Page 20 - 网络电信2022年6月刊

图2 6G网络stack-free非栈式设计五大技术特征
1. 功能组件化
传统系统中用户面架构非常僵化，引入新功能或改变某
个功能都会导致其它部分的连锁反应，并且各协议层相同的功
能不能复用相同流程。为了降低用户面各个功能模块之间的耦
合度和冗余度，在设计中采用独立无冗余、可自由组合的组件
化方法非常适合。基于相互独立、完全穷尽原则对用户面功能
进行组件化拆分，组件间功能穷尽但不重复，这种方式可实现
低耦合高内聚的整洁架构。通过功能组件化使得功能间相互解
耦，独立组件能够快速迭代升级和网络灰度进化，可进行功能
最大化重用、最小化变更、独立开发部署和维护。
图3给出了5GNR（New Radio，新空口）接入网中不同层
的用户面功能，如SDAP层包含映射功能、PDCP层包含头压缩和
加密完保功能、RLC层包含ARQ（AutomaticRepeat-reQuest，
自动重传请求）和分段功能、MAC层包含映射和复用功能。通
过对这些功能进行组件化，实现了层间解耦，并对相同的功能
进行合并，最后形成可按需调用的功能组件库，如SDAP层和
MAC 层都有映射功能，按照组件不重复原则，可形成通用的映
射功能组件。5G引入CU（Centralized Unit，集中单元）与DU
图3 基于组件化思想的用户面功能解耦
（Distributed Unit，分布单元）分离架构，在CU 和DU之间
的接口为F1 接口，该接口使用NR-U（NR User Plane，NR用户
面）通用用户面协议。当把NR-U 中的功能形成组件后（如流控
组件），
其通用性会进一步增强。IAB（Integrated Access
Backhaul，集成式接入回传）协议在RLC 层和PDCP 层之间还引
入了BAP（Backhaul Adaptation Protocol，回程适配）层，
BAP层中对应的路由和流控功能也可成为路由组件及流控组件。
通过将用户面功能组件化，打破了原有协议栈固化的功能
执行顺序，可实现功能组件顺序可变、组件可开关或增加/ 删
除，根据个性化需求进行现场定制。同时，用户面功能组件化
提炼出通用组件和通用流程，降低协议复杂度。如图4所示，
在新用户面架构中，独立的组件汇聚形成功能组件库，它不仅
支持功能解耦，还容易进行新组件的引入以及组件的替换、升
级。通过对组件库中组件的配置、编排和管理，用户面可根据
各种个性化需要来自适应构建数据传输链条。功能组件化为用
户面功能定制化和灵活编排提供了基础条件，可进行现场级编
排和组件开关动态实时控制。
图4 组件库及组件调用
2. 数据包矢量化
在IT领域，为了快速构建交换和路由功能，引入了一个
可扩展、高性能的数据包处理框架——VPP（VectorPacket
Processing，矢量化数据包处理）。VPP主要思想是对具有相同
特征的连续数据包进行矢量化且批量化处理，其效果远大于传
统的单数据包标量化处理。如图5所示，在用户面引入VPP 设计
思想，对具有公共集合特征且无需按序停留的连续数据包进行
矢量化操作，能够显著提升数据包处理速度。在用户面功能组
件化的基础上，数据包矢量化的颗粒度可灵活变化。比如，可
以对一个组件进行数据包矢量化处理，也可以对一个组件内部
具体一个或几个步骤进行数据包矢量化处理。
3. 组件并行化
根据4.2节可知，VPP是单个功能组件对多个数据包的批量
化处理。在组件化的基础上，用户面还可以实现对单个数据包
的多组件并行处理，通过组件并行化进一步提升系统效率。这
些并行组件具有独立性、无状态性的特点，组件的
执行先后顺序变化不影响数据包的处理。通过对具有这些
特征的组件并行编排，实现多组件同时处理同一个数据包的效
网络电信 二零二二年五，六月 29