6G移动网络架构特征.pdf

一、引言

第五代（5G）移动通信系统由第三代合作伙伴项目（3GPP）定义，可满足

2020年以后三种典型应用场景的需求，即增强移动宽带（eMBB）、海量机器类

通信和超高可靠低时延通信（URLLC）。5G将开启万物互联的新时代，成为各行

各业创新发展的助推器。

5G网络自2019年开始全球商用。截至2020年年底，全球已建成129个5G

网络。早期的5G网络旨在满足eMBB场景需求，如云游戏、高清视频、增强现

实和虚拟现实。随着研究推进，URLLC能力被引入5G系统，这将助力工业互联

网和企业应用的发展。

5G的商用将促进人工智能（AI）、云计算、大数据技术的应用。5G不仅深

刻地改变了人们的生活方式，还加速了整个社会的信息化和数字化，推动社会

走向“数字孪生和智慧泛在”。如图1所示，在全新的“数字孪生”世界中，每个物

理实体都有一个虚拟映射。物理世界中人与人、人与物、物与物之间的信息与智

能传递，可通过数字世界来实现。数字世界是对物理实体的模拟和预测，能准确

反映和预测物理世界的真实状态。在数字世界提前干预，可预防物理世界中意外

事故和自然灾害的发生。“数字孪生”世界将有利于进一步解放人类，提高人们的

生活水平、生产效率和社会治理水平，实现“数创世界新，智通万物灵”的美好愿

景。

图1数字孪生世界

数字孪生世界将催生更多新的移动网络应用场景，如通感互联网、全息交

互、数字孪生人、智能交互、智能交通、精准医疗等。如图2所示，这些场景需

要更高的网络能力，如更高的数据速率、更低的延迟、更精确的定位、更确定的

服务质量（QoS）等，这将推动5G移动网络向下一代网络演进，即第六代（6G）

移动通信系统。

图25G关键性能指标（KPI）与6GKPI的对比

网络架构是6G移动系统的基石，它为不同使能技术提供基础框架，来支撑

目标服务与应用。文章提出了一种可以应用于6G移动通信系统的逻辑网络架构，

并提出6G移动网络六大特征。在提出网络架构之前，有必要先对网络演进的驱

动力进行分析。

网络演进的第一个驱动力是2030年新应用和新场景带来的新需求。如上所

述，5G的商业化激发了人们对下一代移动网络的想象和期待。一方面，新的业

务/应用和用例将被开发出来，它们需要更高的网络性能，如更高的数据速率、

更低的时延、更高的可靠性、更高的定位精度，这些都超出了5G系统的能力范

围。另一方面，6G网络需要提供全新的网络能力，如内生智能和内生安全。

网络演进的第二个驱动力是信息、通信和数据技术（ICDT）的深度融合，这

将推动网络的服务能力和运行效率全面提升。计算、存储等资源将从中心扩展到

边缘，网络也将具备内生计算能力和资源感知与控制能力。边缘AI和分布式AI

在当今越来越流行，这促使我们在网络设计中考虑AI部署方法，支持实时AI应

用。与此同时，数据治理已然成为趋势，在网络设计中也需要考虑数据安全与合

规、数据分析与应用、数据安全流通等技术的应用。

网络演进的第三个驱动力是5G网络面临的问题和挑战。在设计6G移动网

络架构时，应继承5G移动网络的成熟技术和理念，深刻吸纳5G网络在系统设

计、商业部署和运营经验等方面的教训。此外，为了保证6G网络的成功和可持

续发展，5G网络面临的高建设成本（CAPEX）/运营成本（OPEX）、高功耗、运

维难度大等问题和挑战也需要在6G中得到有效解决。

二、移动网络架构演进的历史

（一）网络架构演进

随着移动通信技术的发展，移动网络架构也在不断变革。第三代（3G）移

动网络采用三层架构，如图3（a）所示。第四代（4G）移动网络采用全互联网

协议，结构缩减为两层，包括基站（eNodeB）和演进分组核心网（EPC）。如图

3（b）所示，EPC的主要组成部分包括移动性管理实体（MME）、归属用户服务

器（HSS）、服务网关（S-GW）和分组数据网络网关（P-GW）。得益于这种扁

平网络结构以及控制平面（CP）与用户平面（UP）的分离，端到端数据传输延

迟得到大大缩减。5G网络架构通过引入信息技术（IT）实现了核心网（CN）架

构的变革，包括服务化架构（SBA）、CP与UP的进一步分离、网络切片等，如

图3（c）所示。