6G网络架构愿景与关键技术展望白皮书.pdf

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1、 16G 网络架构愿景与关键技术展望白皮书26G 网络架构愿景与关键技术展望白皮书 36G 网络架构愿景与关键技术展望白皮书目录(一)场景驱动/6(二)DOICT 融合的技术驱动/6(三)IP 新技术驱动/7(一)网络架构需求/9(二)6G 网络总体架构展望/9(一)潜在架构类技术/11 (1)分布式网络技术：集散共存、分布自治/11 (2)空天地一体化：泛在连接、多网融合/12 (3)网络智慧内生：AI 构建网络、网络赋能 AI/13 (4)安全内生：预测危险、抵御攻击/15 (5)数字孪生网络技术：虚实结合、闭环控制/16 (6)算力网络技术：网络无所不达、算力无处不在/18(二)潜在能力

2、类技术/20 (7)可编程网络技术：按需定制、敏捷灵活/20 (8)通信和信息感知融合网络：多维感知，赋能通信/21 (9)确定性网络技术：确定传输、极致性能/22 (10)可信数据服务：可信框架、智能增值/24 (11)沉浸多感网络：多维通信、身临其境/25 (12)语义通信：语义驱动、万物智联/26前言/4一、6G 网络架构愿景/5五、总结及展望/28四、6G 网络潜在技术和关键能力/11主要贡献单位/30缩略语简表/29二、驱动力/6三、6G 总体网络架构展望/946G 网络架构愿景与关键技术展望白皮书前言 全球业界已开启了下一代移动通信技术（6G）的研究探索。移动通信网络是一个复杂的系

3、统，而网络架构就是这个复杂系统的基座，决定整个系统的效率和能力。本白皮书重点关注端到端的总体网络结构及组织，包括接入网及核心网。其中，核心网是系统中的核心枢纽和中控大脑，肩负着移动通信网络中承上启下、融汇贯通的作用，承载着应用业务发展和繁荣的重任。遍布各地的接入网将所有的单体用户接入到通信网络中，再由核心网进行统一和集中的认证、管控与调度，并控制与用户访问网络的互联和信息的传递，实现数据的连接和业务的访问。新场景和新技术的出现，赋予了网络架构传统连接之外的计算、感知、智能、安全等多维能力的内在需求，使得未来网络架构的设计任重而道远。基于此，本白皮书承接 IMT-2030 推进组的6G 总体愿景

4、与潜在关键技术白皮书，并从愿景和驱动力出发，对未来 6G 的网络架构及其关键技术进行了展望。56G 网络架构愿景与关键技术展望白皮书6G 网络将成为智慧内生、泛在连接、多维融合的基座，是未来经济和社会发展的重要基础。5G在全球范围的逐渐普及和规模部署，实现了公众用户通信能力和服务质量的跨越式提升，有力促进了垂直行业的数字化转型。与此同时，空天通信、人工智能、数字孪生、区块链等技术正飞速发展，与网络的结合日趋紧密，正推动人类从信息时代走向智能时代，从平面时代走向立体时代。作为使能“万物智联，数字孪生”6G 总体愿景的基础支撑，6G 网络架构应遵循兼容和创新并举的设计理念，具备智慧内生、安全内生、

5、多域融合、算网一体等四大特征。智慧内生：6G 网络内嵌 AI 能力，实现架构级智慧内生。对内能够利用智能来优化网络性能，增强用户体验，自动化网络运营，即 AI 构建网络；对外能够抽取和封装网络智能，为各行各业用户提供网络和 AI 结合的通信和计算服务，即网络赋能AI。通过内嵌AI能力，实现DOICT融合的智能感知、智能连接、智能发现、智能服务、智能管理和智能编排，奠定万物智联的基础。安全内生：6G 网络内嵌安全能力，实现架构级安全内生。通过 6G 网络内置基础安全能力，提供采集、管控、隔离等能力。基于分布式技术，实现去中心化的安全可信机制，构筑安全可信的 6G 网络，满足不同业务场景的差异化安

6、全需求，提高通信系统的安全自治能力，建设可度量、可演进的安全内生防护体系。多域融合：空天地等多种接入域，移动网、家庭网、体域网多种网络域深度融合，实现泛在连接下的连续通信。高/中/低轨卫星网络、空基平台网络与地面网络深度融合，实现人联与物联、无线与有线、广域和近域、空天和地面等的智能全连接，采用空天地一体化协议体系，实现不同地域、不同用途、不同行业网络的跨界融合，构筑泛在连接的网络基座，为用户提供全时全域无缝覆盖的高可靠通信服务。移动网、家庭网、体域网等多种网络域共同形成完整的 6G 网络，多个网络域之间打破原有的固定边界，形成连接与融合，通过多网络域下的终端识别、服务连续性保障、终端信息共享

7、、端到端服务质量保障等，为用户提供无感知的网络接入、数据传输及切换体验。算网一体：网络和计算深度融合，实现云、边、网、算的高效协同。网络和计算相互感知，相互协同，实现实时准确的算力发现、灵活动态的计算和连接服务的调度，提供无处不在的计算和服务，实现算力资源的合理分配和用户无感知，赋能一致化用户体验，提高网络资源、计算资源利用效率。一、6G 网络架构愿景66G 网络架构愿景与关键技术展望白皮书6G 网络架构设计，既需要考虑 6G 的新业务、新需求和设计原则的根本性转变，又需要考虑与现有网络的兼容性，以及业务的继承性。因此，本节结合业务驱动、DOICT 融合技术驱动、IP 组网技术驱动等因素，详细

8、阐述 6G 网络架构演进的驱动力如下：二、驱动力(一)场景驱动(二)DOICT 融合的技术驱动 业务的发展与社会的发展息息相关。6G 时代沉浸式云 XR、全息通信、感官互联、智能交互、通信感知、智慧内生、数字孪生、全域覆盖等新业务新需求不断涌现。本节梳理并归类了6G 总体愿景与潜在关键技术中的主要业务场景，并提炼出业务的三大共同特征，以阐述对 6G 网络架构以及关键技术的影响：1.沉浸化。云化 XR 技术中的内容上云、渲染上云、空间计算上云等将显著降低 XR 终端设备的计算负荷和能耗，随着终端能力变得更轻便、更沉浸、更智能，XR 技术将进入全面沉浸化时代。同时随着无线网络能力、高分辨率渲染及终

9、端显示设备的不断发展，未来的全息信息传递将通过自然逼真的视觉还原，实现人、物及其周边环境的三维动态交互，极大满足人类对于人与人、人与物、人与环境之间的沟通需求。云化 XR 与全息的全面结合，将广泛应用于文化娱乐、医疗健康、教育、社会生产等众多领域，使人们不受时间、空间的限制，打通虚拟场景与真实场景的界限，实现沉浸化的业务体验。上述业务需要在相对确定的网络环境下，并通过对 AI 资源的调度，满足超低时延与超高带宽及智能化的需求，为用户带来极致体验。2.智能化。情感交互和脑机交互（脑机接口）数据技术 DT、运营技术 OT、信息技术 IT 和通信技术 CT（DOICT）的全融合将共同驱动网络变革和能

10、力升级，助力全社会全领域的数字化智能化发展。作为 CT 技术的重要呈现，移动网络已经充分引入了 IT 技术，将 NFV、容器、SDN、基于 API 的等全新研究方向已取得突破性进展并得以应用，覆盖各行各业的各种传感器的大量应用，加速了通信感知的融合，使得6G网络将支持目标的检测、定位、识别、成像等感知功能。此外越来越多的个人和家用设备、无人驾驶车辆、智能机器人等都将成为新型智能终端。情感思维的互通和互动中，智能体产生主动/被动的智慧交互行为，大量传感器的存在以及其所探测的信息，6G 网络的自学习、自运行、自维护，以及大量智能终端的广泛使用，都需要大量的数据完成自练习、自学习，上述业务要求 6G

11、网络支持对超大数据量的智能处理。此外，智能驾驶等业务还对时延有严格的要求。3.全域化。当前的通信以地面为主，但是地面环境复杂，比如高山、海洋、甚至偏远无人区等，这些区域的建网成本高昂，运营商难以承受。从抗灾救援、科学考察、远洋货轮的宽带接入等角度出发，以及随着无人机、飞机等空中设备的增多，人们对通信的全域化诉求越来越强烈，6G 时代这一通信愿景需要得到网络的充分支持。因此除了地面网络，还需要高轨卫星网络、中低轨卫星网络、高空平台、无人机等在内的空天网络的相互融合，构建起全球广域覆盖的空天地一体化三维立体网络，为用户提供无盲区的宽带移动通信服务，这对 6G网络架构的设计提出了新的挑战。76G 网

12、络架构愿景与关键技术展望白皮书(三)IP 新技术驱动作为组网和协议基础的 IP 技术将进一步演进。更多样化的接入场景，超越“尽力而为”的质量保障机制使得 IP 组网技术成为 6G 重要的技术驱动力之一。1.灵活化组网。6G 网络将是多网互联、多场景并存的网络，工业网络、卫星网络的发展给目前蜂窝网的基础互联互通能力带来了新挑战。在产业互联网中，万物互联、海量 IoT 设备接入、工业 IT和 OT 网络融合，需求各异、能力各异，需要灵活适配不同的组网需求。作为未来通信重要的基础设施，卫星互联网将为全球提供低成本互联服务，但能力开放等技术在系统中获得充分应用。面向未来将有更多的来自生产运营的需求，并

13、通过 OT 技术（Operational Technology）为移动网络带来新的基因。OT 与 CT 的融合将成为移动网络发展的一个重要方向，通过增强网络能力实现高可靠、高可用、确定性和实时性，并成为工业数字化转型的重要推动力。此外，DT技术也将为网络演进注入新的活力，数字经济的发展基础是海量连接、数据采集以及建模和分析。移动网络与大数据、AI、区块链等技术结合，基于丰富的算法和业务特征构建数据模型，可以实现更加精准可信的数据服务，进一步推动网络演进。1.AI 技术。随着新技术的不断突破与发展，新的应用场景将不断涌现，会对网络架构的支持能力和演进能力提出现实而严苛的需求，例如在网络规模、网络

14、种类上同时向高度定制化（复杂化）和高度简化两个极限方向发展。应用于未来网络中的智能技术必须具备自身演化能力和较高程度的自我优化能力。未来 6G 网络要做到智慧内生，就不应只局限在利用 AI 解决网络自身的问题，而是对于行业数字化等第三方 AI 应用也能够提供更好的架构支持。因此，在未来架构中，需要定义架构级的内生 AI，实现网络自治、自演进、自优化，提供智能基础能力并原生支撑各种类型的 AI 应用。实现从云AI 向网络 AI 的转变。2.安全技术。传统移动通信网络缺乏安全内生的设计，隐私泄露、中间人攻击、分布式拒绝服务攻击等顽固安全问题难以根治；同时网络安全与信息系统和业务应用各成体系，安全投

15、入成本高；6G时代面临量子计算机攻击威胁，传统基于计算复杂度的密码学安全，存在极大隐患。另外，AI、区块链等新技术广泛应用本身也是双刃剑，使用这些新技术来使能 6G 网络的一些新特性，但也可能会给网络带来更多的安全隐患。可以预见，6G 面临的安全攻击也会更加的多样性和智能化。因此，对于6G 网络安全需要考虑如何在架构和标准维度形成共识，定义架构级的内生可信安全机制。3.区块链技术。区块链是多方协作维护的分布式共享数据库，具有公开透明、全程留痕、历史可溯、集体维护、智能执行等特点，可有效建立多方间协作，促进资源高效配置，可支撑数字资产的高效流通及解决数字安全问题。区块链的本质是信任机制的革命，解

16、决多方间的去中心化信任问题。借助区块链的不同技术特点，结合网络架构及关键技术的设计需求，为数据安全可信、资源共享、隐私保护、网络架构去中心化等功能实现提供技术使能。4.数字孪生技术。数字孪生综合运用感知、计算、建模、仿真、通信等技术，实现虚实映射与交互，正成为构建新一代数字基础设施的使能技术和中坚力量。6G 时代，数字孪生技术将广泛地运用于智能制造、智慧城市、人体活动管理和科学研究等领域，使得整个社会走向虚拟与现实结合的“数字孪生”世界。同时，面对持续增加的业务种类、规模和复杂性，6G 网络本身也需利用数字孪生技术寻求超越物理网络的解决方案。数字孪生不是一个单项技术，它是一系列数字技术的集成融

17、合和创新应用。面向构建“数字孪生”世界的目标，数字孪生技术未来将进一步与 DT、OT、IT、和 CT 技术深度集成和融合，并促进相关领域发展。86G 网络架构愿景与关键技术展望白皮书是在卫星互联网中，卫星节点有高度的动态性，现有的组网技术难以应对，需要定制新的路由转发体系。因此，未来网络需要通过“场景可定制”的互联互通技术，实现灵活、可定制信息互通。2.确定性组网。工业控制网络的场景中，端到端时延要求的典型值约在 1 毫秒到 10 毫秒。传统移动网络包含端到端（终端、无线接入、核心网、传输网）各域，传统的组网方法无法脱离三个网络域。但在极致网络性能要求的前提下，未来网络需要在支持 BE（Bes

18、t Effort）流量转发的同时，能够提供 Critical（严苛）数据流的端到端的有界时延，以及极致的低丢包率，同时需要探索脱离现有端到端业务域拉通的新型组网方式，这对现有网络的转发和组网提出了挑战。3.网络编程。为了提供更好的用户体验和更高的资源利用率，大型 IT 公司积极在数据中心网络中实践网络可编程技术，例如 P4 等，在转发设备上，根据业务需求，灵活加载不同的转发逻辑。6G 网络架构中，也可以考虑探索 SRv6 等三层的网络可编程机制，来支持灵活的流量调优和业务编排，同时减少网络协议的数量，简化网络。4.网络编排。面对未来网络多样化的组网方案，传统移动网络管理编排方式多依靠人工与自动

19、化相结合，在网络部署的灵活性及有效性方面大打折扣，同时业务的时效性也对组网的时间周期提出了巨大的挑战。网络运维管理亟需整合多方资源，端到端拉通以实现管理系统的更新换代。96G 网络架构愿景与关键技术展望白皮书三、6G 总体网络架构展望(一)网络架构需求(二)6G 网络总体架构展望6G 网络架构设计时，需要考虑两个坚持及四个转变：坚持网络兼容性原则。6G 网络架构需要具备强后向兼容能力，既要支持与 5G、传统网络的互联互通，实现网络、用户层面的无障碍交互；又要支持由 5G 网络平滑发展演进为 6G 网络，实现全类型业务连续性。6G网络架构需要具备前向兼容能力，具备良好的可扩展性和自生长、自演进、

20、自优化能力，支持基于最小服务单元进行在线、动态升级。坚持智简设计原则。面对未来超大规模的网络接入和动态变化的网络需求，6G 网络的复杂度将以指数级别增长。“6G 网络架构设计时，需要尽量的降低网络的复杂度”。可以考虑通过同态化的设计，端到端采用统一的设计思想，采用统一的接口基础协议，多种接入方式采用统一的接入控制管理技术，基础网络架构以极少类型的网元实现完整的功能等。通过智简设计，使得 6G 网络通信所需的协议数量和信令交互大幅减少，从而降低网络的复杂度，同时使其具备韧性、安全性和可靠性的特点。为全面满足 6G 的新业务新场景，通过对 6G 网络架构的创新设计，力求实现如下四个转变：1.从集中

21、化向分布化转变。通过去中心化的信任架构，以及控制的分布化和层次化，实现以用户为中心的控制和管理；架构设计支持具有隐私保护、可靠性、高吞吐量特性的区块链。满足用户丰富多彩的个性化需求。适应数据的分布式特性及算力的分布式部署。2.从重型增量式设计向智简一体化设计转变。通过智简的接入网架构设计、智能化的端到端内生感知-计算-控制一体化机制、核心网络功能同态6G 网络将实现包括陆海空天在内的全球无缝覆盖。社会管理、经济生产、人类生活将愈发依赖高效可靠运行的网络。在 6G 时代，甚至一个用户可能就是一个生态场景，需要从网络架构层面提供用户为中心的业务体验，让用户参与定义网络业务和定制化网络运营的机制，满

22、足用户丰富多彩的个性化需求。通过网络架构的创新设计，解决现有网络存在的架构问题，同时满足 6G 网络业务定制化需求。网络架构的组织方面，采用集中和分布协同的去中心化的分级网络。随着用户数量、网络设备数量、协议数量、接口数量以及网络设备之间的互连/交互数量快速增长，以及网络功能的快速增多，化以及接口协议的智简统一设计，实现智简一体化的网络架构，内生智能的至强功能，从而降低网络复杂度，达到轻量化网络架构的目标。3.从外挂式设计向内生设计的转变。被动的、补丁式的、增量式的功能增强难以满足 6G 支持面向全社会、全行业、全生态的各种业务需求，反而导致网络规模和功能越来越复杂。通过设计算力、数据与网络深

23、度融合的智慧内生和安全内生机制，打造多维立体全场景深度智慧接入与多网共生融合体系，实现 6G 网络内生设计，打造 6G 内生网络。4.从地面接入向空天地海泛在接入的转变。6G网络架构需要支持天基、空基、地基多种接入方式，固定、移动、卫星多种连接类型，个人、家庭、行业多种服务类型，并实现网络侧的多接入、多连接、多服务融合。固定、移动、卫星多种连接类型，个人、家庭、行业多种服务类型，并实现网络侧的多接入、多连接、多服务融合。106G 网络架构愿景与关键技术展望白皮书集中控制的设计使得网络正变得越来越复杂。此外，庞大而集中的网络实体存在单点故障和拒绝服务攻击等风险。因此，可以考虑将 6G 网络通过集

24、中和分布协同、分布式自治的方式进行组织，一方面将更多的网络功能扩展到网络边缘，另一方面将面向全局的核心功能集中，通过云网融合、分布式协同，支持更加复杂的业务。具有分布式、定制化特点的 6G 网络架构不仅可以抵御 DDoS 攻击和降低单点故障的风险，也可以为每一个用户提供定制化的策略。去中心化的用户和数据管理方式，也让终端用户获得了个人数字资产的所有权和控制权，提供 DaaS 数据服务，结合智慧内生的网络 AI，提供AIaaS 智能服务。网络元素方面，分布式的边缘网络由同构的微云单元根据场景按需扩展而成。6G 网络架构通过同态化的设计，让基础网络架构可以用极少类型的网元实现完整的功能，通信所需的

25、协议数量和信令交互大幅减少，降低网络的复杂度，同时具备韧性、安全性和可靠性的特点。分布式的同构微云单元可根据不同应用场景进行扩展，完成不同业务场景下的域内自治，形成网中网，满足空天地一体化的泛在接入需求及不同垂直行业的接入需求。网络的治理机制方面，采用智能自治的分布式管理机制和数字孪生技术，实现6G网络的自组织、自演进。自组织包含自管理、自保护、自适应和自治愈。网络通过自管理属性动态地进行资源管理，并利用自保护属性维持网络的稳态，基于服务要求自适应网络的状态变化，通过自治愈属性使得遭遇恶意攻击的网络快速复原。自演进是指 6G 网络通过软件定义智能、编排与管理智能（例如认知网络、服务架构、全自动

26、生命周期管理、信息物理系统与数字孪生网络），实现智能无线电、智能覆盖与智能演进的网络架构，确保服务、编排、管理、拓扑、部署、覆盖、空口、天线等连接要素的灵活性和软件可编程。通过意图驱动网络，基于意图表达/收集，转译验证，智能编排实施和网络感知分析，通过基于 AI 的数据驱动决策实现闭环控制，最终达到跨服务、域和生命周期的闭环自我设计实施和优化演进，实现智能自治网络。接口协议体系方面，采用智简统一的协议，实现网络服务即插即用。6G 网络作为社会基础设施需要支撑纷繁多样的服务需求，支撑的业务或者服务内容不仅千差万别并且服务质量要求越来越高，6G 网络需要有智简统一的协议体系，以降低支撑各类业务时的

27、逻辑约束，新的网络功能和服务可以通过即插即用的方式引入。考虑网络的兼容性和持续演进，端到端网络服务化，功能按需编排，实现高效网络服务。根据业务与应用层提供的用户需求，网络功能层按需地进行部署、参数的配置，同时按需调度与预留资源，由此在业务与应用层实现服务化构建。利用区块链等新技术，实现云、网、边之间资源的按需分配和灵活调度，从而在资源层实现服务化构建。基于微服务理念对无线协议功能进行重构，构建功能更细粒度的控制面与用户面网络功能资源池。该网络功能资源池中的每一个网络功能都可以独立迭代演进、弹性扩展，网络功能之间也可以根据用户需求按需组合，为用户提供定制化网络服务。此外，基于容器等云原生技术，实

28、现网络架构的自我演进、业务的快速弹性部署，在网络功能层实现服务化构 建。图 1 分布式自治的 6G 网络架构愿景 116G 网络架构愿景与关键技术展望白皮书图 2 分布式网络技术四、6G 网络潜在技术和关键能力(一)潜在架构类技术(1)分布式网络技术：集散共存、分布自治为了满足多样化场景的业务要求，6G 网络需要实现空、天、地、海立体覆盖以及多种异构网络的融合共存。同时，DOICT 融合发展的技术，驱动通信网络持续走向开放，既能实现网络集中控制，又能灵活实现转发设备就近接入以及本地分流。随着分布式边缘计算以及智能终端设备大量部署，计算和存储等资源下沉至边缘节点，需要分布式与集中式协作的云边融合

29、网络来支持。因此，未来 6G 网络架构将会是集中控制式移动通信网络与开放式互联网相互融合的、集散共存的新型网络架构。分布式网络技术在一定程度上突破了中心化的限制，驱动了互联网业务的飞速发展。包括在网络成员之间共享、复制和同步数据库的分布式账本技术（DLT），实现分布式数据存储的去中心化点对点传输的星际文件系统（IPFS），实现网络功能的分布式，快速查找及访问等的分布式哈希表（DHT），以及组合多种分布式技术的区块链等技术。其中，区块链技术凭借其多元融合架构赋予的去中心化、去信任化、不可篡改等技术特性，为解决传统中心化服务架构中的信任问题和安全问题提供了一种在不完全可信网络中进行信息与价值传递交

30、换的可信机制。因此，在网间协作、网络安全等方面引入区块链技术思维，可以增强网络扩展能力、网间协作能力、安全和隐私保护能力。此外，区块链技术还能够提供高性能且稳定可靠的数据存证服务，保证数据的安全可信和透明可追溯。借鉴这些分布式网络技术的思想，融合应用于未来 6G 网络架构的设计，将能够为构建网络分布式的自治，去中心化的信任锚点，实现分布式的认证、鉴权、访问控制，以及为用户签约数据的自主可控，符合数据保护等法规提供技术支撑，降低单点失效和 DDoS 攻击的风险。在 6G 分布式网络中，大量多元化的节点（如宏基站、小基站、终端等）高度自治，且具有差异化的通信特征、缓存能力、计算能力以及负载状况等，

31、从而需要协同不同的节点，实现分布式网络资源互补和按需组网。但是，由于分布式网络资源可能属于不同的企业、运营商、个人或第三方等，需要建立去中心化网络安全可信协作机制。因此，基于区块链技术和思想，实现资源安全可信共享、数据安全流通及隐私保护，成为未来 6G 网络提供信任服务的新方向。通过 DHT 结合 DLT 的方式来实现用户为中心的网络架构，如图 2 所示，满足用户定制化的网络功能，细粒度的个性化服务，并提供去中心化的TaaS（Trust as a Service）服务。用户的签约数据等由 DHT 实现链下存储，避免区块链膨胀等问题，并结合需授权的区块链保护用户的隐私，实现区块链与无线通信的深度

32、融合，打破“人-机-物-网”之间的信任壁垒，提升无线网络的效率与安全性。126G 网络架构愿景与关键技术展望白皮书因此，未来 6G 网络中需要利用分布式人工智能、区块链、SDN、NFV 等技术建立可按需调整、可弹性伸缩、安全可信、具有自组织、自演进能力的分布式网络，实现多接入网络、海量终端、多样化业务与多模式资源的协同，提升网络的可靠性和安全性等性能。并使得 6G 网络与数字孪生和联邦学习等前沿技术的融合更加稳定可靠，支撑实现 6G网络的智慧内生和安全内生。(2)空天地一体化组网：泛在连接、多网融合在 6G 时代，天基（高轨/中轨/低轨卫星）、空基（临空/高空/低空飞行器）等网络将与地基（蜂窝

33、/WiFi/有线）网络深度融合，组成一张空天地一体化网络，不仅能够实现人口常驻区域的常态化覆盖，而且能够实现偏远地区、海上、空中和海外的广域立体覆盖，满足地表及立体空间的全域、全天候的泛在覆盖需求，实现用户随时随地按需接入。此外，天基、空基和地基接入，在不同环境和业务场景下各具优势，空天地一体化融合网络可以综合利用固网资源与卫星资源，并发挥其优势来扩展移动网络的覆盖范围，同时通过天基、空基和地基多接入的融合，提供更快的速率、更好的服务质量（QoS）和更高的可靠性，为用户提供极致、可靠、连续的通信服务。空天地一体化的 6G 网络将实现人联与物联、无线与有线、广域和近域、空天和地面等的智能全图 3

34、 空天地一体化网络体系结构 连接，为用户提供泛在通信服务，不仅可以在全球实现宽带和物联网通信，还可以将增强定位导航、实时地球观测等新能力集成到 6G 系统中。未来，用户无论是步行、乘车、乘机，甚至当部分通信基础设施因灾害而受损后，都可以通过同一部终端接入 6G 网络，并获得连续的高质量的服务体验。空天地一体化网络不是卫星、飞行器与地面网络的简单互联，而是在系统层面实现地面与非地面网络的全面一体化，在体制、协议、网络、业务、终端等方面实现深度融合。目前业界针对空天地一体化网络的研究及标准化已经展开，例如，ITU-R开展了 NGAT_SAT 立项，提出了将卫星系统整合到下一代移动通信系统中；ITU

35、-T 开展了固定、移动、卫星融合标准研究，提出了核心网上星架构、多接入融合网络技术以及业务连续性技术；3GPP 开展了 NTN 和 SAT_ARCH 的标准化工作，致力于将 5G网络与卫星结合，提出了透明弯管和再生两类网络融合架构。产业界和学术界积极推进空天地一体化网络的技术需求、网络架构以及关键使能技术研究和验证。当前，空天地一体化网络的研究还处于起步阶段，通过开展一体化网络体系架构、组网协议、路由交换、网络管理的天地融合设计与研究，实现空天地一体化网络的分阶段、有序推进和部署。具体而言，空天地一体化网络的研究需要在以下方面重点展开：1.灵活高效的一体化网络架构。当前网络架构 136G 网络

36、架构愿景与关键技术展望白皮书图 4 Network AI 架构级原生 AI，使能 AIaaS 业务在广域分布、通信能力受限和拓扑高动态变化网络环境下，面临着组网复杂、传输延迟大、灵活性差、部署成本高等问题。首先，网络连接受到天基、空基网络拓扑动态变化的影响，需要根据网络环境和用户需求进行灵活有效的架构设计，可考虑引入服务化的设计理念。其次，网络功能需要柔性、灵活、分布式地部署在不同地理位置的多个节点，从而实现空天地网络的高效协同。最后，需要考虑多种地面网络和非地面网络在系统架构、技术体制、接口协议层面的融合和简化，解决系统复杂度问题。2.移动性/会话管理与动态路由技术。移动性管理和会话管理是空

37、天地一体化网络为用户提供连续通信服务的基础。一体化移动性管理需要考虑空天网络拓扑动态变化、传输时延大，星地、星间、空基链路鲁棒性差等问题，融合多领域的移动性技术，增强通信服务的连续性。例如，基于星历信息的星地链路切换技术、基于用户终端 GNSS 定位的切换技术、基于双连接的软切换技术等方案，都是减小切换时延、降低切换频次、提高切换成功率的有效手段，有助于增强业务连续性。一体化会话管理需要考虑天基/空基/地基异构融合网络的高效协同，实现对一体化异构融合网络资源的高效利用。同时，大规模动态路由技术以及高效网络资源管理策略，能够构建空天地一体化网络的智能连接基座，有助于带宽、时延等用户服务质量的提升

38、。3.质量可预测的服务保障。基于低轨卫星、空基平台等非地面网络的接入服务能够有效提升网络覆盖和容量，但其本身面临着链路时延抖动大、用户和馈电链路切换频繁、星间/星地网络拓扑动态变化等一系列不利于服务质量保障的因素。因此，在实际应用中，面向空天地一体化网络的服务质量保障，实现确定性服务质量保障存在很大难度，可行的是通过引入时延探测、时延预测、资源调度等技术方案，以及星历、GNSS 定位等辅助手段，实现带宽、时延等质量可预测的服务保障，为用户提供可预期的可靠通信服务。(3)网络智慧内生：AI 构建网络、网络赋能 AI6G 网络需要满足未来 2B/2C 等智慧内生的基本诉求，相比于之前的网络架构设计

39、存在几个方面的范式转变：从云化到分布式网络智能的转变。由于网络中数据和算力的分布特性，要求 6G 构建开放融合的新型网络架构，实现从传统的 Cloud AI 向Network AI 转变。对上行传输性能加强关注的转变。和之前网络以下行传输为核心不同，智能服务将带来基站与用户之间更为频繁数据传输，需要重点考虑上行通信的场景需求以更有效地支撑分布式机器学习运用。数据处理从核心到边缘的转变。未来数据本地化的隐私要求，极致时延性能，以及低碳节能等146G 网络架构愿景与关键技术展望白皮书要求，要将计算带到数据，支持数据在哪里，数据处理就在哪里。为了应对这些转变，新的网络架构以及相应的协议亟待提出，需要

40、设计一套完整的连接+计算+智能的融合方案，实现网络的智慧内生，而不仅仅只是增强管道连接的性能。新的网络架构对内能够利用智能来优化网络性能，增强用户体验，自动化网络运营，即 AI4Net，实现智能连接和智能管理；同时对外能够为各行业用户提供实时 AI 服务、实时计算类新业务，即 Net4AI。相比于基于云的优势，集成连接和行业的 Cloud AI，在数据隐私、极致性能和海量数据传输导致的高能耗等方面都能提供更优的解决方案。这需要思考和重塑端管云模型，使得 6G 成为一个无处不在、分布式、智慧内生的创新网络，不再是一个纯“管道”，这可能是 6G 的真正机遇。要支持智慧内生的网络，移动基础设施要从单

41、纯的连接服务发展为连接服务+计算服务的异构资源设施，包括网络、算力、存储等。在这样的基础设施上，构建较完善的 AIaaS 平台来提供训练和推理服务，形成完整的 Network AI 架构。主要包括 3个基本的能力，分别为 AI 异构资源编排，AI 工作流编排和AI数据服务。资源编排为AI任务提供基站、终端等worker节点支撑，提供包括计算、传输带宽、存储等各类资源；AI 工作流编排对网络 AI 任务进行控制调度，串联起各个节点完成训练和推理过程；中间的数据流则由数据服务来管控。由这 3 项基本能力构建起的网络 AI 架构可以高效的为 AI4Net 和Net4AI 执行训练和推理任务，例如智能

42、运维下进行基站和终端异常数据的收集并训练模型，实现异常的自动检测推理任务，有效进行规避。要实现上述目标，Network AI 应原生提供如下关键特性：1.Network AI 的管理和编排AI 的管理和编排主要涉及平台能力的构建，AI工作流的运营、管理和实施部署能力。需要发展相应的工具，针对跨域跨设备等情况来对 Network AI工作流进行统一的管理编排，相关接口也需要标准化。Network AI 涉及的资源是分布式、混合多类型的，这和 Cloud AI 的资源分布以及类型是完全不同的，需要在网络架构上新增对大规模分布式异构资源进行智能调度的能力。要依据智慧内生网络的特点，设计新的 AI 框

43、架和分布式学习算法，考虑模型的计算依赖和迁移，AI 各层数据传输要适配网络各节点的传输能力等，通过分层分布式的调度，适应复杂环境，满足复合目标和可扩展性，真正体现6G 网络的 AI 原生性。管理编排机制在实际应用中可以分为集中式和分布式。分布式可以做去中心化的全分布式，也可图 5 Network AI 的网络功能架构示例 156G 网络架构愿景与关键技术展望白皮书以进行分层管控。2.Network AI 网络功能架构Network AI 的网络功能架构是分层融合的，如下图所示，包含全局智能层和区域智能层：1)全局智能层，即内生智能超脑，为集中的智能控制中心，具有智能中枢功能，完成全局统筹的中枢

44、控制与智能调度。全局职能层与灵活快速的智能边缘协同组成分布式、层次化控制体系，智能协同分布式网络功能和泛终端智能功能，实现端到端的内生智能控制。2)区域智能层，是部署在各种分布式网络或者泛终端智能边缘的智能功能，与智能中枢协同构成网络的内生 AI 体系。区域智能层通过分布式的AI 算法，比如联邦学习算法，与智能中枢共同完成网络的内生智能功能，为海量边缘设备提供快速按需的智能服务。此外，在智能中枢的大尺度控制下，在特定场景下，智能边缘之间可交互实现分布式的智能协同。3.DOICT 融合的基础设施在 6G 时代，信息、通信和数据技术将全面深度融合，支持全场景接入，实现海量终端和连接的智能管控，支持

45、根据应用需求和网络状态进行连接的智能调度。同时还需要大量的计算资源进行实时训练和高效推理。这将导致移动通信网络在提供通信相关的控制面和用户面基础上，要考虑增加独立计算面的架构，同时对数据采集和处理有高性能要求。另外，6G 网络 AI 提供的是一个低碳节能的开放生态，并将持续推动周边产业的发展。包括芯片制造、人工智能、网络终端设备等，如纳米光子芯片等更小且算力更强的芯片；为了满足更快更准确的智能分析业务需求，需要人工智能产业提供训练模型更加优化的机器学习算法，提供可以广泛应用的联邦学习、多智体学习等分布式学习算法；为了实现云-边-端的新型网络智能架构，需要网络和终端设备产业提供新型的网络设备和接

46、口，以满足网络中各层智能的数据生成和交换。(4)安全内生：预测危险、抵御攻击随着 6G 网络与 AI 的深度集成，通过对网络数据、业务数据、用户数据、网络攻击行为和安全威胁情报等多维数据进行学习，助力网络安全智能化，提高通信安全自主自治能力，降低网络安全运营成本，建设可度量、可演进的安全内生防护体系。随着 6G 网络进一步朝着资源边缘化和网络分布式演进，计算和智能下沉带来的数据隐私和通信安全成为新的安全问题。区块链特有的哈希链式基本架构及其关键技术为 6G 安全可信管理、构建信任联盟提供了新的技术支撑。将区块链与身份认证结合，可实现身份自主管控、不可篡改、有限匿名等，解决 6G 多方信任管理、

47、跨域信任传递、海量用户管理等难题。隐私计算作为信息安全的核心技术之一，可以为 6G 网络提供一个时间上持续、场景上普适、隐私信息模态上通用的体系化隐私解决方案，实现对隐私信息的全生命周期保护。针对 6G 网络多域异构互联、空天地一体化接入、海量设备及用户随遇接入、用户身份多元、跨域交叉认证与可信访问等特点和应用需求，通过轻量级接入认证技术，在保证安全性的基础上，简化认证流程、压缩安全协议，实现跨域的身份可信和统一管理。随着 6G 网络与行业应用的深度融合，轻量级、高效处理、按需编排等复杂的安全能力将是 6G 网络安全的基本要求，软件定义安全提供的可编程、编排管理能力将为 6G 网络提供弹性的安

48、全防护能力，快速适应和满足 6G 网络的弹性安全需求。基于上述分析，6G 网络安全内生应具备以下特征：一是主动免疫，基于可信任技术，为网络基础设施、软件等提供主动防御功能；二是弹性自治，根据用户和行业应用的安全需求，实现安全能力的动态编排和弹性部署，提升网络韧性；三是虚拟共生，利用数字孪生技术实现物理网络与虚拟孪生网络安全的统一；四是安全泛在，通过端、边、网、云的智能协同，准确感知整个网络的安全态势，敏捷处置安全风险。166G 网络架构愿景与关键技术展望白皮书1.主动免疫。信任是实现6G网络安全的基础，与传统的信任体系相比，6G 网络中的信任机制在多个方面得到了增强。在接入认证方面，除了传统的

49、接入认证机制外，6G 网络还需要面向空天地一体化网络的轻量级接入认证技术，实现异构网络随时随地无缝接入。在密码学方面，量子密钥、无线物理层密钥等增强的密码技术，为 6G 网络安全提供了更强大的安全保证。区块链技术具有较强的防篡改能力和恢复能力，能够帮助 6G 网络构建安全可信的通信环境。此外，通过可信计算技术可以实现网元的可信启动、可信度量和远程可信管理，使得网络中的硬件、软件功能运行持续符合预期，为网络基础设施提供主动免疫能力。2.弹性自治。6G 网络将是泛在化和云化的网络，传统的安全边界被完全打破，安全资源和安全环境面临异构化和多样化的挑战，因此 6G 安全应具备内生弹性可伸缩框架。基础设

50、施应具备安全服务灵活拆分与组合的能力，通过软件定义安全、虚拟化等技术，构建随需取用、灵活高效的安全能力资源池，实现安全能力的按需定制、动态部署和弹性伸缩，适应云化网络的安全需求。3.虚拟共生。6G 网络将打通物理世界和虚拟世界，形成物理网络与虚拟网络相结合的数字孪生网络。数字孪生网络中的物理实体与虚拟孪生体能够通过实时交互映射，实现安全能力的共生和进化，图 6 6G 网络安全内生特征进而实现物理网络与虚拟孪生网络安全的统一，提升数字孪生网络整体安全水平。此外，数字孪生技术能够帮助物理网络实现低成本试错和智能化决策，可将其应用于安全演练、安全运维等场景，赋能 6G 网络安全领域，以内生的方式提升