中国联通 6G 分布式网
络架构及关键技术白皮
中国联通研究院
2025 年 7 月
目录
前言.......................................................................................................1
一、分布式网络演进需求...................................................................3
(一)用户及业务差异化需求........................................................3
(二)网络构建及稳定性需求........................................................5
二、分布式网络...................................................................................6
(一)架构设计思路........................................................................6
(二)分布式网络架构....................................................................8
(三)网络功能................................................................................9
1. 中心网络功能 .............................................................................9
2. 分布式子网功能 .......................................................................11
3. 内部网关功能 ...........................................................................12
4. 漫游网关功能 ...........................................................................14
5. 网关互联方式 ...........................................................................15
(四)分布式子网生成方式..........................................................15
(五)基于分布式架构的通、算、智协同..................................18
1. 通信协同 ..............................................................................18
2. 算力协同 ..............................................................................20
3. 智能协同 ..............................................................................21
三、 分布式网络协议设计................................................................23
1. 控制面协议——新的 NAS ............................................23
2. 用户面协议——支持灵活可编程 ...........................................26
3. 数据面协议——面向新业务的协议设计 ...............................28
四、分布式网络关键技术.................................................................30
(一)意图驱动..............................................................................30
(二)域内自治..............................................................................35
(三)即插即用..............................................................................35
(四)安全隔离..............................................................................41
(五)数字孪生..............................................................................43
五、总结与展望.................................................................................44
参考文献: ...................................................................................46
-4-
前 言
随着 3GPP 首个 6G 研究项目——6G 场景用例与需求研究
的正式通过,6G技术的研究及标准化进入实质化阶段。为了兼
容 6G 网络的六大核心场景,破解复杂场景适配难题而提出的以
“去中心化、弹性自治、融合开放”为特征的分布式网络架构, 逐
渐被大家接受,并成为 6G 突破性能边界、赋能千行百业的核心
路径,受到业界的广泛关注。
分布式网络将通过节点轻量化、功能原子化与管理意图化,
实现从“静态烟囱式”架构向“动态服务化”架构的跃迁,为工业柔性
制造、低空无人机集群等场景提供个性化的功能配置以及毫秒级业
务编排能力。同时依托云原生与 AI 原生双引擎驱动,将通信、感
知、计算资源下沉至网络边缘,构建“全局优化+局部自治”的分层
智能化架构,显著降低时延敏感型业务(如全息通信、远程手术)
的端到端响应成本。通过有效的安全隔离和网络自治技术,进一
步提升网络的可靠性、稳定性以及自愈能力。本白皮书承接《6G
核心网系统架构及关键技术展望白皮书》
中提出的分布式组网架构的基本理念,进一步明确了分布式组网 的
具体设计,分布式网络架构中各部分具体的功能定义、组织管 理方
式以及关键技术,以期推动产业共识形成与技术标准化进程。
本白皮书由中国联通研究院编制,未经授权,任何单位或个人不
得复制或拷贝本白皮书之部分或全部内容。
-1-
本白皮书由中国联通研究院牵头编制,参编单位包括(排名不分
先后):
中国联通集团建设发展部、中兴通讯股份有限公司、北京邮电大
学
编写组成员(排名不分先后):
陈婉珺、穆佳、唐雄燕、王泽林、任驰、邢天齐、李晨仪、
赫罡、高功应、樊万鹏、郑兴明、刘俊羿、宋杰、许晓东,王碧舳,
袁一凡,张代琦。
一、分布式网络演进需求
(一)用户及业务差异化需求
移动通信网从最初只有CS 域负责语音业务到PS 域出现、移动互
联网业务爆发,我们可以看到,网络架构与业务发展以及用户需求之间
相互依赖、协同发展。一方面,网络架构的变化催生了大量新的业务形
态,带给用户更加丰富的业务场景;另一方面,新的业务形态, 以及用
户对于业务使用体验的追求,也不断对网络的功能、性能等各方面指标
提出更高的要求。
5G 时代,在网络的服务对象上,已经突破人与人的连接,迈向万
物互联时代;但服务内容方面,仍是以提供连接为主。2023年11 月
ITU发布6G框架和总体目标建议书中提出,6G将在 5G三大场景
(沉浸式通信、超大规模连接、高可靠低时延)的基础上,新增AI
与通信融合、一体化感知与通信、泛在连接三大场景,网络的接入类
型、服务内容及服务对象进一步扩展。在接入类型方面,6G 网络将引
入空域、海域等不同的接入类型;在服务内容方面,6G 移动网络不再
仅仅为用户提供端到端的连接服务,进一步引入感知、计算、数据和AI
等更高层次的非连接类网络服务;在服务对象方面,6G时代可能是 2C
终端用户、2B 行业客户、物联网终端,也可能是使用计算、AI 能力
的 OTT 厂商、企业网络租户或企业网络运营商。6G网络需要满足
AI、感知、全息通信等不同类型数据的传输、处理需
求,为不同类型的用户带来差异化的业务体验。
不同类型的接入场景、服务内容、服务对象,对于网络的指标提
出了不同的需求。IMT 2030 发布的《6G 分布式网络技术的应用
场景及需求研究报告》中,总结归纳了部分 6G 典型应用的指标需求。
表 1-1 6G潜在典型应用指标需求示例
6G应用 时延 可靠性 吞吐量 连接数密度 覆盖范围
全息通信 <1ms % Tbps / /
沉浸式XR <1ms %
Gbps
(16KVR,
压
缩比 400:1)
/ /
感官互联 <1ms % 1-10Tbit/s / /
智慧交互 <1ms % 10 Gbit/s / /
全域覆盖 / / / / 空天地海
海量连接 / / /
108~1010/
km2
/
上述指标,对应到网络技术上,需要由不同的网络功能来实现,
同时也需要不同的网络容量及资源配置。同时,还有不少行业要求网络
与公网安全隔离、数据不出园区,这就更需要在行业网络中部署独立的
网元完成相应的数据处理及转发。
综上,未来的 6G网络,需要支持网络功能、性能等各个方面的
灵活配置以及动态调整。但仅依靠一张网络,满足如此灵活多样的需
求,势必会大幅增加网络部署成本,因此为了满足 6G 用户的差异化
需求,同时能够尽量简化网络资源配置,一方面,需要为不同的用户
及业务网络划分相对独立的服务网络,通过分布式的网络形态,将不
同的网络功能按照用户及业务的需求进行合理的分布式部署,提供差
异化、定制化选择的硬件基础;另一方面,通过智能化系统进行精确
的用户需求及业务需求分析及网络资源编排,通过易于扩展的网络架
构适应用户需求变化,为网络的定制化提供软件保障;此外,通过分
级分层的管理及安全隔离措施,在一定程度上实现网络功能的开放及
管理权限的下沉。
(二)网络构建及稳定性需求
从网络部署架构上来看,3G、4G 时代,核心网以省为单位,分散
建设。从网络运营角度来看,新业务、新功能上线,需要各省单独升级
改造,效率较低,对于全国类业务,也不利于统一管理及配置; 从网
络稳定性角度来看,考虑到容灾需求,每个省至少需要两套核心网设备,
对于设备硬件资源的消耗巨大,且一旦发生地震、水灾等极端情况,
无法实现异地容灾,难以满足网络稳定性需求。
5G 时代,因为引入了 NFV,实现了软硬解耦,为物理集中、逻
辑分散的部署方式提供了技术基础,考虑到对物理资源的充分利用,
大部分运营商采用了控制面按大区相对集中、逻辑分省的部署方式,
而用户面考虑到用户就近接入需求,采用按需下沉的部署方式。这种方
式从网络运营角度来看,新业务、新功能上线,以及全国统一的业务数
据配置可以由大区中心统一完成,但这种方式,对于省内的特色业务却
不够友好,省内的新功能升级需要大区中心协助完成,效率相对较低,
此外,因为用户的签约还是逻辑分省,因此跨省/大区漫游、 跨省/大区互
通的业务管理及资源调用也是一个较难的课题。从网络稳定性来看,
控制面,大区可以实现对自己所管辖的各个省分实现相互备份,对于各
省分来讲,即便省内发生极端情况,只要大区中心是安全的,控制面也
可以不受影响;用户面,大区内可以采用组Pool的方式实现异地容灾。
但这种方式也存在弊端,一旦大区中心出现问题,也会导致更大规模
的故障,因此又提出第三DC的容灾方式。
综上,未来我们需要多点、异地的分布式的容灾方式才能更好的
提升网络的稳定性。同时还需要灵活动态的网络构建方式,来实现便
捷的网络升级及管理维护。
二、分布式网络
(一)架构设计思路
(1) 面向用户差异化需求,不同网络功能按需调用。如第一部
分所述,6G 网络架构演进的根本驱动力在于用户需求的变化,而 6G
用户对于网络资源的需求差异巨大,若仍然依靠现有相对固定的网络
架构和能力配置方式,会极大的消耗网络资源,不断提升建网成本,
而当高资源消耗的业务没有使用时,也会造成网络资源的巨大浪费,
因此,6G 网络架构应当具备更精准的用户需求分析能力,实现用户需
求与网络能力的自动化匹配,基于用户实际需求,灵活调用网络功能,
在满足用户差异化需求的同时,实现资源的合理化应用。
(2) 引入分布式网络架构,高可靠业务本地闭环。为满足网络
灵活调度需求,需要有一张功能强大的基础打底网络作为中心网络,
根据用户实际需求进行能力调用。同时部署分布式子网提供满足用户需
求的业务服务,按需配置网络功能,按需选择部署位置。考虑到部分用
户高可靠、高稳定的业务需求,分布式子网应具备独立的组织、管理
及运维的能力,当分布式子网与中心网络或其他归属分布式子网之间的
连接中断时,根据需要,子网也可以提供无中断、高可靠的数据通信服
务。
(3) 域间拓扑隐藏,提供安全简化的域间交互。分布式网络进
行子网之间,或子网与中心网络之间的域间交互时,双方需要相互的认
证及授权机制,保障自身的网络安全、对端可信和业务访问可信。同
时,域间交互应尽量简化,子网根据需要对外开放、共享其部分功能,
但隐藏其拓扑结构,其余网络依据用户需求进行相应子网的功能调用,
尽量减少各子网内部架构调整及功能升级对跨子网业务互通的影响。
(4) 多点分布式容灾,增强网络可靠性,实现灵活便捷异地容
灾。架构设计支持多点分布式容灾需求,改变单纯依靠资源堆积的单
点容灾方式,能够便捷的实现异地容灾及业务接管,提高业务的稳定
性。同时,当一点发生故障后,发生故障的网络能够实现快速自我修
复,同时能够自动实现与周边网络隔离,避免波及整个网络,进一步
增强网络的可靠性。
(二)分布式网络架构
基于上述设计思路,设计了如图分布式网络架构。该架构包括中
心网络及分布式子网,采用分层分级管理,网元功能的分散部署,叠
加协同合作机制提供灵活的网络功能满足差异化的业务需求。
图 2-1 分布式网络架构图
该架构整体分为中心网络及分布式子网两个大的层级,各个子网
的业务需求、网络管理及维护等优先考虑子网内部满足,若不能满足,
再通过中心网络,协同其他子网共同为用户提供业务服务或实现网络管
理。子网、中心网络各自拓扑隐藏,对外的交互协同均通过网关实现。
网关因其所处位置及功能不同,又可以分为内部网关及漫游网关。
内部网关负责中心网络与其所管理的子网之间的交互,漫游网关负责 中
心网络之间的交互。
(三)网络功能
1. 中心网络功能
中心网络是功能较为完善的基础打底网络,提供广域覆盖及通用
业务。应包含连接、数据、计算等各个功能面,需要获得全局的网络控
制能力,如统一的用户签约管理,统一的服务(子网)发现等等, 同
时拓扑结构相对稳定。中心网络在实际部署上,依然可以沿用现在的大
区制或分省制网络。
中心网络应包括如下能力:
本网用户管理及业务提供:中心网络对于在本网开户的用户进行
用户管理,包括鉴权、业务签约等,并能够提供通用业务,比如互联
网业务、基础语音业务等。对于经常使用子网业务的行业客户,比如
集团大客户下的个人客户,可以根据约定,由子网提供自己的特色业
务签约,但考虑到用户及网络的安全性,用户开户及基础网络鉴权仍
由中心网络提供。
子网生命周期及接入管理:中心网络可以基于用户需求分析的结
果,匹配当前网络资源的情况,主动进行子网的激活或者去激活;同
时也可以由子网主动发起,向中心网络进行网络级注册,通过中心网
络的鉴权和授权后,接入中心网络,实现中心网络对子网的发现和管理。
子网功能管理:中心网络不仅可以对子网进行网络级的管理,也
可以根据不同的子网类型,进行子网内相应网络功能的加载和删除。
跨子网路由编排:中心网络可以基于分布式子网的请求或用户需
求分析结果,生成跨子网的路由编排任务,实现统一的服务(子网)
发现。调用自己所管理子网的网络功能,辅助各子网之间建立连接,
完成跨子网的网络调度及编排。
容灾备份管理:中心网络不仅对内部网络功能进行容灾备份,还
可以提供对于分布式子网的基础容灾能力,当子网发生故障后,中心
网络能够保障用户语音、数据等基础业务使用,满足应急场景需求。
对外网间互联:6G 网络中存在多种类型的网络参与者,比如与
电力专网、其他运营商网络,中心网络负责与其他网络的互联。同时
中心网络还需要与其管理的子网之间进行互联,提供容灾、用户管理
等服务。分布式子网与其它子网或其它网络参与者的互联,建议通过
中心网络代理实现,或由中心网络授权后,与其它网络建立直接的互
联接口。
2. 分布式子网功能
分布式子网依据特定的用户需求生成,满足特定的业务及用户体验
需求。其生命周期、部署位置都可以按需设置,比如按照生命周期划分,
可以是长期租用大网的企业客户专网,也可以是为满足演唱会、体育赛事
等需求临时部署的特定区域的专网等。按照部署位置划分, 可以是部
署在卫星上的卫星子网,也可以是部署在某个工厂、车间的局部的工业
互联网等等。子网的网络功能、结构拓扑也可以依据不同业务属性,进
行差异化的配置和灵活调整,比如子网可以只包含部分网络功能或者连
接、计算、数据面中的部分功能面。分布式子网接受中心网络的管理,
按需进行网络级激活和去活,功能级的加载和删除。
分布式子网应包括如下能力:
子网用户签约及管理:子网不具备用户开户权限,但可以根据子
网自己的业务需求,对用户进行子网内部的业务签约,对于子网申请
的其它子网的业务使用,分布式子网有权决定是否允许子网签约相应
的业务;同时,对于用户的接入鉴权,子网可以共享中心网络的鉴权
认证结果,也可以对用户进行子网内部的二次鉴权认证。
本地接入和数据服务:分布式子网应该能够独立提供不依赖于大
网的本地业务,用户接入子网后,能够使用子网数据服务。同时子网
还可以将子网的部分网络功能及业务服务共享给大网或其它子网。域
内自治、拓扑自管理:分布式子网对外拓扑隐藏,对内需要具
备自组织、自管理和自优化的能力。面向 6G 全业务场景的分布式自
治网络,可能具有千差万别的形态和运行环境,有些场景可能具有比较
简陋的运行环境,有些场景可能不具备完善的管理运维团队,因此, 分
布式子网需要结合网络内生智能、网络数字孪生等技术,实现分布式子
网的自动化编排部署机制,包括对子网内业务的编排以及根据中心网络
跨子网编排的要求,完成子网内部路由的打通;提供智能化的自我调控
能力,以及无人化的“零”运维能力,包括对内部网元的容灾,以及极端
情况下,依靠中心网络完成容灾备份
子网对外开放及互通管理:子网对外的交互均需要通过网关完成,
可以主动向中心网络注册,待中心网络接受后,实现与中心网络的互
通。分布式子网与其它子网及中心网络的互联,原则上,需要通过中
心网络代理实现,或由中心网络授权后,与其它网络建立直接的互联
接口。子网需要向中心网络或其它授权可以互联的子网开放其网络级
信息。
3. 内部网关功能
分布式网络架构中,网关的位置至关重要。网络对外拓扑隐藏,
之间的通信均由网关代理实现。其中内部网关负责中心网络与其管理
的分布式子网的交互,其的作用类似于 5G 网络中的SCP 及 NRF,
但需要将功能进一步扩展至网络级,基于网络实际业务需求,内部网
关也可以承担子网内部的网元发现与选择功能。内部网关的具体功能
包括:
网络级注册管理:分布式子网激活后应向中心网络注册,中心网
络网关存储各个子网的网络注册信息;子网网关存储中心网络状态信
息,当中心网络授权后,子网网关还可以存储周边其他子网的注册信
息。网络注册信息包括网络属性信息以及网络状态信息。其中网络属
性信息包括子网覆盖区域、能够提供的网络能力、能够支持的业务等
信息,网络状态信息是指当前网络是否可用。
网络级发现和选择:类似于网络内部 NRF对网元的发现及选择,
网关应当负责网络级的发现和选择,包括中心网络对分布式子网的发
现、选择以及分布式子网对于周边网络的选择和发现。网络级的选择
和发现依据网关中存储的网络注册信息来完成。
安全风险隔离:当中心网络或某一个分布式子网发生故障,网关
检测到故障后,主动将故障信息同步周边网络,并切断发生故障的子网/
中心网络与周边网络的连接,避免信令风暴等极端风险波及周边网络。
网关可存储当前与周边网络连接状态,待故障网络修复完成后, 再通过
网关恢复与周边网络的连接。
网络级的信令代理转发:网络互联互通时需要交互的信令消息均
由各自的网关完成转发,网关接收到外部信令后,对内向各个网元进
行信令的分发,对外可能还需要将部分信令消息转发给其他网络的网关。
4. 漫游网关功能
相较于内部网关,漫游网关用于两个中心网络之间的交互,在位置
上类似于 5G 网络中的SEPP。但 SEPP 只对网间信令做透明转发, 而
分布式网络架构中,不同中心网络会有更多的协同需求。比如,同一家
企业,其总部和分支机构可能位于不同中心网络管理的子网中, 且需
要群组通信,那么两个中心网络需要协调实现信令面和用户面的互通,
并协调各自的子网共同完成一项业务。
但区别于中心网络与分布式子网,由于中心网络对于其子网有明 确
的管理职责,两个分布式子网的对外互联可以分别向中心网络注册, 告
知其各自能力及业务需求,由中心网络统一授权,并实现两个子网 之间
的信息交互;而跨中心网络的交互,因为两个中心网络是对等关 系,缺少
再上一层的网络管理,因此对于上述提出的群组通信的场景, 可能需要两
个中心网络通过漫游网关,预先基于区块链等技术完成相 关信息(不如
位于不同中心网络的用户的签约信息)的交互,以便后 续业务的正常
使用。
此外,漫游网关在网络安全、隔离方面的要求也会更高,需要与
内部网关不同的解决方案。
5. 网关互联方式
网关之间的互联大致可以分为分级互联、分布式互联两种方式。
其中,分级互联与现有 5G网络大区中心与地市网络之间的连接方式相
同,设备之间采用一对一直连或网状互联;分布式互联方式,可以采用
区块链,各网络依托区块链的去中心化账本特性,凭借共识算法, 实现
无中心节点干预的自主互联;同时再有其他运营商的加入时,通过共享
智能合约,可以方便的实现新加入的运营商与链上现有的其他所有运营
商之间的互联,而不需要逐一签订漫游协议。但为了节省成本,区块链
上存储交互的网络信息会尽可能精简,比如只存储网络对外开放的业务
服务,满足网络之间服务调用需求,无法满足容灾备份时网元之间大量
的用户状态信息的同步需求。
对于中心网络及其所管理的子网之间,考虑到大量信息的交互需
求以及相互之间容灾备份的需求,可以考虑采用分级直连的方式。对
于同一中心网络的子网之间,经中心网络授权后,也可以根据需要,
考虑分布式互联方式。
对于各中心网络之间的互联,因为各中心网络可能属于不同行业、
不同身份的运营者,或者需要多方共同参与互联,相互之间考虑到安 全
互信的需求,以及便捷交互的需求,可以优先考虑区块链方式。
(四)分布式子网生成方式
分布式子网可以预先完成物理部署后根据具体的场景需求,按需
生成。比如针对工业客户,快速生成具备特殊功能特性,比如LAN
的子网;或者某地需要举办大型活动,根据网络运行状况,远程快速
部署新的网元功能,在局部地区临时拉起针对该活动的子网。当活动
结束或者用户需求变化,之前生成的子网也可以快速撤销。
具体的,对于子网生成方式,可以分为以下三类。
基于人工配置的静态子网生成:子网预先完成网络内部各功能单
元配置,子网已经具备独立运行的能力。由子网配置决定其开放权限, 包
括开放哪些服务,愿意向中心网络以及哪些周边子网开放,人工触发向
中心网络注册,开放对外互联。这种方式,实现较简单,且子网自主性
较强,有自己专用的运维管理体系,即便脱离中心网络,也可以长期存
在并独立运营。
基于预配置信息的动态子网生成:由人工预先在中心网络中配置
子网的各类参数,包括子网的网络功能单元及开放权限等,但子网并
没有实际运行,而需要由中心网络基于预先配置的触发事件,动态激
活,激活后由中心网络动态为其分配子网编号等标识信息。触发事件
通常指用户的接入情况及实际需求,比如,当中心网络负载过重,可
以由分布式子网承接一部分用户业务;或者用户需要使用分布式子网
提供的专用业务,也可以将用户迁移至分布式子网为其提供服务。这
种方式,子网的独立管理性较低,其主要的控制管理权限都依赖于中心
网络,虽然可以实现独立提供业务,但其功能配置管理都需要依赖
于中心网络。另外此类子网基于用户情况动态生成,那么当用户离网, 或
用户情况发生改变后,此类子网就可以考虑去激活,当再次出现子 网生
成的触发事件后,再次激活。也可以根据触发事件的不同类型, 为此类
子网配置一定去激活事件或生命周期长度,在生命周期内,子 网保留,
到达生命周期后,再进行去激活。比如,对于因中心网络负 责过重而激
活的子网,当中心网络的负载降低后,依然可以保留用户 在分布式子网
当中,直到用户离线,避免用户频繁的跨网切换;同时 也可以配置固定
的生命周期长度,即便子网当中所有用户都已经离线, 仍然可以保留该
子网一段时间,防止后续再次遇到触发事件,进行频 繁的子网创建。也
可以考虑永久保存该子网,那么此时,还可以考虑 为子网配置专用的运
维管理体系,后续可以转化为第一种静态方式进 行管理。
基于用户需求的动态子网生成:与第二种方式类似,同样属于动
态子网生成,但更加智能化。除物理资源外,子网无需配置包括网络 功
能单元在内的任何信息,完全由中心网络基于用户需求,自动完成 业务
分析及网络参数的匹配,实现全程无人工参与的全动态子网生成。这种
方式,与第二种方式在子网的激活管理方面类似,也同样存在子 网的独
立管理性较低的问题。且与第二种方式相比,因子网的生成完 全依靠智
能化技术自动实现,更加难以预判触发子网生成的具体事件 类型,也无
法预先配置生命周期,因此,当用户当前业务结束,或用
户离线后,此类子网会立即去激活,子网可能会存在频繁的激活、去
激活的过程。此外,这种方式对于中心网络的能力要求较高,需要由
专门的用户业务需求分析层完成用户业务的需求分析。同时考虑网络
的稳定运行,可以先通过数字孪生网络根据需求分析的结果,进行相
应的演练,之后再导入真正的运营网络中,完成子网的生成。但这种
方式的好处在于,可以实现网络资源利用率的最大化,不会存在网络
空载的情况。
上述三种子网生成方式,适用的场景、管理的方式、达到的效果
各有不同,因此实际网络部署中,可以根据需要选择一种或多种综合
使用。
(五)基于分布式架构的通、算、智协同
未来 6G 网络,不仅仅包含通信服务,还会包含算力和智能服务,
分布式网络架构,同样也适用于算力和智能服务。分布式网络,除了需
要支持跨子网、中心网络的通信协同,还需要支持算力、智能的协同,
以及通、算、智之间跨子网及中心网络的相互协同。分布式子网间、分
布式子网与中心网络间、甚至中心网络之间的互联和互通除了满足用户
的通信需求,还应为用户访问位于不同位置的算力和AI提供通路。
1. 通信协同
不同子网之间的通信协同是保障业务连续性和系统稳定运行的
基础能力。以一个典型的制造工厂为例,各个车间往往根据功能、位
置和运维需求部署为独立的自治子网,每个子网拥有自己的无线接入
系统、核心网网元和边缘计算资源。虽然它们在物理和管理上彼此独
立,但实际业务流程却高度耦合,很多关键操作必须依赖子网之间的
及时通信。
以冲压车间(子网A)和装配车间(子网B)为例,两者之间通
过 AGV 进行物料搬运。当AGV 从车间A 装载完零件,行驶到车间
B 时,它必须从一个子网“移动”到另一个子网。这个过程不仅是无线
接入的切换,更需要在通信层面完成跨子网的协调。例如,AGV 最
初在子网A 注册并建立的数据会话,用于传输视频、传感器信息和
控制指令等。当它进入子网 B,必须完成会话续接和服务保持,确保
控制链路和数据通道不中断。
这就涉及到两个子网之间的通信协同问题:子网A 需要将当前
AGV 的网络状态、会话信息等及时传递给子网B,让子网B 能够顺
利接管设备,并根据原有策略继续为其提供服务。同时,子网B 也
可能根据自身资源和策略对通信参数进行调整,如优化接入切片、重
新分配QoS 等级等,这些信息也需要反馈给子网A,以便后续可能
的回切、同步和统计分析。
为支持跨子网通信协同,每个子网需将需要交互的相关信息先发
至子网网关。子网网关作为跨子网交互的唯一中介节点,负责转发不
同子网间的交互信息,确保终端移动、业务发起、策略更新等关键环
节的协同操作均通过网关进行中转。通过这种子网网络进行通信而不
是网元进行通信的方式,既保持了各子网的自治边界,又实现了通信
链路的连续性、策略的连贯性及业务的无缝对接,同时增强了跨域交
互的安全性和可审计性。
2. 算力协同
在 6G 分布式网络架构下,算力不再集中部署在远端云或某个中心
节点上,而是呈现出多点分布、异构异能的特点。在实际应用中, 不
同子网的算力能力往往存在差异,有的子网搭载高性能GPU,具 备强
大计算能力,有的子网则以轻量化节点为主,只能完成基本任务。这种能
力不对称,意味着单个子网无法长期独立运行所有计算任务, 必须依
赖其他子网协同完成复杂或突发计算需求。
仍以智能制造工厂为例,冲压车间(子网 A)在完成每批零件加工
后,会将图像数据和传感器数据传入边缘节点,进行加工质量分析。日
常情况下,子网A 的计算节点能够完成误差统计、异常识别等任务。
但当产能提升,数据量剧增,或需运行更复杂的AI 算法(如缺陷趋
势预测、图像建模等)时,本地算力资源可能无法满足实时处理需求,
这个时候需要子网间算力协同。
子网间算力协同需要各个子网将自身实时计算能力(CPU 核心
数/主频、GPU 的 CUDA 核心/TFLOPS、NPU 的 TOPS 算力)、实时
负载状态(CPU/GPU 利用率、任务队列深度、响应延迟);存储资
源(内存/持久化存储容量、IOPS 读写性能、访问延迟);网络性能
(节点间带宽、跨子网时延、抖动和丢包率)等情况发布至子网网关,
其他子网通过子网网关通过接收广播或者订阅的方式获取所有子网 实
时算力情况。例如子网A 检测到本地负载较高,无法及时完成任务后,
便通过子网网关向具备更强计算能力的子网发起协同请求。比如装配车
间(子网B)当前计算负载较轻,边缘服务器空闲。子网A 通过子网
网关与子网B 进行信息交互,将待处理的数据任务下发至子网 B,由
其边缘节点完成处理。
任务在子网B 中计算完成后,结果再返回子网 A,作为质量控制和
后续加工决策的依据。整个过程中,算力资源并没有统一调度或集中控
制,而是由子网之间基于任务实际情况,按需协商、临时协作。这种
模式既保留了各子网的自治性,也实现了资源利用最大化。
算力协同的本质,是把“能算的地方”和“要算的任务”高效匹配起来。
在 6G 架构中,每个子网不仅是一个业务单元,也是一个可以共享的
计算单元。通过实时的资源状态上报、任务调度接口和轻量化协商机
制,子网之间可以自主完成任务转发、处理和回传,避免单点拥塞和
资源浪费。
3. 智能协同
智能能力正逐步向网络边缘和各业务子网深度下沉,每个子网根
据自身业务需求部署AI 模型,用于感知、决策与优化。但现实情况
是,各子网的AI 能力并不均衡:有的子网具备强大的模型推理和训
练能力,有的子网只能运行轻量模型,甚至仅能采集数据。这种能力
结构的不对称,使得“智能协同”成为跨子网业务连续性和智能演进的关
键机制。
仍以某制造工厂为例,质检车间(子网 A)部署有图像识别模型用
于检测产品表面缺陷。模型依赖大量图像样本进行持续训练和迭代, 以
适应不断变化的产品工艺和缺陷类型。但由于子网A 部署的是轻量化
边缘节点,缺乏足够的GPU 算力,无法独立完成新模型训练或者模型
更新。
此时,工厂内的装配车间(子网B)正处于低负载状态,拥有空
闲的GPU 资源。子网A 通过 6G 网络中与子网B 之间的数据面协同
通道,将训练数据传送至子网 B,并发出模型训练请求。子网 B 接收后,
在本地完成模型训练或微调,并将新的模型版本回传给子网A。子网
A 收到模型后立即部署到本地边缘节点,继续执行高精度缺陷识别任
务,整个过程对上层业务系统透明,业务不中断,模型实时更新。
跨子网的智能能力协同,有效解决了边缘AI 能力分散、资源不
足的问题,使得即使资源受限的子网也能持续获取最新的智能服务能
力。同时,相比传统集中式训练,这种“就近协同”的方式避免了大
规模数据上传,降低了带宽压力,也减少了敏感数据外泄风险。
更进一步,智能协同不仅包括模型训练协作,还可涵盖模型推理、参
数共享、策略联动等多种方式。例如,子网A 在识别出某类异常后,
主动将分析结果通知子网 B,后者根据推理结论自动调整装配节奏和工
艺策略,实现智能闭环联动。这种子网间的智能触发机制,使得各业务
环节不再孤立,而是基于AI 结果协同优化,提升整个工厂的智能水
平与响应效率。
综上,分布式子网的通、算、智协同,子网间及子网与大网间的通
信为智和算提供传输通道,并根据智和算的需求进行任务的分发, 子
网间及子网与大网间的通信通道根据智和算的需求按需建立。分布式
的通、算、智协同是分布式网络研究的重要课题。
三、分布式网络协议设计
1. 控制面协议——新的NAS
在分布式网络场景中,终端存在同时访问中心网络和多个分布式
子网的诉求,其中中心网络提供基础的数据和语音业务,子网可提供
特定的业务需求,例如企业专网、演唱会专网业务等。而在 5G网络中,
网络部署时由于无线资源的限制,不同子网及中心网络通常共享相同
的基站,终端的 NAS 信令只能锚定到一个AMF 网元,AMF 是
NAS 消息的锚点,通常部署在中心网络中。AMF 除了支持接入与
移动性管理功能外还支持NAS 消息的传输功能。例如,SM
NAS、定
位相关NAS均经过AMF传输给相应的网元,即SMF和
LMF。在分布式网络场景下,AMF 作为NAS 锚点存在如下问题:
(强调问题和分布式的关系)
消息迂回:AMF在子网中的部署上可选的,当子网中不部署
AMF 时,终端的 NAS 消息需要通过中心网络部署的AMF 进行传输,
这导致了NAS 消息的迂回。以定位NAS 消息为例,当基站和
LMF 均部署在子网内,但AMF 部署在中心网络时,定位消息经
过AMF 迂回传输会增加消息的传输时延,传输时延的增加会增加定
位误差, 使得定位精度无法满足某些场景的需求。
功能耦合:在 5GNAS设计中,SM、定位等业务相关的 NAS
消 息 通 过MMNAS消息进行传输,NAS协议栈的设计将
MM功能与其他功能耦合,这导致AMF 除了处理接入和移动性管
理功能外, 还处理了很多与接入与移动性管理不相关的功能。这使得
增加新业务的子网时通常需要对AMF 进行修改,不利于新业务的
灵活部署。
网络耦合:当终端存在同时访问子网和中心网络的诉求时,
AMF 通常部署在中心网络中。该架构导致网络间耦合,新增或修改
子网通常需要对中心网络的网元进行修改,例如DNN 的配置、策略
和签约的修改等。网络耦合导致动网影响面大,子网的部署周期长。
业务上线慢:5GNAS的修改涉及漫长的标准化流程,在标准化
结束后需要等待芯片的支持,这导致业务上线慢。典型的例子是切片,
切片依赖URSP 的支持,终端根据URSP 选择所需要接入的切片。
芯片不支持URSP 极大地影响了切片的推广和部署。随着 AI、通感、
Agent等一系列新服务的出现,网络应能适配新业务的发展,支持新业
务的快速上线,避免标准化进程和芯片的升级拖延新业务的发展。
基于上述痛点,下一代网络的NAS 协议栈应具备如下特征:
功能解耦:将NAS 传输功能与业务功能解耦。业务功能包括连
接相关的业务,如MM、SM,也包括传统业务,如SMS、定
位,
业务功能还可以包括未来网络所支持的独有业务,如算力、感知、体
验经营、AI业务等。业务功能与NAS传输功能解耦使得业务功能不
再依赖MM功能,将MM 功能与其他功能解耦,有利于业务的
独立发展和子网的独立运行,避免互相影响。为此,需要在NAS 消
息格式上进行修改。
分布式路由:在网络中引入NAS路由功能,负责将NAS消
息
直接发送给各业务功能。NAS路由功能可下沉部署,UE发送给分布
式子网中的业务网元的NAS 消息可由下沉部署的NAS 路由功能直
接发送给子网内的业务网元,避免路由的迂回。下沉的NAS 路由功
能可将NAS 消息在子网和中心网络间分流,结合业务功能、网元选
择功能、及签约与策略的下沉,可解除子网与中心网络间的网络耦合。
端网协同:新的 NAS协议应支持端网协同,允许NAS协议透
明穿越Modem,直接在终端应用与业务功能间进行传输,业务升级
不依赖标准化和Modem 的升级,支持快速业务创新和子网的按需
生成。新NAS协议应支持智、算业务,使能终端侧Agent与分布式
网络的Agent间的通信,随着AI的进一步发展,为运营商提供丰富
的 AI能力提供框架能力。
服务化NAS:新 NAS协议应支持根据用户的位置和能力向用户
推送就近子网的新网络服务,以及推送网络服务的变更,以使得用户
可以使用子网内特定的网络服务。
2. 用户面协议——支持灵活可编程
在分布式网络场景下,中心网络和子网都应能独立提供报文转发
服务,即拥有独立的用户面功能。当前中心化网络实际部署为多个大
区网络,移动终端 SSC 模式基本都是SSC MODE1,当终端在中
心网络内的大区网络间、或者子网间移动时,其锚点UPF 保持不变。
当终端移动到其他大区网络或子网,再发起业务请求时,DNS服务
器还是返回更接近锚点UPF 的业务服务器,而不是用户所在位置附
近的业务服务器,业务访问路径长,应用体验将非最优。
当前 5G 网络中用户访问广域应用服务的流量,在锚点UPF 后
经 由 N6 公共网络传输,不能通过 5G 网络进行编排和监测。而公共
网络容易因突发流量产生拥塞,无法为有E2E 保障需求的业务提供
稳定的时延抖动和带宽。
智能体业务的发展使得智能体之间通信协作更加普遍,分布式网
络 的UPF 之间的东西向流量增长成为明显趋势。但是当前 UPF 对东
西向流量缺乏调度能力,没有主动感知UPF 节点之间的带宽资源和
状态并进行业务路径编排的能力,可能会因为带宽资源不足或出现拥
塞而导致业务受损。
用户面需要基于分布式网络的节点间的网络资源和状态,感知用
户业务需求并灵活选择编排用户面节点,高效创建和调整更优的用户
面路径,保障业务体验。以下是未来用户面可编程方向:
UP 分层部署:用户接入网络时,靠近用户位置选择接入UP。
当用户有特定的业务或体验需求时,例如对QoS 有较高要求,则进
一步选择靠近业务服务器的子网内的UP 节点作为业务UP,用户
流量通过接入UP 和业务UP 之间的隧道传输。UP 节点间的流量可
以承载在运营商自有的传输网络,通过核心网实现QoS 保障和监测,
获得稳定的时延和带宽保障。
支持锚点迁移:用户移动到新的拜访地网络时,可以将锚点UP
切换到拜访地网络的UP节点,同时保持用户IP 不变。用户请求新
业务时,用户IP地址会被新的锚点UP节点NAT转换为拜访地大网
IP,进而 DNS服务器能够根据转换后的本地大网IP选择就近的业务
服务器,实现寻址和路径最优。
UP MESH 网络:分布式网络的 UP节点之间路由可达,形成了
一张全联通的MESH网络。UP节点间的带宽、时延和成本不同,
并且网络状态会不断变化,网络可以实时感知节点之间的网络资源和
状态,面向用户业务流的带宽、时延、抖动、业务优先级、QoE 等需
求以及实时的QoE状态,选择和调整UP节点并编排Overlay转发
路径,从而均衡实现业务体验保障和网络资源高效利用。
端网随路协议层:为了实现对用户突发业务的需求和QoE的实
时感知,进而进行用户面路径编排调整,终端需要通过和 UP 之间新
的随路协议层实时提供业务需求和状态;同时网络也可以向终端提供
网络能力(如带宽),辅助终端进行流控,高效利用网络,提升流量
发送效率。
用户面协议演进:在网络具备了Overlay路径编排和调整能力后,
子网的UP 节点间需要基于GTP-U 协议演进实现高效的用户面隧
道创建,减少子网内C-U 信令及子网的控制面节点间信令的开销,
降低路径创建时延;并演进支持高效的报文转发,降低转发路径上
UP 节点的开销。
3. 数据面协议——面向新业务的协议设计
伴随着通感、内生智能、通算等新业务的引入,6G 网络所承载
的数据范畴将进一步扩展,在原有的网元状态数据、智能分析数据、
定位数据的基础上,还将引入基站/终端感知数据、AI数据、孪生数
据等新型数据。在分布式网络场景下,这些新型数据可以分布在中心网
络和多个分布式子网中。5G 协议中,针对不同的数据场景,标准
定义了独立的数据采集机制,若延续这一设计,将导致网络内多个业
务功能需要实现趋同的数据服务能力,进而导致网络复杂度进一步提
升。
6G 网络将在控制面和用户面的基础上,引入独立的“数据面” 实
现对移动通信网络中非用户业务数据的统一管控。中心网络和子网中
都可以具备独立的“数据面”,用于管控本网的数据。“数据面” 之间还
可以相互共享数据,使能 6G网络具备为网络内外提供高效数据服务
的新能力。
此外,5G 现有数据采集场景中,除了 LCS-UP 支持通过用户面
传输定位数据外,智能分析数据、状态数据均采用SBI机制进行采集,
但该机制主要面向信令消息定义,一方面传输大规模数据可能由于包头
复杂导致载荷利用率偏低,另一方面将规模数据通过信令层传递可能导
致原有信令消息被阻塞,进而可能导致整网信令风暴风险。基于上述分
析,针对独立引入的数据面能力,需定义相应的协议机制,以实现高
效的数据传输机制。
基于上述考虑,下一代网络的数据面协议应具备如下特征:
数据高效传输:新协议需支持传输规模数据的传输需求,如通感
场景下,基站所产生的环境感知数据可能达到百Mbps级别;AI 智
能场景下,面向批量用户的分析请求,也存在持续从各个中心网络和
子网的网元采集大量分析原始数据的需求。数据面协议栈需支持轻量
化设计,满足UE-CN,RAN-CN,CN-CN 以及CN-AF 等多
个场景下的规模数据传输需求。
数据按需复用:根据各个功能(如感知功能、AI功能等)的数
据需求,数据传输协议需支持协调机制避免相同数据在分布式网络间的
重复传输。该过程包括数据采集控制功能结合已收集的数据信息、数
据提供者(如 UE、RAN、CN)的能力等因素,选择合适的数据
提供者,并在控制数据传输任务时,借助数据面协议能力执行的数据复
用动作。
差异化保障机制:子网可以提供特定的业务需求,不同的业务场
景下,对于数据传输存在迥异的传输需求,例如感知任务存在实时目
标跟踪、准实时环境地图重建、以及非实时感知辅助通信等需求,数
据面的协议设计需支持面向不同场景提供差异化的能力,以提升网络
资源的利用效率,实现网络资源价值的最大化。
四、分布式网络关键技术
(一)意图驱动
分布式架构期望能够根据用户需求动态调整网络拓扑与资源分配,
传统依赖人工配置的网络管理方式已难以胜任。尽管软件定义网络
(SDN)作为网络自动化的代表性技术,引入了可编程能力,但其 基
于命令式的控制模型在处理多域协同、端到端业务保障等分布式场景
需求时,逐渐暴露出瓶颈,在实现网络管控的实时性与灵活性方面
存在局限。当前,网络管理者仍需手动将用户业务需求转化为特定底层
领域的技术指令。在复杂分布式环境中,此过程不仅易导致效率低下、
错误,还易形成用户业务需求与底层执行之间的“语义鸿沟”。
为有效应对上述挑战,意图驱动网络应运而生。其中,意图是指
以抽象、高层级的目标描述表达对网络行为的期望结果,而非具体的
技术配置指令。其核心在于将用户需求自动化转译为可执行的跨域技
术策略,从而屏蔽底层异构细节,实现网络管理范式从传统命令式控
制(“How”)向声明式意图(“What”)的根本性转变,为规模化
分布式网络构建高效智能管理框架。
如下图所示,意图驱动网络可采用分布式分层架构,通过自顶而下
的意图实现(意图语义解析、跨域策略生成、意图语义承载、设备执行)
与自底而上的意图保障(状态监控、持续验证、策略优化), 形成
“用户意图空间—网络数字空间—物理执行空间”的全生命周期闭环机制。
其可自上而下分为五个逻辑层:
意图层:作为用户与意图驱动网络交互的接口层,支持用户以多
种形式(如自然语言、语音形式)输入原始意图,并完成意图标准化
与结构化解析;
转译层:作为意图驱动网络的核心,负责提取用户意图中的重要
语义,并推理生成跨域协同策略;
语义承载层:作为意图驱动的承载通道,结合语义通信技术,将
转译层生成的策略转换为轻量化意图向量,减少跨域传递数据量。 执
行层:负责将经语义通信层传输的策略转化为具体配置命令,
通过控制器下发至分布式设备;
验证层:负责实时监控网络状态,并对意图的执行结果进行验证
和反馈,触发策略回滚或优化。
图 4-1 意图驱动网络分层架构
具体地,意图层首先依托大语言模型(如 GPT、DeepSeek)
对用户高层抽象意图(如“保障沪杭跨省视频会议流畅”)进行语义解构,
识别用户意图中的关键语义实体,包括业务类型和QoS 指标等,输出
结构化元组。例如,对于上述意图,输出的元组为:{业务类型:“实
时视频会议”,关键 QoS需求:[“低时延”,“高流畅性”],范围:“沪
杭跨省广域网”,重要性:“高”}。同时,网络侧模型基于其丰富的网络
知识库(包含网络拓扑、历史与实时性能数据以及可用资源状态等),
将该元组中定义的描述性抽象需求转化为网络可理解且可执行的量化
参数。例如,将“低时延”转化为“端到端时延 ≤50ms”,“高流畅性”转
化为“带宽 ≥5Mbps/终端,丢包率 ≤%”。最终,将大语言模型与
网络侧模型的输出信息整合封装成规范化的意图元组,例如:{业务类
型:“实时视频会议”, 范围:“沪杭跨省广域网”,QoS参数:时延
≤50ms,带宽 ≥5Mbps/终端,丢包率 ≤%}。为转译层中的策略
生成提供标准化输入。
接下来,意图转译层利用网络侧模型,结合多域网络拓扑和实时
状态(例如沪杭骨干节点的负载情况),将意图层输出的量化参数映
射为可执行的策略。例如,针对元组中的“时延 ≤50ms”等 QoS 参
数以及“沪杭范围”,意图转译层可以动态生成策略组合,如“创建专属
切片(保障时延 ≤50ms,带宽预留 ≥5Mbps/终端)”和 “启用
SD-WAN 选路(规避拥堵的南京节点)”。这些策略确保编排
输出的配置既满足用户意图,又符合现网的实际约束。
承载层通过语义通信技术实现上述策略在分布式域间安全、高效、
可靠地下发。其中,意图转译层输出的策略经语义编码模型处理后被 压
缩为轻量化向量,从而减少数据传输量,实现用户意图的高效传递 及跨
域精准理解,完成用户意图重要语义到执行的端到端闭环。接下 来,执
行层负责将经语义通信层传输的策略转化为具体配置命令,通 过控制器
(如 SDN)下发至分布式子网/网络设备。在此过程中,跨 域控制器
通过协同交互,以避免配置冲突。
最后,验证层作为意图驱动网络的“自愈引擎”,其可通过多域状态
监控-数字孪生仿真-强化学习策略优化等闭环机制,确保分布式网络状
态与用户意图语义的一致性。例如,意图保障层将实时采集物理设备、
虚拟网络及云环境等分布式域的实时数据(如沪杭链路时延、MCU负
载率等指标),实现多域实时监控。在此基础上,将多域网络实际状
态与意图定义的期望状态实时比对,通过阈值检测等机制
(如时延>55ms 或丢包率>%)主动触发自愈动作(如暂停低
优先级流量并抢占资源、拥塞时自动切换备用路径)。此外,可通过结
合数字孪生等技术,预演策略部署影响,预测资源冲突并优化配置, 规避
现网风险;最后,可通过分析历史决策效果,基于强化学习等技术,触
发策略回滚或策略库参数优化(如时延或丢包率阈值),实现分布式
网络状态与用户意图语义偏差的长期收敛。
(二)域内自治
在面向 6G 的分布式网络架构中,随着网络部署日益贴近业务现场,
子网的运行要求也从“可管理”迈向“可自治”。6G 网络广泛应用于园区、
工业、交通、应急等多种场景,这些子网需在脱离中心网络甚至处于离
线状态时,依然具备独立提供服务、智能控制和安全运行的能力。因此,
构建具备独立运行、自主决策与局部闭环控制能力的自治子网,是实现
6G 网络场景化部署、弹性服务和“零运维” 目标的关键技术路径。
域内自治的第一个关键技术是子网的独立运行能力。独立运行是
子网自治的基本能力,指子网在无中心依赖的条件下,仍能完成用户接
入、业务处理、资源调度等功能。为此,子网内部需集成本地化轻量网
络功能模块,如 AMF、UPF、PCF 等,支撑接入控制、策略执行与
QoS 保障。同时,子网需内置拓扑管理和控制功能,支持服务注册与
调用能力,每个接入节点应能自动注册其功能能力,供其他组件调用,
实现业务处理链在本地闭合。确保即便与主干网临时失联, 子网亦能
保持业务稳定运行,支撑关键任务通信与场景闭环控制。
其次,是子网的自主决策能力。具备自主感知和动态调节能力是
子网实现智能自治的关键。子网通过部署本地控制器或轻量化编排模
块,实时掌握网络拓扑、资源状态、算力负载等信息,并基于预设规
则或AI 算法,完成服务迁移、路径切换、边缘资源弹性扩展等动态
决策。例如,在工业园区场景中,若边缘服务器负载高企,控制模块
可自动引导任务分流至新接入的节点,从而实现负载均衡。
AI Agent 作为子网自主决策能力的核心组件,承担感知、推理与执
行的关键角色。AI Agent 具备实时监测网络状态、分析性能指标、判
断服务质量的能力,并可基于内置模型进行策略决策。通过机器学习和
历史数据挖掘,AI Agent 能预测负载趋势、识别潜在异常,并主动发
起流量优化、链路优化等控制行为。例如,当检测到节点即将过载,AI
Agent 可提前迁移关键任务;面对视频分析突发流量,也能动态调整
转发路径,保障业务优先。AI Agent 支持本地独立执行决策,同时具
备多Agent 协同能力,实现跨子网智能联动。
最后是子网的局部闭环控制能力。在复杂动态环境中,子网需具
备局部闭环控制能力,以应对可能出现的链路中断、服务异常、资源失
衡等问题。传统依赖远程中心介入的方式存在响应延迟,在交通、工
业控制等关键场景下可能引发严重后果。
子网局部闭环控制能力的核心是实时感知内部运行状态。通过部
署轻量级监测模块和边缘AI 分析引擎,系统能够持续采集链路质量、
节点负载、服务响应等关键指标,并建立动态基线模型进行异常检测。这
种智能感知机制可在毫秒级识别出链路抖动、服务超时或资源过载等异
常情况,为后续自愈动作提供精准的决策依据。
当检测到异常时,子网能立即启动预设的恢复流程。系统会根据
故障类型自动选择最优应对策略:对于链路中断问题,会快速切换至备
用路由;遇到服务异常则触发实例重启或迁移;若发现节点失效, 立
即由冗余节点接管业务。这些自愈操作完全在本地完成,无需依赖中心
网络指令,确保故障能在最短时间内得到修复,将业务中断时间控制在
秒级以内。
特别的,为实现自主决策和局部闭环控制能力,应对各业务场景、各
种组网下的拓扑管理、路由选择、消息转发进行统一建模,从业务层剥
离,形成统一的信令转发层。通过即插即用流程将业务消息导流到集中
转发层,由业务转发层完成路由选择和消息转发,并基于Agent的
感知与分析,实现网络的自主决策和局部闭环控制。
(三)即插即用
相较于传统通信网络的中心式部署和静态配置模式,未来 6G网络
将面向“场景定制化”“能力灵活组合”和“业务即需即用”方向演进,网络
功能将以分布式子网的方式嵌入到多样化的应用环境中, 包括轮船、
工业园区、景区、场馆、工地、矿区等。随着网络节点规模的急剧扩
大、部署方式的高度灵活化,以及网络与算力、感知、AI的深度融
合,原有依赖人工运维和集中管理的网络接入方式,已难以满足未来
网络的敏捷部署、高效扩展与自治运行需求。
“即插即用”核心内涵是:网络能够在无需人工参与的前提下,
实现新接入节点的自动识别、身份认证、服务注册、功能部署、资源
编排与业务接通,完成从“设备上线”到“服务可用”的完整生命周期管理。
即插即用包括无线即插即用、网络单元即插即用和网络即插即用。
无线即插即用指的是无线接入网络设备在部署时,具备自动完成
网络接入与配置的能力,支持“即部署、即上线”的网络构建方式。无线
网络单元如基站在上电启动后,能够通过网络自动下载配置文件, 包括
射频参数、切片信息、服务策略等,无需人工干预即可完成初始 化配置。
设备在完成配置后,可基于服务注册机制,在所在的自治域 内实现通过
子网网关与核心网组件的自动发现与连接。
网络单元即插即用是指 6G 核心网内的关键功能组件,如网络控
制功能,网络数据功能,网络智能功能,网络用户功能,网络感知功
能等在完成部署与上电后,能够自动加入自治域网络并实现服务注册
与能力协同。各网络单元基于服务化设计,支持通过SBI接口协议向子
网网关自动注册自身的业务能力、健康状态和配置参数,子网网关自
动识别接入设备并完成接入认证,然后下发网络分配给功能组件的ID、
参数、证书、Token 等,同时为其分配业务接入端点。功能组件根据
收到响应消息进行自配置,并将业务托管到子网网关,由网关实现路
由选择和消息转发,从而实现“即部署、即互联”的自组织网络能力。
网络即插即用是指一个子网(例如园区子网、边缘子网、移动子
网等)在接入中心网络或子网互联时,能够自动完成注册发现、可信 认
证和业务协同。它是实现 6G 网络子网级联与融合协同的核心机制, 确
保子网之间可以灵活互联、能力互享。当一个新的子网部署完成后, 网络
即插即用机制将自动启动网络注册和发现流程,识别相邻子网或 中心网
络,通过子网网关进行互联互通。在验证身份可信度后,子网 将其服务
能力(如通信、感知、算力、智能等)注册至本地子网网关, 并根据编
排策略自动开放对外能力,同时可拉取其他子网网关所汇聚 的能力,以
增强自身业务。
即插即用的第一项关键能力是设备自识别与可信接入。在 6G 分
布式网络中,终端和节点类型高度多样化,系统需要具备设备启动即能
自动识别其类型、功能属性与服务能力的机制,例如该节点是否为AI
推理功能、网络数据功能、或网络感知功能等。识别机制可基于设
备内置描述模板、启动协议、预设配置等方式实现。接入过程中还需
完成严格的身份认证流程,确保该节点来源可信、配置合法。认证机
制可结合数字证书、公钥基础设施(PKI)、区块链注册表、TPM
模块等技术手段,防止仿冒设备接入、非法流量注入,为整个网络的
服务安全奠定基础。
其次是服务注册能力与信令转发托管。服务注册是网络自治运行
的核心环节,它使得网络能够清楚“当前谁能做什么”。注册方式可基
于RESTful接口、YANG模型、服务网格(ServiceMesh)等机
制,实现灵活、可扩展的能力发布与编排。节点完成物理连接和身份校
验后,网络应自动为其分配地址、ID、业务接入点,加载接入策略、开
启通信路径,并将其服务能力注册至网络服务中。设备基于网络下发数
据完成自配置,并与域内统一的信令转发层建立连接,实现业务流程到
信令转发层的托管,由信令转发层自动实现消息路由选择。
第三项关键能力是网络功能与资源的自动化部署与协同编排。即 插
即用不仅仅是完成设备上线与服务发布,更重要的是完成与现有网 络功
能体系的无缝融合。网络应具备边缘/中心分布式部署能力,能够按需选
择在何处部署哪些功能。例如在一个工业子网中新增AI分 析节点,系
统应能感知该节点能力并将其纳入到本地视频分析链路中, 实现边缘智
能分担中心任务;而在某边缘区域发生计算压力时,系统 可自动迁移部
分任务至新接入节点。上述过程涉及服务注册、依赖判 断、流量引导、
状态同步、编排调度等多个技术环节,需要子网具备 高度智能化的编排
与自动响应能力。
为保障“即插即用”的可视性与可控性,网络应向上层用户或管理
平台开放标准化接口,支持对新接入节点进行图形化管理、远程配置、
安全策略绑定、性能状态查询等操作。通过这些接口,运营人员可对
网络运行进行监控与干预;同时,用户也可按需自定义服务注册策略、
调用优先级、节点部署位置等个性化配置要求,实现真正意义上的“自
服务”网络能力。
(四)安全隔离
分布式网络架构提供中心网络管理子网、分布式网络间互联、子
网用户签约、拓扑自管理等新功能,可能存在如下安全问题:(1)
当前网络通常采用数字证书标识网络身份,分布式网络下频繁跨域认
证将显著增加网络延迟和管理成本,并受到单点故障的威胁;(2)
当服务请求消息在网间传输时,可能存在未经授权的服务请求,网络
中恶意的网元可能也会得到未经授权的服务;(3)UE 和子网之前可
能无法互相识别身份,导致伪造身份的UE 可能接入子网,或是UE
接入恶意的子网;(4)不同子网中的网元能够通过服务发现获取其
他网络的拓扑数据,存在拓扑泄露问题。可考虑如下方案解决上述安
全问题。
针对跨域认证的问题,可基于共识机制构建去中心化的多边互信 体
系(例如分布式标识符DID 或去中心化公钥基础设施DPKI),实现协
同过程的有效治理。子网可首先生成唯一的分布式标识符(DID),接着
将 DID 与对应的公钥、元数据等信息锚定到区块链,并生成唯一可验
证的凭证。多边互信体系能够有效实现去中心化信任,优化认 证性能,
防止身份篡改。
针对未经授权的服务请求消息问题,可通过部署安全代理并预配
置消息过滤策略,或是给NRF 预配置访问控制策略的方式解决。例
如,可通过预配置的方式要求安全代理判断子网是否有权限获取注册
在大网的UE 的位置信息,安全代理还能过滤不被允许的服务请求和
网元类型。NRF 可实现与安全代理相同的功能。通过对安全代理和
NRF 的预配置,可实现对跨网的用户访问行为、服务的跨网调用进
行有效管控,实现对敏感资源的合规合法访问。
针对UE 和子网身份伪造的问题,可通过升级基于对称算法的认证
流程或设计基于非对称算法的认证流程实现UE 和子网的身份认证。针
对基于对称算法的认证流程,可考虑由大网将认证结果同步给UE
(方式一)或大网将签约配置信息同步给子网(方式二)的两种方式。
方式一中,UE 首先和大网进行认证,接着大网将保护的认证结果同
步给UE,UE 可使用保存的认证结果与子网进行认证,子网基于保护
的认证结果确定UE 的身份。方式二中,大网将签约信息预先配置到子
网中,UE 基于预配置的签约信息直接接入子网。针对基于非对称算法
的认证流程,可通过大网集中向 UE 预配置证书或DPKI 的方式, 由
UE 和网络互相获取公钥并确认对方的身份信息。通过上述方案, 可
有效缓解UE 和子网身份伪造的问题。
针对拓扑泄露问题,可通过部署安全代理的方式隐藏拓扑。安全代
理可支持IP 层和应用层的拓扑隐藏。例如,安全代理可隐藏IP 层中
的IP 地址和FQDN 信息,安全代理还能隐藏应用层消息中目标NF、
URI 的信息。拓扑隐藏能够有效防止网络拓扑信息的泄露。
(五)数字孪生
分布式网络可以为用户提供精准的差异化网络服务,但与此同时
也引入了中心网络与分布式子网的分层网络管理与调度、网络间互通
与协同等要求,这对网络管理与运维的稳定可靠提出更高要求。并且
面向 6G 全业务场景的分布式自治网络,分布式子网需要具备灵活创
建与释放、域内自治等特性。
基于上述需求,可以将数字孪生技术引入分布式网络构建中,网
络数字孪生技术作为一种辅助技术手段通过对物理网络的高精度孪
生,在虚拟空间内对网络进行调整与优化,优化现网的设计、测试和
操作决策,赋能分布式网络的构建。
具体地,网络数字孪生技术通过收集来自网络的各类实时数据,
从流量模式到用户行为,从服务质量到硬件状态并将这些要素进行数字
化,构建与物理网络实体精准映射、动态交互的网络数字孪生平台, 结
合AI和知识图谱等技术在网络数字孪生平台上进行网络操作决策的模
拟仿真,经过多次迭代调优,最终获得优化的网络执行或部署策略,实
现全场景智慧运营与部署,提高网络鲁棒性。
在分布式网络部署中,首先可以利用网络数字孪生技术孪生中心
网络,中心网络的数字孪生体作为全域网络的数字孪生平台通过收集和
分析来自全国各地的实时数据,优化网络管理和应急响应策略。在分
布式子网出现问题时,支持将用户的数据流量调度到中心网络,以
保证业务的畅通及连续性。之后按需虚拟出分布式子网,根据具体地 区
的用户需求和环境条件,在全域网络的数字孪生平台上动态生成分布式
子网的数字孪生体,并结合 AI技术,预测和分析每个地区的服 务需求
变化,自动调整子网配置,确保网络资源的最优分配和使用。例如,数
字孪生平台可以根据对数据流量的实时监测和历史数据分析, 预测高峰
时段。在高峰时段前,网络数字孪生平台将自动模拟并按需 构建虚拟分
布式子网,专门为即将增加的需求调度资源。这样的预先 调整不仅可以
应对突发的高峰流量,还能保证在用户体验上的无缝连 接和服务质量,
避免因资源不足而导致的网络拥塞或服务延迟。最后, 通过引入数字孪生
技术,可以有效地模拟分布式子网间以及子网与中 心网络之间的互通情
况。这种模拟不仅有助于理解网络之间的交互, 还能预测和解决潜在的
网络冲突和性能瓶颈,助力分布式网络高效运 行。
五、总结与展望
本报告对 6G 分布式网络进行了探索。报告从用户需求及网络发展
趋势两个方面进行分析,提出分层分布式特征的 6G 组网网络架构, 并
给出了分布式网络架构中,各部分具体的功能定义,分析了分布式 网络
对于子网的管理方式,并提出了分布式网络中的关键技术。
随着业界对 6G 分布式网络的深入,分布式网络的基本架构已逐
渐形成共识,但具体的技术实现方案仍存在差异。下一步我们将进一
步聚焦关键技术展开深入研究。例如:网关的具体实现方式;数字孪生
网络与真实网络之间如何同步;在保障安全隐私的情况下,分布式网
络间如何实现资源共享。同时,在后续分布式网络的研究过程中, 还
应当充分考虑架构轻量化与复杂度的平衡、跨域安全与信任机制等核
心问题。
6G 分布式网络不仅是技术架构升级,更是通信范式变革,通过
分布式网络架构,实现网络能力重构,引入新的网间协同的业务解决
方式,打破地理限制,将网络进化为分布式智能体集群。未来,中国联
通将携手产业链各方合作伙伴,共同推动 6G 分布式技术发展及标准
化。
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