下一代泛在实时通信网络架构白皮书（2024年）

前 言2023本白皮书的版权归中国移动所有，未经授权，任何单位或个人不得复制或拷贝本建议之部分或全部内容。 目录 下一代泛在实时通信网络架构发展的驱动因素 -1-新景驱动 -1-新技驱动 -2-网演进动 -4-下一代泛在实时通信网络架构设计理念 -5-总研判 -5-核理念 -6-关要素 -7-下一代泛在实时通信网络总体架构 -9-3.1网络总体架构-9-3.2统一控制面-10-3.3统一数据面-14-3.4智能面-19-3.5统一媒体面-22-3.6应用面-28-4.产业发展建议-30-缩略语列表-31-参考文献-33-在新科技的驱动下，未来实时通信网络应面向个人智能助理、沉浸式通信、多模态通信、多维连接等多感官、全媒体、多形态业务场景，助力实时通信业务的高质量发展，促进垂直行业数字化转型，提升个人业务沉浸式体验，驱动商业模式从用户经营、流量经营向价值经营演进。随着AIAIAIGCAIAIAR3D3D通过自动立体显示、全息显示等，通过优化图像呈现，实现无需佩戴眼/等更加丰富的通信体验。基于用户上传的个性化形象或多角度视频，网络侧可构建高写实人物模型，并根据不同的会话场景实现人物模型的风格变化。未来实时通信网络需要引入多模态大模型，简化多模态信息与用户意图的识别，实现多模态信息的转换和生成。随着人工智能、元宇宙、跨学科融合等新科技的不断涌现，驱动未来实时通信网络从2D3D/LLMMLLMAIAgent等，通过时空智能、具身智能感知世界、理解世界，分析多模数据、识别人类意图。元宇宙结合XR3DAIICT人工智能技术能高效解决复杂问题，提升生产效率，创新服务模式。以AIGC技术为依托AILLM（LargeLanguageModels，大型语言模型）：具有数十亿甚至数千亿参数的人工智能模型，在大量文本数据上进行训练，能够理解和生成自然语言，基于LLM所构建的AIAgent具备与未来实时通信网络结合的无限潜力。结合、工具等构建AIAgent，还可进一步确保生成内容的准确性、避免偏见和不当内容的产生等。MLLM（MultimodalLargeLanguageAIAgent：以LLM/MLLM为核心，实现任务拆解，进行推理决策、反思和自主学习等，通过RAGLLM/MLLM3D沉浸式终端和交互技术：随着AR眼镜MicroLED走向成熟，轻量化、低功耗的AR眼镜将逐步成为广泛普及的增强现实体验终端，并借助自然3D可以带来真人效果的数字分身，结合听声辨位、眼对眼交流、多视角观察、协同展示等功能，带来更丰富的通信体验。这些沉浸式终端，将成为未来虚实世跨学科新技术接连出现，生命科学和信息技术交叉融合，叠加算力、人工智能及通感一体等技术将有效扩展信息通信技术边界。ICTIT术。5GCSBA架构开启了电信网络向服务化演进的大门，未来网络会向全服务化（HSBA，HolisticService-BasedHTTP/3、Serverless机制、函数服务等更多的服务化技术；同时需要与算力网络深度融合，形成算网一体化的新型基础设施，为用户提供低时延、高可靠的算力连接。可见电IT6GWiFiSIP终端，也支持未来AR3D实时通信业务发展初期网络采用电路交换技术，随着以太网、TCP/IP、互联网的崛起，网络趋向IP化，由电路交换向分组交换转变。为了保证语音业务的持续演进，3GPP提出了IMS（IPMultimediaSubsystem，即IP）4G5G5G当前IMS/IMS网络中网元类型众多，进而导致网络故障风险点多，网络维护和功能升级复杂度高。现网使用SIP、H.248、Diameter、DNS、HTTP等多种协议，涉及接口众多，网络运行和维护难度高。/SIP业务触发机制僵化等问题，均将影响XR终端与网络业务耦合，会话控制与网络业务逻辑耦合。通过SIP信令交互实现上层业务控制，使得新业务上线或特定业务更新往往需要扩展SIP参数和基础网络频繁升级，协同改造过程复杂，从而导致新业务上线困难。面向多维感知沉浸化、真实虚拟融合化、端到端智能化等未来实时通信业务需求，结合人工智IMS（一）沉浸式通信技术日趋成熟，下一代泛在实时通信网络应面向虚实融合、多模态通信等业务需求，提供沉浸、多感的融合通信。未来虚实融合、多模态通信等新业务要求未来实时通信网络在基础音视频之外，还需支持满足低时延、高速率、高确定性的姿态、触觉、嗅觉等多模数据感知、编码和传输，以及多流协同能力，同时需要网络基础设施具备空间计算、视频渲染、算力调度、帧粒度识别等更高阶的能力。（二）融合AI大模型、AIAgent等新科技，下一代泛在实时通信网络感知世界、理解世界，将基于AI实现物理世界和数字世界的“真身、化身、分身”智能通信。为全面赋能真身、化身、分身、意图通信、语义通信等多元化应用场景，亟需构建可以有效融合AI（LLM、MLLM），内置AIAgentAI(AIaaS)模式，（三）当前网元数目多，协议接口复杂，部署周期长，下一代泛在实时通信网络未来应采用至简架构设计。网络复杂度已成为IMSlocalbreakout就近提供统一服务。网络协议层面，以网内全服务化为基础理念，使用统一化协议提升信令流程灵活度。交互机制层面，结合业务触发机制灵活性需求与媒体重协商流程优化需求，考虑将基础会话控制与业务逻辑解耦，媒体协商与会话控制解耦，实现交互流程至简化。（四）传统实时通信网络架构生态较为封闭，网络能力扩展不够灵活，下一代泛在实时通信网络架构需支持网络从“通话工具”向“平台生态”演进，驱动新产业链快速建立。传统实时通信网络作为运营商提供音视频通话服务的基石，其稳定性与可靠性在过往岁月6G当前基于IFC（五）面向未来泛在接入、泛在终端等需求，下一代泛在实时通信网络架构需同步考虑传统和新型终端接入，空天地海接入，以及现网兼容与互通性的需求，实现面向未来实时通信网络的代际平滑演进。传统实时通信网络是运营商音视频通话的基础网络，面向6G演进的下一代实时通信网络需要支持存量SIP终端和新型终端，以及空天地海全域协同接入，并同步支持与传统实时通信网络互通，这种兼容并蓄的能力，是下一代泛在实时通信网络保持生命力的关键所在。基于对下一代泛在实时通信网络架构设计的总体研判，将秉承如下理念开展架构设计：（一）架构至简：实现网络架构、接口机制和交互流程的全方位简化，以至简网络底座实现泛在实时通信网络关键能力。在架构方面，实现网元融合，减少网元数量；在接口方面，统一协议；在信令流程方面，减少交互流程复杂度。（二）智能原生：网络架构及其功能面需原生具备AI能力，打造内生、可信的智能化网络底座。从内容生产、媒体处理、意图识别等维度实现实时通信网络全面智能化；在智能原生的基础上，将数据安全、用户隐私保护能力内置到原生架构中，满足用户对个人数据安全和隐私保护的诉求。（三）网络敏捷：网络功能可灵活动态加载，媒体能力可插件化调用，以高效满足多模态融合、万物智联、虚实共生等业务场景需求。未来新功能、新应用场景丰富多样，网络架构需具备新能力动态加载、即插即用、新应用按需快速上线等特性，才能有效支持面向6G的实时通信新场景需求。（四）演进平滑：支持跨域接入融合、多域终端接入、跨域身份呈现和全域统一服务等功能，并同步兼容传统终端与传统网络互联互通。ARVRIMS下一代泛在实时通信网络需考虑至简化架构、原生化智能、敏捷化底座、全域化协同四大设计要素。极简交互：基于功能融合统一后的控制面、媒体面和数据面，以及服务化架构和接口协议演进：融合QUIC的MoQ、HTTP/3灵活触发：当前IMSAS分布自治：通过“媒体自控制自协商”屏蔽网元内部复杂的逻辑和调用关系，简化媒AIAgent:内置AIAgent智能分析：通过分析网络实时通信数据，可以为整体网络和各功能面优化决策提供相XR敏捷部署：提供敏捷底座，支持插件框架，在插件框架下，实现插件的快速开发、测智能编排：支持业务协同流程灵活编排，打破、优化媒体能力串行调用，通过编排实5G/6GWiFiSIP终端，也支持未来AR眼3D图1下一代泛在实时通信网络总体架构下一代泛在实时通信网络总体架构以“架构至简、智能原生、网络敏捷、演进平滑”为核心设计原则，形成“三层五面”总体架构，其中，“三层”包括泛在控制层、泛在媒体层和泛在应用层，“五面”包括统一控制面、统一媒体面、统一数据面和智能面、应用面。泛在控制层：泛在控制层是下一代泛在实时通信网络架构的基石，包括统一控制面、统一数据面和智能面。支持控制简化、路由一跳直达；海量多模数据、统一存管；智能集中训DC备AI应用，将丰富的应用生态引入到下一代泛在实时通信网络。统一数据面：实现从传统IMSHSSSBI智能面：提供AI一媒体面的AIAIAI/XR泛在应用层：泛在应用层由应用面组成，其基于泛在媒体层和泛在控制层所开放的能SIP终端，也包括AR眼镜、裸眼3D终端、XR头显等新的终端形态；支持的接入技术涵盖5G/6G移动通信、/AI多模态通信形态和沉浸多感用户体验对下一代泛在实时通信网络的控制面提出了新的的要求，需面向至简化、服务化和智能化演进，进一步提效网络控制能力，适应未来实时通信网络发展。控制面需求描述架构至简是下一代泛在实时通信网络架构设计的关键要素，控制面架构设计以单网元构建网络控制功能为目标。融合控制面网元以IMS网络中xCSCF网元的接入管理、会话路由等服务功能为基础，融合MMTELAS、DCSF等网元的高频补充业务功能、DC控制功能、业务触发和嵌套管理功能、能力开放等功能服务，简化目前IMS网络的网元种类和网络层级，提升新业务上线和网络运维效率。网元归一，避免了注册信令、呼叫信令在多个网元间的转发处理，路由寻址、核心呼叫一跳直达，简化交互流程；高频补充业务下沉至融合控制面网元，实现基础呼叫零触发，提升网络的呼叫处理效率，降低呼叫时延；融合DC控制、业务触发和嵌套管理、能力开放等功能服务，高效支撑泛在实时通信网络面向第三方的能力开放架构，支持实时通信创新业务的快速部署和应用。控制面基于服务化架构实现网元功能聚合。服务化架构打破传统控制面烟囱式的网元功能部署方式，基于服务化编排，实现包括边缘接入、网络互通及行业应用等的多维场景功能的快速构建和部署。泛在实时通信网络以全服务化为目标，控制面与媒体面、数据面、业务面之间采用服务化接口，实现协议统一。考虑到终端接入和网络互通的兼容性需要，融合控制面网元需支持SIP终端和新型终端的接入，并支持与传统IMS网络互通，实现实时通信网络的代际平滑演进。基于大模型的AIAgentAI网络的高效控制也需要智能加持。通过感知网络运行信息，结合人工智能技术，实现更加精准的网络控制，提升网络通信性能，提升用户体验。控制面功能图2控制面逻辑架构控制面基于服务化架构设计，是下一代泛在实时通信网络的控制中心。控制面与媒体面、数据面、业务面之间采用服务化接口，并支持存量SIP终端接入和与传统IMS网络互通。IMS网络的P-CSCFI-CSCF和S-CSCFMMTELASIMSDCDCSFBDC、ADC等DC服务功能开放：通过对控制面泛在终端的实时通信连接能力、媒体和DC控制能力、媒体面分布式媒体处理能力、用户数据管理能力等进行抽象、封装、编排，开放给运营商自有和第三方应用，支持创新业务快速开发和部署；同时，用户实时通信业务（比如个人智能助理等）还需要将丰富的第三方应用（比如购物、导航等）引入到自身生态，第三方应用接口也可以进行封装和编排，供实时通信业务调用。具体实现时，可以通过服务插件、API、SDK等方多AgentAIAgent智能推理：根据网络控制需要，在控制面驻留的智能推理服务以完成本地推理，实现控制面关键技术IMSISCSIP下一代泛在实时通信网络需要支持大量创新业务的快速上线，需要控制面采用新的业务触发管理技术。SIP/业务触发方式从串行模式转变为以并行模式为主，一次会话的多个业务并行触发，避下一代泛在实时通信网络架构需考虑终端接入和网络互通的兼容，即同时支持存量SIP终端的接入、支持与IMS网络互通。支持存量SIPSIPSIP支持与IMS通的SIP数据面从IMS网络的HSS演变过来，由数据管理功能和数据存储功能构成，数据管理功能为下一代泛在实时通信网络提供用户鉴权、数字资产的身份认证和归属网业务签约等管理服务，数据存储功能向控制面、媒体面、智能面提供各类数据的采集、处理和存储等服务。数据面实现从传统HSS单一面向用户数据管理向全网数据的生产、消费等全生命周期的管理和数据增值服务目标的转变。数据面需求描述图3数据面存储管理数据面要存储控制面的用户数据，媒体面的数字资产数据，智能面的AI数据等，这些数据从存储规模，访问频率，读写性能各有差异，其中：/等，。AI数据面应提供统一的用户注册、签约数据管理等。数据面在支持用户USIM卡鉴权认证基础上，应能增强数字身份的统一认证能力：未来实时通信网络中，用户的“身份”将不局限于手机号码，而将涵盖更多用户个性化属性及业务自定义标识，这些属性和标识分散在不同的业务系统中，共同构成用户的数字身份，即数字身份无处不在。数字身份体系构建需定义全球唯一的数字身份标识，支持数字身份的可识别和可路由；以运营商为核心，具备开放的数字身份管理机制，包括为人、机、数字人等逻辑实体颁发身份。该数字身份的认证体系，需支持运营商、互联网以及应用间开放且安全的互通。数据面功能图4数据面逻辑架构数据面基于服务化架构设计，提供统一的SBI接口，同时支持通过DCI数据总线互联。其中，DCI为独立的数据传输通道，解决SBI难以实现的大批量、多样化数据的高效安全传输问题，包括SFTP，RDMA，Kafka等。数据面存储功能包含数据采集服务、数据处理服务、数据存储服务功能，实现对数据的全流程处理。数据存储服务：对AI数据面服务控制和管理功能包含数据服务总线，数据控制服务和数据执行服务。（DCI+SBI）（）DCI，通过SBI数据控制服务：基于HSS为数据的全生命周期活动提供安全防护，包括隐私数据脱敏，联邦学习，区块链等，在访问、传输、存储等过程采用全密态数据服务。数据面关键技术数据面向数据消费者（统一媒体面、统一控制面和智能面等）提供实时的数据存取服务，DirectMemoryAccess，CPU数据面要从网络中实时采集数据用于分析、推理和训练，为更加灵活高效的实现多节点数据汇聚，降低数据生产者网元的负载，应采用高吞吐、高可靠、高并发的消息中间件技术，如Kafka消息队列，是一种专注于高效数据处理和传输的消息中间件，用于训练和推理数据的实时采集以及高频订阅数据的共享，构建边采集边传输边处理的高效数据采集通道。AISFTPSFTP（KPI）SBI并通过SFTP数据面要存储管理的数据，在数据规模，读写频率，访问性能，持久化等方面存在明显的差异，需采用多模数据库和文件存储形式，最大化提升存储性能和容量规模。关系型数据库RDBMSNoSQLAgent其中分布式数据存储技术主要包括：HDFS，MinIO,CephObjectstorageMongoDB,Clickhouse分布式数据缓存，如RedisCluster。分布式计算框架，如MapReduceApacheSparkApacheKafka、RabbitMQ、FLinkACL智能面需求描述网络通过分析网络实时通信数据，可以为网络和功能优化决策提供数据支持，类似如下场景：AI智能面功能图5智能面逻辑架构智能面包括模型训练管理和模型推理两大功能模块：AI模型推理功能模块支持从模型训练管理功能模块下载泛在实时通信应用场景所需的模型并完成部署；提供基于AI模型的数据分析、模型推理与决策能力。智能面关键技术为使AIAIAI提供模型精度监控能力，对比评估输入数据、分析结果和实际测量数据；基于模型精度监控结果，对实时通信网络运行数据进行可信评估，触发模型重新训练和下发。AI图6下一代泛在实时通信网络分布式AI框架AIAIAI网络AI各网络层面的AI功能具有不同特点，智能面完成网络层面的数据分析，统一控制面的AIAgent根据数据分析结果对各媒体面的工作进行协调，完成主被叫终端的AIAgent任务与资AI2C2B求进行AI端-边-云AI网络具备协同端-边-云进行协同AI推理的能力，在针对用户的需求进行AI推理的过程中，统一媒体面AI统筹终端侧、统一媒体面及智能面的不同类型AI能力，对终端上报的需求进行任务拆解，根据任务量级与任务类型，分别推送到适合的网络节点进行协同推理，充分发挥各网络节点的AI能力，保证AI媒体业务的实时性。XR/媒体面需求描述XRAIGC模型、私有知识库、个人数据资产等，这些个性化的媒体需要独立运行空间进行隔离，来保证个人隐私和信息安全。XR上XRXR15ms实时通信网络经过多年发展，架构和流程越来越复杂的关键制约因素是控制面和媒体面紧耦合、会话控制协议和媒体协商紧耦合。实时通信媒体面与控制面之间紧耦合，采用主从的过程控制，一个会话媒体逻辑建立需要多轮消息交互，流程繁琐且平面之间紧密关联。会话控制协议SIP和媒体协商过程紧耦合，新增应用和媒体都会叠加到SIP流程上，端到端SIP会话路径上的接口、设备都会受到影响。解耦包括会话控制逻辑与媒体逻辑解耦、会话控制与媒体协商解耦，打破牵一发动全身的传统实时通信网络现状，是网络至简、释放创新活力的前提。人工智能、XR等技术进入千行百业，打破了CT、IT等行业之间的界限，开启了全行业协作的通信新模式。媒体面是跨界或作的中心，是AI、XR等新技术新能力的富集区，一个开放的媒体面架构将会激发出生态圈的更大活力，大幅提升跨界合作效率和集体创新出更多成果。网络稳定，是运营商的头等大事，大量的创新部署难免会对网络稳定运行造成影响，平衡好稳定与创新，在不影响网络稳定的前提下，快速部署媒体新能力提新服务，媒体面需要敏捷的新软件架构来支撑。媒体面功能图7媒体面逻辑架构SBISBIAI网络的新特点，支持内容AI2D3D媒体面关键技术XRAI、XR/收发敏捷架构采用插件化和容器化双框架设计，是一个开放的架构，兼顾稳定和灵活。借助敏捷架构，AI/XR等媒体插件、微服务可以快速部署到媒体面中，既不影响网络稳定又能实现业务创新。能力插件和微服务实现了媒体能力原子化，智能体根据意图编排原子媒体能力，为多行业合作提供了简洁、开放的模式。敏捷架构分为四层：框架层、能力层、服务层、支撑层。框架层、服务层、支撑层是系统的基础功能，能力层是系统的可选功能，根据需求选择性加载。图8媒体面敏捷架构XRAPISBI大模型、AIGC、数字人等AI技术可以生成声音、动作、表情、形象，图片、视频、文本等，赋能通信的同时，也给通信安全带来了巨大挑战。媒体面作为新技术新能力的主要载体，其架构的可信安全设计尤为关键；媒体面需要为用户提供全新的安全传输、空间隔离、反诈防伪等端到端媒体安全保障机制。QUIC协议兼顾了UDP的灵活和DataChannelRDMAECNMOQ、基于特征的AI泛在应用面是泛在应用层的重要组成部分，基于统一媒体面、统一控制面、智能面、统一2C2B应用面需求描述未来的泛在实时通信应用丰富多样，面向“千业百模”，需要支持智能助理、化身通信、XR/全息通信，甚至行业应用等，要求应用面具有良好的扩展性、灵活性，支持功能快速迭代、网业松耦合、数据高速传输等。2C/2B目前无论是运营商的自有应用，还是第三方提供的应用，都是串行触发、耦合度高，新应用引入交叉影响复杂，未来需支持网络与应用、应用与应用之间解耦。AI应用面功能泛在应用基于泛在控制层和泛在媒体层等开放的能力，例如意图识别、智能分析等，定制2C/2B应用兼容支持控制面的并发处理，运营商自有应用和第三应用之间可以独立并发执行。应用和网络松耦合，应用可以按需订阅实时通信网络侧的事件，实现后续处理的控制。应用面支持兼容未来实时通信网络需求的信令和媒体交互，以及数据高速传输。信令兼容传统和服务化新接口；媒体支持XR、裸眼3D、全息等新模态；数据支持SFTP、RDMA等新协议。应用面关键技术应用基于微服务框架，支持控制逻辑按微服务细粒度快速迭代，支持基于SBI轻量化协议接口调用网络侧的能力。在新应用上线发布时，支持通过智能面或控制面等，将新上线的应用列表推送到终端侧，用户可以通过终端侧一键订购和访问新上线的新应用。应用面支持媒体原子能力在线发布、测试和上线。对于通过系统测试的原子能力，可直接装配入统一媒体面，实现即插即用，或通过装配应用媒体原子能力的调用端，实现统一媒体面与应用的远程交互。随着5G网络中基于音视频、数据通道的实时通信网络逐步成熟与商用，对未来实时通信6G6G继续探索泛在实时通信潜在场景需求，完善和丰富个人智能助理、虚实融合通信等典AI协同全产业链共同参与下一代泛在实时通信网络架构设计，推进统一的标准方案，加速网络标准化进程，形成面向代际演进并具备架构至简化、智能原生化、网络敏捷化、演进平缩略语列表缩略语英文全名中文解释3DThree-Dimensional三维5G5thGeneration第五代移动通信技术5GC5GCoreNetwork5G核心网6G6thGeneration第六代移动通信技术ADCApplicationDataChannel应用数据通道AIArtificialIntelligence人工智能AIGCArtificialIntelligenceGeneratedContent人工智能生成内容ARAugmentedReality增强现实BDCBootstrapDataChannel引导数据通道CSCFCallSessionControlFunction呼叫会话控制功能DCDataChannel数据通道DCIDataCommunicationInterface数据通信接口DCSFDataChannelSignalingFunction数据通道信令功能DNSDomainNameSystem域名系统ECNExplicitCongestionNotification显式拥塞通知算法HTTPHyperTextTransferProtocol超文本传输协议HSBAHolisticService-BasedArchitecture全服务化架构ICTInformationandCommunicationsTechnology信息和通信技术下一代泛在实时通信网络架构白皮书

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