【大唐杯】5G网络架构与组网部署-旧

课程目标

5G网络整体架构组成
主要网元功能
网元间接口关系
了解5G网络组网部署策略

1.1 5G网络架构的演进趋势

概述

5G移动通信系统 包括5GC（核心网）和NG-RAN（无线接入网 Next Generation Radio Access Network）
5G核心网和5G接入网通过NG接口核心网，5G接入网之间通过XN接口连接。

5GC网元：AMF/UPF/SMF
NG-RAN网元：gNB ng-eNB(4G的下一代)

4G移动通信系统 包括EPC(Evolved Packet Core network，演进分组核心网)和E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network 演进通用陆地无线接入网络)
基站间接口 X2
EPC：包括MME/S-GW 管理界面/用户界面

MEC(Multi-access Edge Connection多介入边缘计算) 即将5GC功能下放到MEC 将MEC放到基站附近，端到端时延更低

RAN网络引入CU DU组网更灵活，利于多小区的集中控制，多功能实现

4G->5G 整体架构对比
BBU->CU+DU
RRU->AAU

4G网中 BBU和RRU用光纤传输（前传资源） BBU 到EPC 是回传
BBU+RRU+天线=接入网
CU叫集中单元 DU叫深度单元
CU DU在一起合设
CU DU分开 CU到DU中传 DU到AAU前传 CU到5GC回传(考虑基站的协同问题)

射频单元由RRU->AAU
5G网中射频单元和天线合为一体为AUU

接入网、承载网、核心网
接入网：数据从终端收集
承载网：数据的运输
核心网：管理中枢，数据处理分发，路由交换。

1.1.1 核心网架构演进

网络架构演变的核心目标：

实现从“互联网应用被动适应网络”向“网络主动、快速、灵活适应互联网应用”
网络和资源的部署将打破刑侦管理体制和传统组网思路的制约，转向以IDC为核心的新格局。

不同阶段：
模拟通信（载波通信模拟蜂窝）->数字通信（PDH\SDH X.25 ATM程控交换数字蜂窝）->互联网（数据IP化 IP/MPLS)->SDN/NFV(软硬分离，网元虚拟化)

3G->4G 核心网的演进特点是取消了CS域(Circuit Switch，电路交换域)只保留了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NDV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，，完全实现了CUPS(Control and User Plane Separation 控制与用户面分离)。

1.1.2 无线接入网演进

从2G开始到现在的5G，无线接入网技术一直处于变化之中，无线接入网的方式出现“分-合-分”的表象。

1.2 5G网元功能与接口

1.2.1 5G移动通信整体网络架构

5G网络功能之间的信息交互可以基于两种方式表示：
其一为基于服务表示（多对一访问机制） NRF:负责网络注册管理
其二为基于点对点表示。

5G无线接入网的基站网元结构拆分为CU(Centralized Unit 集成单元)和DU(Distributed Unit分布单元)

CU与DU分离options

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：3GPP标准确定了options2
-PDCP上衣便于形成数据锚点，便于支持用户面的双连接/多连接

1.2.25G主要网元功能

NG-RAN:

gNB/ng-eNB
1. 小区间无线资源管理
2. 无线承载控制
3. 连接移动性管理
4. 无线接入控制
5. 测量配置与下发
6. 动态资源分配

5GC:

AMF（访问移动性管理）
1. NAS安全加密完整性保护
2. 空间状态移动性管理
SMF（会话管理功能）
1. UE IP地址分配
2. PDU会话控制
UPF（用户面功能）
1. 移动性锚点
  gNodeB间切换的本地移动锚点
2. PDU处理

1.2.3 5G接口功能与协议

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。
N1接口是终端与AMF之间的逻辑接口，为非接入层接口；
N2接口是基站与AMF之间的接口，也称NG-C接口；
XN接口是接入网之间的接口。
E1接口是gNB-CU-CP与gNB-CU-UP之间的接口；
F1接口是gNB-CU与gNB-DU之间的接口；
Uu接口是UE与gNB的接口，通常称为空口。

1.3 5G物理组网部署

1.3.1 SA组网和NSA组网

3GPP针对5G移动通信系统确定了两种组网策略，分别是SA（StandAlone，独立组网）和NSA（Non-StandAlone，非独立）组网
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。（区别：5G基站能否单独向终端提供服务。

option3 控制面有LTE eNB连接到EPC 该阶段主要解决初期的5G覆盖

（S1-U 指5G基站和4G核心网的用户面连接
X2-U 4G基站5G基站分流）
option7 5G核心网替代了4G核心网控制面仅有ng-eNB连接到5GC 主要面向5G容量需求。
option4 控制面则仅由5G gNB连接到5GC

eNB: E-UTRAN 协议 4G基站S1接口连接到EPC
ng-eNB 4G基站NG接口连接到5GC
gNB NG 5G基站 NG接口连接5GC
en-gNB 5G基站 s1-u接口连接EPC