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，其网络结构可分为以下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、流量计费等功能。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（CN，Core Network）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。

理解了5G网络结构的3个层面之后，我们接着看如何部署5G网络。运营商为了尽可能地保护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和现有4G网络共存，共同发挥作用。因此，5G组网方式总体可以分为独立组网（SA）和非独立组网（NSA）两大类，每一类都对应几个选项，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，使用户体验到5G的部分功能，从而充分利用现有的网络资源。

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中的控制面是用来发送管理、调度资源所需信令的通道，也可以将其理解为信令面。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，而用户面的建立需要手机与核心网之间通过信令面来协商。

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，性价比较低，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。4G基站作为5G业务的信令面锚点，负责在5G基站和4G核心网之间转发5G信令。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组网方式的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，将4G基站作为数据锚点。4G基站负责将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自推出以来很少有人关注。

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，虽然4G基站的性能瓶颈没有了，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基站性能高、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。

由于选项3系列利用原有的4G核心网，所以这种组网方式适合5G建设初期部署，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，并且将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，所以更适合5G建设初、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系列的控制面都是由4G或者增强型4G基站负责的，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、后期的部署，此时5G基本形成广覆盖，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，所以在标准中不予考虑。

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5G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。而为了灵活地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。于是基于云的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，灵活地适配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。