6G网络架构
1.6G网络架构全视图
作为一个复杂的系统，6G网络架构设计需从多个视图考虑，多个维度设计。下面从空间视图、逻辑视图和功能视图阐述了“三体四层五面”的6G总体逻辑架构。在6G总体逻辑架构中：
1）“三体”是架构的空间视图，描述6G网络实体的客观存在形式，分为网络本体、管理编排体和数字孪生体。
2）“四层”是架构的逻辑视图，展现6G网络设计的结构与组织，由资源与算力层、路由与连接层、服务化功能层、使能层组成。
3）“五面”是架构的功能视图，展示6G网络功能的划分和组成，包括控制面、用户面、数据面、智能面与安全面五个基本功能面。
以“三体四层五面”的总体架构为基础，其在物理空间和数字虚拟空间结合的设计角度，构成数字孪生网络架构DTN（Digital Twin Network）。6G网络的孪生架构包括映射、反馈和闭环的空间设计。
以“三体四层五面”的总体架构为基础，通过服务定义端到端的系统，构成全服务化架构HSBA（Holistic Service-Based Architecture）。HSBA设计了整个端到端系统的交互形式，包括组件、协议和连接，是基于服务化接口进行信息传递和业务处理，体现了整个6G网络架构的系统设计方法。
以“三体四层五面”的总体架构为基础，在组网中达到灵活智能的设计，构成分布式自治网络架构DAN（Distributed Autonomous Network）。组网设计展现了6G网络之间的连接关系和组网形态，由功能自包含、同质化的、自闭环的微云单元SCU（Small Cloud Unit）组成，采用集中加分布的方式部署，分布式部署的SCU采用至简设计，作为靠近用户的前台，集中式部署的SCU功能相对完备，作为靠近用户的中后台。
2.“三体四层五面”总体架构
“三体四层五面”的6G总体架构，从空间、逻辑与功能组成三个角度呈现一个跨域、跨层、多维的6G网络。具体如下图所示：
“体”是架构的空间视图，立体的描述了网络的构成。“层”是架构的逻辑视图，从逻辑上描述网络的分层架构，在实现过程中，可被一体化集成。“面”是架构的功能视图，主要是指功能类别，沿用传统3GPP网络中控制面和用户面的“面”的概念。
6G网络在空间视图上包括网络本体、管理编排体、数字孪生体三大实体。其中管理编排体和数字孪生体是在6G中新定义的两个实体。网络本体是最重要的网络实体，实现网络功能和网络运行；管理编排体对网络进行实例化及变更操作，实现全生命周期编排管理；数字孪生体构建了网络的数字空间，实现了虚实映射。随着数字孪生技术的发展以及整个网络运维越来越复杂，并考虑到网络故障的高代价以及昂贵的试验成本，需要在传统物理网络进行外部抽象映射，建立一个新的发展体系，构建全新的数字孪生体，通过虚实结合的闭环控制，来改变现有网络规、建、维、优的既定规则，有效保障网络运维，实时优化网络，实现未来网络自治。
6G网络逻辑层次上自下而上包含资源与算力、路由与连接、服务化功能、开放使能“四层”，拉通6G网络本体的逻辑层。“四层”的设计一方面突出了6G架构在分层要素和能力上的丰富，另一方面体现了跨域拉通、多域协同及融合发展的理念。资源与算力层的设计理念突出了“算力”资源要素，将为6G提供频谱、存储、算力、网络进一步融合的基础资源。路由与连接层：延续开放协议的设计理念，不断吸收新机制和新协议（如确定性IP、SRv6），向可编程、确定性演进。服务化功能层延续服务化的设计理念，SBA从核心网拓展到端到端的领域，支持不同功能的有机构建。开放使能层：进一步丰富对外开放的信息和通信能力，通过提取、封装、编排、组合，为自有业务和第三方应用提供服务。
6G网络功能构成方面，增强传统控制面、用户面功能，并引入新的数据面、智能面、安全面，共同组成“五面”。控制面进一步增强，向全服务化方向演进，实现多种接入方式的融合控制。增强用户面，向可编程、服务化、跨域确定性方向演进，实现灵活、高性能转发。新增数据面，解决用户数据迁移的历代难题，系统性地提供可信数据服务。新增智能面，通过分布式智能节点的协同提供全局AI能力，实现智能内生。新增安全面，以“安全数据+AI”为驱动的安全感知和主动防护，零信任的安全体系，实现安全内生。
3.三体：网络本体、管理编排体、数字孪生体
随着数字孪生等技术的发展以及网络运维复杂度的提升，需要在传统物理网络进行外部抽象映射，建立一个新的发展体系，构建全新的数字孪生体，通过管理编排体对网络本体实现闭环控制。
（1）网络本体
网络本体包括传统意义上的基站、核心网、传输承载等物理设备。网络本体是为用户提供信息服务的真实的、实际运行的网络，是架构实现的载体。1）在基础资源上，引入“算力”作为新的资源要素。网络从调度连接向调度算力资源扩展，为6G新的网络能力，如感知能力、智能内生能力提供基础。2）在提供方式上，从云化、软件化进一步向池化发展。网络本体逐步发展为一个可调度的、可流动的灵活的实体。一体化、池化的提供连接、计算、存储的能力。3）在服务能力上，进一步向服务化、平台化网络发展。6G将深化5G开启的网络平台能力。如，以用户管理、连接管理、服务管理、移动性管理等基础模块化服务为基础，构建面向特定场景的功能和服务能力。
（2）管理编排体
管理编排体是对网络资源、网络能力进行智能的编排管理，实现网络全生命周期管理的功能实体。1）管理编排体的主要操作对象是网络本体，同时也对孪生体进行编排和优化。管理编排体根据用户的业务以及网络本身运维运营需求，统一编排所需要的资源和功能，形成所需的能力，保证用户的业务体验。管理体可通过与孪生体交互，接受孪生体输出的网络配置参数，对物理网络进行编排管理，从而实现网络自动化运营，提升网络对新业务、新场景和新需求差异化需求的适应性。2）整合多方资源，端到端拉通以实现管理系统的更新换代。面向网络资源，管理编排体需具备对频谱、存储、算力等相关资源的统筹和精细化管理能力。面向网络能力，管理编排体需拉通端到端网络的各层、各面，将连接能力、算力能力、智能能力、安全能力等编排为可对内对外提供的服务，并通过开放使能层对外提供。借助网络智能化和自动化等技术手段实现网络自治的闭环管理运维。
（2）数字孪生体
数字孪生体是物理实体对象在虚拟空间中的映射，实现网络的低成本试错、智能化决策、高效率创新。1）对网络本体进行部分或者全部孪生镜像。构建一个网络孪生体需要数据、模型、映射和交互四个关键要素。6G网络架构中所有网络功能均可以按需构建对应的网络功能孪生体，孪生体与真实物理网络可实时交互数据，通过建模和映射还原真实物理网络的运行状态和环境，进行网络部署前预验证，进而提供网络策略最优解，提升网络决策和部署的可靠性。2）通过内外闭环，助力6G网络实现智能面，达成柔性网络和智慧内生等目标。网络运维和优化、网络智能化应用、意图驱动的网络智能自治、以及网络新技术、新业务创新等均可通过北向接口向孪生体输入需求，并通过网络孪生体的模型化实例进行业务的部署和验证。通过孪生体的内生闭环，验证网络能力，验证后，孪生体通过南向接口将控制更新下发至物理实体网络。
4.四层：资源与算力层、路由与连接层、服务化功能层、开放使能层
（1）资源与算力层
资源与算力层是6G网络的物理资源，包括频谱、存储、算力、网络等基础资源。4G完成核心网软硬件解耦，5G核心网完成云化、并向无线云化扩展。以之为基础，6G网络向以算力网络为典型特征的一体化网络演进。6G网络跨域设计、分布式的设计思路，要求无线和网络架构融合，资源共享。因此，6G网络将聚合端、边、网、云的物理资源，以算力为核心，实现网络、算力和存储的深度融合，实现信息通信资源的智能调度和优化利用，为上层服务提供物理资源。
（2）路由与连接层
路由与连接层将6G网络中的物理节点连接成网，实现状态的感知、确定性的转发、灵活的服务化调用。（1）对下实现物理连接。路由与连接层根据时间、空间等要素，通过静态、动态连接等多种方式，将资源与算力层的各种物理节点连通，组成有机网络。并动态的感知节点状态、链路状态，实时调整网络连接，实现网络的路径最优和实时可达。（2）对上构建逻辑连接。路由与连接层为服务化功能层的各实体之间提供安全、具备QoS保障的逻辑连接，实时感知功能层的工作状态和负荷情况，接收并解析功能层的微服务消息、数据报文，并实现高效路由、无状态传输、确定性转发。构建高效、智能、安全、可靠的连接基座。根据至简设计的原则，路由与连接层具体设计时，可以采用通用、统一的接口协议。
（3）服务化功能层
为继承SBA的架构优势，该层延续5G服务的柔性设计，具备接入控制、移动性管理、会话管理、网络安全、数据报文处理和转发等基础功能，并支持跨域融合、漫游互通、人工智能等增强能力。功能层的不同面应支持灵活组合，按需构成微云单元并支持分布式部署及独立工作。
（4）开放使能层
开放使能层通过对下层信息和通信能力的提取、封装、编排、组合，为自有业务和第三方应用提供能力和服务。通信能力开放已成为未来网络发展的核心内容。通过开放使能层，开放运营商网络的算力服务、连接服务、功能服务、数据服务、AI服务、安全服务，为运营商带来更多增值业务的同时，也为用户带来更好的业务体验。具体实现时，可通过能力组件、服务插件、定制业务、API、SDK（Software Development Kit，软件开发工具）等方式，实现能力和服务的开放。
5.五面：控制面、用户面、数据面、智能面、安全面
6G系统架构中的服务化功能层有很多网络的核心环节和能力需要增加并单独考虑，因此在增强传统控制面、用户面基础上，增加独立的数据面、智能面、安全面，实现智慧内生、安全内生。
（1）控制面
向全服务化方向演进，实现多种接入方式的融合控制。实现无线、核心网资源，以及固定、移动、卫星资源的统一、高效、精准控制，6G将在传统控制面的基础上，进一步进行如下方面的增强：1）跨域融合，灵活控制。将接入网功能重构为服务，提升接入网与核心网的融合协同能力，业务的快速定制和响应能力。在天地一体网络中，为了提高网络资源的利用率，提供业务连续性和服务质量保障，有必要实现多种接入方式的融合控制。通过网络功能原子化分割、网元动态编排组合、异构网元动态协作，在固定、移动、卫星融合网络中实现网络功能动态分割、部署与协作、融合控制。2）多维感知，精准控制。在尽可能不影响通信功能的前提下，使用通信技术本身的可用以感知探测的能力，实现对目标、环境或者内容的智能自适应的感知，助力网络通信性能的提升或赋予通信系统新的能力。通过感知到的信息，结合人工智能等新技术，实现更加精准的网络控制。
（2）用户面
以传统网络用户面为基础，向可编程、服务化、跨域确定性方向演进，实现灵活、高性能转发，全面提升用户面的能力。1）可编程：通过协议无关的用户面编程语言，可以灵活定义用户面的分组处理逻辑，实现对用户面诸多网络功能的灵活定义和在各个可编程网元上的优化编排。网络可编程能够以更高的敏捷性、灵活性提供创新的通信服务，并支持业务的更快速部署。2）服务化：服务化的演进可以使得数据面获得敏捷、简化、开放的优势，然而由于用户面需要实现快速转发的能力，其服务化的演进将分场景进行。在集中侧，需要大流量转发的场景下，其可以仍然采用软硬更加耦合的方式。在分布式边缘的场景下，更多的用服务化的方式灵活部署。3）跨域确定性：用户面将通过跨域融合，采用资源预留、流量整形、队列调度等技术，实现可预期、可规划的流量调度，将时延、抖动、丢包率控制在确定的范围内，从而满足新型业务的大带宽、低时延、高可靠等多样化需求，同时兼顾普通业务流量的转发。
（3）数据面
数据面是6G网络架构中新增的一个平面，其目的是实现庞大用户数据的高效安全迭代、网络状态的可靠迁移、以及通过可信的方式引入数据服务。该平面将构建高效、统一的数据管理功能，支持精细化的数据采集、高效的数据传输、灵活的数据存储、分布式数据协同，兼顾考虑数据的可靠性、数据隐私和安全，实现对数据全生命周期的闭环管理，同时将数据作为一种服务产品，构建基于数据提供者和消费者的业务逻辑，提供多样化的数据增值服务。具体说来，数据面需要具备以下三方面能力：
1）数据融合能力
用户数据网元在2G/3G/4G/5G/IMS均定位为不同类型的网元，其存储的用户数据和相关接口都不一样。例如，移动用户的标识信息、鉴权信息、业务信息均有所不同，不同代际的通信网络使用的用户数据管理协议也是不同的。为了实现鉴权数据的重用、鉴权同步、被叫域选择等能力，不同系统间的用户数据需要进行融合。传统的用户数据的融合方式，需要通过新建或升级部署用户数据网元，再将全网用户的存量数据割接到新的用户数据网元中，存在网络资源浪费、数据割接量巨大、升级时间长等问题。因此，6G数据面需要具备高效率的数据融合能力，采用集中+分布的存储方式，支持不同网络间的统一鉴权、认证，向业务平台提供统一的用户视图。
2）数据连续性能力
用户除了静态的签约数据、配置数据外，还会产生上下文数据，如所在的位置、网络为其分配的ID等半静态数据，以及在通信过程中产生的信令消息、暂态上下文等动态数据。上述数据在相关网元出现故障时，需要迅速从旧网络实体迁移到新网络实体中，以保证通信的快速恢复。因此，6G数据面具备可靠性和灵活的迁移能力，结合区块链、IPFS等去中心化的存储方式，实现数据的分布式可靠性存储和转移。
3）数据服务能力
6G网络富含数据“金矿”，但这些数据散落在运营商的不同系统中，如同金沙。因此，6G数据面通过引入数据服务能力，在满足数据法规监管要求的前提下，通过构建可信的数据服务框架，对网络运营数据、业务数据、用户签约数据、感知数据、AI模型数据等进行采集、处理、分析、共享，从中发现新价值。
（4）智能面
智能面是实现智能服务的物理载体，既可以为服务对象提供本地AI能力，又可以通过分布式智能节点的协同提供全局AI能力。实现如下三方面的能力：1）AI要素及其工作流的自动化集成。借助AI工程化、算网融合等技术手段，在网络内拉通AI要素资源（算力、算法、数据），支持AI要素间的交互和集成，提供本地自动化集成AI运行环境，实现AI工作流的高效运转，满足AI服务运行结果的实时反馈。解决当前AI技术在网络应用中效率低的问题，AI服务近数据源、近服务对象部署的设计可满足AI服务的实时性需求。2）智能服务的高效协同。支持AI服务的原子化抽象和分布式部署和协同，通过分布式训练和推理、多智能体协同技术，实现多节点间智能业务的协同，例如终端、无线接入、核心网和应用服务间的智能业务协作，多区域节点的联邦训练、联合推理等，实现从单节点智能到分布式多节点智能的演进，解决从单领域问题到解决复杂系统问题的升级。减少传统集中式AI计算模式造成的大量数据传输开销，缓解数据传输中的数据隐私问题。3）智能面与相关功能体的协同。管理编排体对智能面进行AI业务的编排；控制面对智能面提供AI服务的控制和QoS保障；用户面为智能面提供AI服务所需要素间的传输连接；数据面为智能面提供数据采集和处理的数据底座；数字孪生体作为网络的数字镜像，为智能面提供智能服务构建所需的网络多维数据模型，例如流量数据模型，网络特性业务模型等，同时为智能面提供智能服务的预验证环境，为智能服务在网络本体运行前提供质量保障。
（5）安全面
6G网络中的安全面，是基于网络内部建设的各项安全能力，以信任为纽带、AI为驱动、协同为手段，形成的主动、智能、弹性、高效的安全体系。提供异网融合场景下的高安全防护能力，并对应用赋能。在传统安全防护的基础上，主要实现的新功能包括：
1）内生高安全能力
将安全能力与网元/网络特性充分融合，实现网络的“高安全免疫”能力，并进一步形成6G内生安全体系。同时，结合移动通信网的特点，布局基于身份的网络原生的安全能力，例如：身份管理、认证、高安全密码服务等。
2）安全感知与主动防护
在现有安全被动防护的基础上，增加主动安全能力，重点包括：以“安全数据+AI”为驱动，感知威胁、发现未知攻击；以“安全数据+DTN+AI”为驱动，分析和推演安全策略，实现全局最优配置。最终在6G网络中实现主动安全能力，实现从被动防护向主动感知与防御的方向转化。
3）柔性、协同的安全能力与服务
一是以信任为基础、以安全度量为手段，综合分析“安全+信任”后部署安全措施，打破安全“非0即1”概念，推进动态、适度的安全理念；二是以协同为基础、编排为手段，充分协同各类分布式安全能力、与安全相关的各项机制，实现安全能力的最大化；三是基于业务需求，提供灵活、可调度的安全服务。
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