5G -- 5G网络架构

5G组网场景

从4G到5G的网络演进：

1、UE -> 4G基站 -> 4G核心网

        * 部署初中期，利用存量网络，引入5G基站，4G与5G基站并存

2、UE -> (4G基站、5G基站) -> 4G核心网         

        * 部署中后期，引入5G核心网，4G基站逐渐退网

3、UE -> 5G基站 -> 5G核心网       

   

NSA组网架构：

Option3系列：Option3 、Option3a、Option3x

架构：UE -> （4G基站、5G基站）-> 4G核心网

区别：用户面的数据分流点不同，以核心网发送指令为例

Option3:   4G核心网 -> 4G基站 -> UE、4G核心网 -> 4G基站 -> 5G基站 ->UE； 分流点： 4G基站

Option3x: 4G核心网 -> 5G基站 -> UE、4G核心网 -> 5G基站 -> 4G基站 ->UE； 分流点： 5G基站

Option3a: 4G核心网 -> 4G基站 -> UE、4G核心网 -> 5G基站 -> UE； 分流点：4G核心网

  // 华为基站不支持Option3a（核心网无法感知手机信号强弱，无法动态调整数据分流的百分比）

基站能感知到UE信号的强弱，可动态分流决定由4G基站发送还是5G基站发送（Option3a只能静态分流）

Option7系列：Option7 、Option7a、Option7x

架构：UE -> （增强型4G基站、5G基站）-> 5G核心网

区别：用户面的数据分流点不同，以核心网发送指令为例

Option7:   5G核心网 -> 增强型4G基站 -> UE、5G核心网 -> 增强型4G基站 -> 5G基站 ->UE； 分流点： 增强型4G基站

Option7x: 5G核心网 -> 5G基站 -> UE、5G核心网 -> 5G基站 -> 增强型4G基站 ->UE； 分流点： 5G基站

Option7a: 5G核心网 -> 增强型4G基站 -> UE、5G核心网 -> 5G基站 -> UE； 分流点：5G核心网

Option4系列：Option4 、Option4a

SA组网架构：

Option1（单纯的4G组网）：

4G核心网 -> 4G基站 -> UE

Option2（目前在使用的独立5G组网）：

5G核心网 -> 5G基站 -> UE

Option5：

5G核心网 -> 增强型4G基站 -> UE

Option6：

4G核心网 -> 5G基站 -> UE

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5G核心网架构

核心网的网络地位：

        核心网是移动通信系统中的关键网络组成部分，它连接移动设备和其他网络，并提供数据传输、信令处理和用户管理等功能。核心网通过一系列的协议和接口，与无线接入网、外部网络以及其他核心网相互配合，实现全面的通信能力。

核心网的组成&功能：

用户数据管理：用户数据管理模块负责存储和管理用户的个人信息和服务配置数据；它包括用户身份识别、鉴权、访问控制等功能，确保只有经过验证的用户能够访问网络和使用相关服务

会话管理：会话管理模块跟踪和管理与用户相关的通信会话；它负责建立、维护和终止会话，处理用户的请求和应答，并确保用户在通信过程中的持续连接

移动性管理：移动性管理模块负责处理用户的位置更新、漫游管理和寻呼过程；它追踪用户的位置信息，确保用户在移动时能够无缝地切换到新的基站或网络，并提供相应的路由和转接功能

数据传输：数据传输模块负责承载用户数据流量的传输和路由；他通过核心网内部的各种协议和接口，将用户的数据从发送端传输到接收端，并确保数据的安全性和可靠性

信令处理：信令处理模块负责处理控制信令，包括呼叫建立、释放、状态查询等。它与其他核心网模块和外部网络之间进行通信，以实现用户间的信令交换和控制

计费：计费模块负责记录用户的通信行为和消费情况，并根据相关策略进行计费；它收集用户的通话时间、数据使用量等信息，生成账单并提供给运营商或服务提供商

2G/3G核心网架构：

无线接入网RAN包含：3G基站NodeB、2G基站BTS、无线控制器RNC和BSC

核心网CN包含：PS域（SGSN、GGSN；分组交换域--提供数据服务）、CS域（MSC/VLR；电路交换域--提供语音服务）

4G核心网架构：

4G基站eNodeB；分组核心网EPC只包含PS域（既提供数据服务，也可提供语音服务）

5G全云化网络架构：

5G核心网（SOC）：面向业务的核心网，满足差异化的业务需求

四个特点：

CUPS：控制面和用户面分离,，提升用户体验和网络效率

Slicing：切片

SBA：面向业务的架构

Native Cloud：原生云，硬件软件化，方便灵活切片

NGC vs EPC：

EPC网元功能		对应NGC(5GC)网络功能
MME	移动性管理	AMF
	鉴权管理	AUSF
	PDN会话管理	SMF
PDN-GW	PDN会话管理
	用户面数据转发	UPF
SGW	用户面数据转发
PCRF	计费及策略控制	PCF
HSS	用户数据库	UDM

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5G承载网架构

1、移动承载网包括回传网、城域网和骨干网

2、回传网根据无线网的架构，可能包括前传网、中传网和回传网

3、城域网，又分为接入层、汇聚层和核心层

4、承载网所有设备都具有路由转发功能(L3到边缘)，降低端到端时延；4G上承载网的设备只具备L2功能（设备间数据转发需要路由经过L3上层设备转发）

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5G无线网架构

基站功能结构：

BBU(基站单元)：处理数字信号 DU+CU

AAU/RRU(射频单元)：处理模拟信号

DU：处理实时相关

CU：处理非实时相关   --- 考虑云化处理

gNodeB(5G基站)两种方式：

1、BBU+eCRPI+AAU

2、BBU+CPRI+RRU

无线站点部署：

1、分布式站点（DRAN）：将BBU分布部署在不同位置

2、集中式站点（CRAN）：将BBU集中部署在一起，AAU/RRU分布部署

// 前传：需要更高速率(80倍)的CPRI接口(4G信号带宽 20MHz，5G信号带宽 100 MHz；4G基站天线数量 4个，5G基站天线数量 64个；需要5&16=80倍的速率)；部署成本太高，引入eCRTI

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端到端切片

什么是网络切片：

        网络切片是通过切片技术在一个通用硬件基础上虚拟出多个端到端的网络，每个网络具有不同网络功能，适配不同类型服务需求

切片的特点：

1、隔离性：资源隔离、安全隔离、OAM隔离，不同域可以采用不同的隔离技术

2、按需定制：按需提供切片生命周期，按需提供分布式部署，按需提供容量，按需提供网络服务

3、端到端：网络切片是端到端网络，包括RAN、传输网和核心网，需要跨域的切片管理系统

无线侧切片：切分时频资源

1、硬切分：切分成不同的时分或频分资源（频分：100 MHz资源根据不同的业务切分）

2、软切分：不同的切片动态共享 时频域资源

核心网切片：满足多样的业务需求

        提供各种控制面和用户面的功能，根据业务所需，进行差异化的组合和部署

承载网切片：Flex-Eth（灵活以太）实现网络切片（时分复用）

1、传统端口调度：基于报文优先级调度；长包阻塞短包，导致短包时延变大，业务之间相互影响

2、FlexE通道化：基于时隙调度；独占带宽，业务之间不相互影响

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总结

5G组网方式：NSA（非独立组网）和 SA（独立组网）

核心网架构特点：CUPS（控制面和用户面分离）、SBA（面向业务）、原生云、网络切片、MEC

无线网络：DRAN -> CRAN -> CU/DU分离

承载网：L3下沉，引入SDN（软件定义网络）