6G网络架构设计白皮书.pdf

1/49目录1愿景.22需求.33架构.63.1 架构设计原则.63.2 系统架构.84.关键技术.134.1 分布式组网技术.134.2 网络可编程技术.154.3 服务化.174.4 灵活频域编排.214.5 非栈式用户面.234.6 数据服务.254.7 算网融合.294.8 内生可信.334.9 广义 QoS.354.10 智能内生.395总结与展望.456.参考文献.467.缩略语.478.白皮书贡献单位.482/491愿景愿景随着信息和通信技术的发展，6G 预计将支持丰富和身临其境的体验，增强无处不在的覆盖范围，并实现新形式的协作。此外，与6G 预计将支持更多新的应用场景，同时提供增强的新功能。ITU-R 建议了面向 IMT-2030 的增强能力，以及支持 IMT-2030的扩展使用场景的新能力。可以分为两类能力指标，第一类是 5G 已有能力指标的增强，第二类是面向 6G 新增的能力指标。AI 能力:人工智能原生 6G 网络，也就是在设计架构时就要考虑AI。AI 能力赋能整个网络，包括接入网、核心网和终端。进一步地6G 网络智能内生赋能于每个网络功能以及整个网络，实现网络服务、业务、功能的自主、智能运行，真正成为端到端的高水平自治网络，以及成为赋能千行百业普惠智能的纽带和基石。通感融合能力：6G 网络将新增感知能力以支持通感一体场景，通感融合即可充分利用移动通信网络泛在优势，提升通信能力的同时，赋能网络高精度感知能力，高效助力万物智联。同时引入 AI 技术和数据服务技术进一步增强 6G 网络的态势感知能力。数据服务能力：智能化应用场景的增多和通感融合的深度，网络中存在海量、异质的数据，迫切需要在架构中引入数据服务功能。且数据服务的位置也发生了变化，从集中式的数据服务向分布式数据服务演进，即需要在更接近数据源的位置进行实时数据处理以提供快速响应方式。同时 AI 原生 6G 网络，网络也需要大量的数据进行模型训练。所以，6G 网络能够为网络内部和网络外部提供安全、高效的3/49数据服务，以提升数据的流动效率和用户体验。泛在计算能力：目前，中心化的云计算已无法满足部分低时延、大带宽和实时性业务场景如沉浸式云 XR、自动驾驶等业务场景的需求，这就需要通过分布式的算力部署来满足多样性的计算需求，最终提供泛在计算能力以适配泛在智能应用需求和多样化数据服务需求。泛在连接能力：为了满足多样化场景的业务需求，6G 网络需要提供广域的连接能力，可以满足天、地、空、海等多种异构接入场景和网络性能需求。6G 网络通过支持泛在连接能力以保持不同地点之间的用户体验一致性，并解决连接、覆盖、容量、数据速率和终端移动性方面的挑战。2需求需求在 5G 中，通过虚拟化和容器化技术实现了软件和硬件的分离，再加上服务化架构的引入，使得网络具备了一定的灵活性和扩展性，但是受限于 5G 架构的限制，仍然有一些问题需要解决。集中式组网模式集中式组网模式：现有 5G 网络是集中式组网模式，难以灵活满足未来应用在部署位置和个性化通信保障能力的需求；一旦出现单点故障，将会影响整个网络。用户需求粗放管理用户需求粗放管理：比如当前 5G 网络采用切片将网络做简单分类，且不同切片之间的架构、逻辑功能划分仍是相对统一的，无法更好的适配 6G 多场景需求。4/49 网络功能下沉力度不够网络功能下沉力度不够：5G 网络通过下沉用户面功能和建立专网等模式为部分 ToC 和 ToB 业务提供本地数据服务。但是仍是集中式管理和调度无法满足更多行业应用需求，且专网之间缺乏互联互通，资源难以灵活变更。算力网络与移动通信网络各自发展算力网络与移动通信网络各自发展：目前算力网络与移动通信网络是分离的、各司其职，算力资源的提供需要算力网络与移动通信网络之间的协作。中心化的云计算已无法满足部分低时延、大带宽和实时性业务场景如沉浸式云 XR、自动驾驶等业务场景的需求。烟囱式数据服务烟囱式数据服务：数据服务是烟囱式的使得数据质量和使用效率不高，成为是数据采集和共享的主要瓶颈，且不同代际的通信网络存储的数据、接口和数据管理协议是不同的。网络智能外挂式网络智能外挂式、耦合强耦合强：5G 的网络智能化功能总体属于外挂式设计，例如在网络内部或外部以独立功能实体的方式存在，向外提供完整的 AI 功能，AI 要素间的耦合性较大。网络 AI 应用场景碎片化，烟囱式研发。为了满足 6G 多场景差异化需求，需要 6G 网络进行革新。网络灵活性强网络灵活性强：全息通信、沉浸式 XR、感官互联、车联网、自动驾驶等新应用场景对时延、可靠性、吞吐量等性能指标有差异化要求，同时对网络的服务能力也有着差异化要求，因此，6G 网络需要具备灵活可扩展能力快速响应不同需求。5/49 服务化理念更加深入服务化理念更加深入：整个网络需要更深度的服务化，即从增强目前核心网控制面的服务化扩展至用户面服务化，再延伸至 RAN 的服务化，最终拓展至 UE 服务化，实现整个网络的端到端服务化和全服务化。分布式分布式：云游戏、沉浸式 XR 等场景存在大带宽低时延接入服务的临时需求；全息通信、车联网等场景不仅需要网络提供大带宽超低时延，还需要数据服务、AI 服务、计算服务等能力；越来越多的应用，比如联邦学习等，需要考虑数据来源、算力资源、时延等需求，不但需要考虑算法模型的部署位置，也要考虑动态配置相应的网络功能和网络资源。以上这些需求迫使网络从传统的集中式模式向灵活端到端分布式模式演进，以提供泛在连接能力、就近网络服务、数据服务、AI服务、计算服务等能力，提供实时/准实时的业务质量感知、保障和管理能力，满足不同用户需求。多要素按需智能编排多要素按需智能编排：全息通信、沉浸式 XR、感官互联、车联网、自动驾驶等新应用场景对网络提出了更多的服务要求，要求 6G 网络除了提供连接服务外，还需要提供感知服务、智能服务、数据服务、算力服务等需求，因此 6G 网络需要根据用户需求，跨层多要素按需智能编排，为用户提供服务。端边网云协同端边网云协同：对于算力服务，6G 网络构建“云、网、边、端、业”一体化的分布式多级计算协同是必然趋势，云侧负责大体量复杂的计算和算法训练，边缘侧负责敏捷接入和简单本6/49地计算，终端侧负责感知交互的泛在计算模式。随着业务、数据和 AI 向分布式发展，也需要云、边、端算力实现高效协同的分布式算力网络。数据协同和数据共享数据协同和数据共享：对于数据服务，基于数据天然分布特性，需要有统一的数据服务框架对数据服务的生命周期管理和调度，提升数据服务效率。以用户需求为目的，从全局视图出发，对数据源选择，网元功能设定，网络拓扑设计等各类数据服务单元进行有序的安排和组织，并联合边缘数据服务做出实时分析，最终生成能够满足要求的服务。内生智能内生智能：算力和数据资源无处不在，在靠近数据源的位置整合网络和终端的算力实现智能能力并提供智能服务，可以提高处理效率、降低数据传输成本、降低时延、保护数据隐私、实现绿色低碳。3架构架构3.1 架构设计原则架构设计原则架构设计需要从整体出发，结合 ITU-R 提出的关键能力指标，设计满足面向 6G 新场景，新技术的统一架构，同时考虑 5G 网络向 6G的持续演进，需要重点依据以下设计原则：至简6G 网络是融合的空天地一体化网络，随着网络接入规模不断增大和网络需求的多样化，通过架构至简、协议至简，实现高效数据传7/49输、按需网络功能部署，提供更加轻盈灵活的闭环网络，有效降低网络能耗和规模冗余。融合6G 网络将突破传统单维的通信传输服务，融合感知、数据等能力，实现多维度的对内对外信息服务，充分利用网络资源平台优势，为全信息化的发展提供全生命周期的服务。柔性6G 深入网络架构全服务化/可编程化，使得软硬资源充分解耦，灵活调配，有助于增加网络柔性，降低网络升级换代成本，为各种新兴应用场景、垂直行业提供“即插即用”式的底座网络接口。内生6G 网络体系架构需要融合智能内生、算力内生、安全内生的能力，实现网络无所不达，算力无处不在，智能无所不及，并渗透到各领域、各网络、各单元的全生命周期，使 6G 网络架构天然支持超越连接、AI 驱动的新范式。开放6G 网络应作为使能业务的开放性平台，连接网络内部能力和外部需求，构建良好的互通能力和开放能力，支持所有可以和网络有交互能力的个人和企业，充分利用网络资源优势为行业信息化的发展提供更具价值的助力。8/493.2 系统架构系统架构根据设计原则，提出 6G 网络架构，包括网络资源和基础设施层、网络功能层、服务与能力开放层、管理编排、内生赋能。图 3-1 6G 网络架构网络资源和基础设施层网络资源和基础设施层为网络功能层的功能生成提供相应基础设施和多维资源，涵盖泛在的无线、计算、存储、网络等多维资源，包括统一虚拟化的虚拟资源、可抽象的物理资源和专用的高性能硬件资源，是整个网络的运行基础，并由上层相应的网络功能进行管理。6G 是通感一体化网络，为上层网络功能服务提供感知数据信息采集能力，为 AI 应用提供大数据支撑。网络功能层网络功能层基于下层的基础设施层提供的泛在基础设施，将动态分布式的资源互联，通过对多维资源的统一协同调度，为上层的服务与能力开放层所需的服务或能力提供通感算智数安等网络功能，支持不同网络系统中用户所需的拆分、组合或扩展的原子化功能。9/49网络功能层体现为由不同面的多个网元以全服务化方式，通过对基础设施层提供的多维资源的灵活组合和调度，满足不同行业应用碎片化、多样化、复杂化的网络需求。同时，向服务和能力开放层提供按需智简可信的功能和服务，使传统的“应用适配网络”转变为“应用定义网络”。通过内生赋能不断引进和吸纳先进技术成为网络内生的进化基因，不断地往更高级阶段演进，使网络功能能够以智简平台的方式支撑新的行业和应用的爆发式增长，推动经济社会数字化、网络化、智能化转型升级。数据面数据面负责全网所有数据的采集、处理、分析和服务等数据管理功能。在“万物智联，数字孪生”的需求驱动下，提高数据服务性能、降低数据传输对带宽的开销，对全网数据进行统一协同管理，支持 6G 面向全网提供安全共享的可信数据服务，以及对数据智能处理和分析创造出更多价值。同时为网络内部和网络外部提供安全、高效的数据服务，以提升数据的流动效率和用户体验。控制面控制面是一个增强的功能面。6G 网络架构将从仅支持传统的连接服务，还新增智能、算力、安全等能力相关的控制服务，实现从移动通信向移动信息服务的重大转变。控制面也将从单一的连接服务控制向多个业务维度的通感算智数控制扩展，支持星地融合的统一至简接入，助力智能/安全/算力等内生能力与新型架构的深度融合，基于内生赋能赋予的内生能力实现网络的柔性智能安全的控制。10/49用户面用户面是一个增强的功能面。用户面作为网体系架构中唯一提供用户数据流量处理和转发功能的面，是实现用户业务极致体验的核心，是实现以“用户”为中心的窗口。用户面通过扩展支持多维度新业务的数据转发和传输，满足 6G 通信、感知、算力、智能、数据、安全的融合网络的传输类诉求；端到端全服务化趋势下，用户面服务化将通过场景驱动“按单点菜”，激活网络的应用方式，结合 RAN 服务化可同时带来接入网和核心网用户面功能拆分重组进行优化的可能；面向多样化业务规则的需求，用户面通过跨层跨域的可编程能力，支持新协议或功能的快速部署和技术创新；面向新型业务如智能车联网、高精度工控作业、全息通信等，用户面需要提供超大带宽、有界时延、低抖动、高可靠以及高精度的时间同步等特性；为了实现高性能转发和网络自治的互联互通，用户面需要增强或引入新的传输协议。服务与能力开放层服务与能力开放层对下层的网络功能进行提取、封装和组合，为网络内部业务或外部应用按需提供可以开放的能力或服务，涵盖连接以及数据、计算、智能和编排管理等多种能力或服务，是网络即服务的外在体现。服务与能力开放层北向与应用层互通、南向与能力和服务连接，支持网络能力的安全开放，并提供可调用的、友好的、丰富的原子能力 API 接口。根据不同场景业务需求，面向泛在用户提供按需的网络服务，提高用户体验效果。同时，与其它层/面进行交互，收集和封装其它层/面可开放的服务能力。11/49内生赋能内生赋能在网络内部实现内生能力全生命周期管理和内生能力多要素的按需调度，打造内生的多维能力，赋予网络内生能力的智能、算力、安全等网络功能，作为 6G 网络的基础依托，构建随需取用、灵活高效的内生能力资源池。基于内生赋能，6G 网络可以不需要外界干预，对内利用内生能力自主优化网络性能，实现网络自治；对外赋予各行业应用更多新服务的支持，提升用户体验。内生赋能目前具备的能力有智能、算力、安全，随着新型业务场景和垂直行业的出现，内生赋能所具备的能力也将会在不断的扩展中。内生安全内生安全6G 新应用场景、新关键技术的引入带来了新的安全问题。6G 网络安全能力应融合网络体系架构中，安全内生赋能以安全内生为导向，以分布式可信为基础，打破传统安全边界，部署数据安全隐私保护技术，能够为 6G 网络系统的各个功能和资源提供内生安全的感知、防御和预防功能，使得安全能力可以按需定制随需取用，对内保障网络和用户安全，对外实现安全能力的开放。最终，6G 网络体系架构赋能 面形成自动免疫、信任共识、协同弹性、智能高效的安全体系，实现整个网络多应用并行的高可靠高安全的有效运行。内生内生 AI人工智能将成为网络高效能发展的第一内生驱动力。6G 网络智能在网络功能、架构、协议、流程等方面，将 AI 的算力、数据、算法等要素需求进行深度融合设计，实现网络层级 AI 数据、算法、算12/49力等资源要素随需编排流转，AI 训练/推理更实时高效；AI 场景的智能识别和用例智能生成，通过 AI 提升网络性能、效率，实现网络的高水平自治。通过网络的智能原生能力，达到业务智能和服务智能，真正成为端到端的高水平自治网络，以及成为赋能千行百业普惠智能的纽带和基石。内生算力内生算力由于新型用户、技术、应用、场景的出现带来了数据量指数级的增长，各行各业对算力和网络提出了更为迫切的需要。6G 网络将与算力网络深度融合，在架构中内置算力能力，一方面对内使移动通信网自身可以高效的利用算力资源，构建算力内生的增强型网络架构；另一方面对外可以通过移动通信网为外部行业应用提供算力服务，赋能千行百业的多样化应用需求。通过统一的内生赋能渗透算力服务能力，为其它层/面等提供算力服务。编排管理编排管理编排管理在 6G 被赋予新的涵义与能力，以匹配 6G 全场景网络按需服务的管理要求。通过对用户意图、业务需求的智能感知，实现跨多业务、多领域、全生命周期的智能协同编排和意图策略动态调度，实现异构环境下业务质量的闭环保证。通过对全域异构资源的深度感知和智能管理，构建全景知识空间，多维度、统一编排网络资源、网络功能和网络服务能力，完成感知、分析、决策和评估的闭环智能管控，实现网络能力的随选和均衡应用，支持星地融合的一体化按需编管，最大化资源利用率。“智能内生”极大地扩展了编排管理的管理边13/49界，通过建立全域网络复杂场景下的智能化异常检测与自愈机制，以及深度融合数字孪生网络，以虚控实，实现网络“规-建-优”的自动闭环控制，增强网络鲁棒性。同时，编排管理面支持深度融合数字孪生网络，以虚控实以实现持续对物理网络的最优化状态寻优和仿真验证。4.关键技术关键技术4.1 分布式组网技术分布式组网技术当前的 4G/5G 网络大都采用集中式建设模式，虽然为了满足应用需求，在用户附近部署用户面功能实现数据的本地卸载。但是随着6G 新场景的出现，发现仅仅下沉用户面功能无法满足用户多样化的需求，更多的行业应用需要网络的控制面，甚至包括管理面，也能够下沉到用户附近，即希望网络能够支持分布式部署实现业务的就近处理。随着通感融合场景和 AI 与通信融合场景的出现，希望网络能够就近处理海量数据和复杂计算。另外，随着各类多样终端的出现和增加，集中式模式的布网方式一旦出现单局点故障就可能造成很多终端无法访问业务。以上这些出现，促进网络从现在的按需用户面下沉到灵活端到端分布式模式改变。为了更好支持不同需求的分布式，则 6G 网络将会出现大量边缘分布式网络、专网、园区网等网共存、互联互通的场景。为了更好将这些网实现灵活的互联互通和互信发现，那么 6G 网络的组网方式将是集中+分布式的模型，由中心节点和多个差异化的、定制化的分布14/49式网络节点组成，其中，每个分布式网络节点具备独立运行的能力，包括流程的闭环处理和独立提供服务，也具备自治能力包括自我管理、自我优化等能力。6G 网络架构中的中心节点、分布式网络节点可以独立提供服务，网络节点之间按需互联互通和智能协同，从而满足6G 泛在连接场景需求和提升 6G 网络的覆盖能力，最终为用户提供无处不在、随时随地的互联网业务和定制化业务服务。图 4-2 分布式网络组网图由于用户需求的不确定性和突发性，以及用户位置的随机变化性，则需要分布式网络之间、分布式网络与中心节点协同服务，通过互联、协同，为客户、用户提供差异化和一致性的业务服务。在网络部署时，会综合考虑多重因素，比如成本、平均用户数等，会出现不能在某个特殊的时间段不能满足突然激增的用户需求，比如体育赛事、大型演出等这样的活动场景；另外，还有当用户的位置发生变化时，在新的位置可能存在当前位置部署的分布式网络节点无法15/49满足用户业务需求，可能就无法保证业务连续性和保障用户业务体验；以上这些情况就需要分布式网络节点之间协同工作，实现网络资源最大化利用、节省成本，以及提供一致性的网络体验。对于未来，UE 的能力（具备的和对网络的需求）也越来越丰富，比如 UE 不单单是一个 toC 用户，此时可能需要网络不但提供“连接”服务，也需要提供算力服务、AI 服务等新的服务需求；同时，对于UE 不单单是一个消费者，同时也是服务的提供者，比如对外提供数据服务能力、智能相关能力（提供算法、模型等）；结合上述这些情况，就需要考虑 UE 的能力和网络能力，以期做到二者精准匹配，实现“精准”按需服务。4.2 网络可编程技术网络可编程技术网络可编程技术可以基于不同的业务需求灵活编排网络设备可编译的指令，能够制定和改变控制平面和用户平面的逻辑算法。通过网络可编程技术将打破传统网络设备、操作系统和网络应用三部分紧耦合的黑盒式架构，为网络带来更多的开放能力，将为 6G 和未来网络带来新的范式。基于软件定义网络 SDN 的 5G 核心网架构将网络的控制功能与转发功能分离，通过控制面对用户数据的匹配转发规则进行编程，引入控制面可编程技术，使移动网络初具可编程雏形。面向 6G 通信、感知、算力、智能、数据、安全等多样化规则的需求，当前网络中的可编程能力已不能满足业务需求。为满足多样化业务数据传输需求，16/49提高网络的可扩展性和可伸缩性，6G 应引入用户面可编程网络技术，实现控制面和用户面全网络的可编程。图 4-3 5G 至 6G 可编程能力演进SRv6 是 6G 用户面编程的潜在关键技术，SRv6 在已有的网络基础上演进式扩展，通过在路径起点向报文插入转发规则指令指导报文转发，具备更强大的网络编程能力。6G 用户面可考虑使用 SRv6 或SRv6 演进技术来替代传统 GTP 协议栈，利用 SRv6 的三层可编程空间灵活定义用户面，实现用户面路径可编程、行为可编程和数据可编程，以更好的满足不同的网络需求。同时基于 SRv6 的用户面协议栈可实现用户至数据中心的 Native IP 端到端通道拉通，简化网络层级，使网络变得更加简单、可控和灵活。与协议无关交换的可编程报文处理器 P4 具有更强更灵活的编程能力，其通过定义报文头部格式、解析器、匹配动作表和控制程序来实现对设备报文处理的编程。6G 用户面使用 P4 设备，可基于业务需求灵活定义用户面算法，实现协议无关的可编程用户面，极大的提升了用户面的灵活性和可操作性，为 6G 新型业务的添加和演进提供便17/49利可行的解决方案。面向 6G 的新需求，网络可编程技术可为移动网络提供更加绿色和灵活的升级演进方式，使网络能够敏捷响应及快速支撑新型多变的业务需求，实现业务快速开通和动态调整。4.3 服务化服务化移动通信网络从 4G 升级到 5G，相比于空口的变化，核心网的变化尤为明显。5G 核心网革命性地将服务化架构作为网络架构的基础，实现了网络功能的可独立扩容、独立演进、按需部署，并在控制面与用户面分离基础上进行了深入优化；同时，一直在持续推动服务化功能与框架的增强与优化。6G 时代的“虚实同感、万物智联”，引入了许多新的业务需求、应用场景和关键技术等，在以“覆盖立体化”满足不同场景间的无缝切换和业务连续性的基础上，业务与应用的需求将更加多样化，不但交互形式与内容将会多样化，而且业务趋向定制化和个性化，此外通信、计算与感知一体化以进一步丰富服务类型和业务场景。所以，5G 核心网的控制面依托服务化架构已基本具备灵活的场景适应能力，但是受制于用户面服务化、RAN 服务化、UE 服务化的发展，当前网络还无法提供端到端的全场景适应能力。因此，仅仅是核心网服务化已不能满足 6G 全场景适应能力的需求，整个网络需要更深度的服务化，即从目前核心网控制面的服务化扩展至用户面服务化，再延伸至 RAN 的服务化，最终拓展至 UE 服务化，实现整个网络的端到端服务化和全服务化。18/494.3.1 用户面服务化用户面服务化5G 核心网仅仅是控制面服务化，用户面还未做到服务化，R18UPF 支持 event exposure 服务是用户面服务化的重要开端。遵循现有的控制转发的分离设计原则，在现有的 UPF 基础上实现服务化增强，将服务化的范围由核心网的控制面向用户面发展，包括与控制面和无线交互接口的服务化。用户面服务化后，将取消与核心网、RAN 之间通信的 N4 和 N3接口，以及用户面与用户面之间的 N9 接口，将完全采用服务化的接口进行交互。传统通信协议均是遵循从 OSI 分层协议设计理念。每个分层都接收由它下一层提供的特定服务，并且负责为自己的上一层提供特定的服务。上下层之间进行交互时遵循“接口”约定，同一层之间进行交互时遵循“协议”约定。因此，用户面可借助微服务治理(ServerMesh)，批处理(Volcano)、微服务技术栈异构等，通过服务化重构为多个用户面服务，提供更动态的锚点设置，更多维的业务处理能力，为用户提供网络个性化定制和优化的服务运行环境。图 4-6 用户面服务化19/494.3.2 RAN 服务化服务化在传统通信模型中，基站与核心网控制面网络功能 AMF 是使用预先建立的点对点 N2 信令接口相互通信，与核心网用户面网络功能UPF 是使用预先建立的点对点 N3 数据接口相互通信。每当有新功能引入时，都需要对现有网络功能进行增强，并且需要在新功能和与之通信的现有网络功能之间定义新的点对点接口。随着 5G 核心网革命性的引入服务化架构，以及伴随着服务化架构的扩展与演进，服务化架构将不仅限于核心网本身，而是向核心网与 gNB CU-CP 之间的 N2 接口扩展。在这一阶段，gNB-CU-CP 整体将作为一个 RAN 控制面服务，与核心网控制面服务进行交互；gNB-CU-UP 整体将作为一个 RAN 用户面服务，与核心网用户面服务进行交互。第二阶段，RAN 控制面功能将被重构为多个 RAN 控制面服务（Control Plane Service,CPS），RAN用户面功能将被重构为多个RAN用户面服务（User Plane Service，UPS）。RAN 控制面和用户面服务化后，将减少与核心网 AMF 不必要的交互；同时，与核心网之间的交互可从串行交互转为多方并行交互，由此可优化信令交互流程。20/49图 4-7 RAN 服务化4.3.3 UE 服务化服务化6G 时代的“虚实同感、万物智联”，基于用户角度来说就意味着接入移动通信网络的终端数量、种类、智能度、复杂度急剧增大，从原来只有手机需要接入移动通信网络，到现在无人机、汽车、智能家电、工业设备等都会有接入的需求的重大改变。同时，随着云手机、云电脑市场的再次兴起，UE 也可以具备服务能力，向运营商网络、第三方应用、租户、其他 UE 等提供算力、测量、UE 信息等 UE 服务（UE Service，UES）。UE 服务将与网络服务融为一体，通过服务化接口互访，实现更灵活、直接的信息交互。21/49图 4-8 终端服务化4.4 灵活频域编排灵活频域编排移动通信需要面对越来越多的业务性能需求，无线接入网单独依靠一两个频段已经不能很好的满足业务对性能的需求，所以需要对多频段进行整合使用来达到更高的性能要求。频谱资源面临越来越大的载波带宽和物理特性差异等特性，如何使用好这些特性对无线接入网适配业务的能力有着重大影响。主要包含以下几点关键技术：4.4.1 载波级联载波级联载波级联的关键元素包含基带载波，射频载波，以及两者的映射关系（以下简称“映射关系”）。在多载波场景中，小区中的一个基带载波映射多个射频载波，物理参数、资源调度都是基于基带载波进行配置，这样可以合并对于底层射频载波的处理。同时为了降低能耗，射频载波、基带载波、映射关系的激活/去激活一同决定了载波整体的激活/去激活状态。射频载波和基带载波可以单独被激活，映射关系需要两者都激活才能被激活。22/494.4.2 上下行解耦上下行解耦在上下行解耦中，小区包含一个上行链路池和一个下行链路池，每个链路池由多个载波组成。上行链路池与下行链路池之间是解耦的，这里的解耦主要体现在以下几个方面：上行与下行载波之间映射关系不是固定的；上行与下行载波的数量之间没有限制；上行与下行载波之间没有调度关系和反馈关系的限制。进一步，上下行 TRP 也可以灵活使用，这种组网方案可以实现上下行 TRP 的灵活部署，按需定制链路覆盖，适配极端场景。4.4.3 物理信道编排物理信道编排移动通信系统的通信流程是先通过信令建立通信通道后，才可以实现用户设备和外界数据的传输。但此种数据发送方式并不适合所有业务，为了满足用户多种多样的需求，面对不同业务、不同时刻，用户对应的物理信道集可以不同。在高用户密度且突发小业务包场景，可以使用节能编排，通过 SSB 携带同步信息和轻量的数据，省掉了接收系统消息、建立连接和接收 PDCCH 的过程。在高用户密度且周期性业务包场景，可以使用省开销编排，实现系统信息、控制信息和业务信道解耦，系统信息和控制信息集中发送。4.4.4 传输信道虚拟化传输信道虚拟化一个 TB（传输块）包含多个 CB（编码块），任何一个 CB 出错都会带来整个 TB 无法递交。传输信道虚拟化方案将原来的一个数据23/49流一个传输信道一个TB拆分成多个数据子流多个传输信道多个TB。这样，在接收端任何一个 TB 出错都不会妨碍其它 TB 的递交。为了可以高效的调度上述的多个 TB，传输信道虚拟化方案还引入了 TBGroup（TBG）的概念。TBG 包含多个 TB，这些 TB 可以复用同一个调度信令。4.4.5 SI 池化池化SI 的池化，即将包括多个载波链路在内的物理资源池的系统消息SI 汇聚在一个载波上发送，这样使得不发送 SI 的载波可以更长时间休眠，在降低基站能耗的同时也降低 SI 发布的工作量和开销（配置、调度），简化网络运维。终端通过广播接收到物理资源池信息后，可以获得池化的多个接入信道（RACH）的资源配置，终端可以选择最优的 RACH 资源进行接入。RACH 的最优选择，可以提升接入的成功率，并快速构建覆盖/能效最优频段的连接和服务。4.5 非栈式用户面非栈式用户面当前无线通信协议栈是分层架构，每层包含的功能固定且执行顺序不变，这种僵化紧耦合的协议栈形式极大地限制了 6G 的网络能力。而非栈式用户面设计保证了 6G 用户面自适应匹配未来复杂多变的场景业务需求的能力，其主要包含了功能组件化，数据包矢量并行化和组件深度协同智能化三个方面。24/494.5.1 功能组件化功能组件化传统系统中用户面架构非常僵化，功能的变化会导致整个协议的变化，并且各协议层相同的功能不能复用。为了降低用户面各个功能模块之间的耦合度和冗余度，基于相互独立、完全穷尽原则对用户面功能进行组件化拆分，独立组件能够快速迭代升级，可进行功能最大化重用、最小化变更、独立开发部署和维护，根据个性化需求进行现场定制。同时，用户面功能组件化提炼出通用组件和通用流程，降低协议复杂度。在新用户面架构中，独立的组件汇聚形成功能组件库，它不仅支持功能解耦，还容易进行新组件的引入以及组件的替换、升级。通过对组件库中组件的配置、编排和管理，用户面可根据各种个性化需要来自适应构建数据传输链条。4.5.2 数据包矢量并行化数据包矢量并行化在 IT 领域，为了快速构建交换和路由功能，引入了一个可扩展、高性能的数据包处理框架VPP（Vector Packet Processing，矢量化数据包处理）。VPP 主要思想是对具有相同特征的连续数据包进行矢量化且批量化处理。在用户面对具有公共集合特征且无需按序停留的连续数据包进行矢量化操作，能够显著提升数据包处理速度。数据包矢量化的颗粒度可灵活变化，可以对组件进行 VPP，也可以对组件内部步骤进行 VPP。用户面还可以实现对单个数据包的多个独立性、无状态性组件并行处理，实现多组件同时处理同一个数据包的效果。组件并行化执行还增加了组件编排的维度，从而形成串行、并行、串并25/49混合等多种组合，用户面可根据需要选择最适合的方式进行编排。非栈式用户面还支持跨域/多跳式部署，这对多级部署场景、多连接、MESH 组网等场景适配性非常好。通过对组件按需部署，增加了除CU/DU 分离的方式之外的更多功能切分方式，使得部署灵活性增加。4.5.3 组件深度协同智能化组件深度协同智能化可编排的非栈式用户面从根本上打破了传统协议栈的层级概念，深化了功能组件之间的协同，也在构建面向服务的现场自适应定制化柔性网络方面扮演着重要的角色。通过对用户面组件的智能配置、智能编排和智能管理，用户面架构可以引入大数据和 AI 算法引擎，从而提升用户面智能化水平。通过对不同组件的深度协同，可提升组件协同性、鲁棒性、灵活性和扩展性。比如对组件紧密编排和联动，实现数据缓存的一次性读取和批量化处理。4.6 数据服务数据服务4.6.1 6G 数据功能数据功能随着社交网络的广泛使用以及万物智联的强烈趋势，移动通信网络中传输的将不仅是语音和文字数据，更多的是流媒体数据和机器之间交互的物联网数据。新的业务场景对数据的传输时延和可靠性等提出了更高要求，数据主权、数据安全和隐私的重要性也备受关注。对大量数据先处理再传输、提升数据传输性能和数据隐私等需求，都驱动着数据处理功能的进一步下沉和功能优化。26/49在空天地一体化的泛在连接趋势下，感知数据、AI 数据、网络行为和状态数据等来自不同的设备数据可能最终会汇聚到一个设备进行计算，要求 6G 多域网络之间可以互联互通、协同传输，因此数据需要跨域流转。数据可以经过统计和 AI 分析等产生新知识，可以通过数据协作和联邦产生新价值，一次采集的数据可以被多次利用和获取。数据的跨域流转和共享服务等使得 6G 数据服务更加多元。为了满足 6G 数据服务的发展趋势，不同于现有移动通信网络对通信会话类数据的点对点“管道“式传输以及算力和存储资源的集中部署，6G 网络需要提供对分布式数据的高质量采集和获取服务，需要支持对多模态数据的统一表征和融合，需要支持对海量数据的分布式存储，需要利用分布式的网络资源和计算能力支持对数据的任意拓扑传输以及随路处理。为此，提出在 6G 网络架构中引入独立的“数据面”，以系统性解决对网络数据、运维数据、AI 数据、感知数据、算力数据的管控和价值变现挑战，为网络内部和网络外部提供安全、高效的数据服务，提升数据的流动效率和用户体验。6G 数据面针对不同业务实体的数据采用统一框架进行采集、转发、处理和提供等数据的全生命周期管理，其网络功能可以分为数据服务编排管理功能、数据面执行功能和数据面管理控制功能三类。数据服务编排管理功能（DSM）：负责数据服务的资源和业务编排、数据面功能实体相关配置、数据模型管理、数据业务和应用等，实现数据面功能的按需部署和弹性可重构，保障网27/49络可以提供高质量数据服务。数据面执行功能（DPF）：负责执行数据的采集、预处理、存储、转发、分析、提供等数据服务操作，实现数据的随需流转和随路处理。数据面管理控制功能（DPM）：负责数据面的管理和控制，基于来自终端、网络、应用等的数据服务请求快速完成数据面执行功能的编排和控制，支持对数据的全生命周期管理。数据面管理控制包括数据服务策略控制、数据服务接入控制、数据面执行功能的注册和发现、数据存储控制、数据鉴权/访问控制等控制功能。4.6.2 6G 数据面架构数据面架构在 5G 网络架构和 6G 系统架构的基础之上，结合 6G 数据面的功能分类，设计下图所示的 6G 数据面架构，包括网络侧、接入网侧和终端侧三个部分。28/49图 4-4 6G 数据面架构在网络侧，新增数据面并增强传统的控制面、用户面和编排管理。编排管理引入对数据服务的业务和资源等编排管理的增强能力。数据面可以独立于其他网络侧功能，实现数据服务的请求解析、接入控制、策略管理、数据管理、数据承载路径编排等管理控制功能，以及数据流转和随路处理等数据执行功能。数据面也可以与增强后的控制面、用户面协作进行数据服务的全流程处理，以及实现数据服务与连接服务的协同服务。控制面可以增强现有网络功能实现接入控制、策略控制、注册发现、数据管理等数据面管理控制功能。用户面可以增强用户面功能，按需完成数据的转发、预处理、存储等数据面执行功能。另外，在数据服务与移动通信网络深度融合的数据面架构中，控制面的 UDM、UDR 等功能可以进行重构并归属于数据面。在终端侧和接入网侧，可以按需部署数据面功能（DP），例如数据面管理控制功能实现该侧数据面能力的注册和更新等信令交互，数据面执行功能实现终端侧数据和基站侧数据的采集、预处理、转发等数据服务操作。在分布式组网技术的趋势下，6G 数据服务也将分布式部署和管理。基于中心和分布的组网方式，在中心网络节点部署中央数据管理中心实现数据的全局管控和协同编排，在分布式网络节点部署区域数据管理中心实现数据在节点内的分布式处理、管控和编排，在所有网络节点按需部署数据面功能并配置相应的资源和能力。全网采用统一的数据服务框架，挖掘数据的隐含关联关系，实现跨域的互联互通和高效29/49协作。针对 6G 海量数据的存储和搜索问题，可以基于分布式哈希表（DHT，Distributed Hash Table）技术将由键值唯一标识的数据信息按照某种约定或协议分散地存储在网络中的多个数据存储节点上，这种分布式的存储和寻址技术可以避免单点失效问题。区块链技术作为一种分布账本技术，其分布式本质、不可篡改性以及可追溯性为 6G 提供了一种安全的分布式数据管理方式。但是，如果数据直接存储在区块链上，缺乏存储和检索效率。目前存在链下的数据存储和链上的交易信息方案，通过链上的 Hash 值作为链下实际存储数据的校验标准，从而避免链下数据被攻击造成的危害。此外，可搜索加密通过关键字对加密的数据文件进行搜索降低用户的通信量和计算量，是一种对加密数据进行搜索的过程中不会对恶意服务器泄露敏感信息的加密搜索模式，在区块链中使用该种技术可降低搜索复杂度，实现数据的安全共享。并且区块链可用于分布式密钥管理，极大地缓解了单属性权威的计算压力。4.7 算网融合算网融合6G 网络聚焦端、边、网、云的物理资源，向算网融合一体化网络演进，对内实现计算内生，对外提供计算服务，重塑通信网格，促进网络、计算和存储的深度融合，实现信息通信资源的智能调度和优化利用，为上层应用提供物理资源。6G 网络将结合内生算力，增加算力服务功能，通过高效协同，实现算力能力的构建和算力服务的提30/49供。算网融合逻辑功能架构如下图所示：图 4-1 算网融合逻辑功能架构6G 网络中的算力服务能力主要基于基础设施层、网络功能层、服务与能力开放层、数据面、编排管理面的高效协同，通过算力服务编排、算