11.0E 基于可编程技术的6G用户面技术白皮书

摘要 随着6G通信网络的快速发展，负责数据转发和处理的核心功能模块用户面面临着多样化服务场景、超高吞吐量、超低延迟和动态资源调度带来的前所未有的挑战。本白皮书重点介绍了可编程技术支持的6G用户面，系统地探讨了其需求、架构设计和关键技术，旨在为未来的6G网络提供灵活、智能、高效的用户面解决方案。 白皮书首先分析了6G移动通信网络对可编程用户平面的核心要求，包括支持多种服务场景（如智能交互、全息通信和工业互联网）、网络资源的动态适应、差异化的服务质量保证以及计算和通信的深度集成。在此基础上，它提出了可编程用户面架构的设计原则，强调开放性、面向服务的设计、软硬件协同和智能编排能力。本文进一步构建了一个具有协议可定义性和功能可扩展性的分层解耦架构系统。 关于关键技术，白皮书强调了四个关键方向： 1、在网络计算中：通过将计算能力深度嵌入用户平面，实现了近边缘数据处理和实时响应。 2、动态协议可编程性：支持按需定制和动态加载协议栈，以满足垂直行业的异构需求。 3、功能服务化：通过基于微服务的架构将用户平面功能解耦，增强部署灵活性和资源利用率。 此外，本文还验证了可编程用户面在提高网络效率、减少延迟和通过典型应用场景增强智能方面的潜力。最后，它概述了未来的研究方向，呼吁全行业合作推进标准开发、开源生态系统建设和跨领域技术集成，加快6G可编程用户面的商业化。 本白皮书为6G网络架构的演进提供了重要参考，有助于构建开放、智能和按需的面向服务的未来通信基础设施。 关键词：6G；可编程；AI；UPF；服务化 Abstract Withtherapiddevelopmentof6Gcommunicationnetworks,theuserplane—acorefunctionalmoduleresponsiblefordataforwardingandprocessing—facesunprecedentedchallengesposedbydiverseservicescenarios,ultra-highthroughput,ultra-lowlatency,anddynamicresourcescheduling.Thiswhitepaperfocusesontheprogrammabletechnology-enabled6Guserplane,systematicallyexploringitsrequirements,architecturaldesign,andkeytechnologies,aimingtoprovideflexible,intelligent,andefficientuserplanesolutionsforfuture6Gnetworks. Thewhite paper first analyzes the core requirements of 6G mobile communication networks forprogrammableuserplanes,includingsupportfordiverseservicescenarios(e.g.,intelligentinteraction,holographiccommunication,andindustrialinternet),dynamicadaptationofnetworkresources,differentiated quality-of-service guarantees,and deep integration of computing andcommunication.Buildingonthisfoundation,itproposesdesignprinciplesforprogrammableuserplanearchitectures,emphasizingopenness,service-orienteddesign,software-hardwaresynergy,andintelligentorchestrationcapabilities.Thepaperfurtherconstructsahierarchical,decoupledarchitecturesystemwithprotocoldefinabilityandfunctionalextensibility. Regardingkeytechnologies,thewhitepaperhighlightsfourcriticaldirections: 1、In-networkcomputing：Bydeeplyembeddingcomputingcapabilitiesintotheuserplane,near-edgedataprocessingandreal-timeresponseareachieved.2、Dynamicprotocolprogrammability：Enableson-demandcustomizationanddynamicloadingofprotocolstackstomeetverticalindustries’heterogeneousdemands.3、Functionalservitization：Decouplesuserplanefunctionsthroughamicroservice-basedarchitecture,enhancingdeploymentflexibilityandresourceutilization.4、Pathprogrammability：Leveragesintent-drivenandAI-baseddynamicpathoptimizationtoensureend-to-endtransmissionperformance. Additionally,the paper validates the potential of programmable user planes in improving networkefficiency,reducinglatency,andenhancingintelligencethroughtypicalapplicationscenarios.Finally,itoutlinesfuture research directions,calling for industry-wide collaboration to advance standardsdevelopment,open-sourceecosystembuilding,andcross-domaintechnologyintegration,acceleratingthecommercializationof6Gprogrammableuserplanes. Thiswhitepaperservesasacriticalreferencefortheevolutionof6Gnetworkarchitectures,contributingtotheconstructionofopen,intelligent,andon-demandservice-orientedfuturecommunicationinfrastructure. Keywords:6G;Programmable;AI;UPF 目录 1.1研究进展.....................................................................41.26G移动通信网络对可编程用户面新需求...........................................51.3相关技术.....................................................................8 2基于可编程技术的6G用户面架构....................................................12 2.1可编程用户面设计原则........................................................122.2可编程用户面架构............................................................13 3可编程用户面关键技术.............................................................16 3.2.1 6GCN用户面功能可编程...................................................183.2.2 6GRAN可编程............................................................19 3.36G用户面智能可编程技术......................................................23 3.46G用户面路径可编程技术......................................................24 3.4.1 6G用户面可编程能力获取..................................................243.4.2 6G用户面路径可编程......................................................25 3.56G用户面新能力可编程技术....................................................263.6基于可编程的用户面在网计算..................................................27 参考文献...........................................................................30 缩略语.............................................................................31 主要贡献单位.......................................................................33 16G可编程用户面的需求及应用场景 1.1研究进展 当前，业界已开启对下一代移动通信技术（6G）的研究探索。面向2030年及未来，人类社会将进入智能化时代，6G将构建人机物智慧互联、智能体高效互通的新型网络，在大幅提升网络能力的基础上，具备智慧内生、多维感知、数字孪生、安全内生等新功能面对如此愿景，6G的网络架构和功能也会变得越来越复杂。为了使网络适应未来多变的需求，在6G网络中应通过引入端到端可编程网络技术，让网络更加智能和灵活。 谈到可编程网络，最具代表性的当属SDN技术。2008年，NickMcKeown教授等人在ACMSIGCOMM发表了题为《OpenFlow:EnablingInnovationinCampusNetworks》的论文，首次详细地介绍了OpenFlow和OpenFlow交换机的概念。OpenFlow交换机相较于传统交换机有着本质不同。OpenFlow交换机将控制权上交给集中控制器，集中式控制器通过OpenFlow协议对OpenFlow交换机中的流表进行控制，它会为特定的工作负载计算最佳路径，从而提高转发的效率。这种控制转发分离的架构由集中式控制器对网络中的各种交换机设备进行综合管理，这种行为就像对网络进行整体“编程”一样。2009年，基OpenFlow为