：AI、语义通信、大数据等技术推动网络向意图驱动、智能化方向发展。
• 应用场景：包括沉浸式交互、工业控制、物联网等，需要分布式计算和边缘协同。
• 标准化进展：ITU-T SG13、IMT-2030(6G)推进组等已开展分布式网络标准化工作，支持多场景、多业务需求。

3. 典型场景

• 泛在覆盖场景：利用卫星互联网实现全球覆盖，尤其适用于海洋、偏远地区等。
• 可靠连接场景：
  • 高可用卫星广域物联网：实现物联网设备的广域覆盖和数据高效回传。
  • 分布式星载专网业务：满足金融、政府等高SLA、高安全、高可靠业务需求。
• 融合创新场景：
  • 分布式边缘计算：实现天地一体化计算资源协同，支持在轨图像处理、AI推理等。
  • 内容分发：通过星载CDN/MEC技术实现高效内容分发，提升用户访问响应速度。

关键技术发展趋势

4.1 无线预补偿接入

• 针对卫星高速运动带来的多普勒频移问题，提出网络侧预补偿机制，提升频率同步能力。
• 利用星历和GNSS信息实现上下行链路的频率同步和时延补偿。

4.2 服务化框架

• 构建五面协同架构（控制面、用户面、数据面、计算面、安全面），实现灵活组网和分布式服务管理。
• 支持服务自动注册、能力协商、状态感知、分布式路由等功能，实现“子网即插即用”。

4.3 原子化部署

• 实现分布式微云基础单元，支持按需扩展和灵活部署。
• 采用COTS器件和通用商业处理器，提升系统可靠性与可维护性。

4.4 数据存储和同步

• 引入区块链技术实现数据的可信存储与同步，支持用户上下文数据、联邦学习模型等的分布式管理。
• 通过DHT机制实现数据在天基、空基、地基节点的高效共享与传输。

4.5 业务连续性

• 提升分布式节点协同能力，支持卫星与地面网络的无缝切换。
• 实现基于星座运行规律的预切换机制，减少切换时延和信令冲击。

4.6 星地融合网络切片

• 提供差异化、定制化、高隔离的网络服务，满足行业专网、高安全、高SLA等需求。
• 支持星地统一的切片管理机制，实现网络切片的灵活配置和动态调度。

原型验证成果

• 星核系统：中国移动联合华为、上海小卫星等研发了星载极简核心网原型，支持再生模式下的高可靠、低时延通信。
• 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。
• 验证范围：已完成实验室星地组网测试和整星地面模拟测试，验证了天地一体化网络的可行性。

总结与展望

• 技术理念：6G天地一体分布式自治网络将实现“架构融合、多轨融合、高效协同、动态自治”。
• 未来方向：需进一步加强地面与卫星技术融合，突破架构、协议、关键核心技术等瓶颈。
• 产业推动：推动标准化、产业培育、应用试点，探索广播组播、边缘计算、行业专网等新业态。
• 目标愿景：构建全覆盖、高可靠、低成本的天地一体化网络，支持大众市场、行业市场、应急市场、海外市场等多场景应用。

关键信息汇总

• 天地一体化网络将实现全球无缝覆盖，支撑6G泛在连接与分布式组网。
• 分布式自治网络通过AI、大数据等技术实现自规划、自优化、自演进。
• 星地融合网络切片支持行业专网的高SLA、高安全、高隔离需求。
• 星核系统作为6G天地一体分布式网络的原型，已验证星上再生模式的技术可行性。
• 区块链与DHT技术将用于提升数据存储与同步的安全性与效率。
• 无线预补偿接入和业务连续性机制是实现天地一体化网络稳定运行的重要支撑。

未来展望

• 需持续推动天地融合技术的标准化和产业化。
• 加强产学研合作，推动应用试点与技术落地。
• 实现天地一体化网络的智能自治、低成本、快速组网，提升国家应急通信与行业专网能力。