1.3.1 5G网络架构

移动通信网络主要由无线接入网、承载网以及核心网组成，从而完成对业务的接入、传输及控制。5G通信网络也是如此，其网络架构可分为以下3个层面（如图1-5所示）。

（1）下一代无线接入网（NG-RAN,Next Generation-Radio Access Network）。NG-RAN的功能是实现业务的接入，将5G用户终端（如手机）接入网络，设备主体为基站。接入网与5G终端之间的逻辑接口被称为5G新空口（NR,New Radio）。

（2）5G核心网（5GC,5G Core）。5GC主要实现业务的控制，包括网络的移动性、准入鉴权、流量计费。设备主体一般为专用或通用服务器。

（3）移动承载网。移动承载网由移动回传网发展而来，其主要作用是负责传输无线接入网（RAN,Radio Access Network）与核心网交互的数据。设备形态一般为具备移动业务承载特性的路由器。

理解5G网络架构的3个层面之后，我们接着看如何部署5G网络。运营商为了尽可能保护4G时代的投资，并且尽快商用5G，在部署5G网络时会优先考虑如何使其与现有4G网络共存，共同发挥作用。因此，5G组网方式总体可以分为SA（独立组网）和NSA（非独立组网）两种，每一种都对应几个选项（如图1-6 所示）。SA方式指的是新建一套完整的5G网络，包含5G核心网和5G基站。而NSA方式是指利用现有的4G网络，通过改造、升级或增加设备等方式，使用户体验5G的部分功能，从而不浪费现有的网络资源。

1 SA

选项1、2、5、6是独立组网选项（如图1-7所示）。选项1早已在4G结构中实现；选项6仅是理论存在的部署场景，不具有实际部署价值，标准中不予考虑。所以独立组网主要考虑的是选项2和选项5。

图1-7中的控制面是发送管理、调度资源所需信令的通道，也可以理解为信令面。用户面是用来发送用户具体数据的通道，这两个平面相互独立。举例来说，当使用手机点开视频APP观看视频时，播放的视频内容是通过用户面传送到手机的，而调度这个视频播放的信令消息通过控制面传输，不会因为正在播放视频（占用了用户面）就无法调出其他的视频（指令通过控制面传输）。

选项2采用的组网方式是建立全新的5G核心网与5G基站。这种组网方式拥有5G的所有功能和特点，演进路线最短，是5G网络架构的最终形态。但是这种组网方式不能利用现有4G网络，投资巨大而且建设周期长。

选项5采用全新的5G核心网和升级后的4G基站。因为要对现有4G基站进行大面积升级，所以这种方式投资较大，而且不能实现5G的全部功能，性价比很低，前景不乐观。

2 NSA

NSA方式是对4G网络进行升级改造，使其增加5G功能。基于NSA架构的5G载波仅承载用户数据，其控制信令仍通过4G网络传输。NSA采用的是双连接方式，即手机可以同时接入4G和5G基站，可以同时进行业务传输。例如，选项3、选项3a和选项3x（如图1-8所示），手机连接到4G基站的同时也能接入5G基站。图中数据锚点的作用是对用户面进行数据分流，即手机既可以从4G基站获取数据，又可以从5G基站获取数据。

不难看出，选项3、3a和3x的组网方式主要区别在于将哪个节点作为数据锚点。

在选项3的情况下，4G基站作为数据锚点。4G基站不仅要负责控制管理，还要负责把核心网发送的数据分为两路，一路由自己发送给手机，将另一路分流给5G基站再发送给手机。这样一来，对4G基站的软硬件性能要求非常高，4G基站的负荷非常大，所以选项3自推出以来少有人关注。

选项3a是在选项3的基础上将数据锚点自4G基站移到4G核心网。这样一来， 4G基站的性能瓶颈就没有了，但是这种组网方式需要对4G核心网进行升级。

选项3x在选项3a的基础上再进行调整，将数据锚点移到5G基站上。这样既避免了对4G基站和核心网造成巨大压力，又利用了5G基站性能好、速度快的优势，这种方式也得到了业界的广泛关注，成为非独立组网的首选项。

由于选项3系列利用原有的4G核心网，因此，这种组网方式适合5G建设早期部署，并且该选项对4G网络改动小、投资小、部署快，可实现5G的快速商用，缺点是只能支持eMBB场景。

选项7系列比选项3系列更进一步（如图1-9所示），主要区别在于：选项7系列的核心网为5G核心网，并且4G基站升级为增强型4G基站。

同选项3系列类似，选项7系列中各选项的主要区别也是数据锚点的位置不同。选项3系列只能支持eMBB场景，而选项7系列由于使用了5G核心网，也可以支持uRLLC和mMTC场景。尽管选项7系列可以支持新功能和新业务，但是由于4G基站要升级改造为增强型4G基站工作量巨大，因此，更适合初期、中期部署。

选项4系列（如图1-10 所示）与选项3/7系列完全不同。选项3/7系列控制面都是由4G或者增强型4G基站负责，而在选项4系列中控制面完全由5G基站负责。选项4和选项4a的区别也仅是数据锚点不一样。

选项4系列适合5G中后期部署，此时5G基本覆盖成型，而4G网络更多的是作为5G网络的补充覆盖。

选项8和选项6一样，不具有实际部署价值，所以标准中不予考虑。

从全球范围看，虽然目前大部分运营商均选择了选项3x作为初期部署方案，但随着4G用户的逐步迁移和5G网络的更大规模部署，后续5G将如何持续演进还取决于运营商的投资成本、业务和终端演进方案等。

通过前面的学习我们知道，5G网络是一个服务于个人消费者、垂直行业以及运营商的统一平台。而为了能够灵活适配客户差异化的业务场景和需求，5G网络应具有非常高的灵活性、良好的隔离性、统一性和开放性，要同时满足这些需求，5G网络架构必须实现云化，因此，基于云的5G网络架构应运而生。通过引入网络功能虚拟化（NFV,Network Functions Virtualization）技术及软件定义网络（SDN,Software Defined Networking）技术，重构5G网络架构，灵活适配5G网络的各种业务场景和需求，以实现“一张物理网络，承载千百行业”的目标。