6G网络架构展望白皮书（2023.2）-32正式版

目录16G网络设计思路126G网络总体架构23新架构思考43.1网络控制单元NCU63.2网络报文处理单元NPU73.3网络数据单元NDU83.4网络智能单元NIU94新架构核心特征114.1架构极简114.2用户数据为中心144.3智能内生154.4分布自治185新架构新业务205.1“虚实通感”类业务205.2“全域智联”类业务225.3“自治专网”类业务2466G网络展望与倡议25缩略语26参考文献28前言伴随着5G网络的规模商用，业界已经系统性开展了6G技术研究，6G网络架构是其中重要的研究领域，是6G愿景落地的重要环节和技术手段。面向2030年，中国电信提出了“虚实通感、全域智联”的6G愿景[1]，以沉浸式XR、元宇宙等为代表的新业务对网络提出了新的需求；端到端云网融合是6G网络的必然发展趋势，DOICT技术相互融合渗透，为网络架构设计注入了新的思路。本白皮书基于在6G网络架构方面研究，阐述了中国电信和中兴通讯对6G网络架构思考和研究观点。本白皮书分为如下章节，第一章6G网络设计思路，阐述网络架构设计的理念和遵循的基本原则；第二章6G网络总体架构，从全局视角出发，阐述6G网络不同层面的逻辑功能；第三章新架构思考，聚焦在网络功能层面，阐述6G网络的逻辑功能和工作机制；第四章新架构核心特征，阐述新架构有别于5G的关键特征；第五章新架构新业务，阐述新架构如何支持沉浸式XR、元宇宙、空天地一体、自治专网等电信6G业务场景；第六章6G网络展望与倡议，提出6G网络架构进一步研究的问题和合作倡议，希望同业界伙伴共同推动6G网络架构的研究。6G网络设计思路面向未来，6G网络架构演进的总体思路是以用户/客户需求为中心，以云网融合为指引，增强移动网络服务能力，全面升级用户业务体验。具体研究思路如下：满足新业务新场景需求，面向“连接+”开展6G网络架构研究。以沉浸式XR、全息通信、人机交互、机机交互等为代表的业务场景对网络提出了更高的功能和性能要求，这些业务不仅仅需要基础连接服务，还需要边缘算力服务、高精度环境及物体感知服务、网络AI服务等。本白皮书认为6G网络将综合提供连接、感知、智能、算力等一体化服务。吸收技术创新与融合的精髓，兼顾技术先进性和可落地能力。面向新的业务需求，6G网络架构应结合移动通信自身演进趋势和DOICT融合发展趋势进行设计，吸收新兴技术精髓，评估无线网络服务化、空天地一体化、通感算一体化等对6G网络的影响，分析新兴技术如AI、云计算、大数据、区块链等技术引入的可行性，综合研判6G网络架构的内涵和边界。注重端到端体系化设计，避免割裂和断层。业务体验的保障需要网络端到端的技术保障，任何环节的短板都将成为系统的短板，网络整体功能和性能的达成需要端到端系统性的设计。在关键技术方案和协议的设计方面，需要终端、无线网络、核心网络的端到端横向协同，同时也需要运营管理域、承载网络域、云网资源域的跨层跨域的纵向配合。加强6G网络灵活性设计，构建更加开放的产业生态。6G网络应更加柔性灵活，网络云化、服务化是重要技术手段。6G网络将支持按需编排和部署、业务按需加载、流量按需调度，网络对业务的适配能力增强。尤其是面向各行各业定制化的网络需求，灵活性、敏捷性至关重要，也是引入更多参与方、构建更加开放生态的前提条件。6G网络架构应充分考虑2B领域的需求，开展统筹设计。在数字经济发展和产业数字1化转型的过程中，5G网络发挥了重要的作用。面向未来，6G网络服务2B领域前景广阔，在数字化转型中将发挥越来越重要的作用。实践表明，2B和2C的网络在业务特征、网络部署需求、管理方案等方面有明显区别，不同行业和企业对网络的需求差异性大，网络架构设计应加强2B、2C等的统筹。6G网络总体架构从网络总体视角看，6G网络总体框架是“三层四面”的分层架构，如图2-1所示。图2-1：6G网络分层架构基于网络云化、服务化的思路，“三层”自下而上分别为云网资源层、网络功能层和应用使能层。云网资源层：是6G网络部署依托的基础设施和资源，主要用于承载网络功能，资源类型包括各种计算（CPU、GPU、FPGA等）、存储、网络、频谱以及各种专用设施。其中网络资源主要指IPv6/SRv6承载网络，实现云化后的网络功能之间的连接。网络功能层：是6G网络应支持的网络功能，提供“连接+”网络服务，可进一步2分为控制面、用户面、数据面、智能面。应用使能层：聚合网络服务能力、通用的应用服务组件，通过能力开放、应用使能框架等方式为应用或周边生态提供服务，实现统一的应用使能管理。云网运营管理贯穿和覆盖各个层面，在云网融合的演进趋势下，除了继承当前的网络管理、业务受理、计费结算等功能外，6G网络的运营管理还将引入新的运营功能，包括云网智能编排调度功能、数字孪生网络管理功能、基于区块链的共建共享管理等关键功能。“四面”是在3GPP对移动核心网描述基础上的延伸，包括控制面、用户面、数据面、智能面。面向“连接+”的功能需求，网络功能层的“四面”逻辑功能如下：控制面：实现网络连接服务、智能服务、算力服务、感知服务等的统一控制功能。作为网络控制的中心，控制面将与其他层面密切协同，完成多接入融合控制、鉴权认证、移动性管理、会话管理、策略控制、算力资源调配和管理功能等一体化的管控。用户面：用户面支持网络可编程，可以灵活定义数据处理策略；具体功能包括隧道管理、数据流识别、业务感知、确定性通信保障、数据的封装、数据转发及流量引导等功能。完成用户数据、环境物体感知数据、AI任务数据等各种数据处理及转发。数据面：考虑数据与业务逻辑进一步分离，减少数据和业务处理的紧耦合，网络中考虑引入单独的数据面，数据面完成各种数据的统筹管理，并且通过标准接口向控制面、用户面、智能面开放；各种数据中有静态数据以及动态的实时数据，例如用户签约数据、用户状态数据、网络状态数据、连接数据、资源利用数据等。智能面：是6G网络的智能中枢，支持核心网、接入网的全面智能。智能面既服务于6G网络自身的智能化，也服务于用户和业务应用的智能化需求。智能面提供网络AI相关的功能，包括数据建模、模型训练、推理决策、知识图谱、反馈与评估等功能。在“三层四面”网络的总体框架中，网络功能层是网络架构演进的重点；本白皮书重点3是对网络功能层的6G网络架构进行展望性讨论。新架构思考6G网络在当前网络的基础上，需要更多的考虑支持多模异构、全场景接入，需要考虑如何满足各行各业用户对网络的定制需求，需要考虑现有网络中一些难以彻底解决的不足如何在网络架构方面进行设计解决；需要考虑XR、元宇宙、人机交互等新型业务如何能得到更好的网络服务。为此，本白皮书提出了网络架构演进的目标：以用户数据为中心的极简、智能内生、分布自治，提出了DDAA（数据驱动的分布自治架构，Data-drivenDistributedAutonomousArchitecture）；如图3-1网络演进架构所示，简化成四大网络单元，包括NCU（网络控制单元，NetworkControlUnit）、NPU（网络报文处理单元，NetworkPacketUnit）、NDU(网络数据单元，NetworkDataUnit)和NIU（网络智能单元，NetworkIntelligenceUnit），各网络单元的互联采用SBI[2]和数据通道双总线。四个网络单元分别对应6G网络分层架构中网络功能层的控制面、用户面、智能面和数据面，改进现有网络网元数量多、信令复杂等问题，实现灵活可定制的网络，从而使能未来人、机、物、虚全域服务创新。4图3-1：数据驱动的分布自治架构网络控制单元（NCU)：网络控制中枢，负责驱动任务，完成连接+算力+智能+感知等任务的协同；网络报文处理单元（NPU)：继承现有用户面数据转发的基本功能，引入用户面可编程，实现灵活定义用户面的处理逻辑，同时向算网业务感知、确定性通信和自治域网络互联等功能特性演进；网络数据单元（NDU)：统一聚合的数据面，在当前UDR/UDSF提供用户核心数据的基础上，新增网络数据和算力数据，并提供标准化的信令交互方式和数据访问通道，解决当前数据架构设计存在的异厂家解耦问题；网络智能单元（NIU)：提供AI任务调度、推理和决策、模型训练和知识、模型仓库等功能[2]，通过分布式学习协作在多节点之间实现跨层跨域智能，对内辅助实现网络极简的自治管理和智能服务，对外向应用提供灵活和定制化的AIaaS[4]。网络单元之间的互联采用双总线架构，一条是现有的服务化信令交互总线，延续已有服务化设计理念，将服务化的范围由核心网的控制面向用户面NPU发展，同时进一步向无线5接入侧延伸，包括RAN-CP和RAN-UP，实现移动领域端到端的服务化；另一条是本白皮书提出的新增数据总线，即数据通道，不同网络单元通过数据通道与NDU交互，以达到数据的高效获取与处理，不同网络单元相互之间数据的交互，也通过数据通道进行传递。3.1网络控制单元NCUNCU聚合传统控制面的各网络功能实体，且构建用户级数字孪生体，对物理UE（PUE）进行孪生，以数字化的形式（DUE）对PUE进行动态呈现，并对其进行管理。由原先多个NF组合提供完整能力，变革为由单一的DUE提供完整能力，并且DUE能力可强于PUE，根据DUE具备的全量用户数据能力，可驱动网络完成相应的功能。NCU功能包括四个核心部分：基础功能、扩展功能、适配接入和数字孪生UE，如图3-2。基础功能：继承现有的网络基础能力，包括移动管理、会话管理、鉴权、计费等，并完成相应的信令交互。扩展功能：在提供基础能力的基础上，以未来新业务为牵引，灵活实现能力可选，例如确定性连接增强、算网协同能力、定位感知一体化能力等，围绕DUE的全量数据按需扩展新能力。适配接入：以兼容新老制式用户终端为基本原则，针对不同制式和能力的终端，NCU提供不同的适配器，灵活对无线、卫星等进行适配接入，实现新老终端的即插即用，用户无感知，以达到新一代网络能力可以不依赖终端芯片的成熟度。数字孪生UE：简称数字UE，以DUE为最小管理单元，DUE拥有自己的数据仓库，NCU动态按需加载UE侧数据、网络数据、算力数据及核心数据，PUE与DUE交互，驱动DUE完成网络任务处理。6图3-2：网络控制单元逻辑功能3.2网络报文处理单元NPU遵循现有的控制转发的分离设计原则，NPU在现有的UPF基础上实现服务化增强，包括与控制面、数据网络和无线交互接口的服务化。NPU在继承传统用户面对UE业务数据的路由和转发、动作和策略执行等功能之上，重点向用户面可编程、算网业务感知、确定性通信和自治域互联演进，实现按需、按场景定制网络，从而满足未来无人机、车联网、脑机协同等实时类移动业务的需要，如图3-3。用户面可编程：为减少通用硬件带来的转发性能限制，采用可编程交换芯片、智能网卡、DPU异构芯片等，实现高效的数据处理和功耗的降低，并利用可编程技术实现通信网络协议的可编程，包括协议无关性和流表实现的可编程，增强了用户面的灵活性和开放性，将需要的网络功能集成到用户面，按需移除无用协议，简化用户面。算网业务感知：为达到算网一体，未来网络具备感知和调度算、网、存一体化资源的能力[5]，构建感知型用户面，新增算力服务感知、算力服务路由等能力，能够基于识别的算网QoS实现算网资源一体化的调度，满足移动低时延业务体验的一致7性。确定性通信：拉通端网云业，实现NPU到无线侧和边缘算力侧的网络信息可测可视，包括时延、抖动、丢包率等，从而始终能够实时提供确定性的连接保障，避免UE移动、网络拥塞、算力节点故障等带来的业务异常，保障实时类移动业务的可靠、高质量运行。自治域互联：在分布式网络中，不同自治域的NPU互联，在专网NPU和公网NPU之间建立VPN隧道，可以通过公网NPU代理，达到专网内的用户对外部网络的访问。图3-3：网络报文处理单元逻辑功能3.3网络数据单元NDU网络数据单元构建原则是网络应用与用户数据进行分离，每个自治域的数据在本域内存储。网络数据单元依据应用新需求围绕数据进行开发设计的理念，对数据进行分类设计、存储、汇聚以及处理，网络数据单元的数据能力通过数据通道，采用API接口形式进行能力开放，可以为NIU进行智能网络分析提供基础数据信息，是6G网络架构中的核心逻辑单元。跨自治域的数据通过数据通道共享，同时基于数据传输成本和数据安全的考虑，多自治域数据也支持跨域联邦学习的模型训练。用户数据：用户端到端数据信息，包含用户接入侧能力数据、低/中/高速标签数据、8用户实时轨迹、当前使用的网络能力、当前正在进行的任务、当前正在进行的业务等；核心数据：主要是6G网络中用户的核心静态数据，包括用户签约数据、业务策略数据、业务签约数据等；网络数据：包含网络各节点管理数据、运行数据、SLA数据等，例如切片管理、网络各节点负载情况、网络服务SLA数据等；算力数据：主要是未来网络中用户在消费算力资源以及构建在其之上的服务数据，包括通用算力数据、异构算力数据、算力服务数据等。在网络数据的基础上，开发网络管理的一系列功能，如图3-4；同时NDU开放SBI和数据通道给NCU、NPU、NIU使用。图3-4：网络数据单元逻辑功能3.4网络智能单元NIUNIU用于实现智能面的功能，是网络中智能任务处理的基本单元。对内将AI技术应用于网络，提升通信网络的智能化，除基本的负载分析、拥塞预测外，可以预测NCU和NPU9的资源部署和分布要求，分析服务裁剪和定制化需求等，使网络极简、弹性、智能；对外向应用提供灵活的AI网络服务（AIaaS），例如辅助应用提供网络性能分析预测，进行网络路由选择，配置业务QoS等服务。如图3-5，NIU包含三个大功能模块：AI服务功能、智能仓储功能和分布协同功能。图3-5：网络智能单元逻辑功能AI服务功能：AI服务功能在NDU提供的数据感知和预处理的基础上，主要提供AI全周期流程中的模型训练和推理决策，其中模型训练层辅助推理决策、数据处理等所需的AI模型训练，通常包括LSTM、RNN等基本学习方法，未来将更加聚焦联邦学习、迁移学习、多智能体强化学习等分布式学习，并配备评估学习效果的模型评估能力和环境；推理及决策层一方面用于网络、业务相关的AI推理任务，例如网络资源状态的预测等，还可根据推理结果形成最终决策或决策建议，例如给出当前最佳的网络路由等。智能仓储功能：智能仓储功能具备完备的模型仓库和知识仓库，其中知识仓库实现知识管理和知识服务；模型仓库实现模型的查询、增加、更新和删除功能。智能仓储功能负责管理AI服务过程中获取的数据、训练完成的模型和生成的知识，以提升学习效率和智能化水平，实现数据和知识双驱动；模型和知识还将会深入边缘节点，以贴近用户满足实时性等需求。10分布协同功能（AIaaS）：分布协同功能用于支持多个NIU之间或NIU与其他域之间的跨层跨域协同，通过交互数据和模型参数等方式共同完成模型训练、推理和决策，具体包括数据和知识的共享、模型训练的协同、推理和决策辅助协同，以及算力的调配协同等功能模块。6G网络智能架构由独立NIU和内嵌NIU协同组成，独立NIU作为提供AI服务的专用功能单元，根据AI能力、服务场景、覆盖区域、算力资源等方面的差异可包括聚合NIU、区域NIU、服务NIU和边缘NIU等，按需支持AI服务、智能仓储和分布协同三个功能。内嵌NIU在NCU、NPU、NDU等网络单元中增加AI能力，主要提供网络单元职责相关的数据感知和处理、模型训练、推理和决策等，同时可从独立NIU中获取数据或知识、推理或决策的支撑等。NIU是网络的智能使能器，将从基于连接的智能转向基于任务驱动的智能，更广泛的匹配智能应用场景。NCU、NPU和NDU、其他NIU，以及其他域均可通过使能接口对网络智能单元NIU下达智能分析任务，NIU接收到智能任务后协调连接、数据、模型算法、算力资源等多要素完成AI任务。新架构核心特征基于前一章提出的6G网络新架构思考，本章将进一步阐述6G网络新架构的核心特征。4.1架构极简新架构在延续服务化设计的基础上，主要通过架构简化、接口简化、流程简化三个方面达成整体网络的架构极简，如图4-1所示。架构简化11原有5G网络除基础NF外，随着新功能、新场景的支持，NF数量越来越多，虽然采用服务化接口，但流程设计上、数据信息方面仍然互相依赖[2][3]，故障定位或新服务部署等涉及多个网元及互操作接口，带来复杂性，新架构实现同类网元的重构和聚合，对现有控制面各NF功能按照功能分类进行精简，将5G网络中的AMF、SMF、NSSF、NEF，以及PCF和UDM的逻辑处理等部分功能纳入单一的网络单元NCU中；将UDM和PCF的静态数据、UDR数据等统一由NDU进行专业的数据处理；将UPF和NWDAF优化增强分别作为NPU和NIU。新架构直接将原有40余个网元减少到约4个网络单元，实现功能类型的归一、服务的灵活定制，且组网扁平化、拓扑结构简单。除网元数量大幅缩减外，网络架构的简化还体现在：公网、专网采用相同设计架构，便于网间互联、弹性伸缩和延展，且降低运维难度等；网络单元内部服务支持动态裁剪，以适配通感一体等新场景，避免影响外部接口；NCU通过服务网格组织，提供统一的服务发现机制，易于服务灵活互补和迁移；NCU通过引入DUE，以用户为底座设计处理机制，增强基于用户的感知和服务能力；NCU对外支持卫星、固网、移动、无线等各种异构接入的适配，以及对4G/5G的后向兼容，内部按照统一的DUE机制提供能力，因而大大降低多网共存的复杂性，实现网络服务的统一，简化网络整体规划设计和运维难度。图4-1：网络架构极简接口简化12接口简化主要体现在服务化接口数量上，通过网元的聚合归一，接口数量会大幅减少，现有5G网元数量多，逻辑接口至少有80余个[2]，通过NCU等网络单元的设计，原网元之间接口变为内部实现，仅根据互通要求按需设计外部服务，接口数量可减少至大约10个。除接口数量减少外，各个网络单元之间新建专业、稳定的数据通道，与SBI服务化接口形成双总线驱动架构，使得数据访问与信令交互分离，一方面信令交互满足实时性、定制化的灵活服务要求；另一方面在数据方面，从原有的服务化接口转变为统一的数据访问接口，实现大吞吐量、高效的数据查询和处理。两种交互互不影响，可异步处理、并发执行，最终实现服务化接口和数据接口的简化和高效。流程简化流程简化主要体现在网元之间的交互次数，即消息步骤的数量。通过网元聚合，尤其是依赖性强的网元聚合，原有网元间的信息交互转变为网络单元内微服务的处理，流程上也因此得到了简化。例如，5G网络中AMF、SMF、PCF之间交互较多的会话处理、策略获取等流程[6]，在新架构中由同一NCU内部实现，通常情况下不涉及对外的交互，仅在互通或移动等场景下，按需与其他NCU进行必要的上下文传递等操作。经测算，注册、会话建立、切换流程的步骤数量分别从原有的25+降到8+、20+降到4+、30+降到8+，消息交互数量大幅减少，实现了流程的简化。总之，6G新架构的网元数量预计可减少90%，服务化接口数量可减少80%，消息步骤的数量减少70%，最终实现网络架构的极简，如表4-1所示。13表4-1网络架构极简比较项目5G6G架构简化AMF,SMF,PCF,NRF,UDM...40+NCU,NDU,NIU,NPU...4+接口简化N1,N2...N8880+/10+流程简化注册25+注册8+会话20+会话4+切换30+切换8+4.2用户数据为中心网络最终的服务对象是用户，现有网络架构的设计和数据的组织以NF互联为用户提供连接为目的，新架构将突出用户的服务，向以用户数据为中心演进，围绕用户数据实现功能的快速迭代开发，如图4-2所示，主要体现在用户数据驱动和数字孪生UE两个方面。图4-2：用户数据为中心用户数据驱动现有用户数据采用集中部署方式，实现了计算和存储分离，例如签约数据、策略数据、应用数据及结构化数据可存储在UDR中，UE上下文等非结构化数据可存储在UDSF[2]中，14但实际上，受限于部署要求、技术实现、厂家互操作等问题，通常大部分数据仍然分散在UDM、PCF、AMF、SMF、NSSF等各NF中，呈现数据分散、多样化等特点。新架构通过NDU从用户视角对数据进行了进一步梳理和分离，包括用户签约及策略等核心数据、网络数据和算力数据等；通过几类数据的聚合处理和分析还可实现按需定制网络功能，例如连接增强、算网协同、定位感知一体等。NDU统一、标准的数据组织方式易于利用专业的数据库技术实现数据处理逻辑的简化。数字孪生UE现有的NF按照功能逻辑划分，例如接入和移动性管理、会话管理、策略控制等，通过NF间互相调用服务为UE提供数据连接，流程机制和数据处理上均以连接所需的不同功能为设计原则，不利于用户维度的管理，较难直观的提升用户视角的服务体验。NCU加强用户服务设计，在NCU中动态构建用户级数字孪生DUE，与PUE伴生，基于用户进行信令处理和管理，主要优势是DUE能够拉取全量数据，围绕数据对外提供能力，避免了数据不一致的问题；DUE汇聚的数据仅需一份，重复数据量减少，解决现有多NF各自保存数据，导致存储资源浪费、网络资源消耗大等问题，从而提升整体性能；另外，DUE具备驱动AI的能力，减少数据的收集，可降低网络为AI服务的开销，赋能AI演进。总之，通过用户视角数据的聚合分析和用户级数字孪生的处理机制，设计以用户数据为中心的网络架构，基于用户业务需求驱动任务，最终实现连接+算力+能力的整体协同。4.3智能内生6G网络架构的智能内生主要体现在网络组织和智能服务能力两方面的优化和增强。分布式智能内生架构现有5G网络主要采用集中式的独立AI[7]（例如NWDAF），各网元(AMF、SMF等)本15身缺乏AI能力，依赖于独立AI的集中分析，也因此可能带来一些问题，例如集中式AI需要收集大量数据，严重消耗通信网络资源；集中式处理、分析、反馈的方式在规模组网下时效性等要求较难保障；AI分析往往需要算力资源，集中的AI分析需要算力资源的高度聚合，较难高效利用多点、边缘的算力资源等。6G网络智能化架构将呈现智能内生、分布式协同的特点，即“独立AI+内嵌AI”混合模式，如图4-3所示，NCU、NPU、NDU等网络单元一方面通过内嵌NIU服务，本身具备数据处理和AI分析能力，同时与独立NIU组成分布式学习和推理框架，按需、动态调配各NIU的数据、能力和算力资源，共同构建多点协同的智能内生网络。另外，NCU内置的DUE还可代理用户独立创建AI任务，对业务进行端到端监控及保障，以实时动态进行网络或业务的迁移。架构的优势是本着AI分析尽可能靠近数据源的原则，独立NIU可按需收集数据，或采用分布式学习方式传递模型参数等，从而大大减少通信资源的消耗；通过多NIU的协同，聚焦规模网络的分布式、多点、跨层级的服务协作，充分利用各独立和内嵌NIU的数据、能力、本地的算力资源等，根据时效、模型准确性等性能要求灵活处理，最终实现信息全面并安全、特性互补及增强的群智协同。图4-3：分布式智能内生架构智能服务能力提升16考虑到目前网络AI在能力方面存在数据处理不够灵活、分布式学习能力弱、缺少决策反馈机制、知识积累欠缺、协同简单等问题，6G智能内生架构将聚焦提升数据内生、分布式学习、自主决策、知识储备、协同开放五个方面能力。数据内生：NIU与NDU配合，在保证数据可靠性和安全隐私的前提下，支持对网络中海量、多态、异构数据的感知、收集、处理、存储等，同时增强数据相关的AI分析，实现数据内生；分布式学习：因为6G网络的安全隐私要求更高、服务也逐渐向边缘深入和延展，集中式的学习方法将会面临数据隐私、通信开销、服务时效等多方面问题，应重点聚焦分布式AI架构多点协同的学习方法，例如各NIU之间、NIU与DUE之间支持联邦学习[8]、多智能体强化学习[9]、群体学习[10]等。自主决策：6G网络多变、服务复杂、柔性等趋势推动引入AI技术增强网络和服务的决策能力，NIU的决策模块通过与其他网络单元协作，支持自适应的多点协作、动态调整、闭环的自主决策服务。知识储备：6G高效、可持续性运营的关键是注重知识的积累、储备及灵活运用，NIU通过知识仓库的构建，支持迁移学习[11]、持续学习[12]等知识驱动的AI学习方法，达成数据和知识双驱动的网络智能。协同开放：由于6G网络的数据及终端异构、各域各层级服务和性能差异大等特点，6G智能内生网络需要跨层跨域的NIU协同，以更好的共享和开放AIaaS服务，主要包括推理和决策、模型训练、算力资源、数据和知识等全方位的AI服务协同。总之，多NIU协同共同构建智能面，助力6G兼顾网络的弹性极简和服务的灵活定制，打造“智简网络”。174.4分布自治现有网络主要采用2C公网相对集中和2B定制网相对分散的组网模式。未来随着新场景的出现、极致服务体验要求的提出，各行各业由于安全、服务范围、能力和性能等因素，独立专网将会越来越多，网络之间既需要区隔自治，同时也存在通过相互连接实现互补增强的需求；另外，由于相对集中式的网络部署故障影响范围非常大，存在较高的安全可靠性风险，也迫切需要支持分布式的建设模式。新架构将从相对集中+分散模式向域内自治、域间互联模式转变。每个自治域类似于局域网，当出现故障时，范围有限，不会影响到整体网络；同时工业制造、车联网、XR沉浸式体验等场景均需要通过自治域形态，使得用户、网络、服务三者在空间上尽可能靠近，实现高带宽、低时延等更好的保障，以获得更好的业务体验。多个自治域还可依据扩大覆盖范围或接入需求，通过骨干网互联互通，形成更广域的网络，如图4-4所示。图4-4分布自治架构域内自治一定数量的无线基站、一定规模的基础设施、分布式核心网可在一定的空间范围内构建18一个独立的自治域。单域内可以包括全套的NCU、NPU、NDU、NIU；也可以仅有NCU、NPU和部分NDU，其中NDU和NIU还可通过多个NCU之间的协商借助上一级网络的NDU和NIU能力。NCU是集中控制点，域内基站、NPU、NDU、NIU均向NCU注册，相互之间的发现通过NCU支持，以实现无线基站的免配置及即插即用；NPU在进行性能扩展时，也可做到即插即用。域间互联自治域互联的目的是扩大网络的范围，传统的设计思路是一张网覆盖的范围尽可能广，分布式架构则是通过自治域间互联的方式扩大网络覆盖范围，当网络需要增加覆盖范围或接入能力时，原有网络基本上不受影响，例如不需要多个NF之间进行互联互通等。每个NCU具备唯一标识，NCU之间通过标识进行互联。在不同NCU之间互联的基础上，还可进一步协商新的能力，例如专网和公网之间的协商，专网部分业务在内部完成处理，当需要使用互联网业务时，专网NPU与公网NPU之间，通过NCU之间的协商建立VPN传输隧道，即可通过公网NPU访问互联网。在安全方面，域间安全互信可通过区块链或其他分布式安全技术进行认证后，进行互联互通，传输数据和信令等。域间迁移当用户在移动过程中，即将跨越自治域的边缘时，则需要实现自治域间的迁移。NCU中的DUE通过监控用户的移动轨迹，可向用户推荐下一个合适接入的自治域，自治域的推荐以保障用户当前进行的业务连续性为主要依据，例如需要考虑下一个自治域的带宽、时延、业务需要的算力等因素。如果业务较为重要，在域间迁移前可通过NCU之间进行协商，例如用户需求在新域中能否满足，如果满足，则进行业务和网络的并发迁移。另外，在迁移过19程中，用户可以保持多域接入，直到新域和业务均已做好准备后，再进行无缝切换。总之，新架构通过分布式网络架构技术，适配差异化网络需求，实现域内自治和域间互联。新架构新业务6G网络提供了更大的带宽、更低的时延、更全的接入方式，更简便的架构和更智能的网络能力，将带来更多样化的新业务和新模式，例如：面向沉浸式XR、元宇宙等新业务能力、面向空天地海全接入的全域业务服务、面向各区域和行业的分布式自治专网等2C、2B应用场景，以更强的网络能力为未来丰富多彩的生活和生产打下坚实的基础。5.1“虚实通感”类业务沉浸式XR、元宇宙作为未来主流的通信方式，通过与用户的所有感官互动，为用户带来多维感知融合、身临其境的沉浸式交互体验。沉浸式XR、元宇宙对网络带宽、时延、抖动、可靠性以及音视频渲染质量、效率等提出了严苛的要求。如图5-1。DUE作为用户XR终端的数字孪生体，在网络中起到中枢和纽带的作用；一方面，依据业务需求向NCU、NDU提出网络服务和数据服务等需求，完成连接、算力和能力的协同；另一方面，负责驱动NDU/NIU执行与业务相关的各种任务，包括AI任务：进行数据采集、模型训练、分析推理、算力调度等处理，并将数据、模型、分析结果等根据需要反馈给NCU。NCU负责资源调度和协调控制，实现业务需求感知和灵活定制能力，进行QoS监控和QoE保障；当XR业务发起时，NCU申请调度与业务需求相匹配的网络和算力资源，确保XR的多维感知业务流和实时交互业务流能同步可靠传输；在XR业务过程中，NCU根20据不同DUE的要求，驱动NDU/NIU启动若干任务（如：轨迹跟踪预测任务、网络状态监测任务、视频质量监测任务等），对网络QoS及业务QoE进行实时监测分析，通过网络资源和业务流之间的实时协同，实现业务和网络的流量动态自适应，确保用户最佳服务体验。图5-1：新架构支持沉浸式XR轨迹跟踪预测任务：实时跟踪用户轨迹，并通过NIU的AI能力对用户轨迹进行预测，在XR业务过程中，NCU根据轨迹跟踪预测任务的结果提前做好网络连接和算力资源准备，在用户移动过程中保证业务的连续性；推动XR、元宇宙从固定场所走向更广阔的空间。网络状态监测任务：实时监测网络状态，一旦出现网络能力与业务需求不匹配的情况，NCU及时提出新的资源分配请求，对资源进行动态调整，保证用户体验。同时，NCU可以通过能力开放接口，将网络状态信息开放给业务，以便业务实时感知网络状态；当网络出现拥塞时，XR业务能迅速调整业务编解码和传输流量模型，帮助业务快速适应网络状态，同时将不重要的数据包丢弃，避免网络拥塞进一步恶化。21视频质量监测任务：实时监测XR业务视频质量，NCU能精确感知XR业务需求，NPU可以识别XR业务流特征及业务属性差异，采用AI能力设置特性化的QoS对音视频流、触觉信号流、传感器信号等进行传输保障，通过AI技术降低管理的复杂度，支持大密度XR业务流情况下的一致性体验。在音视频渲染和多感融合方面，AI技术发挥着重要的作用。NIU作为网络智能单元，可以内置和外挂多种AI能力，如AR标记、XR渲染、音视频编解码、ASR、TTS等；独立NIU和内嵌NIU混合组网，形成分布式智能内生架构，结合深度学习、联邦学习等AI技术，为沉浸式XR、元宇宙提供强大的AI能力。5.2“全域智联”类业务空天地海是未来5G-A/6G通信的重要方向[13]，面向山区、沙漠、海洋、空中等提供宽带接入或广域物联。空天地海一体化融合通信，通过分布式网络覆盖全域，实现用户随时随地的网络接入。其次，未来空天地海通信是全异构、多模态接入，需要支持卫星、飞机、空中平台（HAPS)、无人机、地面基站、固定网络等多种接入方式，网络异构性、传输环境多样化等对核心网的融合提出了挑战。多接入适配器针对多模态接入，通过不同的适配器，适配不同的接入方式，适配器以组件或微服务的方式实现，可以在NCU中即插即用，进行不同协议的适配和转换。如图5-2。NCU采用统一的DUE对终端进行建模和管理，提供统一的鉴权方式、统一的用户数据管理，保障业务的连续性。22图5-2：新架构支持多接入融合空天地海一体化未来空天地海的发展方向是天基网络、空基网络与地基网络融合一体，通过NCU、NDU、NPU的协同提供空天地海一张网，实现空天地海全面覆盖。如图5-3。图5-3：新架构支持空天地海协同组网其次，未来空天网络也将面临着时延大、移动快等许多挑战，例如每颗LEO卫星服务用户的单次时长仅分钟级，导致频繁的切换。因此，需要增强的移动性管理能力，简化流程、提高切换的可靠性。在新的极简架构下，通过DUE的用户主副本数据快速同步的方式，减23少切换的消息数，缩短切换流程。5.3“自治专网”类业务分布式、自治域的网络模式能够很好的支撑各种行业专网，行业客户可以根据自己的需要对网络进行定制；例如定制确定性的网络用于工业机器人协同作业，或者定制小型核心网进行车载组建自己的移动局域网用于野外勘探等场景；其他如体育赛事、音乐会等场景的临时专网，飞机、轮渡等场景的小型移动专网，企业、校园等场景的园区专网都可以对核心网进行按需定制。定制的专网可以具备以下特性：专网是一个自治域。类似于有线的局域网络，终端可以访问专网内的服务，也可以在专网内实现终端间互访，例如：校园网用户访问校内网络业务，或者企业内工业终端设备之间的互访。专网可以连接至公网。接入到专网的终端可以通过专网连接至公网，实现互联网业务访问和区分计费，本地专网实现终端用户和用户归属网络间的桥接功能，例如：机载用户访问互联网业务。专网可以共享。外部非专网的用户也可以通过专网实现到公网的接入和数据业务，解决局部地域网络覆盖的问题。此时，企业专网需要在保障自身网络安全的前提下，实现用户和公网间的桥接功能。例如：公网用户临时接入企业专网转接至公网。专网可以连接至多个运营商网络。接入专网的用户可能来自于不同运营商，因此专网也需要能够实现与多个运营商公网的互连互通。专网之间可以互连互通。其他专网的用户可以通过当前所在位置的专网接入至归属专网，例如：两个友好专网之间用户可以互相漫游接入。以上的特性中，通过专网访问外网或通过外网访问专网的特性，主要建立在分布式网24络的域间互联能力上，如图5-4，并可参见4.4章节。图5-4新架构支持自治专网6G网络展望与倡议网络架构是6G研究的关键问题，是实现“虚实通感、全域智联”愿景的基础。业务场景需求、DOICT技术的引入等，都将对6G网络架构产生影响，基于当前的认识和判断，本白皮书提出对6G网络新架构的初步思考，随着技术的演进发展，本白皮书还将迭代更新。当前阶段，针对6G网络架构及关键技术仍处于开放讨论阶段，很多问题还需要研讨，一些关键技术还需要实验验证。端到端跨层跨域的协同非常重要，需要设计跨域协同机制以及跨协议的信息传递方法，甚至是跨领域的标准联合设计。中国电信和中兴通讯愿携手学术界、产业界的伙伴，共同研讨6G网络架构及关键技术，共同解决瓶颈问题，共同推动6G技术进步和产业发展。25缩略语英文缩写英文全拼中文2BToB面向行业用户2CToC面向个人用户3GPP3rdGenerationPartnershipProject第三代合作伙伴计划AIArtificialIntelligence人工智能AMFAccessandMobilityManagement接入和移动管理功能FunctionASRAutomaticSpeechRecognition自动语音识别AIaaSAIasaServiceAI即服务DDAAData-drivenDistributedAutonomous数据驱动的分布自治Architecture架构DUEDigitalUserEquipment数字用户终端DOICTData&Operational&Information&数据、运营、信息、通CommunicationTechnology信技术DPUDataProcessingUnit数据处理单元FPGAFieldProgrammableGateArray现场可编程门阵列GPUGraphicsProcessingUnit图形处理器HAPSHighAltitudePlatformStation高空平台IPv6InternetProtocolVersion6互联网协议第6版LEOLowEarthOrbitSatellite低轨道地球卫星LSTMLongShort-TermMemory长短期记忆MLMachineLearning机器学习NCUNetworkControlUnit网络控制单元NDUNetworkDataUnit网络数据单元NIUNetworkIntelligenceUnit网络智能单元NPUNetworkPacketUnit网络报文处理单元NFNetworkFunction网络功能26NEFNetworkExposureFunction网络开放功能NRFNFRepositoryFunction网元存储功能NSSFNetworkSliceSelectionFunction网络切片管理功能NWDAFNetworkDataAnalyticsFunction网络数据分析功能PCFPolicyControlfunction策略控制功能PUEPhysicalUserEquipment用户物理终端QoEQualityo