不管是2G、3G、4G還是5G，移動通信網絡主要由兩個子系統組成：無線接入網（RAN）和移動核心網。
RAN負責管理無線部分，以高效利用頻譜資源，並滿足用戶的服務質量需求。RAN的關鍵組件叫基站，2G時代的基站叫BTS，3G叫NodeB，4G叫eNB，5G叫gNB。
移動核心網在RAN和互聯網之間架起了一道橋樑，主要功能包括：
• 為數據和語音服務提供Internet連接
• 確保連接的QoS質量要求
• 管理用戶移動性，以確保服務不中斷
• 計費
核心網
在瞭解核心網之前，先來了解兩個概念：控制面和用戶面。
當你拿起手機上網時，基站會為你的手機建立無線信道連接。這個過程主要分為控制面連接和用戶面連接兩部分。控制面承載信令或控制消息。用戶面，也叫數據面或轉發面，承載數據流量。
首先，基站會在手機和核心網的控制面之間建立“控制面”連接，並在兩者之間轉發信令消息，這些消息包括手機身份驗證、註冊、移動性管理等。
然後，基站會在手機和核心網的用戶面之間建立“用戶面”連接，轉發用戶數據流量。
5G組網架構分為NSA和SA。在NSA架構下，5G基站依然連接4G核心網；在SA架構下，5G基站獨立連接5G核心網。因此，我們先來看一下4G核心網架構。
4G核心網叫EPC，主要由MME、HSS、PCRF、SGW和PGW組成。其中，MME、HSS、PCRF為控制面，SGW和PGW包含用戶面。
• MME（移動性管理實體）：負責追蹤和管理終端在RAN中的移動性。
• HSS（歸屬用戶服務器）：一個數據庫，存儲與用戶簽約相關的信息。
• PCRF（策略和計費規則）：負責策略控制決策和流量計費。
• SGW（服務網關）：主要負責與RAN之間轉發IP數據包。
• PGW（分組網關）：本質上是IP路由器，將核心網連接到外部Internet。
4G核心網可根據地理位置靈活部署，比如將MME和PGW部署於中心城市，而將SGW部署於小城市。
不過，5G核心網更加靈活。5G核心網稱為NG-Core，設計方式發生了空前改變。
首先，5G核心網的控制面和用戶面徹底分離，這使得用戶面UPF可靈活下沉，並與邊緣計算（MEC）一起分佈式部署於更接近用戶側的邊緣，從而可降低網絡時延，使能低時延5G應用。
UPF與邊緣計算一起部署
其次，也是更大的改變，5G核心網採用基於服務的架構（SBA）設計，其通過雲原生、無狀態的VNF（虛擬化網絡功能）和共享的數據層讓5G核心網更加彈性、高效和靈活，以滿足包括eMBB、mMTC、URLLC多樣化5G用例。還能通過微服務進行網絡切片，從而為各行各業提供定製化切片服務。
簡單的說，SBA=網絡功能服務+基於服務的接口。NFV從傳統軟硬件一體化的專用電信設備中解耦出虛擬化的、軟件化的網絡功能（NF），代替了傳統物理網元，而現在要進一步把NF分解為多個“網絡功能服務”。NF可通過“基於服務的接口”由多個模塊化的“網絡功能服務”組成。
4G核心網與5G核心網的區別
在控制面：
• AMF（接入和移動性管理功能），負責終端的移動性和接入管理，包括接入、連接、移動性管理，以及鑑權、位置服務等。大致對應原4G EPC中MME的移動性管理部分。
• SMF（會話管理功能），負責會話管理功能，包括IP地址分配、QoS控制、轉發路由控制等。大致對應原4G EPC中MME的部分功能+S/PGW的控制面部分。
• PCF（策略控制功能），負責策略控制，大致對應EPC中的PCRF。
• UDM（統一數據管理），管理用戶數據，包括用戶標識、用戶簽約數據、鑑權數據等，大致對應EPC的HSS的部分功能。
• AUSF（鑑權服務器功能），就是鑑權服務器，配合UDM專門負責用戶鑑權。
• NEF（網絡開放功能），類似於4G核心網中的SCEF（Service Capability Exposure Function），其通過API接口將業務能力開放給第三方服務商，以創新商業價值。只不過，與SCEF不同，NEF通過SBI以總線方式與所有NF相連，且兩者開放的API功能也存在差異。
• NRF（網絡功能庫），負責對網絡功能服務註冊登記、狀態監測等，實現網絡功能服務自動化管理、選擇和可擴展，並允許每個網絡功能發現其它網絡功能提供的服務。
• NSSF（網絡切片選擇功能），管理網絡切片相關信息，比如負責為終端選擇網絡切片。
在用戶面：
• UPF（用戶面功能），負責在無線接入網和Internet之間轉發流量、報告流量使用情況、QoS策略實施等，對應4G EPC中的S/PGW的用戶面。
從4G核心網到5G核心網
無線接入網
要了解無線接入網，先來看看基站的內部工作原理。
如上圖：
• RRC（無線資源控制），運行於無線接入網的控制面，作為無線資源控制層，RRC負責連接管理、接入控制、狀態管理、系統信息廣播等功能，但不負責在用戶面上處理用戶數據包。
• PDCP（分組數據匯聚協議），負責壓縮和解壓縮IP報頭，加密和完整性保護等。值得一提的是，在NSA組網模式下，PDCP層負責4G基站和5G基站之間的數據分流和聚合。
• RLC（無線鏈路控制），負責對數據分段/重組、ARQ糾錯、重複包檢測等。
• MAC（媒體訪問控制），負責實時資源調度決策、複用/解複用、緩衝等功能。
• PHY（物理層），負責編碼、調製、FEC等。
根據以上協議流程，5G基站又劃分為三部分：CU、DU和RU。
• CU，中央單元，處理RRC、PDCP等高層協議，負責非實時的配置和控制決策。
CU可採用雲化部署方式，甚至可以與核心網UPF和邊緣計算融合部署。
• DU，分佈式單元，處理對實時性較高的層2功能和部分物理層功能。
• RU，天線單元，指部分物理層和RF、天線部分。
如上所述，由於MAC層負責實時調度無線資源，因此DU需與RU就近部署（1ms以內）。一種典型的部署方式是，DU和RU共站部署；針對校園、工廠、商城等場景，一個DU可服務多個分佈式的RU。
這樣一來，無線接入網的回傳分為三部分：前傳、中傳和回傳。RU和 DU之間是前傳，DU和CU之間是中傳，CU到核心網是回傳。
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