資策會軟體院 AI/ML 5G RIC O-RAN 6G AI原生網路 xApp rApp

探索潛在智慧化應用 6G AI原生網路布局燦然展開

2024-11-14
AI/ML技術在行動通訊的應用討論越加熱烈,3GPP從5G標準開始陸續規畫納入AI/ML技術,6G更提出AI原生網路的目標,行動網路智慧升級儼然成為重點發展方向之一。為此,從硬體轉向軟體思維並提前驗證AI/ML的應用效能,對於業者的長期布局至關重要。
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近年來,行動網路開始針對AI/ML應用的導入展開討論,為整個無線網路系統的實作帶來概念衝擊,從硬體思維轉向軟體思維。在此發展趨勢下,行動網路設備在出廠後,可以透過OTA不斷下載新的AI/ML應用,並不局限於出廠時所具備的效能,對於行動通訊業者來說是需要適應的全新轉變。展望未來,6G將進一步規畫實現AI原生網路,提前在5G時期進行技術驗證和探索將是行動通訊業者掌握AI/ML發展機會的關鍵。

初探6G AI原生網路

AI/ML是5G Advanced和6G的重要技術,資策會軟體院技術總監連紹宇表示,3GPP在R17、R18、R19中,正陸續制定將AI/ML技術用於空中介面(Air Interface)和無線存取網路(RAN)的標準。打造AI原生網路是行動通訊向6G換代的目標之一,連紹宇指出,在AI/ML整體運作中,演算法只占了其中一小塊,其他需要考量的面向包括模型訓練、資料蒐集及預處理等。為此,產學界正提出實現AI原生網路的各種方式,以將所需面向列入考量。

資策會軟體院技術總監連紹宇表示,在AI/ML整體運作中,演算法只占了其中一小塊,其他需要考量的面向包括模型訓練、資料蒐集及預處理等

連紹宇表示,目前針對AI原生網路還沒有一個共通的定義,普遍共識認為AI原生網路對於行動網路協定會產生新的定義。現階段,行動網路協定分為控制平面(Control Plane)和使用者平面(User Plane),但如果要將AI/ML的工作流全部導入行動網路,可能需要新增1~2個平面。例如,新增智慧平面(Intelligent Plane)以進行模型的訓練、管理、分配、執行等任務,並新增AI/ML資料平面(AI/ML Data Plane)以進行資料蒐集、預處理、資料集生成及管理等任務。

儘管3GPP從5G標準開始布局AI/ML技術,由於電信業屬於民生產業,新技術需要經過驗證才能獲得採用,因此,連紹宇預測,在基地台設備端,AI/ML的採用估計要等到6G第一個標準版本之後才會更加普及。在此之前,相關業者可能會先以O-RAN架構或外加RAN智慧控制器(RIC)的方式,進行小型場域的小規模商轉。

RIC助攻未來RIS/節能技術

連紹宇說明,O-RAN在最初就將支援AI/ML列為重要方向之一,在AI/ML方面發展相對成熟,因此,雖然O-RAN是否將成為6G一部分仍有待確認,但6G若希望朝AI原生網路發展,預期在概念和協定設計上,O-RAN應能提供6G有價值的參考內容。在O-RAN架構中,RIC可運行各式rApp和xApp應用程式,是透過AI/ML技術為基地台帶來優化的關鍵。連紹宇以可重構智慧表面(RIS)和節能(Energy Saving)兩項未來通訊重點技術為例,說明RIC的應用潛力。

可重構智慧表面(RIS)方面,由於此技術旨在透過決定入射角和反射角,以改善室內或室外的訊號盲區,因此需要對終端使用者的位置及移動軌跡進行預測,帶來RIS可能難以負荷的運算負擔。透過RIC進行前述運算任務,將有助RIS實現。連紹宇表示,軟體院已將其RIC和國內院校的RIS和國內廠商的小型基地台進行整合,並於實驗場域進行概念驗證(PoC),有助業者進一步評估RIS的成本及效能。

節能方面,連紹宇分析,常採用的方式包括在晚上關掉使用者較少地區的基地台,改以增加隔壁基地台的功率來支援該地區使用者需求,或是將基地台的工作週期(Duty Cycle)拉長,進入更節能的運作模式。實際執行上,營運商需要分析基地台與使用者設備(UE)連接的紀錄,以判斷基地台在不同時間段的開關及功率調整方案,過程十分複雜。RIC可協助優化此類節能需求,透過相關軟體持續蒐集UE的行為資料,對UE的移動進行分析和預測,並分析UE的流量要求,提供調整基地台開關和功率大小的建議做法。

行動通訊經過長時間發展,針對基地台資料傳輸和資源分配的相關數學已經達到最佳化,因此,連紹宇表示,一直到疫情剛發生的前幾年,整個無線通訊界對於將AI/ML導入無線網路仍抱持懷疑態度,不確定加入AI/ML技術的價值。然而,放眼6G打造AI原生網路的願景,以及實現RIS和節能等智慧應用的運算需求,AI/ML已成為行動通訊邁向下一階段的關鍵技術。為此,行動通訊業者需要轉換思維,探索AI/ML的潛力加值應用,並面對設備出廠後的軟體更新需求,重新思考硬體支援能力和整體系統效能可能遭遇的問題,才能搭上通訊智慧轉型浪潮,迎接行動通訊新時代。

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