1.3.3 5G核心网架构及关键技术
5G的核心网是基于NFV/SDN的灵活网络，可以实现差异化业务的资源编排，为普通消费者、应用提供商和垂直行业需求方提供网络切片、边缘计算等新的业务能力，能够满足多样化需求。5G核心网架构如图1-13所示，传统网元被拆分为多个网络功能（NF,Network Function）模块，并且各NF之间相互解耦，能独立自治。
图1-13 5G核心网架构
图1-13中的NF如下。
（1）UPF（User Plane Function）：用户面功能，主要实现数据分组转发。
（2）AMF（Access and Mobility Management Function）：接入及移动性管理功能，主要实现UE位置管理及接入鉴权。
（3）SMF（Session Management Function）：会话管理功能，主要实现会话管理、UE的IP 地址分配及管理、UPF的控制。
（4）PCF（Policy Control Function）：策略控制功能。
NF之间的逻辑接口如下。
（1）N2：基站与AMF之间的信令接口。
（2）N3：基站与UPF之间的数据接口。
（3）N4:UPF与SMF之间的信令接口，用于实现SMF和UPF间的会话管理、控制策略、计费策略等功能。
（4）N6:UPF到互联网或企业应用的数据接口。
（5）N9:UPF到UPF的数据接口。
在5G部署初期，运营商城域移动承载网主要负责承载N2、N3流量，中期及成熟期承载N4、N6及N9流量。
为实现5G核心网的云化，5G核心网具备以下三大特性。
（1）特性一：CP和UP彻底分离
在5G时代之前的核心网设备，控制面（CP）和用户面（UP）没有做到完全分离。以4G核心网EPC为例，其主要由MME（移动性管理实体）、SGW（服务网关）和PGW（PDN网关）等设备构成，其中，MME为纯控制面设备，SGW和PGW不是纯用户面设备，比如PGW仍需具备给手机分配IP地址的控制面功能。而在5G时代，基于图1-14可知，UPF为纯用户面设备，AMF、SMF为纯控制面设备。那么，5G核心网设备为什么一定要实现控制面和用户面的彻底分离呢？其实分离意味着架构更加灵活，通过将用户面网关UPF分离出来，就可以实现UPF的下沉，将其部署在更加靠近用户的边缘节点，从而缩短传输距离，降低用户面时延。比如针对uRLLC中的车联网业务，此类业务的用户面网关UPF可下沉到地市边缘数据中心（DC,Data Center）机房进行安装部署，且增加具有强计算及存储能力的MEC（多接入边缘计算）节点，使车辆到服务器的距离缩短到10km内，将车联网的端到端时延降低到毫秒级，确保自动驾驶的安全性。
图1-14 5G核心网下沉
另外，由于三大场景对带宽和时延的要求不同，且综合考虑用户的体验感知及运营商投资、运维成本，UPF根据场景需要下沉至各层次的云化数据中心。例如，工业物联网等mMTC业务部署在核心DC、AR/VR等eMBB业务部署在本地DC。
（2）特性二：NFV
NFV是实现核心网云化的关键技术之一，主要通过运用虚拟化技术解耦设备的软硬件，设备功能以软件形式部署在统一通用的基础设施上（如x86服务器），从而提升系统灵活性，实现多种网络功能，提升运维效率。
对于传统的核心网设备，各设备厂商采用专用架构硬件，资源无法共享，同时软硬件合一，扩容复杂，新业务上线周期长。而5G网络要求实现多场景业务的灵活部署、不同垂直行业用户对于端到端网络资源的差异化逻辑切分，这些都是传统核心网设备结构无法满足的。通过引入NFV技术，可满足5G网络的多种业务需求，降低网络运营商设备采购成本，提升资源利用率，实现新业务敏捷上线。
（3）特性三：基于服务的架构（SBA,Service-Based Architecture）
SBA，即网络功能模块化，通过模块化实现网络功能的解耦和集成，不同的业务可以按需选择不同的网络功能。这种模块化设计有什么好处呢？其最大好处是方便“功能裁剪”，比如对于实现物联网这类mMTC业务，因大部分物联网终端都是静止的，所以“移动性”这个功能模块就可裁剪掉，又由于大部分物联网业务对网络带宽和时延都没有特殊要求，即不需要QoS保障，因此“策略控制”和“QoS执行”功能模块也可进行裁剪。综上，基于SBA特性，可根据业务灵活性进行功能裁剪，快速实现网络部署。
总而言之，5G核心网是软件驱动、基于服务化架构的网络。软硬件解耦以后，引入NFV与SDN功能，不仅实现了控制与转发分离，还实现了移动性管理与会话管理解耦，并且不再对接入方式感知，无论是3GPP标准还是非3GPP标准的网络都可以接入5G核心网，实现真正意义上的万物互联。