6G架构展望

August 2, 2026 · 科技

6G 对应 ITU IMT-2030 愿景，3GPP 在 R20 阶段启动正式研究，核心输出为TR 22.870（用例与服务需求）与TR 23.801（系统架构研究），核心定位是从 “连接管道” 升级为 “通信 + 感知 + 计算 + 智能 + 数据” 五位一体的泛在数字基础设施 。

1. 6G 架构核心理念与标准框架

3GPP SA2 将 6G 架构研究划分为 8 大方向，其中 4 个面向连接增强（基础接入、互通、NTN、物联），4 个面向超越连接的新能力（AI 与智能体、通感一体、数据框架、算力服务），彻底打破传统移动通信仅做传输的边界。

核心设计原则包括：

  • AI 原生：AI 从外挂优化工具变为系统内生能力，贯穿空口到核心网全栈

  • 算网融合：网络内生计算服务，实现连接与算力的统一调度

  • 数据原生：网络具备数据生成、处理、流转、可信共享能力

  • 全域覆盖：空天地海一体化，地面网络与非地面网络原生融合

  • 内生安全：安全能力嵌入各层架构，而非事后叠加

2. 6G 分层架构与子模块详解

6G 整体采用 “四层一横” 的架构体系：全域接入层、智能空口层、算网融合核心层、能力开放层，叠加安全、绿色、数字孪生三大横切模块。

第一层：全域泛在接入层

实现空天地海全域无缝覆盖，是 6G “泛在连接” 的物理底座，由四类接入节点统一纳入移动网络架构：

  1. 地面蜂窝节点：继承 5G 宏站、微站、室内分布，向超大规模天线、通感一体升级

  2. 非地面网络（NTN）：含 LEO 低轨卫星、MEO 中轨卫星、GEO 高轨卫星、高空平台（HAPS）、无人机中继，是 6G 覆盖能力的核心扩展

  3. 短距与物联节点：面向无源物联、工业物联的轻量化接入节点

  4. 海洋接入节点：面向近海、远海的海上通信基站与浮台节点

核心特性：所有节点共享统一的接入认证、移动性管理、会话管理框架，终端可在天地节点间无感切换。

第二层：智能空口与接入网层

在 5G CU/DU 拆分架构基础上，全面融入智能与感知能力，核心子模块：

  • 新波形与多址技术：探索超越 OFDM 的新型波形，适配太赫兹频段与通感融合需求

  • 智能超表面（RIS）：可编程无线环境，通过反射重构电磁波路径，实现覆盖增强、干扰抑制

  • 同频同时全双工：成熟化商用，频谱效率相比 5G 再提升 1 倍

  • 通感一体（ISAC）：接入网原生集成感知功能，支持测距、测速、定位、成像，通信与感知共享硬件与频谱

  • AI 原生 RAN：空口调度、波束管理、移动性优化全流程由 AI 驱动，实现信道预测、资源智能分配

第三层：算网融合核心网层（架构核心变革）

6G 核心网打破 5G“控制面 + 用户面” 的二元结构，新增数据与智能平面（DAP, Data and AI Plane）与算力平面，形成 “四面协同” 的新型架构，这是代际级的架构跃迁。

（1）控制平面（CP）

在 5GC 服务化架构基础上增强，核心新增能力：

  • 通感一体会话管控：支持感知业务的会话建立、QoS 保障、资源调度

  • 算力感知路由：根据算力分布与业务需求，选择最优计算节点

  • 全域移动性管理：统一管控地面、卫星、高空平台的跨域切换

  • 意图驱动编排：接收上层业务意图，自动拆解为网络配置指令

（2）用户平面（UP）

从 “数据转发管道” 升级为 “转发 + 计算融合节点”：

  • 分布式多级部署：从大区核心到星上节点，形成多级 UPF 层级

  • 网内计算能力：原生支持数据就地处理、AI 推理卸载、内容缓存

  • 感知数据处理：支持感知原始数据的本地预处理与特征提取

（3）数据与智能平面（DAP，6G 新增核心平面）

这是 6G AI 内生的核心载体，替代 5G NWDAF 的外挂定位，成为系统基础平面：

  • 统一数据框架：汇聚通信数据、感知数据、AI 模型数据、网络运维数据，实现统一建模、治理与流转

  • AI 模型全生命周期管理：支持模型的训练、分发、部署、推理、迭代的全流程管控

  • 网络智能体（Network Agent）：具备自主决策、任务编排、故障自愈能力，是网络的智能大脑

  • 语义通信处理：实现基于语义的信息压缩与传输，降低无效数据传输

（4）算力平面（6G 新增）

将算力资源纳入网络统一调度体系，实现 “网络即计算机”：

  • 算力度量与建模：标准化算力的量化指标与描述模型

  • 算力路由与调度：根据业务时延、算力需求，选择最优的边缘 / 中心计算节点

  • 服务托管环境：网络内部署分布式计算环境，支持第三方应用与 AI 模型的托管运行

  • 任务卸载与协同：支持终端任务向网络侧卸载，实现端网边云协同计算

第四层：能力开放与使能层

在 5G NEF 基础上全面升级，形成统一能力开放网关，向外开放五类核心能力：

  1. 通信连接能力：定制化连接、切片服务

  2. 环境感知能力：目标检测、轨迹跟踪、高精度定位

  3. 算力服务能力：按需算力分配、任务托管运行

  4. AI 服务能力：模型训练、推理服务、智能体调用

  5. 数据服务能力：可信数据共享、数据价值流转

横切模块

  • 内生安全：零信任架构、隐私计算、AI 驱动的安全防护，覆盖通感算智全场景安全边界

  • 绿色低碳：全链路能效优化，目标单位流量能耗相比 5G 下降一个数量级

  • 数字孪生网络：构建网络数字孪生体，实现仿真、验证、运维的全数字化闭环

3. 重点专题一：6G AI 内生架构

AI 是 6G 最核心的代际标签，与 5G-A “外挂式 AI 增强” 有本质区别：5G-A 的 AI 用于优化现有网络流程，而 6G 的 AI 是系统原生组成部分，直接参与网络架构与业务逻辑。

3GPP 两大架构路线

当前 3GPP SA2 正在论证两种技术路线，是 6G 架构的核心争议点：

  1. 内嵌式方案（Variant 18.1）：在核心网内部新增基于智能体的网络功能，AI 作为原生控制层，直接编排现有网元，实现自主决策与实时业务编排

  2. 独立域方案：AI 能力作为独立外部域，通过标准接口与核心网交互，保持核心网架构简洁

核心载体：网络智能体（Network Agent）

智能体是 6G AI 内生的核心形态，替代传统网络的静态配置模式，具备四大核心能力：

  1. 意图理解：接收用户或应用的自然语言意图，自动拆解为网络资源配置指令

  2. 自主决策：基于实时网络状态，自主进行资源调度、故障自愈、性能优化

  3. 工具调用：将各类网络功能、算力资源、数据资源作为可调用工具，按需组合

  4. 生态开放：向第三方开放智能体能力，支持行业定制化智能服务

AI 全栈嵌入的分层落地

  • 空口层：AI 定义波形、AI 波束管理、AI 信道预测，降低训练开销，提升频谱效率

  • 接入网层：AI 移动性预测、AI 负载调度、AI 感知增强，实现网络自优化

  • 核心网层：AI 切片编排、AI 算力调度、AI 异常检测，实现端到端智能管控

  • 业务层：AI 模型分发、语义通信、AI 原生应用使能

4. 重点专题二：6G NTN 与卫星通信网

5G 阶段 NTN 是地面网络的补充，而 6G 将 NTN 作为原生组成部分，构建空天地海一体化的三维网络架构，实现全球无死角覆盖。

卫星通信网整体架构

完整的卫星移动通信网分为三大段：

  1. 空间段：卫星星座 + 星载通信载荷

    • 按轨道划分：LEO 低轨（500-2000km，时延低、覆盖需星座组网）、MEO 中轨、GEO 高轨（36000km，单星覆盖广，时延长）

    • 载荷类型分为两类：

      • 透明转发载荷：仅做频率转换与信号放大，所有协议处理在地面信关站，技术简单、成本低，是 5G NTN 主流方案

      • 星上处理（再生式）载荷：具备解调、解码、交换、路由能力，可部署 gNB/DU/UPF 功能，结合星间链路可实现空间骨干网，是 6G 主流方向

    • 星间链路（ISL）：卫星之间的高速通信链路，实现数据在星座内中继转发，减少对地面信关站的依赖，提升系统韧性

  2. 地面段：信关站 + 网络运营中心 + 地面核心网

    • 信关站：连接卫星与地面核心网的桥梁，透明转发架构下承担完整基站功能；星上处理架构下仅负责数据回传与接口转换

    • 天地融合核心网：统一管理地面与卫星接入，实现无缝移动性与会话管理

  3. 用户段：各类卫星终端，从消费级手机直连卫星终端，到车载、船载、机载专业终端

两种核心部署架构对比

架构类型 卫星功能 核心处理位置 优势 适用阶段
透明转发架构 仅射频放大、频率转换 地面信关站 技术简单、卫星成本低、易部署 5G/5G-A 阶段主流
星上处理架构 基带处理、交换路由、部分核心网功能 星上 + 地面协同 时延低、星间组网灵活、不依赖地面站 6G 阶段主力形态

6G NTN 相比 5G-A 的核心增强

  1. 架构原生融合：从 5G 的 “适配接入” 变为 6G 核心网原生支持，统一移动性、会话、切片管理

  2. 星上处理成熟化：卫星具备完整基站功能与轻量化 UPF，支持星上数据本地处理

  3. 星间链路组网：通过 ISL 构建空间骨干网，实现全球数据中继，摆脱地面站地域限制

  4. 预测式移动性管理：基于卫星星历与终端位置，提前预测切换，解决 LEO 卫星高速移动导致的频繁切换问题

  5. 通感一体扩展：卫星同时承担通信与遥感感知功能，实现广域通感融合

  6. 多轨道协同：LEO、MEO、GEO、高空平台分层协同，兼顾速率、时延、覆盖与成本

核心技术挑战

  • 大时延与多普勒频移补偿：卫星距离远、高速移动，需对空口协议做针对性优化

  • 星上资源受限：卫星算力、功耗、存储有限，需轻量化协议与算法

  • 天地一体化网络切片：实现跨地面、卫星的端到端切片 SLA 保障

  • 星间动态路由：星座拓扑高速变化，需动态自适应的路由机制

5. 6G 标准化时间线

  • R20（2025-2027）：研究阶段，完成需求（TR 22.870）、架构框架（TR 23.801）、无线技术框架输出

  • R21（2027-2029）：正式规范制定阶段，完成首个 6G 完整标准版本

  • R22 及以后：持续增强能力，向 ITU 提交 IMT-2030 候选技术方案

  • 2030 年左右：正式规模商用