1.3 5G网络架构及组成

5G网络架构整体延续 4G 网络的特点,包括接入网、核心网和上层应用。5G网络架构如图1-1所示。

图1-1 5G网络架构

为满足 5G 移动互联和移动物联的多样化业务需求,5G网络在核心网和接入网均采用了新的关键技术,实现了技术创新和网络变革。5G 在网络设计上进行了软件和硬件解耦、控制与转发分离,并引入网络切片和网络能力开放等新技术以提升网络灵活性、可扩展性、可重构能力。

运营商业务纷繁复杂,有面向家庭用户的宽带业务、固话业务、网络电视(Internet Protocol TV,IPTV)业务;还有面向个人的手机通话、手机上网业务;也有面向企业的专线、专网业务。那么种类如此复杂的网络业务是通过什么样的网络来承载的呢?

运营商业务网络总体可以分为六大网络。

无线接入网:由一个个基站组成,作为移动终端接入5G网络的起点,通过无线电波和插有用户识别模块(Subscriber Identity Module,SIM)卡的5G终端(如 5G 手机、5G 摄像头、5G 工业路由器等)通信。无线接入网通过5G基站控制5G终端的接入,并提供空口加密和数据完整性保护的功能。

移动回传网:由路由器/光传输设备组成,用于承载基站间、基站-MEC和基站-5G核心网(5G Core,5GC)之间的业务/信令流量。

互联网协议(Internet Protocol,IP)承载网:由路由器组成,用于将各地区的流量汇聚到核心网。

5G核心网:由各类控制面网元和业务面网元组成,主要是提供用户连接、对用户的管理以及对业务完成承载,为承载网络提供到外部网络的接口。

城域网:承载宽带、固话、IPTV等传统业务的网络。

骨干网:连接各省网络、承载各种跨省流量的网络。

运营商网络架构如图1-2所示。

其中,无线接入网、移动回传网、IP 承载网、核心网都属于移动宽带(Mobile Broadband,MBB)业务;城域网属于固定宽带(Fixed Broadband,FBB)业务。MBB 业务包括移动电话语音&流量业务、政企 5G 专网/专线业务等;FBB 业务包括家庭宽带、IPTV、固话、专线等。

5G网络业务一般分为两大类,toC 业务和 toB 业务。运营商 5G 端到端组网如图 1-3所示。

对于 toC 业务,终端通过无线接入网访问运营商网络,由移动回传网将终端产生的信令数据和业务数据传递到 IP 承载网。IP 承载网会把信令数据和业务数据分流:信令数据通过 IP 承载网传送到5G核心网;业务数据通过 5G 业务网关用户面功能(User Plane Function,UPF)转发到运营商骨干网,进而访问互联网(Internet)。

对于toB业务,和toC业务的差别在于UPF的位置。当企业园区内有专属的MEC时,终端业务数据在移动回传网内传送到MEC,经由企业UPF转发到企业园区内部。

图1-2 运营商网络架构

图1-3 运营商5G端到端组网