簡介這份白皮書由中國電信研究院與中興通訊于2023年聯(lián)合發(fā)布面向通信網(wǎng)絡(luò)研究人員、架構(gòu)師及高校師生系統(tǒng)探討6G網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計理念、總體架構(gòu)與創(chuàng)新特征為理解下一代通信網(wǎng)絡(luò)提供前瞻性參考。資源為單個PDF文件壓縮包約2.65MB內(nèi)容完整涵蓋六章正文及縮略語、參考文獻目錄層級清晰便于按章節(jié)檢索研讀。目前已有360人學(xué)習(xí)。白皮書從6G網(wǎng)絡(luò)設(shè)計思路與總體架構(gòu)切入深入網(wǎng)絡(luò)功能層面提出網(wǎng)絡(luò)控制單元NCU、報文處理單元NPU、數(shù)據(jù)單元NDU與智能單元NIU等新概念并歸納架構(gòu)極簡、用戶數(shù)據(jù)為中心、智能內(nèi)生、分布自治四大核心特征第五章結(jié)合沉浸式XR、元宇宙、空天地一體與自治專網(wǎng)等業(yè)務(wù)場景說明新架構(gòu)的支撐方式第六章給出發(fā)展展望與行業(yè)倡議適合系統(tǒng)了解6G架構(gòu)演進脈絡(luò)。1. 6G 架構(gòu)為什么要把 40 個網(wǎng)元砍成 4 個5G 核心網(wǎng)的服務(wù)化改造曾被寄予厚望結(jié)果卻走向了另一個極端網(wǎng)元數(shù)量從 4G 的個位數(shù)膨脹到 40 余個邏輯接口超過 80 個一次注冊流程要跑 25 步以上消息交互。服務(wù)化解耦的本意是靈活實際落地卻成了故障定位的噩夢——一個會話建立失敗排查路徑橫跨 AMF、SMF、PCF、UDM 四五個網(wǎng)元每個網(wǎng)元背后還可能是不同廠家的實現(xiàn)。這份白皮書提出的 DDAA數(shù)據(jù)驅(qū)動的分布自治架構(gòu)給出的答案很直接把控制面聚合進單一 NCU把用戶面收斂為 NPU把數(shù)據(jù)從業(yè)務(wù)邏輯里徹底剝離成 NDU把 AI 能力獨立成 NIU網(wǎng)元數(shù)量減少約 90%接口減少約 80%消息步驟減少約 70%。這不是簡單的合并同類項而是一次對“網(wǎng)絡(luò)功能該按什么維度切分”的重新回答。搞懂這個切分邏輯就搞懂了 6G 架構(gòu)演進的底層動機。2. 三層四面6G 總體架構(gòu)的分層邏輯與功能切分2.1 為什么先分層再切面白皮書給出的總體框架是“三層四面”。三層自下而上是云網(wǎng)資源層、網(wǎng)絡(luò)功能層、應(yīng)用使能層四面則是網(wǎng)絡(luò)功能層內(nèi)部的橫向切分——控制面、用戶面、數(shù)據(jù)面、智能面。這個結(jié)構(gòu)看起來只是對 5G 的微調(diào)但關(guān)鍵變化藏在“數(shù)據(jù)面”的獨立上。5G 時代數(shù)據(jù)是依附于網(wǎng)元存在的簽約數(shù)據(jù)在 UDM策略數(shù)據(jù)在 PCF會話上下文在 SMF用戶面狀態(tài)在 UPF。雖然標準定義了 UDR/UDSF 作為統(tǒng)一數(shù)據(jù)層但實際部署中受限于廠家互操作和性能要求數(shù)據(jù)仍然散落在各 NF 內(nèi)部。白皮書對此的判斷很明確數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)邏輯的緊耦合是復(fù)雜性的根源之一。所以 6G 把數(shù)據(jù)面單獨拎出來做成 NDU讓控制面、用戶面、智能面都通過標準接口訪問數(shù)據(jù)而不是各自維護一份。分層解決的是“資源在哪”切面解決的是“功能怎么歸類”。云網(wǎng)資源層承載計算CPU、GPU、FPGA、存儲、網(wǎng)絡(luò)IPv6/SRv6 承載、頻譜和專用設(shè)施網(wǎng)絡(luò)功能層是架構(gòu)演進的主戰(zhàn)場應(yīng)用使能層負責(zé)能力開放和應(yīng)用使能框架。運營管理縱向貫穿三層并新增云網(wǎng)智能編排調(diào)度、數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)管理、基于區(qū)塊鏈的共建共享管理等功能。提示白皮書明確說明重點討論的是網(wǎng)絡(luò)功能層云網(wǎng)資源層和應(yīng)用使能層只做定位性描述。閱讀時不要把三層當成同等深度的設(shè)計。2.2 四面的職責(zé)邊界與交互關(guān)系控制面負責(zé)連接、智能、算力、感知服務(wù)的統(tǒng)一控制包括多接入融合控制、鑒權(quán)認證、移動性管理、會話管理、策略控制、算力資源調(diào)配。用戶面支持網(wǎng)絡(luò)可編程承擔(dān)隧道管理、數(shù)據(jù)流識別、業(yè)務(wù)感知、確定性通信保障、封裝轉(zhuǎn)發(fā)和流量引導(dǎo)。數(shù)據(jù)面統(tǒng)籌管理各類數(shù)據(jù)并通過標準接口向其他三面開放。智能面是智能中樞提供數(shù)據(jù)建模、模型訓(xùn)練、推理決策、知識圖譜、反饋評估。這里有一個容易被忽略的設(shè)計細節(jié)四面的交互不是全連接的。控制面與用戶面之間走服務(wù)化信令總線SBI數(shù)據(jù)面與所有面之間走獨立的數(shù)據(jù)通道。這個雙總線設(shè)計是后面 DDAA 架構(gòu)的骨架也是“信令與數(shù)據(jù)分離”從口號變成工程約束的關(guān)鍵一步。信令要求實時、靈活、可定制數(shù)據(jù)要求大吞吐、高效查詢、異步處理。兩種流量特征差異太大塞進同一套服務(wù)化接口里結(jié)果就是兩邊都做不好。3. DDAA 四大單元NCU、NPU、NDU、NIU 的機制拆解3.1 NCU從多 NF 組合到單一數(shù)字孿生體NCU 的設(shè)計動機來自一個觀察5G 控制面的功能切分是按“能力類型”做的——移動管理一個網(wǎng)元、會話管理一個網(wǎng)元、策略控制一個網(wǎng)元。但用戶的實際服務(wù)體驗是按“用戶維度”組織的一個用戶的所有狀態(tài)分散在多個 NF 里數(shù)據(jù)一致性靠 NF 間反復(fù)調(diào)用維持存儲冗余和信令開銷都很大。NCU 的解法是引入數(shù)字孿生 UEDUE。每個物理 UEPUE在 NCU 中有一個對應(yīng)的 DUEDUE 擁有自己的數(shù)據(jù)倉庫動態(tài)按需加載 UE 側(cè)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、算力數(shù)據(jù)和核心數(shù)據(jù)。原來由 AMF、SMF、NSSF、NEF 以及 PCF/UDM 邏輯處理部分共同提供的完整能力現(xiàn)在由單一 DUE 提供。DUE 的能力可以強于 PUE——因為它掌握全量數(shù)據(jù)可以驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)完成 PUE 本身無法發(fā)起的任務(wù)。NCU 內(nèi)部功能分四塊基礎(chǔ)功能繼承移動管理、會話管理、鑒權(quán)、計費擴展功能按新業(yè)務(wù)牽引可選加載比如確定性連接增強、算網(wǎng)協(xié)同、定位感知一體化適配接入為不同制式終端提供適配器實現(xiàn)新老終端即插即用讓新一代網(wǎng)絡(luò)能力不依賴終端芯片成熟度數(shù)字孿生 UE 以 DUE 為最小管理單元。DUE 數(shù)據(jù)處理流程邏輯示意 PUE 發(fā)起請求 → NCU 定位對應(yīng) DUE → DUE 從本地數(shù)據(jù)倉庫加載全量上下文 → DUE 按需從 NDU 拉取核心數(shù)據(jù)/網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)/算力數(shù)據(jù) → DUE 驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)完成任務(wù)處理 → 結(jié)果回傳 PUE這個流程的關(guān)鍵在于原來跨 4-5 個網(wǎng)元的信令交互變成了 NCU 內(nèi)部微服務(wù)之間的調(diào)用。白皮書給出的測算數(shù)據(jù)是注冊流程從 25 步降到 8 步會話建立從 20 降到 4切換從 30 降到 8。步驟減少的來源不是協(xié)議優(yōu)化而是網(wǎng)元邊界消失后原本必須走外部接口的交互變成了進程內(nèi)調(diào)用。3.2 NPU用戶面可編程與算網(wǎng)感知的實現(xiàn)路徑NPU 繼承 UPF 的路由轉(zhuǎn)發(fā)、動作策略執(zhí)行但重點向四個方向演進。第一個是用戶面可編程采用可編程交換芯片、智能網(wǎng)卡、DPU 異構(gòu)芯片實現(xiàn)協(xié)議無關(guān)性和流表可編程。這里的邏輯是通用 CPU 做轉(zhuǎn)發(fā)有性能天花板但專用硬件又缺乏靈活性可編程硬件是折中——把需要的網(wǎng)絡(luò)功能集成進用戶面按需移除無用協(xié)議。第二個是算網(wǎng)業(yè)務(wù)感知。未來網(wǎng)絡(luò)要調(diào)度算、網(wǎng)、存一體化資源NPU 需要新增算力服務(wù)感知和算力服務(wù)路由能力基于識別的算網(wǎng) QoS 做一體化調(diào)度。第三個是確定性通信拉通端網(wǎng)云業(yè)實現(xiàn) NPU 到無線側(cè)和邊緣算力側(cè)的時延、抖動、丟包率可測可視避免 UE 移動、網(wǎng)絡(luò)擁塞、算力節(jié)點故障帶來的業(yè)務(wù)異常。第四個是自治域互聯(lián)不同自治域的 NPU 之間建立隧道專網(wǎng) NPU 通過公網(wǎng) NPU 代理訪問外部網(wǎng)絡(luò)。NPU 可編程轉(zhuǎn)發(fā)邏輯偽代碼示意 match 報文特征: case 算力服務(wù)請求: 查詢 NDU 中的算力數(shù)據(jù) 按算網(wǎng) QoS 選擇目標算力節(jié)點 寫入流表后續(xù)報文直接命中 case 確定性業(yè)務(wù)流: 讀取 SLA 要求時延/抖動上限 選擇滿足約束的轉(zhuǎn)發(fā)路徑 上報實時性能數(shù)據(jù)到 NDU default: 走基礎(chǔ)路由轉(zhuǎn)發(fā)代碼后的機制說明可編程用戶面的核心不是“能改轉(zhuǎn)發(fā)邏輯”而是“轉(zhuǎn)發(fā)決策所需的數(shù)據(jù)從 NDU 統(tǒng)一獲取”。5G 時代用戶面做業(yè)務(wù)感知要靠本地配置或 DPI 探針數(shù)據(jù)來源碎片化6G 把算力數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)數(shù)據(jù)集中到 NDUNPU 通過數(shù)據(jù)通道查詢決策依據(jù)和決策執(zhí)行分離。3.3 NDU數(shù)據(jù)分類與跨域聯(lián)邦的存儲模型NDU 的構(gòu)建原則是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與用戶數(shù)據(jù)分離每個自治域的數(shù)據(jù)在本域內(nèi)存儲。數(shù)據(jù)分四類用戶數(shù)據(jù)接入側(cè)能力、速率標簽、實時軌跡、當前任務(wù)和業(yè)務(wù)、核心數(shù)據(jù)簽約、業(yè)務(wù)策略、業(yè)務(wù)簽約、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)節(jié)點管理、運行、SLA、切片管理、負載、算力數(shù)據(jù)通用算力、異構(gòu)算力、算力服務(wù)。這個分類的意義在于不同類型的數(shù)據(jù)有不同的訪問模式和一致性要求。核心數(shù)據(jù)是靜態(tài)的、讀多寫少適合專業(yè)數(shù)據(jù)庫用戶數(shù)據(jù)是動態(tài)的、實時性要求高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)是周期性采集的算力數(shù)據(jù)是服務(wù)發(fā)現(xiàn)型的。5G 把這些都塞進 UDR/UDSF用一套接口服務(wù)所有場景結(jié)果就是哪類數(shù)據(jù)都沒服務(wù)好。NDU 按類型設(shè)計存儲和處理通過數(shù)據(jù)通道以 API 形式開放跨自治域數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)通道共享并支持跨域聯(lián)邦學(xué)習(xí)訓(xùn)練模型。注意白皮書特別提到 NDU 要解決“當前數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計存在的異廠家解耦問題”。5G 的 UDR 標準接口在實際部署中往往被廠家私有實現(xiàn)替代NDU 的標準化信令交互和數(shù)據(jù)訪問通道是對這個血淚經(jīng)驗的直接回應(yīng)。3.4 NIU獨立與內(nèi)嵌協(xié)同的智能面組織NIU 包含三個功能模塊AI 服務(wù)模型訓(xùn)練和推理決策聚焦聯(lián)邦學(xué)習(xí)、遷移學(xué)習(xí)、多智能體強化學(xué)習(xí)、智能倉儲模型倉庫和知識倉庫支持查詢增刪改和知識管理服務(wù)、分布協(xié)同多 NIU 之間或跨域協(xié)同共享數(shù)據(jù)知識、協(xié)同訓(xùn)練推理、調(diào)配算力。架構(gòu)上分獨立 NIU 和內(nèi)嵌 NIU。獨立 NIU 是專用 AI 功能單元按能力、場景、覆蓋、算力差異分為聚合 NIU、區(qū)域 NIU、服務(wù) NIU、邊緣 NIU內(nèi)嵌 NIU 在 NCU、NPU、NDU 中增加 AI 能力提供本單元職責(zé)相關(guān)的數(shù)據(jù)感知、模型訓(xùn)練、推理決策同時可從獨立 NIU 獲取支撐。這個“獨立內(nèi)嵌”混合模式的動機白皮書講得很清楚5G 的集中式 NWDAF 需要收集大量數(shù)據(jù)消耗通信資源集中處理在規(guī)模組網(wǎng)下時效性難保障集中 AI 需要算力高度聚合難以利用邊緣算力。分布式智能內(nèi)生的原則是 AI 分析盡可能靠近數(shù)據(jù)源。4. 架構(gòu)極簡的三個維度網(wǎng)元、接口、流程怎么減4.1 網(wǎng)元聚合的邊界怎么劃架構(gòu)簡化不是把所有功能塞進一個盒子。白皮書的切分依據(jù)是功能性質(zhì)控制邏輯歸 NCU轉(zhuǎn)發(fā)邏輯歸 NPU數(shù)據(jù)管理歸 NDU智能分析歸 NIU。5G 的 AMF、SMF、NSSF、NEF 以及 PCF/UDM 的邏輯處理部分進 NCUUDM/PCF 的靜態(tài)數(shù)據(jù)和 UDR 數(shù)據(jù)進 NDUUPF 增強為 NPUNWDAF 演進為 NIU。40 余個網(wǎng)元變成約 4 個網(wǎng)絡(luò)單元。除了數(shù)量減少還有幾個結(jié)構(gòu)性變化公網(wǎng)專網(wǎng)采用相同設(shè)計架構(gòu)便于互聯(lián)和彈性伸縮網(wǎng)絡(luò)單元內(nèi)部服務(wù)支持動態(tài)裁剪適配通感一體等新場景而不影響外部接口NCU 通過服務(wù)網(wǎng)格組織提供統(tǒng)一服務(wù)發(fā)現(xiàn)NCU 對外支持衛(wèi)星、固網(wǎng)、移動、無線異構(gòu)接入和 4G/5G 后向兼容內(nèi)部按統(tǒng)一 DUE 機制提供能力。4.2 雙總線如何讓信令和數(shù)據(jù)各走各的路接口簡化的核心是雙總線。一條是服務(wù)化信令總線延續(xù) SBI 設(shè)計范圍從核心網(wǎng)控制面擴展到用戶面 NPU再延伸到無線接入側(cè) RAN-CP 和 RAN-UP實現(xiàn)移動領(lǐng)域端到端服務(wù)化。另一條是新增數(shù)據(jù)總線各網(wǎng)絡(luò)單元通過數(shù)據(jù)通道與 NDU 交互網(wǎng)絡(luò)單元之間的數(shù)據(jù)交互也走數(shù)據(jù)通道。這個設(shè)計的取舍在于服務(wù)化接口適合實時、定制化的信令交互但大吞吐數(shù)據(jù)查詢走服務(wù)化接口效率低數(shù)據(jù)通道適合高效數(shù)據(jù)訪問但不適合承載需要靈活編排的信令流程。兩條總線異步處理、并發(fā)執(zhí)行、互不影響。5G 的邏輯接口至少 80 余個6G 按需設(shè)計外部服務(wù)后減少到約 10 個。4.3 流程簡化的真實來源依賴關(guān)系內(nèi)聚流程步驟減少的機制值得單獨說。5G 中 AMF、SMF、PCF 之間交互最多的會話處理和策略獲取流程在新架構(gòu)中由同一 NCU 內(nèi)部實現(xiàn)通常不涉及對外交互僅在互通或移動場景下按需與其他 NCU 傳遞上下文。注冊從 25 到 8、會話從 20 到 4、切換從 30 到 8 的測算本質(zhì)是把“跨網(wǎng)元接口調(diào)用”變成了“網(wǎng)元內(nèi)微服務(wù)調(diào)用”。對比項5G6G DDAA網(wǎng)元數(shù)量404邏輯接口8010注冊流程步驟258會話建立步驟204切換流程步驟308這張表里的數(shù)字不是漸進優(yōu)化是架構(gòu)切分方式改變后的結(jié)構(gòu)性結(jié)果。依賴關(guān)系強的功能放在同一單元內(nèi)依賴關(guān)系弱的通過雙總線按需交互流程長度自然收斂。5. 避坑與常見問題理解這份架構(gòu)時容易翻車的幾個點5.1 把“網(wǎng)元減少”理解成“功能減少”現(xiàn)象看到 40 變 4以為 6G 砍掉了大量網(wǎng)絡(luò)能力。原因網(wǎng)元數(shù)量和功能數(shù)量是兩個維度NCU 聚合了 AMF、SMF、NSSF、NEF 等多個網(wǎng)元的功能功能沒少只是組織方式變了。解決看架構(gòu)時區(qū)分“邏輯功能”和“部署單元”白皮書的四單元是部署視角的收斂功能視角仍然是完整的連接算力智能感知體系。5.2 把 DUE 當成簡單的用戶上下文緩存現(xiàn)象認為數(shù)字孿生 UE 只是把 UE 上下文集中存一份。原因忽略了 DUE 的“能力可強于 PUE”和“驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)完成任務(wù)”這兩個描述。解決DUE 是全量數(shù)據(jù)的持有者和任務(wù)驅(qū)動者它不只是被動存儲而是主動基于數(shù)據(jù)發(fā)起網(wǎng)絡(luò)操作。理解這一點才能看懂“以用戶數(shù)據(jù)為中心”和傳統(tǒng)“以連接為中心”的區(qū)別。5.3 認為雙總線是簡單的接口拆分現(xiàn)象覺得 SBI 加數(shù)據(jù)通道只是把信令和數(shù)據(jù)分開走。原因沒注意到服務(wù)化范圍本身也在擴展——SBI 從核心網(wǎng)控制面延伸到用戶面甚至 RAN 側(cè)。解決雙總線是兩個維度的變化疊加橫向是服務(wù)化范圍擴大縱向是信令與數(shù)據(jù)分離。只看到縱向會低估架構(gòu)改動量。5.4 把分布式智能內(nèi)生等同于多部署幾個 AI 節(jié)點現(xiàn)象認為 NIU 的分布式就是多放幾個推理節(jié)點。原因忽略了智能倉儲和分布協(xié)同兩個模塊。解決分布式智能的核心是模型參數(shù)交互、知識共享、聯(lián)邦學(xué)習(xí)協(xié)同不是簡單的推理下沉。沒有智能倉儲和協(xié)同機制多節(jié)點只是多份孤立的 AI 能力。5.5 忽略 2B 專網(wǎng)與公網(wǎng)同架構(gòu)的設(shè)計約束現(xiàn)象只關(guān)注公網(wǎng)場景覺得專網(wǎng)是附屬。原因白皮書把 2B 統(tǒng)籌設(shè)計寫進了設(shè)計思路公網(wǎng)專網(wǎng)同架構(gòu)是硬約束。解決自治域互聯(lián)、NPU 代理訪問、跨域數(shù)據(jù)共享這些機制都是為專網(wǎng)場景設(shè)計的忽略它們會看不懂 NPU 第四個演進方向和 NDU 的跨域聯(lián)邦設(shè)計。6. 從架構(gòu)極簡到分布自治這份白皮書的取舍邏輯與驗證思路這份白皮書最值得琢磨的地方不是它提出了四個單元而是它在“極簡”和“自治”之間做的取舍。極簡要求聚合自治要求分布兩者天然有張力。DDAA 的解法是用數(shù)據(jù)通道把聚合和分布解耦控制邏輯聚合到 NCU 實現(xiàn)極簡數(shù)據(jù)存儲按自治域分布實現(xiàn)自治智能能力獨立加內(nèi)嵌實現(xiàn)就近分析。這個三角關(guān)系是整個架構(gòu)的骨架。驗證這套架構(gòu)是否自洽我一般會看三個交叉點。第一NCU 的 DUE 和 NDU 的數(shù)據(jù)邊界——DUE 擁有自己的數(shù)據(jù)倉庫又按需從 NDU 拉數(shù)據(jù)哪些數(shù)據(jù)放本地、哪些放 NDU白皮書沒有給出硬性劃分這是后續(xù)實現(xiàn)中最容易產(chǎn)生分歧的地方。第二NPU 可編程和 NDU 算力數(shù)據(jù)的聯(lián)動——算網(wǎng)感知要求 NPU 實時查詢算力數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)通道的時延和一致性怎么保障直接決定算網(wǎng)一體能不能落地。第三獨立 NIU 和內(nèi)嵌 NIU 的職責(zé)劃分——哪些 AI 任務(wù)放獨立 NIU、哪些內(nèi)嵌白皮書按“能力、場景、覆蓋、算力”描述實際部署時需要更細的決策規(guī)則。從演進路徑看這份架構(gòu)對 5G 后向兼容的處理比較務(wù)實NCU 通過適配器支持 4G/5G 終端新能力不依賴終端芯片成熟度。這意味著 6G 架構(gòu)可以先行部署終端逐步跟進避免了制式換代時的斷崖式體驗落差。這個設(shè)計選擇背后是血淚經(jīng)驗——每一代網(wǎng)絡(luò)升級終端生態(tài)的節(jié)奏從來不是同步的。我自己的習(xí)慣是讀這類架構(gòu)白皮書時先不看功能列表先找它承認了 5G 的哪些問題。這份文檔承認的問題很具體網(wǎng)元多、接口多、流程長、數(shù)據(jù)散、AI 集中。四個單元和雙總線都是對著這些具體問題去的不是憑空設(shè)計。從那以后我每次評估新架構(gòu)方案都強制先問一句“它在解決上一代的哪個具體痛點”答不上來的大概率是概念包裝。希望幫到你。本文還有配套的精品資源點擊獲取