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?? 前言：本期介紹5G網(wǎng)絡架構(gòu)的演進趨勢。 
?? 1. 5G網(wǎng)絡架構(gòu)概述5G移動通信系統(tǒng)包括5GC（5G核心網(wǎng)）和NG-RAN（5G無線接入網(wǎng)），5G核心網(wǎng)與5G無線接入網(wǎng)通過NG接口連接，實現(xiàn)控制面和用戶面功能。5G無線接入網(wǎng)之間通過Xn接口連接，實現(xiàn)控制面和用戶面功能。5G移動通信系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖所示。
 | 名詞 | 定義 |
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| 核心網(wǎng) | 核心網(wǎng)部分就是位于網(wǎng)絡子系統(tǒng)內(nèi)，核心網(wǎng)的主要作用是把A口上來的呼叫請求或數(shù)據(jù)請求，接續(xù)到不同的網(wǎng)絡上。 | | 5GC（5G Core Network） | 5G核心網(wǎng) | | 接入網(wǎng) | 核心網(wǎng)絡到用戶終端之間的所有設備，其長度一般為幾百米到幾公里，因而被形象地稱為'最后一公里'。 | | NG-（R）AN（Next Generation Radio Access Network） | 5G無線接入網(wǎng)，即由多個與5GC連接的gNB組成的(無線)接入網(wǎng)。 | | NB（Node B） | 3G基站代稱 | | eNB（evolved Node B） | 4G基站代稱 | | gNB（next generation Node B） | 5G基站代稱 | | en-gNB | 承載部分4G業(yè)務的5G基站代稱 | | gn-eNB | 承載部分5G業(yè)務的4G基站代稱 | | NG接口 | 無線接入網(wǎng)和5G核心網(wǎng)之間的接口 | | Xn接口 | NG-RAN節(jié)點（gNB或ng-eNB）之間的網(wǎng)絡接口，走信令或者用戶數(shù)據(jù)。 |
?? 2. 4G網(wǎng)絡架構(gòu)概述4G移動通信系統(tǒng)包括EPC（演進分組核心網(wǎng)）和E-UTRAN（演進通用陸地無線接入網(wǎng)絡）。4G移動通信系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖所示。
 | 名詞 | 定義 |
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| EPC（Evolved Packet Core Network） | 演進分組核心網(wǎng) | | E-UTRAN（Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network） | 演進通用陸地無線接入網(wǎng)絡 | | eNB（evolved Node B） | 4G基站代稱 | | S1接口 | 無線接入網(wǎng)和4G核心網(wǎng)之間的接口 | | X2接口 | E-UTRAN節(jié)點（eNB）之間的網(wǎng)絡接口，走信令或者用戶數(shù)據(jù)。 |
5G移動通信系統(tǒng)整體架構(gòu)與4G整體架構(gòu)類似。無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)仍然遵循各自獨立發(fā)展的原則，空中接口終止在無線接入網(wǎng)。無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)的邏輯關系仍然存在，無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)的接口依然明晰。 
4G整體架構(gòu)相關名詞：
BBU（Baseband Unit）：基帶處理單元
RRU（Remote Radio Unit）：射頻拉遠單元
回傳：無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的傳輸網(wǎng)絡
前傳：BBU和RRU之間的光纖網(wǎng)絡
5G整體架構(gòu)相關名詞：
AAU（Active Antenna Unit）：有源天線單元
CU（Centralized Unit）：集中單元
DU（Distributed Unit）：分布單元
回傳：無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的傳輸網(wǎng)絡
中傳：CU和DU之間的傳輸網(wǎng)絡
前傳：BBU和AAU/RRU之間的光纖網(wǎng)絡
MEC（Multi-Access Edge Connection）：多接入邊緣連接 在4G移動通信系統(tǒng)中，E-UTRAN由BBU和RRU實現(xiàn)，但是E-UTRAN是一個邏輯整體。5G移動通信系統(tǒng)中，NG-RAN可以分為CU和DU（可以合并也可以分離）。在邏輯上，NG-RAN可以不是一個整體。DU可以由BBU實現(xiàn)，CU通?；谕ㄓ梅掌鲗崿F(xiàn)。AAU繼承RRU的所有功能，在此基礎上進一步增加功能，例如增加大規(guī)模天線功能。 MEC（多接入邊緣連接）是支撐5G系統(tǒng)運行的關鍵技術(shù)。MEC的基本思想是在靠近終端的位置上提供服務，并將內(nèi)容分發(fā)推送到基站，可以理解為下放一部分5GC的功能（因為5GC是集中放置在某處機房），從而更好地支持5G網(wǎng)絡中低時延和髙帶寬的業(yè)務需求。 ?? 3. 核心網(wǎng)架構(gòu)演進（了解）移動通信系統(tǒng)經(jīng)歷了模擬通信、數(shù)字通信、互聯(lián)網(wǎng)和SDN/NFV，共4個時期。不同階段核心網(wǎng)技術(shù)特征與代表技術(shù)如圖所示。 
?? 3.1 2G核心網(wǎng)| 名詞 | 定義 |
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| PCM（Pulse Code Modulation） | 脈沖編碼調(diào)制 | | TDM（Time-division Multiplexing） | 時分復用技術(shù) | | 分組通信 | 利用無線信道以分組方式傳送數(shù)據(jù)或話音信息的通信 | | PDH（Plesiochronous Digital Hierarchy） | 準同步數(shù)字系列，美日采用μ律，歐洲和我國采用A律 | | SDH（Synchronous Digital Hierarchy） | 同步數(shù)字體系，PDH改進型，速度更快，統(tǒng)一了光接口 | | X.25 | 是目前使用最廣泛的分組交換協(xié)議 | | ATM（Asynchronous Transfer Mode） | 異步傳遞方式，采用統(tǒng)計時分復用 | | STM（Synchronous Transfer Mode） | 同步傳遞方式，采用時分復用 |
?? 3.2 3G、4G核心網(wǎng)| 名詞 | 定義 |
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| MPLS（Multi-Protocol Label Switching） | 多協(xié)議標簽交換，用于不同的包轉(zhuǎn)發(fā)和包交換技術(shù)，面向連接 | | SDN（Software Defi ned Network） | 軟件定義網(wǎng)絡，將數(shù)據(jù)與控制相分離 | | NFV（Network Function Virtualization） | 網(wǎng)絡功能虛擬化 | | Open Stack | 一個云計算平臺項目，覆蓋了網(wǎng)絡、虛擬化、操作系統(tǒng)、服務器等各個方面 |
?? 3.3 5G核心網(wǎng)網(wǎng)絡架構(gòu)演進的核心目標： 實現(xiàn)從“互聯(lián)網(wǎng)應用被動適應網(wǎng)絡（如云游戲的發(fā)展受到網(wǎng)速制約）”向“網(wǎng)絡主動、快速、靈活適應互聯(lián)網(wǎng)應用（如針對VR領域提供低時延服務）”轉(zhuǎn)變； 得益于MEC的引入，網(wǎng)絡和資源的部署將打破行政管理體制（省市區(qū)）和傳統(tǒng)組網(wǎng)思路的制約，轉(zhuǎn)向以IDC（Internet Data Center，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心）為核心的新格局。
?? 4. 4G核心網(wǎng)架構(gòu)移動通信系統(tǒng)核心網(wǎng)從3G到4G的演進的特點是取消了CS域，只保留PS域。4G移動通信系統(tǒng)實現(xiàn)了控制和承載相分離。 | 名詞 | 定義 |
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| CS（Circuit Switch） | 電路交換 | | PS（Packet Switch） | 分組交換 | | LTE（long Term Evolution） | 長期演進技術(shù)，3G與4G技術(shù)之間的過渡 | | UE（User Equipment） | 終端 | | Uu | 空中接口，實現(xiàn)UE和E-UTRAN的通信 | | E-UTRAN | 演進的UMTS陸地無線接入網(wǎng)，即LTE移動通信無線網(wǎng)絡 | | S1-U | eNodeB（基站）與 EPC（分組核心網(wǎng)）之間的通訊接口，-U同上表示用戶數(shù)據(jù)部分 | | GW-U | Gateway是網(wǎng)關，百度上有GW-S表示服務網(wǎng)關，猜測這里表示用戶(User)網(wǎng)關 | | SGi | 與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡對接 | | HSS（Home Subscriber Server） | 歸屬用戶服務器，負責管理用戶的簽約數(shù)據(jù)及移動用戶的位置信息 | | MME（Mobility Management Entity） | 移動性管理實體，負責處理信令 | | SGW（Serving GateWay） | 服務網(wǎng)關，負責處理業(yè)務流 | | CG（Customer Gateway） | 計費網(wǎng)關/計費網(wǎng)關，負責完成計費話單的檢錯、糾錯和話單的合并，并完成話單格式的轉(zhuǎn)換 | | PGW（PDN Gateway） | 分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關，負責分組數(shù)據(jù)包路由和轉(zhuǎn)發(fā)；3GPP和非3GPP網(wǎng)絡間的Anchor功能；P地址分配等 | | PCRF（Policy and Charging Rules Function） | 策略和計費規(guī)則功能，是業(yè)務數(shù)據(jù)流和IP承載資源的策略和計費控制判決單元 |
為了解決4G網(wǎng)絡的語音通信需求，基于IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒體子系統(tǒng)）發(fā)展出了VoLTE技術(shù)；為了應對物聯(lián)網(wǎng)應用的需求，基于現(xiàn)有LTE系統(tǒng)進行改造和加強，發(fā)展出了NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，窄帶物聯(lián)網(wǎng)）技術(shù)和eMTC（enhanced Machine Type Communication，增強機器類通信）技術(shù)。4G核心網(wǎng)在URLLC和mMTC方面的不足隨著業(yè)務需求的明確愈發(fā)顯著。更低時延和超大的連接數(shù)使得4G核心網(wǎng)在新需求面前無能為力。
?? 5. 5G核心網(wǎng)架構(gòu)5G核心網(wǎng)顛覆了4G核心網(wǎng)的設計思路。5G核心網(wǎng)基于SBA（Service Based Architecture，基于服務架構(gòu)）實現(xiàn)，使用NFV技術(shù)靈活重構(gòu)網(wǎng)絡功能，使用SDN技術(shù)靈活構(gòu)建數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)通道，使用切片技術(shù)實現(xiàn)業(yè)務保障與資源利用率最大化，完全實現(xiàn)CUPS（Control and User Plane Separation，控制面與用戶面分離），結(jié)合云技術(shù)實現(xiàn)全面支撐5G應用場景需求。 | 名詞 | 定義 |
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| UE | 終端 | | AN | 接入網(wǎng) | | UPF | 用戶面功能 | | DN | 數(shù)據(jù)中心 | | NF | 網(wǎng)元功能體 | | NSSF | 網(wǎng)絡切片選擇功能 | | NEF | 網(wǎng)絡開放功能 | | NRF | 網(wǎng)絡倉儲功能，支持服務發(fā)現(xiàn)功能 | | PCF | 策略控制功能，主要功能是使用統(tǒng)一的策略框架來管理網(wǎng)絡行為 | | UDM | 統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理，通過生成3GPPAKA身份驗證憑據(jù)，通過對SUPI的存儲和管理，對用戶進行識別處理，對用戶進行合法性驗證 | | AF | 應用功能，指應用層的各種服務 | | AUSF | 鑒權(quán)服務器功能，處理3GPP接入和非3GPP接入的認證請求 | | AMF | 接入和移動管理功能，負責注冊管理，連接管理，可達性管理，移動性管理等功能 | | SMF | 會話管理功能，負責會話建立，修改和釋放等 |
?? 6. 無線接入網(wǎng)演進（了解）從2G開始到現(xiàn)在的5G，無線接入網(wǎng)技術(shù)一直處于變化之中，無線接入網(wǎng)的實現(xiàn)方式也呈現(xiàn)出“分合分”的表象。無線接入網(wǎng)的發(fā)展與演進如圖所示。 
在5G時代，對基站，核心網(wǎng)的各項功能進行了重構(gòu)：首先把原先BBU的一部分物理層處理功能下沉到RRU，RRU和天線結(jié)合成為AAU；然后再把BBU拆分為CU和DU，同時CU還融合了一部分從核心網(wǎng)下沉的功能，作為集中管理節(jié)點存在。
CU和DU的切分是根據(jù)不同協(xié)議層實時性的要求來進行的。在這樣的原則下，把原先BBU中的物理底層下沉到AAU中處理，對實時性要求高的物理高層，MAC（Media Access Control，介質(zhì)訪問控制），RLC（Radio Link Control，無線鏈路控制）層放在DU中處理，而把對實時性要求不高的PDCP（Packet Data Convergence Protocol，分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議）和RRC（Radio Resource Control，無線資源控制）層放到CU中處理。 參考文獻
1-5G基站是如何起名的？
大唐杯學習筆記(1)—— 5G網(wǎng)絡架構(gòu)與組網(wǎng)部署
5G基站君的進化之路 — CU和DU分離
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作者：HinsCoder
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