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一文读懂5G网络长啥样?

时间:2020-01-07 作者:网优雇佣军 阅读:
当你拿起手机上网时,基站会为你的手机建立无线信道连接。这个过程主要分为控制面连接和用户面连接两部分。控制面承载信令或控制消息。用户面,也叫数据面或转发面,承载数据流量。首先,基站会在手机和核心网的控制面之间建立“控制面”连接,并在两者之间转发信令消息……

不管是2G、3G、4G还是5G,移动通信网络主要由两个子系统组成:无线接入网(RAN)和移动核心网。ihmednc

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RAN负责管理无线部分,以高效利用频谱资源,并满足用户的服务质量需求。RAN的关键组件叫基站,2G时代的基站叫BTS,3G叫NodeB,4G叫eNB,5G叫gNB。ihmednc

移动核心网在RAN和互联网之间架起了一道桥梁,主要功能包括:ihmednc

  • 为数据和语音服务提供Internet连接
  • 确保连接的QoS质量要求
  • 管理用户移动性,以确保服务不中断
  • 计费

核心网

在了解核心网之前,先来了解两个概念:控制面和用户面。ihmednc

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当你拿起手机上网时,基站会为你的手机建立无线信道连接。这个过程主要分为控制面连接和用户面连接两部分。控制面承载信令或控制消息。用户面,也叫数据面或转发面,承载数据流量。ihmednc

首先,基站会在手机和核心网的控制面之间建立“控制面”连接,并在两者之间转发信令消息,这些消息包括手机身份验证、注册、移动性管理等。ihmednc

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然后,基站会在手机和核心网的用户面之间建立“用户面”连接,转发用户数据流量。ihmednc

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5G组网架构分为NSA和SA。在NSA架构下,5G基站依然连接4G核心网;在SA架构下,5G基站独立连接5G核心网。因此,我们先来看一下4G核心网架构。ihmednc

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4G核心网叫EPC,主要由MME、HSS、PCRF、SGW和PGW组成。其中,MME、HSS、PCRF为控制面,SGW和PGW包含用户面。ihmednc

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  • MME(移动性管理实体):负责追踪和管理终端在RAN中的移动性。
  • HSS(归属用户服务器):一个数据库,存储与用户签约相关的信息。
  • PCRF(策略和计费规则):负责策略控制决策和流量计费。
  • SGW(服务网关):主要负责与RAN之间转发IP数据包。
  • PGW(分组网关):本质上是IP路由器,将核心网连接到外部Internet。

4G核心网可根据地理位置灵活部署,比如将MME和PGW部署于中心城市,而将SGW部署于小城市。ihmednc

不过,5G核心网更加灵活。5G核心网称为NG-Core,设计方式发生了空前改变。ihmednc

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首先,5G核心网的控制面和用户面彻底分离,这使得用户面UPF可灵活下沉,并与边缘计算(MEC)一起分布式部署于更接近用户侧的边缘,从而可降低网络时延,使能低时延5G应用。ihmednc

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UPF与边缘计算一起部署ihmednc

其次,也是更大的改变,5G核心网采用基于服务的架构(SBA)设计,其通过云原生、无状态的VNF(虚拟化网络功能)和共享的数据层让5G核心网更加弹性、高效和灵活,以满足包括eMBB、mMTC、URLLC多样化5G用例。还能通过微服务进行网络切片,从而为各行各业提供定制化切片服务。ihmednc

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