引言：本文主要面向有了解5G需求的非通信从业者，先介绍移动通信的发展历程、5G全网架构（接入网+承载网+核心网），然后挑重点地介绍一下接入网、承载网、核心网的演进过程和关键技术。

一、基础知识

1.1 通信分为有线通信和无线通信

1.2 移动通信是常用的无线通信技术之一，经历了多次的迭代

1.3 移动通信已经进入5G时代

1.4 网络架构

（1）全网架构

（2）移动通信网络架构

二、无线接入网的演进

2.1 一体式基站架构

2.2 分布式基站结构，分布式接入网（D-RAN，Distributed RAN）

2.3 集中化基站结构，集中化无线接入网（C-RAN，Centralized RAN）

2.4 5G基站结构

三、5G承载网

3.1 前传（AAU-DU）

（1）光纤直连

（2）无源WDM方式

（3）有源WDM/OTN方式

3.2 中传（DU-CU）和回传（CU-核心网）

（1）利用分组增强型OTN设备组建中传网络，回传部分继续使用现有IPRAN架构

（2）中传与回传网络全部使用分组增强型OTN设备进行组网

四、核心网的演进

4.1 2G核心网

4.2 2.5G核心网

4.3 3G核心网

4.4 4G核心网

4.5 5G核心网

一、基础知识

1.1 通信分为有线通信和无线通信

（1）无线通信

介质：利用电磁波信号来交换信息，不需要介质，注意，空气也是介质，所以无线通信在真空中也能运行。

主要技术：移动通信、蓝牙、Wi-Fi、ZigBee、Z-Wave、RFID、红外。

（2）有线通信

介质：顾名思义，必须通过某一介质。

主要技术：USB、RS-485、RS-232、ETH、M-BUS、PLC。

1.2 移动通信是常用的无线通信技术之一，经历了多次的迭代

移动通信是指双方或至少有一方处于运动中进行信息交换的通信体制。移动通信的发展约从1946年AT&T推出第一台移动电话开始，从1G到5G，再到未来的6G，移动通信的主要发展历史如下表所示：

移动通信	1G	2G	3G	4G	5G
出现时间	1980S	1990S	2000S	2010	2020
传播信息	语音通话	文字	图片	视频、游戏	虚拟现实
网络频段（MHz) (不同国家不同)	800	900、1800、1900	800、850、900、1700、1900、2100	700-900、1700-1900、2100、2300、2500、2600	600-900、1800、2100、2300、2500、2600、3300、3500、4900、28K、39K、47K
峰值速率	10kbps	100kbps	10Mbps	1Gbps	20Gbps
用户体验速率	1kbps	10kbps	0.1Mbps	10Mbps	0.1-1Gbps
时延				10ms	1ms
连接数密度				10万/km2	100万/km2
关键技术	频分多址（FDMA）、蜂窝网络架构	时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）	基于CDMA的宽带无线接入技术（WCDMA）、CDMA2000	长时分组（LTE）技术	毫米波通信、大规模天线阵列、多用户MIMO（MU-MIMO）、网络切片

“G”代表代（Generation）
大约每10年一个周期
8Mbps = 1M Byte/s（MB/s）

由上表可知，随着移动通信的发展，网络频段是越来越高的。这是因为频率越高，能使用的频率资源就越丰富，传输速率也就越高，因此，大家的网速也就越来越快。以道路做类比，路越宽（频谱资源越丰富），单位时间内能通过的车辆（传输速率）也就越高。

那问题来了，“为什么以前我们不用高频率呢？”。原因很简单，频率越高，费用越大，不是不想用，是用不起。电磁波的显著特点：频率越高，波长越短，越趋近于直线传播（绕射能力越差），在传播介质中的衰减也越大，所以高频段的移动通信需要更多的基站，建设网络的成本也要高很多。此外，高频段对设备的性能要求也越高。

当然，移动通信技术的迭代升级远不止提高频段这么简单，以下是每一代通信技术的特点和主要技术（以下简要了解即可，非通信专业的可能会难以理解）：

1G：第一代移动通信技术使用模拟信号进行通信。它的主要特点是语音通信，但传输速度缓慢，安全性差。第一代移动通信技术使用的是AMPS（Advanced Mobile Phone System）标准。AMPS标准是一个频分多址（FDMA）系统，允许每个频率带宽进行语音通信，但数据传输速度缓慢。

2G：第二代移动通信技术采用数字信号进行通信，实现了数字化语音通信。此外，2G技术还提供了短信、彩信和基本的数据传输服务。它比1G提高了数据传输速度和通信质量。第二代移动通信技术使用的是GSM（Global System for Mobile Communications）标准。GSM标准是一个时分多址（TDMA）系统，可以将信道划分为多个时隙，使得多个用户可以同时使用同一个频率。2G技术还采用了CDMA（Code Division Multiple Access）技术，允许多个用户在同一频率上进行通信，但使用不同的编码方式进行区分。

3G：第三代移动通信技术引入了高速数据传输，使移动互联网开始普及。3G技术提供了高质量的语音和视频通话、网络游戏、移动电视和其他高带宽数据应用。第三代移动通信技术主要采用宽带数字技术，使用的是WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access）和CDMA2000标准。WCDMA是一种直接扩频的CDMA技术，可以提供高速数据传输和高质量语音通信。3G技术还引入了高速数据传输技术，如HSPA（High Speed Packet Access）和EV-DO（Evolution-Data Optimized）。

4G：第四代移动通信技术实现了更高的数据传输速度和更低的延迟。它支持更多的高带宽应用程序，如高清视频流媒体和在线游戏。4G还提供了更高的网络安全性。第四代移动通信技术主要采用LTE（Long-Term Evolution）标准。LTE是一种OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术，可以将频段划分为多个子载波，提供更高的数据传输速度和更低的延迟。LTE还引入了MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技术，允许多个天线同时传输和接收数据，提高网络容量和覆盖范围。

5G：第五代移动通信技术是目前最先进的移动通信技术，其主要特点是超高速数据传输、超低延迟和更大的网络容量。5G技术将促进更多的智能应用和物联网设备的发展。第五代移动通信技术主要采用NR（New Radio）标准。NR是一种基于OFDM和MIMO技术的新型无线接入技术，可以提供更高的数据传输速度、更低的延迟和更大的网络容量。5G技术还采用了毫米波和波束成形技术，可以实现更高频率的数据传输和更精确的信号传输。

1.3 移动通信已经进入5G时代

第五代移动通信技术（英语：5th Generation Mobile Communication Technology，简称5G）是具有高速率、低时延和广连接特点的新一代宽带移动通信技术，是实现人机物互联的网络基础设施。

5G的用户体验速率可达1Gbps，合125MB/s，是4G网络传输速度的100倍。举例来说，一部1G的电影可在8秒之内下载完成。

5G三大场景：

eMBB（增强移动宽带）：

① 连接广覆盖子场景：最基本的覆盖方式，重在为用户提供无缝的高速业务体验。

② 热点高容量子场景：面向局部热点区域，为用户提供极高的数据传输速率。

mMTC（海量机器类通信）：

① 旨在为海量连接、小数据包、低成本、低功耗的设备提供有效的连接方式。

② 面向智慧城市、环境监测、智慧农业等以传感和数据采集为目标的业务。

③ 关注点：系统可连接数、覆盖延伸、网络能耗和终端部署成本。

uRLLC（超可靠低时延通信）：

对高可靠性和低时延有着严格的要求；主要面向车联网、工业控制、移动医疗等垂直行业的特殊应用需求。

1.4 网络架构

（1）全网架构

先上一张全网架构图（乍一看很复杂，不过没关系，本小节如果看不懂可以略过），左边为固定侧网络架构，右边为无线侧网络架构（右边是我们要重点了解的，左边看看就行）。

英文简称	英文全程	中文名	作用
固定侧设备（图中左边）
MSAN	Multi-Service Access Node	多业务服务接入节点	集成了多种传输技术（如ADSL、VDSL、光纤等）和多种业务（如语音、数据、视频等）的通信设备，负责将用户的业务流量从本地回路（如电话线、光纤等）中接入到服务提供商的核心网中。
ONT	Optical Network Terminal	光网络终端	光纤接入网络中用户侧的设备，主要作用是连接用户设备（如电脑、电话、电视等）与OLT之间的光纤链路，实现用户与光纤接入网络的连接。
ODN	Optical Distribution Network	光分布网络	将OLT发出的光信号传输到用户端ONT，并将ONT上报的信号传输回OLT。
OLT	Optical Line Terminal	光线路终端	实现对用户端ONT的接入、控制和管理，同时将用户的数据转发到核心网中。
SR	SFP Transceiver	光模块	用于光纤通信的模块，可与光纤交换机、路由器等设备配合使用，提供高速率光纤接口。
BRAS	Broadband Remote Access Server	宽带远程接入服务器	它是一种网络设备，用于将广域网（WAN）连接与宽带接入网络（BAN）连接相连。
BR	Broadband Router	业务路由器	实现多种网络协议和接入方式的互联互通，包括光纤、DSL、电缆等。
CR	Chassis Rack	机架式光纤交换机	是一种高密度的光纤交换机，适用于数据中心和企业网络中大规模的光纤接入和聚合。
BC	Business Control Platform	业务控制平台	是宽带接入网络中的一个控制平台，用于实现对网络业务的管理和控制。
BB	Broadband Access Network	宽带接入网	用户接入互联网或服务提供商核心网的宽带网络，包括光纤接入网、数字用户线路（DSL）等。它是用户接入互联网的基础，为用户提供高速、稳定的网络连接。
FW	Firewall	防火墙	用于保护计算机网络免受未经授权访问和攻击的安全设备。
无线侧设备（图中右边）
RTN	Radio Transmission Network	无线微波传输系统	用于无线接入和无线回传，可以提供高带宽、低时延的无线传输服务。
PTN	Packet Transport Network	分组传输网	基于分组交换技术的传输网络，可以提供高效、灵活、可靠的数据传输服务。它主要用于连接不同地域、不同类型的网络，为用户提供跨域数据传输服务。
MSTP	Multi-Service Transport Platform	多业务同步传输平台	用于传输不同类型数据的集成传输平台。它可以同时传输语音、数据、视频等多种业务。
BSC	Base Station Controller	基站控制器	用于控制多个基站（BTS）的无线资源，实现对无线通信网络的管理和控制。
RNC	Radio Network Controller	无线网络控制器	3G无线通信系统中的设备，用于控制多个基站（Node B）的无线资源，实现对无线通信网络的管理和控制。
AR	接入路由器	Access Router	连接用户设备和IP网络的路由器，通常位于运营商网络的边缘位置。
BR	边界路由器	Border Router	连接两个不同IP网络的路由器，通常位于不同的自治系统（AS）之间。

固网侧：集客（Group Customer）和家客（Family Customer）通过接入网接入，接入网主要是GPON(包括ONT、ODN、OLT)。信号从接入网出来后进入城域网（MAN），城域网又可以分为接入层、汇聚层和核心层。BRAS为城域网的入口，主要作用是认证、鉴定、计费。信号从城域网走出来后到达骨干网，在骨干网处，又可以分为接入层和核心层。其中，移动叫CMNET、电信叫169、联通叫163。

无线侧：手机或者集团客户通过基站接入到无线接入网，在接入网侧可以通过RTN或者IPRAN/PTN解决方案来解决，将信号传递给BSC/RNC（Base Station Controller/Radio Network Controller），再将信号传递给核心网，其中核心网内部的网元通过IP承载网来承载。

固网侧和无线侧之间可以通过光纤进行传递，远距离传递主要由波分产品来承担，波分产品主要是通过WDM+SDH的升级版来实现对大量信号的承载，OTN是一种信号封装协议，通过这种信号封装可以更好的在波分系统中传递。

最后信号通过防火墙到达INTERNET。

（2）移动通信网络架构

移动通信网络的组成：接入网（RAN）、承载网、核心网（CN）、传输网。

网络层次	英文名称	功能
无线接入网	Radio Access Network（RAN）	是移动用户与移动通信系统之间的第一层，主要提供无线接入服务，将移动用户设备（如手机、平板电脑）与移动通信系统连接起来。
承载网	Aggregation Network	是移动接入网与核心网之间的中间层，主要负责将多个接入网的流量进行汇聚和转发。承载网可以是有线网络，如光纤、千兆以太网等，也可以是无线网络，如LTE、WiMAX等。
核心网	Core Network	负责数据的传输、路由和交换。核心网通常由高速路由器、交换机等设备组成，其主要特点是大容量、高可靠性和高安全性。
传输网	Transmission Network	主要负责数据的传输，为其他层次的网络提供基础的物理层面的支持。

数据流向：终端=>接入网=>承载网=>核心网=>传输网=>核心网=>承载网=>接入网=>终端。

以快递为类比，各部分的角色如下：

接入网=快递分公司，把所有人的快递收一收，往运输线路发，或者派送快递。

承载网=快递运输线路，送往各大物流交换中心，再在物流中心更换运输线路。

核心网=物流交换中心/物流总部，负责统筹交换分配，把快递分类发往不同城市并计费。

传输网=物流交换中心之间的长途公路。

有时候，我们也称核心网为骨干网，传输网和承载网的主要区别是传输网负责核心网间的通信（核心网通常部署在大城市中）；承载网则负责把接入网数据传输至核心网。

通信过程的本质，就是 “编码解码、调制解调、加密解密”。

编码是把要传递的信息按照一定的规则进行组织，而解码就是把收到的信息按照一定的规则进行解析，并且这个规则必须是编码者和解码者事先都知道或约定好的。

调制是用一个信号（原信号也称调制信号）去控制另一个信号（载波信号）的某个参量，从而产生已调制信号，而解调则是相反的过程，即从已调制信号中恢复出原信号。根据所控制的信号参量的不同，调制可分为：调幅（控制载波信号的幅度）、调频（控制载波信号的频率）、调相（控制载波信号的相位）。

加密（incode）是使用算法对明文（可读懂的信息）进行重写，生成密文的过程。而解密（descode）就是该过程的逆过程，即将该密文转化为明文的过程。

二、无线接入网的演进

无线接入网由以下部分组成：

基站子系统（Base Station Subsystem，BSS）：基站子系统是连接移动设备和核心网的接口，包括基站控制器（BSC）和基站收发器（BTS）。

基站控制器（Base Station Controller，BSC）：负责管理多个BTS，控制无线资源分配和移动用户的管理。

基站发射机（Base Transceiver Station，BTS）：负责无线信号的发送和接收。

基站：基站是移动设备接入互联网的接口设备，是接入网的核心。在4G中，基站称为eNodeB或者eNB；而在5G中，基站则称为gNodeB。（其实另外还有一种基站，称为ng-eNB，它是作为5G网络中，向下兼容4G网络而存在的）。基站通过接收和发送无线电信号来连接移动设备和通信网络。基站通常放置在高地上，例如建筑物、山丘或塔等高处，以获得更广泛的通信覆盖范围。

用户设备（User Equipment，UE）：用户设备包括移动电话、数据卡和其他支持无线通信的设备。

无线信道：无线信道是指用于在移动设备和基站之间进行无线通信的信道，包括语音和数据通信信道。

空口：用户设备（UE）和基站之间用来连接的空中接口，又可以称为空口或Uu口。空中接口有两个方向：若基站作为信源，发送消息给UE，则中间的信道称为下行信道；若UE作为信源，发送消息给基站，则中间的信道称为上行信道。

辅助设备：辅助设备包括天线、电缆、功率放大器等设备，用于增强信号传输和接收的能力。

目前，5G基站设备的整体架构主要分为2类：（这里的缩写后文马上会有解释）

2层架构：BBU+AAU/（RRU+天线）；
3层架构：CU+DU+AAU/（RRU+天线）。

3层架构中，CU、DU为基带设备，共同完成5G基带协议处理的全部功能。DU设备主要基于专用硬件平台实现，而CU设备则一般基于通用硬件平台实现。

CU负责高层基带协议处理，并提供与核心网之间的回传接口。
DU完成底层基带协议处理，并提供与5G AAU/RRU之间的前传接口。CU与DU之间通过F1接口交互。

2层架构中，BBU集成了CU与DU的全部基带处理功能。

无线接入网的演进主要体现在基站架构的变化（一体式基站 => 分布式基站 => 集中化基站 => 5G基站），演进过程如下：

2.1 一体式基站架构

传统基站包括：BBU、RRU、馈线、射频天线四部分。

中文名称	英文名称	作用
基带处理单元	Building Base band Unit（BBU）	负责基带数字信号处理功能（编码、复用、调制和扩频等）。
远端射频单元	Radio Remote Unit（RRU）	在远端将基带光信号转成射频信号，再经过功放和滤波，通过天线口放大传送出去。
馈线		连接RRU和天线。
天线		主要负责线缆上导行波和空气中空间波之间的转换。

一体式基站架构是2G移动通信制式最初采用的主要形态：

天线位于铁塔上；
其余部分位于铁塔下面的机房内，BBU和RRU被放在一个机房或者柜子；
天线通过馈线与室内机房连接。

然而，随着移动通信技术的快速发展和应用场景的变化，一体化基站也逐渐暴露出了一些问题：

建设和维护成本高，建设周期较长：一体式基站需要在每一个铁塔下面建立一个机房，同时需要具备传输、电源、空调等配套资源。

新增或减少基站节点困难：调整无线网络架构困难，不利于灵活地网络伸缩。

其实总结起来就是一句话，成本高，无线网络架构的发展演进，无非是两个驱动力：

一是为了更高的性能；
二是为了更低的成本。

2.2 分布式基站结构，分布式接入网（D-RAN，Distributed RAN）

后来，RRU和BBU分开，有时候挂墙，大部分放到机柜里。

挂在墙上的RRU

机柜里的RRU

再后来，RRU被放到天线身边，即RRU拉远。由此诞生了分布式基站，无线接入网（RAN）也就变成了D-RAN（Distributed RAN，分布式无线接入网）。

D-RAN主要有两个优势：

大大缩短了RRU和天线之间馈线的长度，可以减少信号损耗，也可以降低馈线的成本；
让网络规划更加灵活，现在铁塔可以置于离机房比较远的位置了，而且RRU加天线比较小，投放策略更加灵活了，可以实现无缝覆盖，提高网络覆盖性能。

2.3 集中化基站结构，集中化无线接入网（C-RAN，Centralized RAN）

分布式基站架构从2G开始出现，3G大量使用，4G完全成熟化。但仍有问题没有解决，在D-RAN的架构下，运营商为了摆放BBU和相关的配套设备（电源、空调等），需要租赁和建设很多的室内机房，随着信号覆盖需求的增加，运营商的成本也越来越高。

于是，运营商就想出了C-RAN这个解决方案。这个C，不仅代表集中化，还代表了别的意思：Centralization—集中化、Cloud—云化、Cooperation—协作、Clean—清洁。

相比于D-RAN，C-RAN做得更绝，除了RRU拉远之外，它把BBU全部集中起来（BBU基带池），放在了中心机房(CO，Central Office)，这样就大大减少了机房的数量，这样说可能没有直观的感受，以下是几个数字：

整个移动通信网络中，基站的能耗占比：72%；
基站中，空调的能耗占比：56%。

机房少了，电费少了，租金少了，维护费用也少了，人工费用也跟着减少了，所以C-RAN简直是运营商的福音。还记得5G的特点之一吗，5G的信号频率更高，需要的基站数量也就要多很多，一些估算认为，为了提供与4G相同的覆盖范围，需要的5G基站数量可能高达5倍左右，所以对5G而言，C-RAN也有重要意义。此外，C-RAN还有其他优点：

分散的BBU变成BBU基带池，并进行了虚拟化后，基带池中不需要专用的BBU基带处理单元，使用通用服务器就可以虚拟出BBU来完成大部分的BBU日常功能处理，便于统一管理和调度，资源调配更加灵活。
拉远之后的RRU搭配天线，可以安装在离用户更近距离的位置，所以用户终端发射功率就可以降低了，低的发射功率意味着电池寿命的延长和无线接入网络功耗的降低。

2.4 5G基站结构

到了5G时代，基站被称为gNB或gNodeB，基站不再是由BBU、RRU、天线这些东西组成了，而是被重构为以下3个功能实体：

中文名称	英文名称	作用
集中单元	Centralized Unit（CU）	原BBU的非实时部分将分割出来，重新定义为CU，负责处理非实时协议和服务。这个模块容易虚拟化和集中云化。
有源天线单元	Active Antenna Unit（ AAU）	BBU的部分物理层处理功能+原RRU+无源天线=AAU。
分布单元	Distribute Unit（DU）	BBU的剩余功能重新定义为DU，负责处理物理层协议和实时服务。这部分功能很难云化，仍然放在接近站点的位置。

所以，为什么要把BBU拆成CU和BBU呢？可以先看看4G基站间的信息交互模式，由下图可知，4G基站之间是一个全Mesh网络，每个基站都要独立和周围的基站建立连接交换信息。基站数量多了以后，连接数将呈指数级增长。这个问题导致了4G基站间干扰难以协同的痼疾，特别是在5G时代，激增的基站数量，将会无限放大这个问题。

总体来说，切分CU和DU的好处还是很多的：

（a）实现基带资源的共享

由于各个基站的忙闲时候不一样，传统的做法是给每个站都配置为最大容量，而这个最大容量在大多数时候是用不到的。比如学校的教学楼在白天话务量很高，而到了晚上就会很空闲，而学生宿舍的情况则正好相反，但这两个地方的基站却要按最大容量设计，造成很大的资源浪费。如果教学楼的和宿舍的基站能够统一管理，把DU集中部署，并由CU统一调度，就能够节省很多资源。

（b）有利于实现无线接入的切片和云化，以满足不同业务场景的需求

网络切片作为5G的目标，能更好地适配eMBB，mMTC和uRLLC这三大场景对网络能力的不同要求。

切片实现的基础是虚拟化，但是在现阶段，对于5G的实时处理部分，通用服务器的效率还太低，无法满足业务需求，因此还需要采用专用硬件，而专用硬件又难以实现虚拟化，这样一来，就只好把需要用专用硬件的部分剥离出来成为AAU和DU，剩下非实时部分组成CU，运行在通用服务器上，再经过虚拟化技术，就可以支持网络切片和云化了。此外，配合核心网部分下沉、边缘计算平台，可以实现实时业务的边缘计算。

（c）满足5G复杂组网情况下的站点协同问题

5G和传统的2G/3G/4G网络不同的是高频毫米波的引入。由于毫米波的频段高，覆盖范围小，站点数量将会非常多，会和低频站点形成一个高低频交叠的复杂网络。要在这样的网络中获取更大的性能增益，就必须有一个强大的中心节点来进行话务聚合和干扰管理协同。毫无悬念，这样的中心节点就是CU。

但是，在DU和CU的拆分在带来诸多的好处的同时，也会带来一些不利影响：

首当其冲的就是时延的增加。网元的增加会带来相应的处理时延，再加上增加的传输接口带来的时延，虽然不算太多，但也足以对超低时延业务带来很大的影响。
其次是网络复杂度的提高。5G不同业务对实时性要求的不同，eMBB（增强型移动带宽）对时延不是特别敏感，看高清视频只要流畅不卡顿，延迟多几个毫秒是完全感受不到的；mMTC（海量物联网通信）对时延的要求就更宽松了，智能水表上报读数，有个好几秒的延迟都可以接受；而uRLLC（低延时、高可靠通信）就不同了，对于关键业务，如自动驾驶，可能就是“延迟一毫秒，亲人两行泪”。因此对于eMBB和mMTC业务可以把CU和DU分开来在不同的地方部署，而要支持uRLLC，就必须要CU和DU合设了。这样一来，不同业务的CU位置不同，大大增加了网络本身的复杂度，管理的复杂度也就蹭蹭上去了。

综上，CU和DU虽然可以在逻辑上分离，但物理上是不是要分开部署，还要看具体业务的需求才行。对于5G的终极网络，CU和DU必然是合设与分离这两种架构共存的。所以，5G的承载网中，数据的传输存在前传、中传、回传三种：

前传：AAU和DU之间；
中传：DU和CU之间；
回传：CU和核心网之间。

DU和CU的位置并不是严格固定的，若合起来部署，此时没有中传；只有分开部署时，DU和CU之间才会有中传。

三、5G承载网

前面再谈接入网的时候，提到的前传、中传、回传等概念就是在承载网中实现的（这部分简单知道即可，其实非从业人员很难深入了解）。

3.1 前传（AAU-DU）

（1）光纤直连

每个AAU与DU全部采用光纤点到点直连组网。实现起来很简单，但最大的问题是光纤资源占用很多。随着5G基站、载频数量的急剧增加，对光纤的使用量也是激增。所以，光纤资源比较丰富的区域（或比较有钱的区域），可以采用此方案。

（2）无源WDM方式

将彩光模块安装到AAU和DU上，通过无源设备完成WDM功能，利用一对或者一根光纤提供多个AAU到DU的连接。

波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）：将两种或多种不同波长的光载波信号（携带各种信息）在发送端经复用器（亦称合波器，Multiplexer）汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术。

彩光模块：光复用传输链路中的光电转换器，也称为WDM波分光模块。不同中心波长的光信号在同一根光纤中传输是不会互相干扰的，所以彩光模块实现将不同波长的光信号合成一路传输，大大减少了链路成本。

采用无源WDM方式，虽然节约了光纤资源，但是也存在着故障定位较难、不易管理等问题。

（3）有源WDM/OTN方式

在AAU站点和DU机房中配置相应的WDM/OTN设备，多个前传信号通过WDM技术共享光纤资源。相比无源WDM方案，组网更加灵活（支持点对点和组环网），同时光纤资源消耗并没有增加，简单来说，就是即耦合了光路，又能进行管理。

光传送网（Optical Transport Network，OTN）：是以波分复用技术为基础，在光层组织网络的传送网，是下一代的骨干传送网。

3.2 中传（DU-CU）和回传（CU-核心网）

由于中传与回传对于承载网在带宽、组网灵活性、网络切片等方面需求是基本一致的，所以可以使用统一的承载方案，主要介绍以下两种方案。

（1）利用分组增强型OTN设备组建中传网络，回传部分继续使用现有IPRAN架构

IPRAN：是针对IP化基站回传应用场景进行优化定制的路由器/交换机整体解决方案。

（2）中传与回传网络全部使用分组增强型OTN设备进行组网

四、核心网的演进

4.1 2G核心网

英文简称	英文全程	中文名	作用
MSC	Mobile Switching Center	移动交换中心	无线电信网络中的交换机，用于处理来自移动设备的通信。它负责路由呼叫、短信和数据服务，将它们转发到正确的位置，并确保通信顺畅。
VLR	Visitor Location Register	访问位置登记	存储来自漫游移动设备的信息的数据库。
HLR	Home Location Register	家庭位置登记	存储用户信息的数据库，包括设备识别码、用户身份信息和订阅信息。
AUC	Authentication Center	认证中心	用于对移动设备进行身份验证的中心化系统。
EIR	Equipment Identity Register	设备识别码登记	存储设备识别码（IMEI）的数据库，用于防止丢失、盗窃或未经授权的移动设备的使用。

2G组网非常简单，MSC是最主要的设备，HLR、EIR和用户身份有关，用于鉴权。

上图把“MSC/VLR”放到一个框中，是在物理上，VLR和MSC是同一个硬件设备，相当于一个设备实现了两个角色，HLR/AUC也是如此。

4.2 2.5G核心网

2.5G（GPRS）在之前2G只能打电话、发短信的基础上，有了GPRS，就开始有了数据（上网）业务。于是，核心网有了大变化，开始有了PS核心网、SGSN、GGSN。

英文简称	英文全程	中文名	作用
SGSN	Serving GPRS Support Node	服务GPRS支持节点	数据传输节点，负责处理GPRS（通用分组无线服务）数据流，并提供移动设备的位置管理、用户认证和数据安全等功能。
GGSN	Gateway GPRS Support Node	网关GPRS支持节点	用于连接无线电信网络和互联网的网关设备，负责将GPRS数据流转发到正确的互联网位置，并与外部网络进行通信。
PS核心网	Packet Switched Core Network	PS核心网	基于分组交换技术的移动通信核心网络，用于支持移动设备的IP数据服务。移动设备可以通过无线接入技术进行接入，然后通过SGSN和GGSN等节点，连接到互联网、其他公共和私有网络。

4.3 3G核心网

3G时代，基站发生了变化，网络结构也跟着发生了相应的变化。

3G基站，由RNC和NodeB组成。3G除了硬件变化和网元变化之外，还有两个很重要的思路变化。

IP化。TCP/IP、以太网、网线、光纤开始大量投入使用，设备的外部接口和内部通讯，都开始围绕IP地址和端口号进行。
分离。网元设备的功能开始细化，不再由一个设备集成多个功能，而是拆分开，各司其事。后来，又进行了承载和控制的分离，即将用户面和控制面的数据分离。

用户面，是用户的实际业务数据，即语音数据，视频流数据等。

控制面，是为了管理数据走向的信令、命令。

4.4 4G核心网

4G核心网中，SGSN变成MME，GGSN变成SGW/PGW；基站里面的RNC没有了，为了实现扁平化，功能一部分给了核心网，一部分给了eNodeB；在3G到4G的过程中，IMS出现了，取代传统CS（也就是MSC那些），提供更强大的多媒体服务（语音、图片短信、视频电话等）。

英文简称	英文全程	中文名	作用
MME	Mobility Management Entity	移动性管理实体	控制平面核心网节点，主要负责用户鉴权、移动性管理、会话管理等任务，是整个LTE网络中最关键的节点之一。
SGW	Serving Gateway	服务网关	数据平面核心网节点，主要负责处理用户数据的转发和路由，以及移动性管理和流量控制等任务。
PGW	Packet Data Network Gateway	分组数据网络网关	数据平面核心网节点，主要负责与公共数据网络（例如互联网）的接口，负责用户数据的路由和转发、IP地址的分配以及质量控制等任务。

4.5 5G核心网

到了5G，网络逻辑结构彻底改变了。5G核心网采用的是SBA架构（Service Based Architecture，即基于服务的架构），即基于云原生构架设计：

借鉴了IT领域的“微服务”理念，把原来具有多个功能的整体，分拆为多个具有独自功能的个体，所以，5G核心网增加了大量的网元；
使用大量NFV（Network Functions Virtualization）设备，即通用的网络功能虚拟化设备来部署网元，来代替4G时代的专用通信设备，这样一来，扩容、缩容非常容易，升级、割接也非常容易，相互之间不会造成太大影响（核心网工程师的福音）；
除了UPF外，都是控制面。

英文简称	英文全程	中文名	作用	4G网络中功能相似的网元
NEF	Network Exposure Function	网络暴露功能	允许第三方开发人员访问5G网络的服务和资源。	MME中的服务数据公共解密功能（SCEF）。
NRF	Network Repository Function	网络仓库功能	存储5G网络中各个网络元素的位置和能力信息。	5G新增。
UDM	Unified Data Management	统一数据管理	管理用户的身份、服务配置和权限等信息。	MME中的家庭用户服务器（HSS）、用户配置数据库（SPR）等。
PCF	Policy Control Function	策略控制功能	控制网络中的各种策略，例如访问控制、服务质量保证等。	PGW中的策略与计费功能（PCRF）。
AF	Application Function	应用功能	为5G网络中的应用程序提供服务，例如视频传输、在线游戏等。
NSSF	Network Slice Selection Function	网络切片选择功能	根据用户的需求选择合适的网络切片，并将用户连接到该切片。	5G新增。
AUSF	Authentication Server Function	认证服务器功能	负责对用户进行认证和授权，以确保网络安全。	MME中HSS的鉴权功能。
AMF	Access and Mobility Management Function	接入和移动性管理功能	负责管理设备的接入和漫游，以及维护设备的移动性和位置信息。	MME中NAS的接入控制功能。
SMF	Session Management Function	会话管理功能	负责管理设备和网络之间的会话，并控制网络资源的使用。	MME、SGW-C、PGW-C的会话管理功能。
UPF	User Plane Function	用户面功能	负责用户数据的传输，例如视频、音频和数据等。	SGW-U+PGW-U用户平面功能。

重构核心网后，5G网络引入了以下新技术：

网络虚拟化技术（Network Functions Virtualization，NFV）：通过软件化的方式将传统的专用硬件网络设备（如路由器、交换机、防火墙等）转化为通用的软件应用程序，以便更灵活、更高效地管理和部署网络功能。

软件定义网络（Software-Defined Networking，SDN）：一种新兴的网络架构，它将网络的控制平面（Control Plane）和数据平面（Data Plane）进行分离，将网络的控制逻辑集中在中心控制器上，网络设备（如交换机、路由器等）仅负责数据转发，以便更灵活、更高效地管理网络流量和服务质量。

切片：切片是一种将5G网络划分为多个虚拟网络的技术，每个切片可以定制为不同的网络结构，以满足不同的应用需求。5G核心网的模块化、软件化，就是为了“切片”，就是为了满足不同场景的需求。在低时延的场景中（例如自动驾驶），核心网的部分功能，就要更靠近用户，放在基站那边，这就是“下沉”。下沉不仅可以保证“低时延”，更能够节约成本，所以，是5G的一个杀手锏。

移动边缘计算（Mobile Edge Coumputing，MEC）：将计算和数据存储功能移动到网络边缘，让用户享有不间断的高质量网络体验，具备超低时延、超高宽带、实时性强等特性。如中兴的5G MEC解决方案，把UPF下沉到无线侧，和CU、移动边缘应用（ME APP，如VR视频渲染APP）一起部署在运营商MCE平台中，就近提供前端服务。

独立组网（Stand-Alone，SA）和非独立组网（Non-Stand-Alone，NSA）：SA是指5G的gNB直接连接5G核心网5GC；NSA是指5G的gNB连接到4G的核心网EPC，NSA下，gNB需要锚点（4G基站，ng-eNB）才能与EPC交互控制信息，NSA降低了网络建设和运营成本，加快了5G商用速度，但数据传输速率和用户体验不能完全达到5G标准。

知识分享：5G基础知识相关推荐

计算机相关知识分享,计算机基础知识论文分享
随着计算机技术的迅猛发展,应用网络技术已成为高校办学的一种必然.毕业设计是毕业生对自己在学校的所学知识的归纳和总结.下面是小编为大家整理的计算机基础知识论文,希望对大家有帮助. 计算机基础课程教学方法 ...
5G基础知识学习（十五）—NSA手机的5G信号是怎么显示的？
5G基础知识学习(十五)-NSA手机的5G信号是怎么显示的? 参考网址:http://www.txrjy.com/thread-1106049-1-1.html 看完了前面的连载,相信大家对NSA也就 ...
计算机大学基础知识,大学计算机基础知识试题及答案
下面是小编收集整理的计算机基础知识试题及答案,希望对您有所帮助!如果你觉得不错的话,欢迎分享! 计算机基础知识试题: 一.单选题 1.1946年诞生的世界上公认的第一台电子计算机是( ). A)UNI ...
公共基础知识计算机,公共基础知识计算机基础知识试题
计算机基础知识是公共基础知识考试的组成成分之一,以下是由学习啦小编整理关于共基础知识计算机基础知识试题的内容,希望大家喜欢! 公共基础知识计算机基础知识试题 1.CPU的主要功能是进行( ). A.算 ...
【基础知识】RMAN基础知识-Part2
接上一篇[基础知识]RMAN基础知识-Part1 利用两篇将之前学的内容整理出来,又做了一遍实验,常用不常用的都有.有很多可以深挖的点,后面慢慢搞再一.配置备份集-备份片-压缩-加密 1.配置备份集 ...
python基础知识下载_python基础知识(实用)
文档来源为 : 从网络收集整理 .word 版本可编辑 . 欢迎下载支持 . 1 Python 基础知识目录 Python 基础知识 ................................ ...
计算机应用基础的知识探索,计算机应用基础知识探索
计算机应用基础知识探索Tag内容描述: 1.计算机应用基础知识计算机应用基础知识点计算机应用基础知识话题计算机应用基础知识计算机基础知识电子商务单击第一章计算机基础知识1.1946年2月15日世界上第 ...
计算机知识txt,计算机基础知识txt.doc
计算机基础知识txt 计算机基础知识txt 1计算机基础知识本章将介绍计算机的发展与应用,信息处理的基本知识,计算机硬件系统和软件系统的基本知识,微机的使用,多媒体技术知识及计算机病毒的知识等内容, ...
计算机软件硬件基础知识,计算机软硬件基础知识
计算机软硬件基础知识 ▲电脑硬件基础知识 ★1.了解电脑的基本组成一般我们看到的电脑都是由:主机(主要部分).输出设备(显示器).输入设备(键盘和鼠标)三大件组成.而主机是电脑的主体,在主机箱中有 ...
知识图谱从入门到应用——知识图谱的基础知识
分类目录:<知识图谱从入门到应用>总目录相关文章: · 知识图谱的基础知识 · 知识图谱的发展 · 知识图谱的应用 · 知识图谱的技术结构知识图谱是有学识的人工智能早期的人工智能有很 ...

知识分享：5G基础知识

一、基础知识

1.1 通信分为有线通信和无线通信

1.2 移动通信是常用的无线通信技术之一，经历了多次的迭代

1.3 移动通信已经进入5G时代

1.4 网络架构

（1）全网架构

（2）移动通信网络架构

二、无线接入网的演进

2.1 一体式基站架构

2.2 分布式基站结构，分布式接入网（D-RAN，Distributed RAN）

2.3 集中化基站结构，集中化无线接入网（C-RAN，Centralized RAN）

2.4 5G基站结构

三、5G承载网

3.1 前传（AAU-DU）

（1）光纤直连

（2）无源WDM方式

（3）有源WDM/OTN方式

3.2 中传（DU-CU）和回传（CU-核心网）

（1）利用分组增强型OTN设备组建中传网络，回传部分继续使用现有IPRAN架构

（2）中传与回传网络全部使用分组增强型OTN设备进行组网

四、核心网的演进

4.1 2G核心网

4.2 2.5G核心网

4.3 3G核心网

4.4 4G核心网

4.5 5G核心网

知识分享：5G基础知识相关推荐

最新文章

热门文章