网络架构为不同使能技术提供基础框架、支撑目标服务与应用，是6G移动系统的基石。未来，新的应用需求、新的技术趋势以及5G实践经验是下一代移动网络6G发展的三大驱动力。因此，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，有效解决5G网络面临的挑战。

中国工程院院刊《Engineering》年第1期刊发中国移动集团级首席专家刘光毅研究团队的《6G移动网络架构SOLIDS——驱动力、特征及功能拓扑》一文。文章回顾了移动网络架构演进的历史和驱动力，提出了6G移动网络的逻辑功能架构。文章提出的“三层四面”6G网络架构由六大基本网络特征构成，即柔性、按需服务、至简、内生智慧、数字孪生和内生安全；该网络架构可以有效解决5G网络面临的高成本、高功耗、操作和维护难等主要问题，可在无需人工参与的情况下支持网络的自生成、自修复、自演进和自免疫。

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网络自年开始全球商用。截至年年底，全球已建成个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。DL：下行链路；UL：上行链路；CP：控制面；UP：用户面。

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。本文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。

本文组织结构如下：第2节回顾了移动网络架构演进的历史。第3节总结了6G移动网络架构创新的驱动力。第4节提出了一个称为SOLIDS的三层四面逻辑网络架构。“SOLIDS”一词由六大6G网络特性的第一个字母组成，即柔性（soft）、按需服务（on-demandfulfillment）、至简（lite）、内生智慧（nativeintelligence）、数字孪生（digitaltwin）和内生安全（nativesecurity）。这些网络特征将在第5节中详细阐述。最后，第6节总结全文。

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。

图3网络架构演进。（a）3G网络架构；（b）4G网络架构；（c）5G网络架构。UE：用户设备；RNC：无线网络控制器；MSC：移动交换中心；GMSC：网关MSC；HLR：归属位置寄存器；SGSN：GPRS服务支持节点；GGSN：GPRS网关支持节点；CS：电路交换；PS：分组交换；PSTN：公共交换电话网络；eNodeB：演进型NodeB；DN：数据网络；PDN：分组数据网；NSSF：网络切片选择功能；NEF：网络开放功能；NRF：网络存储库功能；PCF：策略控制功能；AUSF：认证服务器功能；AMF：接入和移动性管理功能；SMF：会话管理功能；UDM：统一数据管理；UPF：用户面功能。

为满足年典型应用场景的多样化业务需求，5G网络引入了基于软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）的网络切片技术，通过专用逻辑或虚拟网络提供适当的功能和处理能力，来满足QoS、隐私性、安全性等业务需求。网络切片有望为5G网络提供弹性扩容、快速功能升级和网络功能按需部署的能力。通过网络切片，可以实现在单一网络中支持企业和行业应用的多样化业务需求。

无线接入网（RAN）通过将集中单元（CU）和分布式单元（DU）分离，实现灵活部署。一方面，可以通过集中部署CU来降低网络成本，比如将CU与多接入边缘计算和（或）UP功能部署在同一基础设施平台上；另一方面，可以将DU部署在尽可能靠近用户的位置来满足URLLC业务需求，提升无线网络的可扩展性。

（二）不断演进的5G系统

早期对工业互联网和企业应用场景的研究表明，5GCN相对于OTT运营商的网络复杂得多，对多样化业务需求的适应性还需进一步提高。5G网络功能或网元之间接口的开放性及软硬件的分离，对5GCN的测试验证工作带来巨大压力。5GCN的运行与维护已经成为传统移动运营商的一大挑战。

目前网络切片的主要工作由CN完成，RAN和传输网（TN）仍然需要付出较大的努力来支持端到端网络切片。3GPP仍在持续推动网络切片的标准化工作，以支持网络切片的自动化管理和编排。

此外，5G移动运营商还面临着成本高、基站功耗高，以及由于5G与传统3G/4G网络的互操作带来的运维复杂度高等挑战。

为应对5G网络高功耗的挑战，引入了一些基站智能节能方案，包括载波关断、射频前端关断、时隙关断、符号级关断等。此外，通过5G和4G系统之间的负载均衡，可实现轻负载5G基站的关断。

为了解决运维效率低的问题，3GPP等标准化组织正被引入AI技术。在3GPP服务和系统方面第5工作组（SA5）中，除了将自组织网络的工作从4G扩展到5G之外，还设立了自治网络相关工作项目，这些工作项目受到了业界广泛

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