欧盟5GIA对6G架构发展方向作了详细展望。5G开始采用面向服务架构（SOA）的互联网原则，并摆脱单客户端单服务器模型。同样，在应用程序和网络服务级别，许多互联网服务已从单体服务转向协作微服务，而服务供应已转向云基础设施上的虚拟化，而不是专用服务器硬件。然而，这种方法仅限于控制平面和核心网络（CN）以及具有基于服务的管理架构（SBMA）的管理平面，没有走向端到端的基于服务的架构（SBA）的完整路径，仍然依靠专用硬件操作逻辑上分离的无线接入网络（RAN）节点。借助6G，SBA有望实现全网全平面、端到端的扩展，包括CN、RAN和终端，提供更大的部署和操作灵活性，支持“网络之网络”和“系统之系统”概念，以便于子系统集成和可扩展。

一、6G架构展望与分析

1、愿景

6G架构应该灵活高效，以便轻松集成所有内容，即网络之网络（包括使用100 GHz以上频率的节点、联合通信和感知、NTN和地面通信），并包含新型AI使能作为本地和分布式计算能力。特别是，NTN组件（LEO、MEO、GEO和可能互连的整体空中/星载资产）的集成为连接以及分布式存储和计算服务提供了扩展和补充覆盖。为了实现跨垂直领域和相关价值链的新智能服务和连接平台，该架构必须能够将具有可靠性、可用性和弹性的任务关键型网络集成到5G的URLLC之外，这需要考虑为终端提供灵活的基础设施配置以使端到端的服务保证。

2、未来移动通信系统的主要原则

未来移动通信系统的主要原则应该是能够处理更高程度的灵活性和功能性。这将使6G能够支持具有专用/特殊网络/垂直的新用例，同时在由高级和适应性功能支持的混合环境中提供公共和私有智能网络和服务。正在为广泛的应用领域（例如，直业务或服务）开发专用通信概念，例如物流、制造、农业、能源网络和数字教育。用于增加灵活性和功能性的架构解决方案不应增加不同网络层和系统功能的整体复杂性。此外，需要降低用户/开发人员/应用程序的可见复杂性，以便最终用户、开发人员和应用程序可以使用具有明确功能和错误条件的简单原语，而不会限制灵活性和功能。这将需要软件化、完整的云原生架构和进一步开发的 SBA，以及软件和硬件的解耦。

以前只能通过云解决方案在网络外部实现的功能现在将被集成到6G系统中，例如处理和存储数据（计算和转发）的能力，以及允许在网络中的任何地方使用人工智能。也就是说，6G 必须要支持一个框架来有效地收集学习所需的信息，即数据聚合。“AI无处不在”原则将用于增强网络性能（UE预测、负载均衡等），同时也在联邦网络中提供“AI即服务”（AIaaS），以便用户可以获得AI。另一个重要的原则是可靠性。由于MBB对社会变得越来越重要并能够支持新的垂直领域，因此6G架构必须支持5G以外的可靠性、可用性和弹性，无论是在服务还是基础设施配置方面。与可靠性相关的是数字包容性和全球服务覆盖。6G架构将实现偏远地区的覆盖，例如农村地区、海洋运输或广阔的陆地，基于不同以前分段的通信方式（例如本地网络）的融合，实现将促进经济增长的新服务和业务。网状网络、PAN、NTN和移动系统合并为一个单一的通信系统抽象，既可从终端设备也可从所涉及的云平台使用。

二、走向6G架构

迄今为止，移动系统的演进可以分为两个不同的维度：

• 底层基础设施的演进，即提供资源和服务的系统。

• 实际移动系统架构的演进，如今已主要使用不同基础设施（传输、数据中心、无线站点等）提供的资源。

5G已经表明，从专用的、物理设备驱动的基础设施到部分虚拟化的基础设施的变化证明了移动系统架构的变化是合理的。

1、基础设施演进

在基础设施方面，提供更多样化服务的愿望和增强的可持续性意识（“绿色ICT”）共同要求大幅提高（成本高昂的）全国性基础设施的自由度和灵活性。重用和通用性将是未来基础设施的关键。因此，预计基础设施将朝着两个方向发展：

• 将基础设施中考虑的资源类型多样化为不同实现的网络、存储和计算资源，范围从经典物理节点和专用硬件加速器到虚拟实例（例如，预订和用作服务）。

• 扩展虚拟化范围及其能力：基础设施虚拟化和可编程性有望扩展到所有可用资源，即使用当前分类法，它应该从CN扩展到RAN，包括基站、节点和终端。此外，未来的虚拟化应该具有融合能力，即最终能够突破每节点虚拟化的界限，实现无缝的多节点或子系统虚拟化。

这两个方向将有可能将当前固定的ICT基础设施转变为不同类型资源的动态组合。未来的资源将更加异构（计算和网络），应该被理解为潜在的瞬态（虚拟/物理、稳定/不稳定、供电/电池驱动/无电、固定/移动等）并分散在物理域边界上（远程/本地）和相关的部署维度（例如NTN/空中系统的瞬态特性）。形成可用基础设施的资源组合的范围将进一步向终端扩展下行链路，因此允许将ICT系统无缝嵌入到其物理环境中（通过控制开放I/O、传感器和执行器，例如在终端中）。纵向上，为了维护整个系统的可扩展性，通过相对简单的资源节点和服务抽象来抽象具有潜在高复杂性的整个子系统至关重要，以便在异构系统之间实现无缝资源共享和协调，例如地面和NTN、传输和计算域、数据中心和RAN、用户终端和运营商网络等，同时保证它们的独立发展和演进。

总体而言，在未来，移动电信系统使用的基础设施本身将是一种灵活的按需供应。如图1所示的“资源池”，一般来说，这样的虚拟基础设施将跨越已使用资源的独立运营、独立所有者（例如图1中的所有者 A、B、C）的管理边界进行分配；一般来说，它不会局限于一个单一的权限域，也不会有一个清晰、稳定的边界（在图1中，例如，服务A使用的资源超出了属于所有者A的资源）。几个这样的“分配”将在整个物理资源足迹之上的不同层重叠运行，使负载分布多样化，使物理边界不充分并导致各自实现级别的各种冲突，例如，可用资源超额预订或并发的相互矛盾的请求来自不同的服务。

与IETF ANIMA WG所做的工作相比，所示的情况需要普遍的、非常有能力的资源控制，能够互连（粘合）并到达所有这些资源类型，无论它们的性质、地理和拓扑位置如何，以在后者之间的语义约束内稳健地交付数据或命令，并动态地表示这些资源作为简单而稳定的抽象（例如，图1中的网络/计算/连接）。使用这种初始粘合剂（在图1中显示为“统一可控性”），这种新型基础设施将成为全方位服务平台，提供超越单纯端到端传输的本地功能。这些功能的范围从用于高效服务调用的多方QoS感知传输到类似云的存储和计算原语，也称为基础设施或平台即服务（IaaS或PaaS）；它们将涵盖资源可编程性服务并提供例如AIaaS。与当前的替代方案相比，这种级别的灵活性应该以非常低的成本提供。这将需要研究用于传输和基础设施管理范式的新技术，这将需要在以下方面取得进展：

• 具有信令、传输、路由和信息分发机制的新型资源控制平面方案，以应对网络密度、特性和节点动态方面的强烈异质性。

• 集成合适的分布式安全计算方案，以限制对相应执行系统的信任假设。

• 自主和分布式冲突解决、正确性执行和分布式资源调度方案，以在不危及复杂性和可扩展性的情况下提高资源效率。

• 分布式人工智能，以避免单点故障，使学习更接近事件源，并能够利用可用但分散的计算能力。

使用由此产生的机制和解决方案，统一可控性（参见图 1）将创造一种弹性端到端基础设施的形象，该基础设施具有稳定的API类接口，用于传输、计算、AI仪器和不同抽象、质量的可编程性，以及到服务层（在开发和运行时环境中）的自动化。

2、移动系统架构演进

未来的移动系统架构本身将受到新的服务需求和预期的新功能以及底层可编程弹性系统的推动的影响。

预计在用户平面内出现新型功能（特别是用户计算功能、服务提供商和最终用户的AI相关 API、定位、感知和定向的API），在控制平面（例如，控制计算任务和分配，注入人工智能模型的数据）和管理平面（运营商基于AI的网络操作，具有明确定义的返回值的基于意图的可编程性，以及用于轻松扩展运行的新接口系统）。未来的移动系统（例如图1中的服 A），包括所有平面，将作为在图1中统一可控层之上演进的一组微服务运行。

现代基础设施的灵活性需要在移动系统架构中得到保留和维护。可能不需要显式提及节点（带有身份或地址）。参考点应预见动态能力发现和定义明确但可扩展的数据结构。固定接口通常应该由服务调用逻辑代替，而不规定任何端点，也不要对执行属性做出太强的假设。在不危及安全性的情况下，应该在任何地方都考虑间接能力和并行性/并发性。因此，不应依赖于例如显式ID、寻址或物理分离措施来调用、数据驱动的访问控制和事务逻辑，而应考虑遍历证明和占有证明。

更一般地说，实际的移动系统将越来越像在可编程基础设施内执行的计算机程序。使用高级编程语言、编译器和解释器，我们希望将基于意图的需求和服务约束表达转换为基于微服务和数据驱动的分配。后者将在分布式电信系统运行时内运行（与其他分配并行），该运行时由先前描述的普遍资源控制层提供和支持。

3、跨层问题

虽然功能特性通常是从分配的移动服务内提供的，但如图1所示，灵活、通用的ICT基础设施和移动系统服务之间的划分将引发有关所需额外功能特性的实施的问题。

只要有专用的基础设施规定可用，就应该使用它们来提高效率（例如，通过使用专用硬件加速器来提高功率或计算效率，通过仅分配可靠组件来实现高可靠性，或通过使用可信赖的、经过验证的组件来提高安全性）。然而，为了保持基础设施的通用性，此类规定不应该是服务专用的，并且通常通过相同的基础设施API公开。所需的移动服务属性不应直接转化为基础设施要求，因为对基础设施的过高期望是已知的成本因素和部署的障碍。特别是，对关键服务的设想支持不应导致整个ICT基础设施变得至关重要。最重要的是可靠性、安全性、弹性和隐私属性。

为了在不损害它们自己的额外功能属性的情况下在不同的底层系统上变得可执行，被分配的服务应该能够通过动态评估所用基础设施部分的能力并通过他们自己的虚拟方式补偿缺乏的规定来强制执行所有后者。这些手段包括动态的、必要时人工智能驱动的决策制定和来自基于云的服务实现和私有端到端消息传递系统的洞察力。无论属性是如何以及在何处强制执行的，都期望实现透明度、操作的问责制和数据流的明确可控性。可解释的AI机制是一项至关重要的要求。

三、总结

最新的5G显著提高了为用户和服务提供商等提供的服务的性能和灵活性。凭借其新的空口，5G引入了新的无线电模式（URLLC 和 mMTC，以及改进的MBB接入）。新的5G核心网（5GC）可以通过支持切片来支持这种无线电灵活性，使运营商能够设置不同风格的核心网功能并添加新颖的网络功能，以从同一核心网以多种方式灵活控制用户会话网络。通过专用功能（例如5GC的新型SBA中的网络存储库功能（NRF））动态解析服务实例，明确支持此类新服务实例的创建和添加。这不仅有助于提供灵活的核心网络服务，而且还可以更好地适应核心网络的新型实现，如今，核心网络通常在资源层使用具有动态编排的虚拟化。

然而，虽然与4G相比，5G代表了对新服务工程实践的重要开放，但它仅在每个域的基础上应用这些原则，在很大程度上重用了4G的域边界（即终端/RAN/CN）。因此，5G中的端到端会话采用不同的架构模式，并且部分地遵循不同的实现原则或在下面假设不同类型的实现。例如，5G主要考虑无线资源，而云或传输资源不由5G系统直接处理，而是留给实现系统。这在一定程度上削弱了端到端的灵活性：虽然可以在5G定义中非常灵活地定义功能，但资源占用需要“超出标准范围”的考虑，从而危及互操作性。

在6G中，我们期望从网络到计算和传感的不同资源的直接集成。为此，我们将范围从RAN和CN扩展到终端和数据中心，并坚持对6G系统进行全面、端到端的资源感知。通过这种方式，功能和服务可以在需要时作为微服务提供，同时确保服务完全值得信赖。