6G時(shí)代新用戶面設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)*

薛妍，楊立，謝峰

（1.移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)多媒體技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 深圳 518055；2.中興通訊股份有限公司，廣東 深圳 518055）

0 引言

近年來，各國(guó)5G 商用加速，中國(guó)5G 也進(jìn)入規(guī)?；逃藐P(guān)鍵期。與此同時(shí)，5G 標(biāo)準(zhǔn)制定也進(jìn)入尾聲階段。在經(jīng)歷了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的陣痛后，5G 業(yè)務(wù)為運(yùn)營(yíng)商帶來亮眼的業(yè)績(jī)回報(bào)。值得注意的是，在5G 賦能千行百業(yè)的過程中，行業(yè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)（簡(jiǎn)稱業(yè)態(tài)）也在悄然發(fā)生變化。toC（to Consumer，面向消費(fèi)者）消費(fèi)市場(chǎng)逐漸飽和，整個(gè)通信產(chǎn)業(yè)鏈都在摸索數(shù)字經(jīng)濟(jì)中新的增長(zhǎng)點(diǎn)[1]以及思考如何使用新技術(shù)提升核心競(jìng)爭(zhēng)力。減小投資回報(bào)周期、向更廣泛的行業(yè)領(lǐng)域進(jìn)軍成為業(yè)界共同的呼聲。在“私有網(wǎng)絡(luò)”和“端到端網(wǎng)絡(luò)切片”等技術(shù)的增強(qiáng)加持下[2]，通信行業(yè)有望從資本開支驅(qū)動(dòng)演進(jìn)為應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng)，將會(huì)呈現(xiàn)出百花齊放、百家爭(zhēng)鳴的新形態(tài)。未來的業(yè)務(wù)要個(gè)性化定制、敏捷開發(fā)和快速創(chuàng)新，需更加靈活通用的協(xié)議棧架構(gòu)。然而需要看到的是，無線通信協(xié)議棧一直以來采用的都是垂直化、煙囪式的分層架構(gòu)，這種固定耦合的架構(gòu)過于僵化，無法靈活適應(yīng)未來通信發(fā)展。以5G 的三大經(jīng)典場(chǎng)景eMBB（Enhanced Mobile Broadband，增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）、URLLC（Ultra Reliable Low Latency Communication，超可靠低時(shí)延通信）和mMTC（Massive Machine Type Communication，大規(guī)模機(jī)器類型通信）為例[3]：eMBB 是大帶寬大吞吐量場(chǎng)景，追求數(shù)據(jù)速率提升；URLLC 追求低時(shí)延高可靠；mMTC 追求低成本低能耗。在用戶面的功能和性能上，eMBB 場(chǎng)景希望用戶面功能全面，而URLLC 和mMTC 場(chǎng)景希望用戶面功能越少越好。當(dāng)前5G 協(xié)議棧架構(gòu)無法做到功能靈活裁剪和對(duì)場(chǎng)景的自適應(yīng)，存在功能冗余和功能過度耦合的弊端以及功能簡(jiǎn)化的復(fù)雜度高、兼容性差等問題。在ODICT（OT、DT、IT、CT 融合）深度融合的推動(dòng)下，本文使用IT 技術(shù)和智能化方法對(duì)用戶面進(jìn)行了重構(gòu)和全新設(shè)計(jì)，并提出了stackfree 非棧式的新用戶面架構(gòu)方案和關(guān)鍵技術(shù)。這種stackfree 用戶面架構(gòu)在靈活性和通用性方面具有優(yōu)勢(shì)，能夠支持網(wǎng)絡(luò)功能按需定制和靈活編排部署，并且stack-free 用戶面設(shè)計(jì)可構(gòu)建自適應(yīng)柔性網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)灰度迭代進(jìn)化。

1 6G需求對(duì)用戶面設(shè)計(jì)的影響

伴隨著5G 的持續(xù)演進(jìn)[4]，業(yè)界的目光已逐漸向6G 聚焦，紛紛提出了6G 愿景[5-9]。除了解決5G 面臨的痛點(diǎn)問題之外，6G 還要面對(duì)不斷涌現(xiàn)的新場(chǎng)景、新業(yè)務(wù)和新需求。為了能夠?qū)崿F(xiàn)6G 愿景，6G 新用戶面設(shè)計(jì)需要考慮以下兩大方面：

（1）6G 新需求：6G 從傳統(tǒng)的陸地通信擴(kuò)展到空天地海一體化通信，通信對(duì)象從人擴(kuò)展到物、智能體，通信服務(wù)從個(gè)人消費(fèi)者領(lǐng)域擴(kuò)展到垂直行業(yè)領(lǐng)域。6G 通信范圍、對(duì)象以及領(lǐng)域的擴(kuò)展帶來了更豐富的應(yīng)用場(chǎng)景，經(jīng)典的三大場(chǎng)景的邊界被打破，形成灰度化場(chǎng)景。6G 新場(chǎng)景不再如eMBB、URLLC 和mMTC 這樣具有鮮明的性能特征邊界，而可能是多種性能的組合。比如，智能化工廠需要mMTC+URLLC 的特征組合，而XR（Extended Reality，擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)）業(yè)務(wù)需要的則是eMBB+URLLC 的特征組合。在實(shí)際中，還會(huì)存在場(chǎng)景邊界模糊、性能指標(biāo)需求無級(jí)平滑過渡的情況。面向6G 灰度化場(chǎng)景特點(diǎn)，6G 新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需要具有很強(qiáng)的通用性和靈活性。

（2）6G 新趨勢(shì)：5G 的高成本痛點(diǎn)問題迫使6G 在設(shè)計(jì)之初就要考慮組網(wǎng)建網(wǎng)運(yùn)維成本和業(yè)務(wù)增值空間等因素。在碳中和、碳達(dá)峰和可持續(xù)發(fā)展的國(guó)家戰(zhàn)略下，6G 系統(tǒng)還要向綠色低碳、低成本和低能耗的方向努力。在ODICT融合大趨勢(shì)下，CT（Communication Technology，通信技術(shù)）和OT（Operational Technology，運(yùn)營(yíng)技術(shù)）、DT（Data Technology，數(shù)據(jù)技術(shù)）、IT 技術(shù)及理念相互借鑒，如服務(wù)化、通用化、組件化、靈活編排、定制化、彈性伸縮、獨(dú)立部署維護(hù)、整潔架構(gòu)等理念得到各領(lǐng)域廣泛認(rèn)可。同時(shí)，6G 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大也離不開新生態(tài)的培育，6G 新架構(gòu)需要提供更低的技術(shù)門檻，通過網(wǎng)絡(luò)能力開放讓更多的業(yè)態(tài)參與者加入。

2 6G用戶面設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)力和原則

面向6G 新需求、新趨勢(shì)以及5G 現(xiàn)有用戶面諸多不足和痛點(diǎn)問題，6G 用戶面需要從以下方面進(jìn)行提升：

（1）協(xié)議靈活度提升

在5G 核心網(wǎng)中，UPF（User Plane Function，用戶面功能）進(jìn)行IP Flow 和QoS Flow 之間的映射及傳輸管控[10]，而在無線接入網(wǎng)中，SDAP（Service Data Adaptation Protocol，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)適配協(xié)議）/PDCP（Packet Data Convergence Protocol，分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議）/RLC（Radio Link Control，無線鏈路控制）/MAC（Medium Access Control，媒體介入控制）/PHY（Physical Layer，物理層）逐層進(jìn)行用戶面數(shù)據(jù)包的處理，完成QoS Flow-無線承載-邏輯信道-物理信道的映射。用戶面協(xié)議各個(gè)（子）功能以及其內(nèi)的各個(gè)子模塊的處理和時(shí)序都有著嚴(yán)格的行為規(guī)范與限定，任何改動(dòng)都會(huì)造成大量的標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)額外工作，并且難以實(shí)現(xiàn)跨層交互。空天地海一體化場(chǎng)景[11]、千姿百態(tài)的垂直行業(yè)應(yīng)用都需要靈活的功能編排能力和現(xiàn)場(chǎng)定制能力[12]，而當(dāng)前用戶面分層架構(gòu)無法對(duì)差異化的場(chǎng)景進(jìn)行快速自適應(yīng)。未來業(yè)務(wù)模型會(huì)越來越豐富，除了對(duì)同種類型業(yè)務(wù)保障之外，還有多種業(yè)務(wù)類型混合協(xié)同的形式。對(duì)如數(shù)字孿生、沉浸式云XR、全息通信等不斷涌現(xiàn)的新業(yè)務(wù)需求，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)受到掣肘?？梢钥吹?，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)用戶面架構(gòu)過于僵化，難以動(dòng)態(tài)適配千變?nèi)f化的場(chǎng)景和豐富多彩的業(yè)務(wù)個(gè)性化需求[13]。

（2）功能簡(jiǎn)化和通用化設(shè)計(jì)

5G 架構(gòu)是在4G 架構(gòu)基礎(chǔ)之上進(jìn)行演進(jìn)，這仍然是局部增強(qiáng)的設(shè)計(jì)理念，其路徑依賴導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)過于復(fù)雜。在ODICT 融合和智能化手段廣泛應(yīng)用的趨勢(shì)下，6G 系統(tǒng)架構(gòu)革新成為可能，有機(jī)會(huì)從開始就原生地考慮至簡(jiǎn)至柔的整潔架構(gòu)設(shè)計(jì)。比如，通過對(duì)用戶面相同功能或流程進(jìn)行合并降低標(biāo)準(zhǔn)的冗余度、將用戶面功能進(jìn)行拆分復(fù)用、在設(shè)計(jì)之初引入AI（Artificial Intelligence，人工智能）理念等。另外，對(duì)內(nèi)和對(duì)外接口的通用化也有助于降低參與者的門檻，有利于培育通信產(chǎn)業(yè)上下游新生態(tài)。

（3）性能無極平滑過渡

5G 協(xié)議主要面向toC 領(lǐng)域，協(xié)議功能比較全面復(fù)雜，但這種全棧式協(xié)議難以滿足性能指標(biāo)的平滑過渡和極致到極簡(jiǎn)的跨越。比如，用戶體驗(yàn)級(jí)時(shí)延需從語(yǔ)音的100 ms 到XR 的0.1 ms，而工業(yè)控制級(jí)時(shí)延甚至要小于0.1 ms。即使當(dāng)前5G 協(xié)議可以對(duì)不需要的功能進(jìn)行簡(jiǎn)化，也必須執(zhí)行全棧過程并進(jìn)行協(xié)議各層之間的銜接，這仍然會(huì)造成不必要的時(shí)延。6G 網(wǎng)絡(luò)需要能適應(yīng)類似ms 級(jí)到μs 級(jí)這樣大的性能跨度，進(jìn)行無極平滑過渡。

（4）多粒度安全管控

隨著新業(yè)務(wù)、新架構(gòu)、新技術(shù)、新應(yīng)用場(chǎng)景的不斷發(fā)展，6G 需要根據(jù)場(chǎng)景特點(diǎn)進(jìn)行不同級(jí)別、不同顆粒度和不同位置的安全管控。比如，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)低功耗場(chǎng)景，需要輕量級(jí)的安全加密；針對(duì)移動(dòng)頻繁切換的無人機(jī)場(chǎng)景，需要高級(jí)別的安全保護(hù)措施又不能額外增加通信時(shí)延；針對(duì)切片場(chǎng)景，對(duì)同一終端要支持控制面安全機(jī)制共享和不同數(shù)據(jù)面單獨(dú)進(jìn)行安全保護(hù)的處理。因此，6G安全管控也需要更多靈活的方式方法選擇。

（5）核心網(wǎng)和接入網(wǎng)深度融合

5G 核心網(wǎng)已引入SBA（Service-Based Architecture，服務(wù)化架構(gòu)）服務(wù)化設(shè)計(jì)，使用虛擬化、軟件化的NF（Network Function，網(wǎng)絡(luò)功能）代替了傳統(tǒng)物理網(wǎng)元。NF 可通過“基于服務(wù)的接口”由多個(gè)模塊化的“網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)”組成。5G 接入網(wǎng)仍然保留“煙囪式”分層架構(gòu)和傳統(tǒng)點(diǎn)到點(diǎn)接口，這使得核心網(wǎng)和接入網(wǎng)難以深度融合，從而進(jìn)行跨域功能相互調(diào)用。核心網(wǎng)UPF 和接入網(wǎng)用戶面交互時(shí)，無法使用服務(wù)化接口。在兩套接口設(shè)計(jì)下，引入新功能也比較困難。隨著業(yè)界對(duì)RAN（Radio Access Network，無線接入網(wǎng)）服務(wù)化的研究越來越深入，核心網(wǎng)和接入網(wǎng)在統(tǒng)一范式及架構(gòu)下，實(shí)現(xiàn)端到端服務(wù)化的需求也越來越強(qiáng)烈。

6G 用戶面新需求和驅(qū)動(dòng)力如圖1 所示：

圖1 6G用戶面新需求和驅(qū)動(dòng)力

總之，面向6G 新需求、新場(chǎng)景、新業(yè)務(wù)和新趨勢(shì)，6G網(wǎng)絡(luò)需要克服現(xiàn)有5G 用戶面的不足，從功能通用、靈活編排、定制化和差異化、網(wǎng)絡(luò)一體化的角度來進(jìn)行新用戶面設(shè)計(jì)。

3 6G網(wǎng)絡(luò)stack-free非棧式新用戶面設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)

當(dāng)前無線通信協(xié)議棧是分層架構(gòu)，每層包含的功能固定且執(zhí)行順序不變，這種僵化緊耦合的協(xié)議棧形式極大地限制了6G 的網(wǎng)絡(luò)能力。為了突破架構(gòu)僵化的約束和適應(yīng)6G 發(fā)展，提出了一種打破協(xié)議棧分層限制的stack-free 非棧式用戶面設(shè)計(jì)。如圖2 所示，功能組件化、數(shù)據(jù)矢量化、組件并行化、編排靈活化和組件智能化構(gòu)成stack-free 非棧式用戶面的主要關(guān)鍵技術(shù)特征。stack-free 非棧式設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)保證了6G用戶面自適應(yīng)匹配未來復(fù)雜多變的場(chǎng)景業(yè)務(wù)需求的能力。

圖2 6G網(wǎng)絡(luò)stack-free非棧式設(shè)計(jì)五大技術(shù)特征

3.1 功能組件化

傳統(tǒng)系統(tǒng)中用戶面架構(gòu)非常僵化，引入新功能或改變某個(gè)功能都會(huì)導(dǎo)致其它部分的連鎖反應(yīng)，并且各協(xié)議層相同的功能不能復(fù)用相同流程[13]。為了降低用戶面各個(gè)功能模塊之間的耦合度和冗余度，在設(shè)計(jì)中采用獨(dú)立無冗余、可自由組合的組件化方法非常適合[14]。基于相互獨(dú)立、完全窮盡原則對(duì)用戶面功能進(jìn)行組件化拆分，組件間功能窮盡但不重復(fù)，這種方式可實(shí)現(xiàn)低耦合高內(nèi)聚的整潔架構(gòu)。通過功能組件化使得功能間相互解耦，獨(dú)立組件能夠快速迭代升級(jí)和網(wǎng)絡(luò)灰度進(jìn)化，可進(jìn)行功能最大化重用、最小化變更、獨(dú)立開發(fā)部署和維護(hù)。

圖3 給出了5G NR（New Radio，新空口）接入網(wǎng)中不同層的用戶面功能，如SDAP 層包含映射功能[15]、PDCP 層包含頭壓縮和加密完保功能[16]、RLC 層包含ARQ（Automatic Repeat-reQuest，自動(dòng)重傳請(qǐng)求）和分段功能[17]、MAC 層包含映射和復(fù)用功能[18]。通過對(duì)這些功能進(jìn)行組件化，實(shí)現(xiàn)了層間解耦，并對(duì)相同的功能進(jìn)行合并，最后形成可按需調(diào)用的功能組件庫(kù)，如SDAP 層和MAC 層都有映射功能，按照組件不重復(fù)原則，可形成通用的映射功能組件。5G 引入CU（Centralized Unit，集中單元）與DU（Distributed Unit，分布單元）分離架構(gòu)，在CU 和DU 之間的接口為F1 接口，該接口使用NR-U（NR User Plane，NR 用戶面）通用用戶面協(xié)議[19]。當(dāng)把NR-U 中的功能形成組件后（如流控組件），其通用性會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)。IAB（Integrated Access Backhaul，集成式接入回傳）協(xié)議在RLC 層和PDCP 層之間還引入了BAP（Backhaul Adaptation Protocol，回程適配）層[20]，BAP層中對(duì)應(yīng)的路由和流控功能也可成為路由組件及流控組件。

圖3 基于組件化思想的用戶面功能解耦

通過將用戶面功能組件化，打破了原有協(xié)議棧固化的功能執(zhí)行順序，可實(shí)現(xiàn)功能組件順序可變、組件可開關(guān)或增加/刪除，根據(jù)個(gè)性化需求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定制。同時(shí)，用戶面功能組件化提煉出通用組件和通用流程，降低協(xié)議復(fù)雜度。如圖4 所示，在新用戶面架構(gòu)中，獨(dú)立的組件匯聚形成功能組件庫(kù)，它不僅支持功能解耦，還容易進(jìn)行新組件的引入以及組件的替換、升級(jí)。通過對(duì)組件庫(kù)中組件的配置、編排和管理，用戶面可根據(jù)各種個(gè)性化需要來自適應(yīng)構(gòu)建數(shù)據(jù)傳輸鏈條。功能組件化為用戶面功能定制化和靈活編排提供了基礎(chǔ)條件，可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)級(jí)編排和組件開關(guān)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)控制。

圖4 組件庫(kù)及組件調(diào)用

3.2 數(shù)據(jù)包矢量化

在IT 領(lǐng)域，為了快速構(gòu)建交換和路由功能，引入了一個(gè)可擴(kuò)展、高性能的數(shù)據(jù)包處理框架——VPP（Vector Packet Processing，矢量化數(shù)據(jù)包處理）。VPP 主要思想是對(duì)具有相同特征的連續(xù)數(shù)據(jù)包進(jìn)行矢量化且批量化處理，其效果遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的單數(shù)據(jù)包標(biāo)量化處理。如圖5所示，在用戶面引入VPP 設(shè)計(jì)思想，對(duì)具有公共集合特征且無需按序停留的連續(xù)數(shù)據(jù)包進(jìn)行矢量化操作，能夠顯著提升數(shù)據(jù)包處理速度。在用戶面功能組件化的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)包矢量化的顆粒度可靈活變化。比如，可以對(duì)一個(gè)組件進(jìn)行數(shù)據(jù)包矢量化處理，也可以對(duì)一個(gè)組件內(nèi)部具體一個(gè)或幾個(gè)步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)包矢量化處理。

圖5 組件靈活編排+數(shù)據(jù)包矢量化

3.3 組件并行化

根據(jù)3.2 節(jié)可知，VPP 是單個(gè)功能組件對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)包的批量化處理。在組件化的基礎(chǔ)上，用戶面還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)數(shù)據(jù)包的多組件并行處理，通過組件并行化進(jìn)一步提升系統(tǒng)效率。這些并行組件具有獨(dú)立性、無狀態(tài)性的特點(diǎn)，組件的執(zhí)行先后順序變化不影響數(shù)據(jù)包的處理。通過對(duì)具有這些特征的組件并行編排，實(shí)現(xiàn)多組件同時(shí)處理同一個(gè)數(shù)據(jù)包的效果，可加快數(shù)據(jù)處理速度，進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)處理時(shí)延。組件并行化執(zhí)行增加了組件編排的維度，使得組件編排在縱向和橫向都可以擴(kuò)展，從而形成串行、并行、串并混合等多種組合。這些組合與VPP 結(jié)合后，用戶面協(xié)議架構(gòu)可編排成多組件串行、多組件串行+VPP、多組件并行、多組件并行+VPP、多組件串并混合以及多組件串并混合+VPP 等多種方式。用戶面可根據(jù)場(chǎng)景業(yè)務(wù)特點(diǎn)、數(shù)據(jù)包類型、組件功能等需要，選擇最適合的方式進(jìn)行編排。

3.4 單域多域編排

如圖6 所示，通過將所有組件共同部署，并對(duì)組件進(jìn)行編排以及多組件并行處理單個(gè)數(shù)據(jù)包，可支持如MEC（Multi-Access Edge Computing，多接入邊緣計(jì)算）場(chǎng)景、CU-DU 合設(shè)等單域/ 單跳場(chǎng)景部署。單域編排在降低時(shí)延和提升吞吐量的同時(shí)，還提供了跨組件算力資源調(diào)度和整體式的QoS 保障。

圖6 單域/單跳式部署

如圖7 所示，stack-free 非棧式用戶面支持跨域/多跳式部署，這對(duì)多級(jí)部署場(chǎng)景、多連接、MESH 組網(wǎng)等場(chǎng)景適配性非常好。通過對(duì)組件按需部署，增加了除CU/DU 分離的方式之外的更多功能切分方式，使得部署靈活性增加。比如，對(duì)空天地NTN（Non-Terrestrial Network，非地面網(wǎng)絡(luò)）/衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)[11]，可以將一些非實(shí)時(shí)的組件放在天上、一些實(shí)時(shí)的組件放在本地；對(duì)工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景，可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求對(duì)組件打開或關(guān)閉。通過公共組件可以將兩個(gè)不同域打通，如打通核心網(wǎng)域和接入網(wǎng)域。

圖7 多域/多跳式部署

3.5 組件智能化和深度協(xié)同

可編排的stack-free 非棧式用戶面從根本上打破了傳統(tǒng)協(xié)議棧的層級(jí)概念，深化了功能組件之間的協(xié)同，對(duì)提升6G 網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、傳輸和處理能力非常關(guān)鍵[21-22]，也在構(gòu)建面向服務(wù)的現(xiàn)場(chǎng)自適應(yīng)定制化柔性網(wǎng)絡(luò)方面扮演著重要的角色。如圖8 所示，通過對(duì)用戶面組件的智能配置、智能編排和智能管理，用戶面架構(gòu)還可以引入大數(shù)據(jù)和AI 算法引擎，從而提升用戶面智能化水平。比如，對(duì)組件進(jìn)行AI 模型訓(xùn)練來提升組件處理能力；通過對(duì)組件的策略智能分析來進(jìn)行策略推薦；對(duì)組件進(jìn)行智能QoS 控制實(shí)現(xiàn)更細(xì)、更精確的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量保障等。另外，通過對(duì)不同組件的深度協(xié)同，可提升組件協(xié)同性、魯棒性、靈活性和擴(kuò)展性。比如，在上一個(gè)組件處理數(shù)據(jù)包時(shí)，下一個(gè)組件就提前進(jìn)行緩存準(zhǔn)備、資源預(yù)留；對(duì)組件緊密編排和聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩存的一次性讀取和批量化處理。這種組件預(yù)處理的方式能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸時(shí)延進(jìn)行深度定制和精細(xì)管控，從而進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)處理效率。

圖8 組件緊密編排和協(xié)同聯(lián)動(dòng)

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)5G 在用戶面上的設(shè)計(jì)不足以及面向未來6G 的場(chǎng)景差異化、安全多級(jí)化、時(shí)延多樣化以及能耗極致化等新需求，本文提出了stack-free 非棧式用戶面設(shè)計(jì)架構(gòu)，打破了傳統(tǒng)協(xié)議棧固化分層耦合的限制。stack-free 非棧式用戶面對(duì)當(dāng)前協(xié)議架構(gòu)用戶面功能進(jìn)行拆分、繼承和分類來實(shí)現(xiàn)功能解耦，形成能獨(dú)立灰度迭代的組件和組件庫(kù)，進(jìn)而對(duì)功能組件進(jìn)行按需編排、靈活組合。該設(shè)計(jì)提升了用戶面的靈活性和自適應(yīng)能力，為按需現(xiàn)場(chǎng)編排提供了可能。通過組件接口通用化還可以減少標(biāo)準(zhǔn)化的工作量，對(duì)組件功能解耦以及打破協(xié)議層的限制使得協(xié)議演進(jìn)更加方便。將原來NR 協(xié)議棧中多處調(diào)用的相同功能合并成一個(gè)統(tǒng)一組件，可以達(dá)到組件獨(dú)立無重復(fù)的效果，也避免了系統(tǒng)對(duì)不同位置的相同功能進(jìn)行分別處理和維護(hù)的負(fù)擔(dān)。通過組件裁剪、數(shù)據(jù)包矢量化和組件并行化，提升了數(shù)據(jù)處理速度，降低了時(shí)延，同時(shí)還提升了容量。組件的編排可以按需進(jìn)行集中式和分布式靈活部署，滿足現(xiàn)場(chǎng)智能自適應(yīng)性能空間以及基于意圖的柔性編排。

在ICDT 融合趨勢(shì)下，通信領(lǐng)域的數(shù)據(jù)能夠被重新解讀。對(duì)通信中的數(shù)據(jù)，不管是控制面還是用戶面數(shù)據(jù)，不管是接入網(wǎng)、核心網(wǎng)還是傳輸網(wǎng)的數(shù)據(jù)，其本質(zhì)都是數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和傳輸，這和IT 的思路非常一致。因此，未來使用轉(zhuǎn)發(fā)面來代替用戶面作為控制面、用戶面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的統(tǒng)稱可能更為合適。并且可以預(yù)見，使用通用化組件接口、流程以及預(yù)定義的編排模板等方式能夠大幅降低未來標(biāo)準(zhǔn)化的工作量。尤其是對(duì)垂直行業(yè)應(yīng)用，可以根據(jù)行業(yè)個(gè)性化特點(diǎn)對(duì)用戶面編排形成行業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)定義。行業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化編排模板方式對(duì)V2X、工業(yè)、港口、煤礦、航空等特定行業(yè)場(chǎng)景非常適用。

本文提出的stack-free 設(shè)計(jì)思想不僅適用于用戶面，還可以拓展到控制面以及將來的數(shù)據(jù)面、智能面。基于組件化思想，stack-free 設(shè)計(jì)也可以從接入網(wǎng)向傳輸網(wǎng)、核心網(wǎng)等多域進(jìn)行拓展。在對(duì)各面和各域拓展的同時(shí)，一些更為細(xì)節(jié)的問題，如在不同位置矢量化VPP 的顆粒度劃分、組件化后對(duì)傳輸效率的影響等，都需要在下一步工作中進(jìn)行思考和研究[23]。