1. 5G网络架构的演进趋势

1.1 概述

5G移动通信系统包括5GC（5G Core NetWork，5G核心网）和 NG-RAN（Next Generation Radio Access Network，5G 无线接入网）。

5G核心网与5G接入网通过NG接口连接，实现控制面和用户面功能；
5G无线接入网之间通过Xn接口连接，实现控制面和用户面功能。

5G移动通信系统框架整体架构

4G移动通信系统包括EPC（演进分组核心网）和E-UTRAN（演进通用陆地无线接入网络）。

4G移动通信系统框架整体架构

4G和5G的架构对比：

RAN网络引入CU、DU,组网更灵活，利于多小区的集中控制，利于多功能的实现。MEC（Multi-access Edge Connection，多接入边缘计算）是支撑5G系统运行的关键技术。

1.1.1 核心网架构演进

不同阶段核心网技术特征与代表技术：

核心网的本质：路由交换
核心网从3G到4G的演进特点是取消了CS域(Circuit Switch，电路交换域）只保留PS域(Packet Switch,分组交换域）。4G移动通信系统实现了控制和承载相分离。
5G核心网基于SBA实现(Service Based Architecture，基于服务架构)，使用NFV技术灵活重构网络功能，使用SDN技术灵活构建数据转发通道,使用切片技术实现业务保障与资源利用率最大化，完全实现CUPS (Control and User Plane Separation，控制与用户面分离)，结合云技术全面支撑5G应用场景需求。为了应对5G网络的发展要求。5G真正实现了控制和用户面分离。

1.1.2 无线接入网演进

无线接入网的实现方式呈现“分合分”的表象。

2. 5G网元功能与接口

2.1 5G移动通信整体网络架构

5G网络功能之间的信息交互基于两种方式：

基于服务表示；

需要注册和发现的一个过程，拓展化好

基于点对点表示

提前约定好

实际部署时，可以两种结合。

5G无线接入网的基站网元功能拆分为CU（集中单元）和DU（分布单元）

在5G中CU和DU的划分方案（8种）：

底层功能划分方案：便于控制面集中，利于无线资源干扰协调；可以采用虚拟化平台
高层功能划分方案：目前标准确定了option2:

PDCP上移便于形成数据锚点，便于支持用户面的双连接/多连接

2.2 5G主要网元功能

5G系统由接入网（AN）和核心网（5GC）组成。

2.3 5G系统接口功能与协议

NG接口

NG接口是NG-RAN和5G核心网之间的接口，支持控制面和用户面分离，支持模式化设计。

NG-U接口主要功能：

NG-U接口在NG-RAN节点和UPF之间提供非保证的用户平面PDU传送;
协议栈传输网络层建立在IP传输上;
GTP-U在UDP/IP之上用于承载NG-RAN节点和UPF之间的用户面PDU。

Xn接口

Xn接口（基站与基站之间的接口，5G网接入内部的接口）

左侧表示控制面协议栈（Xn-C接口），右侧表示用户面协议栈（Xn-U接口）。在CU\DU分离下，Xn-C是CU-C之间的接口，Xn-U是CU-U之间的接口。

Xn-U接口的主要功能：

Xn-U接口提供用户平面PDU的非保证传送，并支持分离Xn接口为无线网络功能和传输网络功能，以促进未来技术的引入;
数据转发功能，允许NG-RAN节点间数据转发从而支持双连接和移动性操作;
流控制功能，允许NG-RAN节点接收第二个节点的用户面数据从而提供数据流相关的反馈信息。

E1接口

CU\DU分离场景下，E1接口是指CU-C与CU-U之间的接口，E1接口只有控制面接口（E1-C接口)。E1接口是开放接口，支持端点之间信令信息的交换，支持5G系统新服务和新功能。E1-C接口不能用于用户数据转发。

F1接口

CU\DU分离场景下，F1接口是指CU与DU之间的接口)区分为用户面接口（F1-U接口）和控制面接口（F1-C接口)。F1接口支持eNB-point之间的信令交互，包括支持不同eNB-point的数据发送。

Uu口控制面协议栈

控制面的主要功能:

RLC和MAC层功能与用户面中的功能一致
PDCP层完成加密和完整性保护
RRC层完成广播，寻呼，RRC连接管理,资源控制，移动性管理，UE测量报告控制
NAS层完成核心网承载管理，鉴权及安全控制

三层两面：物理层、数据层、RRC层、控制面、用户面
NAS层是控制面功能，位于核心网的AMF与终端之间，功能包括核心网承载管理、注册管理、连接管理、会画管理、安全性和策略控制。

Uu口用户面协议栈

用户面的主要功能:

头压缩，加密，调度，ARQ/HARQ
5G用户面增加新的协议层SDAP (Service Data Adaptation Protocol)，完成流(5G QoS flow)到无线承载(DRB)的QoS映射，为每个报文打上流标识(QFI: QoS flow ID ),使底层处理的时候可以按照等级处理

3. 5G网络组网部署

3.1 SA组网和NSA组网

根据3GPP定义，5G标准分为非独立组网(NSA）和独立组网(SA）两种模式。 SA组网是指使能5G网络不需要其他移动通信系统的辅助,可以独立进行工作。NSA组网是指使能5G网络需要其他移动通信系统的辅助，如果辅助缺失，那么5G网络不可以独立进行工作。通常而言，5G网络建设阶段，NSA组网方式是在表明5G网络的使用需要4G网络进行辅助。