带你读《6G需求与愿景》第三章6G 设计思路与愿景3.5 6G 网络的演进展望 (二)-阿里云开发者社区

开发者社区> 人民邮电出版社> 正文

带你读《6G需求与愿景》第三章6G 设计思路与愿景3.5 6G 网络的演进展望 (二)

简介: 带你读《6G需求与愿景》第三章6G 设计思路与愿景3.5 6G 网络的演进展望
+关注继续查看

3.5.2  资源有序编排

 

为了实现物理世界与虚拟世界融合的6G业务,6G网络需要应对多层次信息高维度资源控制的重要挑战。传统人—机—物以及与人的感官、情感、行为相近的“灵”,构成可全面感知世界的 6G网络通信对象,其高维度信息空间和差异化资源需要实现精准控制。例如,触觉网络中“灵”参与多维度传感器与用户身体的交互,需通过多模态数据的全面感知和精准控制,才能使用户的手、眼、耳、鼻等感官同时协调参与反馈。每个维度的信息量与传输性能不同,不同类型信息的精准同步,需要网络支持严格时延和极高可靠性要求的精准传输。与此同时,为支持“灵”作为跨接物理空间与人类意图的通信对象,传输节点组织、承载控制、交互管理等网络能力亟待增强,以支持人—机—物—灵的动态协作需求。因此,6G网络在人—机—物—灵有序接入的基础上,需引入知识定义网络,提供高于人类经验的差异化精准有序的资源编排与控制。


知识是人类从各个途径中获得的经验提升总结与凝练的系统认识,是在实践中认识客观世界的成果,包括事实、信息的描述以及在实践中获得的技能。随着网络、集群系统以及业务数据的大规模增长,作为复杂系统的6G网络,难以直接依赖于人类的经验见解和对规律的认知,由人工提取网络相关知识以完成系统的建模、求解和实施等过程,必须借助于自动化、智能化途径来完成。将在 6G网络中引入一个“知识平面”来完成这一过程,即以互相连接、共享意识的“灵”来构建知识平面,提供有序数据传输和在线学习更新,以代替传统数据中心和大型数据集的学习模式,从而实现连通分散的、碎片化的计算和存储等资源,构筑信息社会基础设施,并向各相关产业提供网络、计算及存储等传统服务以及其他更多具有应用价值的服务。


如何针对复杂不确定的网络环境,设计以“灵”构筑的知识平面是6G网络的重要挑战之一。设想包括:通过持续自主学习方式,从人工经验数据中提取组网与管控规律,抽象为通用知识;基于新型网络架构与控制策略,实现以知识定义连接、以知识定义协议、以知识优化策略的闭环,作用于网络的不同层级与不同功能,建立可表达、可计算、可调控的自驱动网络功能,通过知识平面实现资源精准控制与个性化需求。如图3-12所示,6G网络通过全局知识与个性化知识,实现泛在资源的有序编排,支持人—机—物—灵的大规模协同应用。


知识定义网络的难点在于对不可观测的网络状态进行分析,克服网络数据难以获取、数据复用性差等问题。因此设计知识平面,需要使互联的“灵”可从多模态数据中获取可复用的知识,再通过网络管控和与智能应用相关的知识生成与知识更新,利用多任务学习、终身学习、跨领域协同学习和多模态表示学习等,实现网络资源有序编排。

 

image.png

 

 

图 3-12通过知识平面实现资源精准控制与个性化需求

 

以网络资源调度为例,可定义3个层次的知识:网络状态知识,包括网络拓扑、链路时延、网络带宽和网络流量特征等;业务状态知识,包括业务需求、业务质量、业务体验等;实践技能知识,包括流量调度策略、资源分配方法、路径选择算法等。通过知识平面的生成式对抗网络(GenerativeAdversarialNetwork,GAN)自主学习网络状态知识和业务状态知识,从而为每个用户提供相应的路由策略。基于 GAN拓扑知识学习的路由性能如图 3-13所示,与传统方法相比,知识定义网络可快速适应网络拓扑和流量变化,为数据包选择最佳路径。

image.png

图 3-13基于 GAN拓扑知识学习的路由性能

以Mininet搭建数据平面,部署于IntelXeonE5-2407v2@2.40GHzCPU、24 GBDDR3RAM内存的服务器上。知识平面的 SDN控制器和深度强化学习模型部署于8核 Inteli7-9700K@3.60GHzCPU、64GBDDR4RAM内存的服务器上。基于 GAN的迁移学习路由在新环境中的收敛速度相对于 ACKTR(ActorCriticwithKroneck-er-FactoredTrustRegion)和 A2C(AdvantageActor-Critic)分别提高了 8.08倍和 9.25倍。算法收敛后数据包平均时延如下:ACKTR约为 29.06ms,A2C约为 40.06ms,原始的迁移学习算法约为 39.64ms,基于 GAN的迁移学习约为 27.83ms[1]

 

3.5.2     架构有序演进

 

5G网络支撑面向垂直行业的通信与协同计算,此时人—机—物仍是作为静态的通信对象,网络架构仍有边界确定性问题,可通过网络切片等技术构建不同类型的逻辑网络以满足需求。6G网络中,具有高移动性和多样性的“灵”动态遍布于多层多域的网络设备中,呈现出复杂性,形成了边界不确定性问题。为此,6G网络需通过泛在的有序接入、资源的有序编排和动态包容的网络体系架构,实现网络灵活自主聚合、自适应地满足复杂多样的场景及业务需求。

网络通过动态架构的有序演进,实现耗散过程的运行态优化,使其具有复杂系统的自调节和自演进属性。以人和灵为主体的交互行为可通过自协同和连续一致的控制策略,形成网络节点组织与信息流的有序性,进而使网络演进可规划、可预期。6G网络连接的自组织性源于人—机—物—灵的功能、空间和时间等有序性的构建和配置,多维度信息流的解析优化,人—机—物—灵的协同优化,以及网络节点结构的重构优化。

6G智能化通信与控制的全网渗透,可在网络各层节点提供面向业务的学习与推理,实现网络架构的有序演进。网络共享生态系统如图3-14所示,网络结构从集中式、分布式、自组织、逐渐演进至多层次去中心结构。利用“灵”接入与组网的动态性,根据应用与环境生成不同网络群体。通过将网络设计理论与机器学习方法有机结合,研究开放、动态环境下大规模节点的组织结构、行为模式和角色功能,对网络中多样化群体协作行为进行建模,探索个体贡献汇聚成群体行为的机理和演化规律,突破面向全局目标的智能演进方法。

 

 image.png

 

 

图 3-14网络共享生态系统

 

打破现有大规模深度学习依赖于高性能云数据中心的局限,利用遍布全球的网络节点并行学习和训练,设计拥有自学习能力的网络基础设施,实现全网的推理和演化。通过设计支持分布式训练的新型网络控制器,实现联盟学习、节点分组、资源调度等功能,使网络具备自驱动能力。边缘计算节点分布式训练的性能提升如图 3-15所示,在多个 100Mbit/s无线带宽网络边缘节点中,采用通用梯度稀疏方法,分布式训练经典卷积神经网络,可明显提升加速比。

image.png

图 3-15边缘计算节点分布式训练的性能提升

仿真实验比较 1~64个分布式训练节点,带宽为 10Mbit/s,分布式训练 AlexNet网络的加速比。通用梯度稀疏(GGS)方法与深度梯度压缩(DGC)方法,在分布式节点为 64时,与基线方法相比,可以实现近 46倍的加速比[1]

 

|参考文献 |

 

[1]张平张建华戚琦Ubiquitous-X:构建未来 6G网络[J]. 中国科学信息科学,2020(6).

[2]张平牛凯田辉6G移动通信技术展望[J]. 通信学报, 2019, 40(1): 141-148.

[3]    HARARIYNAbriefhistory oftomorrow[M]. 林俊宏北京中信出版集团, 2020.

[4]    GSMAIntelligence.Globalmobile trendswhat’s driving the mobile industry?[Z]. 2018.

[5]     中华人民共和国工业和信息化部2019年上半年通信业经济运行情况[Z]. 2019.

[6]     IEC.Communicationnetworksandsystemsforpowerutilityautomation-part90-12:wideareanetwork engineering guidelines:TR61850-90-12[S]. 2015.

[7]     FG-NET-2030.Network2030-ablueprintoftechnology,applicationsandmarketdriverstowardstheyear2030 andbeyond[R].2020.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

版权声明:本文内容由阿里云实名注册用户自发贡献,版权归原作者所有,阿里云开发者社区不拥有其著作权,亦不承担相应法律责任。具体规则请查看《阿里云开发者社区用户服务协议》和《阿里云开发者社区知识产权保护指引》。如果您发现本社区中有涉嫌抄袭的内容,填写侵权投诉表单进行举报,一经查实,本社区将立刻删除涉嫌侵权内容。

相关文章
LTE-NR 双连接|带你读《5G无线网络规划与设计》之十二
LTE双连接扩展了载波聚合的应用,能够有效提升网络容量,并具有提高切换成功率、负载均衡等能力。3GPP 基于 LTE 双连接提出了 LTE-NR 双连接技术,定义了 4G、5G 紧密互操作的技术规范,开创性地将 RAT 间的互操作过程下沉至网络边缘。对于 5G 来说,基于 LTE-NR 双连接技术的非独立组网模式可使 5G核心网和接入网分步部署,有利于 5G 的快速部署和应用。
3472 0
阿里云服务器怎么设置密码?怎么停机?怎么重启服务器?
如果在创建实例时没有设置密码,或者密码丢失,您可以在控制台上重新设置实例的登录密码。本文仅描述如何在 ECS 管理控制台上修改实例登录密码。
4073 0
嵌入式 hi3518平台以太网网络模块设计包括重连机制和网线检测机制
[html] view plain copy        #include      #include      #include      #include      #include      #include      #include     ...
648 0
以网游服务端的网络接入层设计为例,理解实时通信的技术挑战
本文参考并引用了部分腾讯游戏学院的相关技术文章内容,感谢原作者的分享。 1、前言 以现在主流的即时通讯应用形态来讲,一个完整的即时通讯IM应用其实是即时通信(英文简写:IM=Instant messaging)和实时通信(英文简写:RTC=Real-time communication)2种技术组合在一起的一整套网络通信系统。
3241 0
阿里云服务器端口号设置
阿里云服务器初级使用者可能面临的问题之一. 使用tomcat或者其他服务器软件设置端口号后,比如 一些不是默认的, mysql的 3306, mssql的1433,有时候打不开网页, 原因是没有在ecs安全组去设置这个端口号. 解决: 点击ecs下网络和安全下的安全组 在弹出的安全组中,如果没有就新建安全组,然后点击配置规则 最后如上图点击添加...或快速创建.   have fun!  将编程看作是一门艺术,而不单单是个技术。
4504 0
[连载]《C#通讯(串口和网络)框架的设计与实现》-2.框架的总体设计
目       录 C#通讯(串口和网络)框架的设计与实现... 1 (SuperIO)- 框架的总体设计... 1 第二章           框架总体的设计... 2 2.1           宿主程序设计.
1425 0
5G 承载网络概述 | 带你读《5G承载关键技术与规划设计》之一
5G 承载网络是为 5G 无线接入网和核心网提供网络连接的基础网络,不仅要为这些网络连接提供灵活调度、组网保护和管理控制等功能,还要提供带宽、时延、同步和可靠性等方面的性能保障。本节首先概述 5G 网络的三大应用场景以及 5G相对于 4G 在关键能力指标上的变化;接着分析 5G RAN 架构演进,介绍核心网重构对承载网的挑战。
1476 0
[连载]《C#通讯(串口和网络)框架的设计与实现》- 10.宿主程序详细设计
目       录 第十章           宿主程序详细设计... 2 10.1        配置文件设计... 3 10.2        加载设备驱动... 4 10.3        加载界面视图.
1073 0
472
文章
0
问答
文章排行榜
最热
最新
相关电子书
更多
文娱运维技术
立即下载
《SaaS模式云原生数据仓库应用场景实践》
立即下载
《看见新力量:二》电子书
立即下载