随着5G在全球范围内的规模化部署,面向2030年及未来的第六代移动通信(6G)已成为全球研究与产业布局的前沿焦点。6G网络将不仅仅是通信技术的迭代,更致力于构建一个空天地海一体化、智能内生、安全可信的立体网络,实现物理世界与数字世界的深度融合。在此宏大愿景下,数据处理与存储支持服务作为网络的核心使能基础,将从架构、技术到服务模式发生根本性变革。本白皮书旨在展望6G时代数据处理与存储支持服务的愿景与关键技术路径。
一、愿景:构建分布式智能数据平面
6G数据处理与存储的核心理念是构建一个与网络深度融合的、分布式的智能数据平面(Intelligent Data Plane)。该平面将打破传统“云端集中式”处理的局限,将计算、存储和智能能力动态、弹性地分布到从核心到接入、再到终端乃至感知设备的网络全域。其核心愿景体现在:
- 内生智能与实时认知:数据处理能力深度嵌入网络各层,支持对海量、多模态网络数据与环境数据进行本地化实时分析与认知,实现从“连接”到“感知-计算-通信”一体化的跃迁,满足全息通信、数字孪生、智能交互等极致应用的需求。
- 全域协同与按需服务:通过软件定义与智能编排,实现核心云、边缘云、终端设备乃至卫星节点间存储与计算资源的全局协同与池化。能够根据业务场景(如超低时延、超高带宽、海量连接)的需求,动态、自动化地调度数据存储位置与处理路径,提供“数据随业务走”的按需服务。
- 安全可信与隐私守护:在分布式环境中构建原生的数据安全与隐私保护框架。通过可信执行环境、同态加密、联邦学习、区块链等技术,确保数据在存储、流转、处理全过程的可验证、可追溯与隐私可控,实现“数据可用不可见”的安全共享。
- 绿色高效与可持续发展:面对6G可能带来的数据量指数级增长,新型数据处理与存储架构必须追求极高的能效。通过近数据处理、存算一体、光存储、热能回收等技术创新,显著降低整体能耗,支撑6G网络的绿色可持续发展目标。
二、关键技术展望
为实现上述愿景,需在多个技术领域取得突破性进展:
- 分布式协同数据管理技术:
- 智能数据编排:基于AI的网络数字孪生体实时感知全网业务需求与资源状态,自动生成最优的数据放置、迁移、复制与生命周期管理策略。
- 统一数据抽象与互操作:定义跨异构硬件(从量子存储器到DNA存储介质)和异构位置(地面、空中、太空)的统一数据抽象层,实现数据的无缝流动与互操作。
- 存算一体与近数据处理架构:
- 存内计算(Computing-in-Memory):打破“冯·诺依曼瓶颈”,将计算单元嵌入存储阵列,直接在数据存储位置进行大规模并行处理,特别适合6G场景下的AI推理与实时分析,大幅提升能效和速度。
- 算力网络深度融合:将计算资源与存储资源作为与带宽、连接同等重要的网络基础资源进行统一调度,形成“算力-存储-网络”一体化供给模式。
- 新型存储介质与体系:
- 海量冷数据存储:探索DNA存储、玻璃存储、全息存储等新型超高密度、长寿命、低能耗的存储技术,应对6G时代产生的海量历史数据和归档数据。
- 非易失性内存级存储:利用SCM(存储级内存)等器件,构建持久内存池,填补内存与传统SSD之间的性能鸿沟,支持对极热数据的超高速访问。
- 数据安全与隐私增强技术:
- 全链路可信数据空间:基于分布式身份标识与属性加密,构建端到端可信的数据访问与控制机制。
- 隐私计算普遍化:联邦学习、安全多方计算、差分隐私等技术将成为6G分布式数据平面的标准配置,确保在数据合作过程中严格保护用户隐私和商业机密。
- 智能无损数据压缩与编码:
- 基于AI的内容感知压缩:利用深度学习模型,针对全息视频、多维传感数据等特定数据类型,实现远超传统算法的超高压缩比,同时保证关键信息无损或视觉无损,极大缓解传输与存储压力。
- 纠删码与再生码优化:设计适用于广域分布式、高动态性6G网络环境的新型编码方案,在保证数据可靠性的最小化存储冗余和修复带宽。
三、
6G网络的数据处理与存储支持服务,将从当前的支撑性角色演变为网络智能与价值创造的核心引擎。通过构建分布式智能数据平面,并融合存算一体、新型存储、隐私计算等一系列突破性技术,6G将有能力支撑一个数据驱动、智能普惠、安全可靠的万物智联社会。未来的研究与发展需要全球产学研各界通力合作,共同攻克关键技术难题,制定统一标准,为6G的美好愿景奠定坚实的数据基石。