6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的研究包括組網(wǎng)生態(tài)、面向高性能和能效的軟硬件聯(lián)合設(shè)計(jì)通信架構(gòu)、云原生/算力網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)架構(gòu)、新能力（可信安全內(nèi)生和智能內(nèi)生）架構(gòu)4個(gè)維度。這4個(gè)維度與ITU-RIMT-2030（6G）框架文件中的場景和指導(dǎo)原則密切相關(guān)。對中國、歐盟、美國三方的主要研究進(jìn)展分別做了介紹和對比分析，并給出了一些關(guān)于中國6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究的建議。

國際電信聯(lián)盟無線電通信部門（ITU-R）在2023年6月正式發(fā)布6G框架文件[1]。該文件涉及6G場景和關(guān)鍵能力，基本上涵蓋了全球各主要國家和主要廠家的觀點(diǎn)。如圖1所示，6G場景包括5G三大場景的擴(kuò)展：從增強(qiáng)移動寬帶（eMBB）擴(kuò)展到沉浸式通信，從超可靠低時(shí)延通信（URLLC）擴(kuò)展到極可靠低時(shí)延通信（HRLLC），從海量機(jī)器類通信（mMTC）擴(kuò)展到海量通信。此外，6G場景還包括通感融合、通智融合，以及面向尚未被覆蓋或很少覆蓋地區(qū)的泛在連接。同時(shí)，國際電信聯(lián)盟（ITU）還給出了四大指導(dǎo)性原則：可持續(xù)性、連接未連（泛在連接場景與此呼應(yīng)）、安全/隱私/韌性、泛在智能（通智融合場景與此呼應(yīng)）。

▲圖1 ITU-R定義的IMT-2030典型應(yīng)用場景

三大擴(kuò)展場景涉及對先進(jìn)性能指標(biāo)（例如速率、時(shí)延、可靠性、連接密度等）及其靈活組合的要求。這對空口、設(shè)備軟硬件以及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提出了要求：用戶面軟硬件聯(lián)合設(shè)計(jì)、可編排可編程網(wǎng)絡(luò)、控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離（控制面/用戶面分離）是其支撐技術(shù)。新的三大場景中，通感融合不僅為運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)、行業(yè)網(wǎng)絡(luò)和終端提供了新的目標(biāo)識別、檢測和成像能力，也為政府、垂直行業(yè)和用戶賦能，其中通感融合架構(gòu)是其支撐。通智融合以及泛在智能原則包括網(wǎng)絡(luò)自智和網(wǎng)絡(luò)的智賦，滿足網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模定制、智能供給的需求，其中智能內(nèi)生架構(gòu)、數(shù)據(jù)內(nèi)生架構(gòu)、算力內(nèi)生/云原生架構(gòu)及數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)是其支撐。泛在連接/連接未連不僅涉及覆蓋能力，還涉及組網(wǎng)生態(tài)和商業(yè)模式?？沙掷m(xù)性除了涉及網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備能量效率外，還涉及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和空口制式的演進(jìn)以及網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)模式。安全/隱私/韌性涉及網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)字和信息基礎(chǔ)設(shè)施對經(jīng)濟(jì)、社會和個(gè)人的保障和賦能，同時(shí)也涉及對通感融合、通智融合及泛在連接場景的賦能，其中內(nèi)生安全可信架構(gòu)是其關(guān)鍵支撐。要靈活滿足通信、感知、智能、數(shù)據(jù)、算力、可信的服務(wù)及其靈活編排和能力開放的需求，云原生/算力網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)架構(gòu)是支撐。

中國、歐盟、美國三方是6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)者。從2021年至今，三方都發(fā)布了一系列的白皮書和研究報(bào)告。以企業(yè)的視角對6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究進(jìn)展進(jìn)行分析，能夠?yàn)槿蚱髽I(yè)界、學(xué)術(shù)界、監(jiān)管部門等提供參考。本文中，我們將網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)分為組網(wǎng)生態(tài)、先進(jìn)性能和能效的軟硬件聯(lián)合設(shè)計(jì)通信架構(gòu)、云原生/算力網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)架構(gòu)、6G新能力（可信安全內(nèi)生和智能內(nèi)生）架構(gòu)4個(gè)維度，并從這4個(gè)維度對中國、歐盟、美國三方的觀點(diǎn)和研究進(jìn)展逐一進(jìn)行介紹和分析。

傳統(tǒng)的2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)通常比較固定和封閉。隨著5G面向ToB千行百業(yè)的定制化組網(wǎng)以及天地一體等新組網(wǎng)形態(tài)的出現(xiàn)，6G網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)生態(tài)成為了一種賦能通信產(chǎn)業(yè)、垂直行業(yè)、社會、國家和個(gè)人的新范式。因此，我們將其作為觀察中歐美三方6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究的第一視角。

2.1中國6G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)生態(tài)研究進(jìn)展

2021年，中國6G研究組織IMT-2030（6G）推進(jìn)組在6G發(fā)展大會上發(fā)布了《6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)愿景與關(guān)鍵技術(shù)展望》白皮書[2]，在組網(wǎng)生態(tài)方面提出“分布式自治網(wǎng)絡(luò)”，并將衛(wèi)星、高空、沉浸多感、確定性通信等子網(wǎng)集成在一起，融入智慧內(nèi)生、安全內(nèi)生和數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)。2022年，中國IMT-2030（6G）推進(jìn)組發(fā)布《6G分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用場景及需求研究》報(bào)告[3]，“從業(yè)務(wù)趨勢、網(wǎng)絡(luò)趨勢和網(wǎng)絡(luò)痛點(diǎn)出發(fā)，探討了6G分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的典型應(yīng)用場景及需求，提出了6G分布式網(wǎng)絡(luò)的概念、關(guān)鍵特征、要素構(gòu)成和關(guān)鍵技術(shù)需求?！眻?bào)告指出，分布式網(wǎng)絡(luò)涉及8項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：云原生、分布式服務(wù)框架、分布式智能、分布式數(shù)據(jù)服務(wù)、多方信任框架、分布式近域通信、場景化編排與柔性組裝、分布式應(yīng)用使能。

2.2歐盟6G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)生態(tài)研究進(jìn)展

如圖2所示，在6G網(wǎng)絡(luò)研究方面，歐盟啟動了6G研究項(xiàng)目HEXA-X，并在2021年底發(fā)布《DeliverableD5.1Initial6GArchitecturalComponentsandEnablers》[4]，將網(wǎng)絡(luò)之網(wǎng)作為6G的組網(wǎng)生態(tài)。網(wǎng)絡(luò)之網(wǎng)和中國的分布式自治網(wǎng)絡(luò)異曲同工，它整合了衛(wèi)星、汽車、智能工廠等子網(wǎng)，以及Mesh、設(shè)備到設(shè)備（D2D）、中繼等靈活組網(wǎng)方式。在概念上網(wǎng)絡(luò)之網(wǎng)更側(cè)重不同子網(wǎng)之間的組網(wǎng)，而中國的分布式自治網(wǎng)絡(luò)更側(cè)重子網(wǎng)的自治。

▲圖2 歐盟HEXA-X網(wǎng)絡(luò)之網(wǎng)示意圖

2.3美國6G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)生態(tài)研究進(jìn)展

和歐盟、中國類似，美國6G研究組織NGA（NextGAlliance）在NextG相關(guān)報(bào)告[5-6]中提出先進(jìn)拓?fù)浜徒M網(wǎng)方式，包括用戶設(shè)備（UE）協(xié)作、非地面網(wǎng)絡(luò)（NTN）、極致組網(wǎng)（車內(nèi)、機(jī)器人內(nèi)、身體內(nèi)等）、Mesh網(wǎng)絡(luò)和side‐link，以及嵌入式子網(wǎng)等。除此之外，美國在組網(wǎng)韌性方面的重視度高于歐盟和中國，并發(fā)布了可信、安全和韌性白皮書[7]。

研究進(jìn)展6G不僅要同時(shí)滿足高峰值速率（50~200Gbit/s）、低時(shí)延（<1ms）等極致性能需求，還要滿足高靈活性和彈性，以及綠色節(jié)能和低成本（高性價(jià)比）的需求。由于基于通用硬件（CPU）的軟件實(shí)現(xiàn)在滿足高靈活性和彈性需求的同時(shí)，難以滿足極致性能和綠色節(jié)能/低成本的需求，而基于專用加速器的硬件實(shí)現(xiàn)在滿足極致性能和綠色節(jié)能/低成本的需求時(shí)，又難以滿足高靈活性和彈性的需求，因此要同時(shí)滿足以上幾個(gè)方面的需求，軟硬件聯(lián)合設(shè)計(jì)的通信架構(gòu)是必要的。

3.1中國相關(guān)研究進(jìn)展

中國IMT-2030（6G）在先進(jìn)性能和能效的軟硬件聯(lián)合設(shè)計(jì)方面開展了幾個(gè)方面的研究：多頻段多發(fā)射和接收點(diǎn)（TRP）原生組網(wǎng)、可編排無線接入網(wǎng)（RAN）用戶面架構(gòu)、控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離RAN架構(gòu)、控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離的可編程網(wǎng)絡(luò)、確定性網(wǎng)絡(luò)。

3.1.1多頻段多TRP原生組網(wǎng)

▲圖3 中國IMT-2030（6G）報(bào)告的空口資源解耦全景圖

2022年發(fā)布的IMT-2030《6G無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和功能研究報(bào)告》[8]分析了多頻段多TRP對空口資源解耦的需求及其影響。如圖3左側(cè)所示，當(dāng)前移動通信蜂窩小區(qū)的無線接入網(wǎng)的構(gòu)建方式是典型的“煙囪式”，表現(xiàn)為：資源與服務(wù)緊耦合、上下行傳輸緊耦合、資源與資源緊耦合。這種緊耦合的方式是一種針對單頻段單載波原生的設(shè)計(jì)，沒有在一開始就考慮多頻段多載波融合組網(wǎng)場景的需求，因而對多頻段的支持效率不高，靈活性和按需定制能力不足。這極大限制了移動網(wǎng)絡(luò)對未來業(yè)務(wù)場景、需求的適配以及接入網(wǎng)對無線資源的使用效率，還限制了接入網(wǎng)的雙向擴(kuò)展性、易演進(jìn)性，以及其與AI、大數(shù)據(jù)等智能化技術(shù)的內(nèi)生式的融合。面向未來的新需求、新技術(shù)、新業(yè)務(wù)和新場景，下一代移動通信蜂窩小區(qū)的構(gòu)建方式，要實(shí)現(xiàn)各層之間的“資源解耦”，如圖3右側(cè)所示，每層的資源形成“資源池”，每層內(nèi)的資源之間、層與層的資源之間都滿足可靈活編排、可按需定制、可彈性伸縮，以及高性能、高效、低碳等要求。[8]這實(shí)際上是對5G小區(qū)架構(gòu)的重構(gòu)設(shè)計(jì)。

3.1.2可編排RAN用戶面架構(gòu)

IMT-2030（6G）《6G無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和功能研究報(bào)告》分析了Stack-free協(xié)議棧和網(wǎng)絡(luò)智能可編程。其中，Stackfree協(xié)議棧涉及功能組件化、數(shù)據(jù)包矢量化（VPP）、組件并行化、編排靈活化和組件智能化。這意味著現(xiàn)有5GRAN協(xié)議棧被重構(gòu)，以更好地支持轉(zhuǎn)發(fā)功能的硬化和軟硬件聯(lián)合實(shí)現(xiàn)，在滿足先進(jìn)性能和能效的同時(shí)不失靈活性。

3.1.3控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離RAN架構(gòu)

IMT-2030（6G）《6G無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和功能研究報(bào)告》還介紹了支持多TRP/接入點(diǎn)（AP）分布式組網(wǎng)的以用戶為中心的接入網(wǎng)架構(gòu)，采用了控制面和用戶面分離的云化控制單元（CCU）和分布式數(shù)據(jù)單元（DDU）架構(gòu)，如圖4所示。我們認(rèn)為，CCU/DDU架構(gòu)是對現(xiàn)有5G集中式單元（CU）/分布式單元（DU）架構(gòu)的重構(gòu)，通過控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離架構(gòu)更好地滿足控制面云化和轉(zhuǎn)發(fā)面（用戶面）先進(jìn)性能與能效的差異化要求。

3.1.4控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離的可編程網(wǎng)絡(luò)

在RAN以上的核心網(wǎng)、承載網(wǎng)方面，《6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)愿景與關(guān)鍵技術(shù)展望》[2]介紹了在控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離的可編程網(wǎng)絡(luò)方面的思路，從信息通信技術(shù)（ICT）融合趨勢角度考慮了業(yè)界成熟的SDN架構(gòu)，并闡述了近期快速發(fā)展的數(shù)據(jù)處理單元（DPU）/智能網(wǎng)卡芯片和設(shè)備進(jìn)展。這和5G-A的核心網(wǎng)架構(gòu)發(fā)展趨勢一致。

3.1.5確定性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

《6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)愿景與關(guān)鍵技術(shù)展望》[2]介紹了確定性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)思路，整合了接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)和核心網(wǎng)的通信保障、感知和測量功能，并通過確定性網(wǎng)絡(luò)調(diào)度與控制中心向確定性服務(wù)管理功能提供服務(wù)。這個(gè)思路和5G-A的發(fā)展趨勢也基本一致。

3.2歐盟相關(guān)研究進(jìn)展

歐盟HEXA-XD5.1[4]將先進(jìn)性能和能效的軟硬件聯(lián)合設(shè)計(jì)主要?dú)w入有效網(wǎng)絡(luò)的研究范疇，但和智能網(wǎng)絡(luò)也有部分交集。相關(guān)主要研究包括RAN功能重構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)和UE可編程兩方面。其中，RAN功能重構(gòu)與中國的控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離RAN架構(gòu)類似，網(wǎng)絡(luò)可編程與中國的控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離的可編程網(wǎng)絡(luò)類似。

3.2.1多連接

歐盟HEXA-XD5.2[9]研究了將現(xiàn)有載波聚合/雙連接（CA/DC）架構(gòu)重構(gòu)為多連接（MC）架構(gòu)的必要性，汲取CA/DC的長處，支持上下行解耦，以獲得極致的可靠性并有效使用頻譜。相比于中國IMT-2030（6G）對空口資源解耦的整體設(shè)計(jì)，歐盟的多連接思路是對5G-A的改進(jìn)。

3.2.2用戶面協(xié)議棧重構(gòu)

歐盟HEXA-XD5.2[9]研究了無線鏈路控制（RLC）協(xié)議棧的ARQ重傳以及分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議（PDCP）按序遞交的必要性，并認(rèn)為這兩個(gè)功能對TCP傳輸?shù)男阅苡绊戄^小，從而使得通過簡化協(xié)議棧來保持較好的性能成為可能。中國IMT-2030（6G）側(cè)重用戶面RAN協(xié)議?？删幣诺恼w性設(shè)計(jì)，而歐盟的研究則側(cè)重從實(shí)證出發(fā)，為協(xié)議棧的簡化和組件化可編排提供支撐。

▲圖4 中國IMT-2030（6G）報(bào)告的云化控制單元和分布式數(shù)據(jù)單元分 離架構(gòu)示意圖

3.2.3RAN功能重構(gòu)

歐盟HEXA-XD5.1[4]研究了RAN的功能重構(gòu)，將底層功能（LLF）、用戶面的高層功能、控制面功能分離。其中，底層功能需要專用硬件或硬件加速，和射頻單元有緊密聯(lián)系，需要考慮實(shí)時(shí)性和處理要求，而用戶面的高層功能需要適配業(yè)務(wù)流。

3.2.4網(wǎng)絡(luò)和UE可編程

歐盟HEXA-XD5.1[4]認(rèn)為，網(wǎng)絡(luò)和UE可編程將為敏捷交付、靈活性和環(huán)境適應(yīng)性帶來價(jià)值。智能網(wǎng)卡、軟交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）是網(wǎng)絡(luò)可編程的示例。而可編程UE將為垂直行業(yè)專網(wǎng)提供定制化傳感器和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。D5.3[10]進(jìn)一步給出了可編程網(wǎng)絡(luò)的框架和UE可編程的框架。雖然歐盟將網(wǎng)絡(luò)和UE可編程歸入到智能網(wǎng)絡(luò)的范疇，但我們認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)和UE可編程也可歸入先進(jìn)性能和能效的軟硬件聯(lián)合設(shè)計(jì)范疇。

3.2.5高吞吐低時(shí)延

歐盟HEXA-XD5.3[10]對同時(shí)滿足高吞吐量（>0.1Tbit/s）和低時(shí)延（<1ms）要求的架構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值分析，包括對集成的RAN/CN/server架構(gòu)和拆分的RAN/CN/server架構(gòu)進(jìn)行了時(shí)延分析。分析結(jié)果表明，集成的RAN/CN/server架構(gòu)的時(shí)延優(yōu)勢更加明顯。

3.3美國相關(guān)研究進(jìn)展

美國NGA在先進(jìn)性能和能效的軟硬件聯(lián)合設(shè)計(jì)方面的研究，主要涉及多TRP組網(wǎng)[6]、簡化協(xié)議棧[6]、網(wǎng)絡(luò)解耦[6]、可編程網(wǎng)絡(luò)[11]等方面。

3.3.1多TRP組網(wǎng)

美國NGA認(rèn)為，海量分布式多輸入多輸出（MIMO）通過協(xié)同傳輸和干擾管理，可以有效地提升吞吐量和可靠性[6]。但該部署方式對架構(gòu)的影響并未被深入研究。多頻段融合對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和架構(gòu)的影響也未在NGA報(bào)告中提及。但是NGA考慮了計(jì)算資源和能效的聯(lián)合優(yōu)化[5]，認(rèn)為分布式計(jì)算可通過本地的數(shù)據(jù)處理和節(jié)能，降低數(shù)據(jù)向遠(yuǎn)處數(shù)據(jù)中心傳輸?shù)哪芎?，并可利用本地的可持續(xù)能源。但分布式本地計(jì)算在資源池化增益方面存在不足，使得資源利用率和能效不高，因此需要聯(lián)合優(yōu)化計(jì)算資源和能效。這個(gè)思路和中國的多頻段多TRP原生組網(wǎng)的資源池化思想相似。

3.3.2簡化協(xié)議棧

美國NGA認(rèn)為，需要簡化協(xié)議棧以滿足更嚴(yán)格的吞吐量和時(shí)延的要求[6]。物理層和用戶面協(xié)議棧需要聯(lián)合設(shè)計(jì)以緩解綜合癥，簡化緩存管理復(fù)雜度，降低開銷，動態(tài)適應(yīng)環(huán)境變化。報(bào)告還認(rèn)為，空口需要感知包級別的服務(wù)質(zhì)量（QoS），應(yīng)用也需要感知空口條件。相比于中國和歐盟，美國NGA從聯(lián)合設(shè)計(jì)的角度提出了一些思路，但尚未給出具體的設(shè)計(jì)方案。

3.3.3網(wǎng)絡(luò)解耦

NGA認(rèn)為，軟硬件解耦能夠幫助運(yùn)營商更靈活地根據(jù)需求、技術(shù)選擇或者供應(yīng)商，來集成網(wǎng)絡(luò)[6]。解耦可以在不同維度上發(fā)生：可以在軟硬件層面解耦，可以在控制、管理、用戶/數(shù)據(jù)功能之間發(fā)生，也可以在RAN的不同層之間發(fā)生（例如射頻單元/DU/CU）?？梢钥闯?，NGA在網(wǎng)絡(luò)解耦方面并不是主要從性能和能效出發(fā)，而是更側(cè)重產(chǎn)業(yè)鏈的重構(gòu)，其中包括虛擬化/云化、開放化。我們認(rèn)為，無論怎么虛擬化/云化或者開放化，性能和能效仍是客戶關(guān)注的關(guān)鍵指標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)解耦的研究和設(shè)計(jì)同樣需要考慮性能和能效是否有利。

3.3.4可編程網(wǎng)絡(luò)

NGA介紹了可編程處理器（可編程網(wǎng)絡(luò)設(shè)備）的研究進(jìn)展，包括基礎(chǔ)設(shè)施處理單元（IPU）和DPU[11]，認(rèn)為它們可以分擔(dān)較多的CPU負(fù)荷。NGA技術(shù)報(bào)告[6]和廣域云（WAC）報(bào)告[11]指出，系統(tǒng)級的開放可以使能可編程ICT基礎(chǔ)設(shè)施。NGA[5]認(rèn)為，傳統(tǒng)的基于GPRS隧道協(xié)議（GTP）的傳輸對業(yè)務(wù)的感知能力很弱，難以適應(yīng)需要工作鏈的新的分布式計(jì)算時(shí)代，因此6G需要對傳輸協(xié)議和相應(yīng)的控制面功能進(jìn)行升級。這個(gè)方向大致和歐盟以及中國的可編程網(wǎng)絡(luò)類似。

面向6G豐富的功能、新能力和業(yè)務(wù)需求，控制面、業(yè)務(wù)面（演進(jìn)的或IP多媒體子系統(tǒng)）和管理面需要將靈活性、敏捷性、開放性作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，采用通用軟硬件平臺。相關(guān)研究方向包括云原生、算力網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)架構(gòu)。我們認(rèn)為，6G的服務(wù)架構(gòu)將從5G時(shí)代的從無到有發(fā)展到服務(wù)架構(gòu)的全生命周期和生態(tài)治理階段，因此在本文中我們謹(jǐn)慎使用了“服務(wù)架構(gòu)”這個(gè)說法，而沒有直接沿用“服務(wù)化架構(gòu)（SBA）”這一5G時(shí)代的說法。

4.1中國相關(guān)研究進(jìn)展

《6G分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用場景及需求研究》[3]簡單介紹了對云原生技術(shù)的需求。相比于下文提到的美國NGA在云原生技術(shù)和生態(tài)體系的研究，中國在云原生以及云和6G融合方面的研究還處于起步階段。相比而言，中國更期望在算力網(wǎng)絡(luò)方面發(fā)力，構(gòu)建新的算網(wǎng)融合技術(shù)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)?！?G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)愿景與關(guān)鍵技術(shù)展望》報(bào)告[2]對算力網(wǎng)絡(luò)初步做了框架分析，包括算力編排管理、算力路由和算力服務(wù)功能。服務(wù)架構(gòu)可以追溯到IT的面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）。發(fā)展到云原生時(shí)代的微服務(wù)架構(gòu)已經(jīng)成為應(yīng)用層的一種功能組合和接口架構(gòu)的框架。5G將服務(wù)架構(gòu)引入到核心網(wǎng)功能和接口定義中，形成了一套有別于SOA和微服務(wù)架構(gòu)風(fēng)格的SBA。面向6G，《6G分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用場景及需求研究》[3]簡單介紹了分布式服務(wù)基礎(chǔ)框架，包括增強(qiáng)的通信負(fù)載均衡能力、數(shù)據(jù)訪問代理能力和歸一化的高可用組網(wǎng)能力。2022年IMT-20306G無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)報(bào)告[8]初步分析了RAN的服務(wù)化需求及其影響。RAN的服務(wù)化需要從不同的方面進(jìn)行具體分析，包括控制面服務(wù)化、RAN用戶面服務(wù)化、多維能力服務(wù)化和UE服務(wù)化。

4.2歐盟相關(guān)研究進(jìn)展

歐盟HEXA-XD5.3[10]將云原生RAN和核心網(wǎng)，以及它們的流水線和重新設(shè)計(jì)的架構(gòu)作為有效網(wǎng)絡(luò)的主要目標(biāo)，將服務(wù)架構(gòu)延伸到RAN，進(jìn)一步考慮功能流程的解耦、信令效率的提升、對新AI/機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動編排的接口支持、計(jì)算即服務(wù)（CaaS）的框架、基于微服務(wù)的SDN控制器等。

4.3美國相關(guān)研究進(jìn)展

NGA廣域云報(bào)告[11]和分布式云和通信系統(tǒng)報(bào)告[5]分別對廣域云以及云和通信系統(tǒng)的融合，做了非常全面的分析和研究。從終端設(shè)備到接入設(shè)備，從站點(diǎn)到城區(qū)云、區(qū)域云，都被納入到廣域云的范疇。數(shù)據(jù)面、通信面和計(jì)算面成為自上而下的3層平面。相關(guān)報(bào)告分析了廣域云演進(jìn)的總體架構(gòu)、與6G系統(tǒng)的融合、多接入邊緣計(jì)算（MEC）、設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)間/設(shè)備間的分布式計(jì)算、新的或增強(qiáng)的協(xié)議棧、計(jì)算和加速的類型、對計(jì)算和數(shù)據(jù)的優(yōu)化、感知通信的計(jì)算編排，以及廣域云環(huán)境的數(shù)據(jù)和計(jì)算功能的安全隱私。此外，廣域云報(bào)告[11]還初步給出了6G服務(wù)架構(gòu)。UE、RAN、5G功能、演進(jìn)的5G功能、數(shù)據(jù)功能、計(jì)算功能以及其他6G功能，都被納入到服務(wù)架構(gòu)中。該架構(gòu)考慮了編排、負(fù)載拆分、服務(wù)功能鏈、服務(wù)網(wǎng)格、數(shù)據(jù)管理、認(rèn)證和安全，以及相關(guān)的Kafka、Istio等成熟技術(shù)框架和生態(tài)。

6G新能力主要包括感知、計(jì)算、數(shù)據(jù)、智能和可信五大方面。其中，感知能力和傳統(tǒng)的通信、定位能力都涉及空口技術(shù)，在架構(gòu)上也會比較接近通信或定位的架構(gòu)，因此中國、歐盟、美國三方基本上都沒有將感知的架構(gòu)獨(dú)立出來進(jìn)行研究。計(jì)算的架構(gòu)在前文云原生、算力網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)架構(gòu)中已經(jīng)提到，因此，本章主要涉及數(shù)據(jù)、智能和可信3個(gè)新能力。數(shù)據(jù)和智能之間有著緊密關(guān)系。中歐美三方都將數(shù)據(jù)和智能聯(lián)合考慮，并認(rèn)為智能內(nèi)生（或原生智能）是6G的特征。因此，我們將數(shù)據(jù)和智能統(tǒng)一到智能內(nèi)生架構(gòu)中。此外，可信和安全的關(guān)系也非常緊密，中歐美三方也都把可信安全作為一個(gè)合并的研究方向，并且認(rèn)為可信安全內(nèi)生是6G的特征。因此，我們也將可信和安全統(tǒng)一到可信安全內(nèi)生架構(gòu)中進(jìn)行介紹。

5.1中國相關(guān)研究進(jìn)展

5.1.1可信安全內(nèi)生架構(gòu)

IMT-2030（6G）推進(jìn)組在2021年《6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)愿景與關(guān)鍵技術(shù)展望》白皮書[2]中對分布式網(wǎng)絡(luò)及其所需的可信即服務(wù)（TaaS）做了初步介紹。區(qū)塊鏈被引入并內(nèi)置于網(wǎng)絡(luò)功能層，以支持多層鏈架構(gòu)。2022年發(fā)布的《6G區(qū)塊鏈技術(shù)：場景和需求研究》[12]進(jìn)一步對區(qū)塊鏈的場景、需求和挑戰(zhàn)進(jìn)行了分析。其中，區(qū)塊鏈的場景包括存證審計(jì)、動態(tài)切片管理、動態(tài)頻譜管理、泛在接入管理、身份/資產(chǎn)管理、分布式安全協(xié)作、區(qū)塊鏈在協(xié)同邊緣計(jì)算中的應(yīng)用等方面。在泛在接入管理中，如圖5所示，基于區(qū)塊鏈的終端接入管理、終端監(jiān)測和智能合約，將為分布式網(wǎng)絡(luò)提供泛在接入技術(shù)和結(jié)算支撐。報(bào)告進(jìn)一步分析了可用于分布式網(wǎng)絡(luò)中的多鏈互通、高通量區(qū)塊鏈、存儲擴(kuò)展等關(guān)鍵技術(shù)。

▲圖5 中國IMT-2030（6G）報(bào)告中基于區(qū)塊鏈的泛在接入分布式網(wǎng)絡(luò)

5.1.2智能內(nèi)生架構(gòu)

中國IMT-2030（6G）推進(jìn)組發(fā)布的《6G智能內(nèi)生網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究》報(bào)告對“智能內(nèi)生的內(nèi)涵解釋如下：6G智能內(nèi)生是指，在架構(gòu)層面將網(wǎng)絡(luò)連接與人工智能要素（算力、算法、數(shù)據(jù)）深度融合，以構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)內(nèi)完整的智能體系。通過智能的分布式部署和協(xié)同，按需對內(nèi)對外提供人工智能即服務(wù)（AIaaS），實(shí)現(xiàn)智能服務(wù)的高效和高質(zhì)量保障，助力網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)智能自治，促進(jìn)智能生態(tài)的協(xié)同與融合”[13]。該報(bào)告系統(tǒng)分析了6G智能內(nèi)生的六大特征，具體包括：分層分布式AI，以任務(wù)為中心的資源編管控，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、能力和服務(wù)的內(nèi)生自構(gòu)建，AI與生態(tài)協(xié)同及融合，AI服務(wù)的QoS保障，數(shù)智化服務(wù)和能力開放。如圖6所示，中國IMT-2030《6G智能內(nèi)生網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究》報(bào)告[13]進(jìn)一步對智能內(nèi)生網(wǎng)絡(luò)體系框架做了介紹。在資源層面，頻譜、算力、連接和數(shù)據(jù)異構(gòu)資源進(jìn)行融合。在功能層面，支撐AI服務(wù)的算力、算法、數(shù)據(jù)、連接四要素首先實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制和融合編排，再通過能力開放服務(wù)為網(wǎng)絡(luò)自身和第三方應(yīng)用提供AI能力和服務(wù)。

▲圖6 IMT-2030（6G）報(bào)告的智能內(nèi)生網(wǎng)絡(luò)體系框架

5.1.3數(shù)據(jù)服務(wù)架構(gòu)

2021年發(fā)布的《6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)愿景與關(guān)鍵技術(shù)展望》白皮書[2]介紹了可信數(shù)據(jù)服務(wù)的初步框架，其中涉及數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)層（包含數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、分布式數(shù)據(jù)存儲）。該框架可提供數(shù)據(jù)即服務(wù)（DaaS）給AI能力和應(yīng)用層。

5.2歐盟相關(guān)研究進(jìn)展

5.2.1可信安全內(nèi)生架構(gòu)

歐盟在HEXA-XD1.4[14]展示了安全架構(gòu)，其中安全可信功能被集成到網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之中，例如RAN、光設(shè)備、虛擬化層等。

5.2.2智能網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)服務(wù)

歐盟HEXA-XD5.3[10]中的智能網(wǎng)絡(luò)橫跨UE、云化RAN/核心網(wǎng)和應(yīng)用服務(wù)器，集成了數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)開放、公用的跨域分析（Analytics）框架，以及它們使能的AIaaS和聯(lián)邦學(xué)習(xí)即服務(wù)（FLaaS），并支持網(wǎng)絡(luò)自動化和編排，如圖7所示。

▲圖7 HEXA-X D5.3數(shù)據(jù)分析框架

其中，公用的跨域分析框架可以在跨平面和跨域之間交互數(shù)據(jù)、知識等。AIaaS框架定義了AI訓(xùn)練功能、模型庫功能、AI實(shí)體功能和AI監(jiān)控功能，并支持AI模型的發(fā)現(xiàn)、存儲、更新、訓(xùn)練、推理、性能評估等服務(wù)，如圖8所示。通過對比歐盟和中國對智能網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)服務(wù)架構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以看出：歐盟通過分析框架對AI模型和數(shù)據(jù)做了深度融合設(shè)計(jì)（即以AI為中心的設(shè)計(jì)），而中國對AI模型和數(shù)據(jù)的架構(gòu)設(shè)計(jì)則更加獨(dú)立。

▲圖8 HEXA-X D5.3人工智能即服務(wù)框架

5.3美國相關(guān)研究進(jìn)展

5.3.1可信安全內(nèi)生架構(gòu)

NGA可信安全韌性白皮書[7]給出了可信網(wǎng)絡(luò)的生命周期全景圖，包括理解風(fēng)險(xiǎn)和威脅全景，并通過開發(fā)、部署和（重）配置以及運(yùn)維來應(yīng)實(shí)現(xiàn)，如圖9所示。

▲圖9 NGA可信網(wǎng)絡(luò)的生命周期全景圖

5.3.2智能內(nèi)生架構(gòu)

美國NGAAI原生無線網(wǎng)絡(luò)報(bào)告[15]給出了初步的AI原生無線網(wǎng)絡(luò)框架，并提出了幾個(gè)研究方向：1）集成AI/ML到網(wǎng)絡(luò)中；2）支持AI/ML的計(jì)算架構(gòu)；3）數(shù)據(jù)集；4）安全。

報(bào)告同時(shí)指出該框架面臨的挑戰(zhàn)。非技術(shù)層面最大的困難是數(shù)據(jù)集的獲取。技術(shù)層面主要的挑戰(zhàn)有：1）非確定性的模型需要保底方案，但這將增加系統(tǒng)復(fù)雜性；2）分層通信架構(gòu)和AI/ML的集成，但AI/ML更傾向于非分層的架構(gòu)；3）基于電池UE的有限資源限制了模型訓(xùn)練和推理的能力。但是NGA也表明，基于美國強(qiáng)大的AI領(lǐng)導(dǎo)力，NGA必將成為無線領(lǐng)域AI/ML的領(lǐng)導(dǎo)者和技術(shù)推動者。相比于歐盟和中國，NGA主要對AI/ML對架構(gòu)的影響做了一些分析，例如采用邊緣計(jì)算、分布式計(jì)算、集中計(jì)算的利弊，但并未給出任何與架構(gòu)相關(guān)的框架。

本文對2021年至今中歐美三方在6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面的研究進(jìn)展做了綜合對比分析。從網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)生態(tài)、先進(jìn)性能和能效的軟硬件聯(lián)合設(shè)計(jì)通信架構(gòu)、云原生/算力網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)架構(gòu)、新能力架構(gòu)4個(gè)維度來看，中歐美三方的架構(gòu)研究和設(shè)計(jì)各有所長，值得互相借鑒。從中國的研究來看，在網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)生態(tài)方面可以注意歐盟的網(wǎng)絡(luò)之網(wǎng)對子網(wǎng)間的組網(wǎng)方面的重視度，注意美國對韌性的重視度；在先進(jìn)性能和能效的軟硬件聯(lián)合設(shè)計(jì)通信架構(gòu)方面，可以學(xué)習(xí)歐盟和美國從具體實(shí)證實(shí)例出發(fā)研究的方法；在云原生/算力網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)架構(gòu)方面，可以思考美國如何將其強(qiáng)大的云原生、算力和服務(wù)架構(gòu)的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)為6G所用；在（可信安全內(nèi)生和智能內(nèi)生）新能力架構(gòu)方面，可以借鑒歐盟的中臺式的分析/AI框架和美國的全生命周期視角的安全可信觀點(diǎn)。6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的研究和設(shè)計(jì)已經(jīng)從發(fā)散逐漸進(jìn)入到收斂階段，期待國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界能夠在6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究中博采眾長，不斷精進(jìn)，譜寫新篇章。