参考资料：
[1] 5G网络架构，March 15, 2020 / By Adnan Ghayas
[2] 5G应用场景，June 2, 2021 / By Adnan Ghayas
[3] 独立和非独立5G网络，September 19, 2020 / By Adnan Ghayas

一、5G NR是什么？

  5G NR是一个新的无线接入技术，是5G网络空中接口（air interface）的全球通用标准，基于 OFDMA ，平均下载速度为 150 Mbps， 10 到 20 Gbps 的峰值下载速度，延迟为 1 毫秒。

空口：规定了用于移动设备信息传输的通信链路的访问规则，涉及物理层、数据链路层协议和标准

  NR的含义是 New Radio，即相对于4G，NR基于OFDMA运行在更多频段，包括20-90 GHz（高频段）、6 GHz以下（中频段）和sub-1 GHz（低频段）。5G NR 采用灵活且范围广泛的频谱¹、先进的 MIMO 天线技术²、用于网络虚拟化的网络切片³、与 4G LTE 共存的双连接⁴，以及通过边缘计算降低延迟⁵以拉近内容与用户的距离。
  3GPP的38系列规范为NR定义了技术细节。

二、5G网络的简化架构

  如果关注所有节点的接口协议、各种技术、同前几代网络之间的interworking，网络结构及其复杂。所以从简化的5G移动网络架构开始：
  5G网络主要由[1]：

• 5G无线网络： 由蜂窝状gNB（Generation Node B）组成，gNB即下一代基站，就是5G基站。gNB 可以分为 gNB 中央单元 （CU） 和 gNB 分配单元 （DU）。

  因为3G基站叫做NodeB，4G基站叫做eNodeB（evolved Node B）。5G将gNB分离为CU、DU两部分，是为了方便边缘计算技术的应用。

  • DU 负责实时调度功能，即哪个设备应该在何时通信以及将哪些无线电资源（例如频率、时隙等）分配给哪个设备。位于网络协议栈的较低层，例如物理层 PHY、MAC 和数据链路层 RLC。
  • CU 负责非实时调度功能，和网络协议栈的较高层，比如网络层一块工作。
• 5G核心网络：由多个节点构成，复杂的网络节点可以简化为Access & Mobility Management Function，AMF 和 User Plane Function， UPF。

  • UPF是用户平面功能。

  • AMF是访问和移动管理功能。属于控制平面。

  • 这俩功能节点是在5G网络架构分层时引入的：图中缩写的含义如下表所示，是5G核心网的不同功能节点：

    	5G Core Network Function (Acronym)	Explanation	含义
    1	UPF	User Plane Function	用户面功能，负责处理和转发用户数据流（数据转发、路由、数据分组、流量控制、QoS支持等）
    2	AMF	Access & Mobility Function	访问与移动性功能，确保用户设备始终连接到最佳的基站（接入和切换等）
    3	SMF	Session Management Function	会话管理功能，管理用户设备的连接和网络资源分配，以便用户能够访问网络服务（创建、维护和释放会话）
    4	AUSF	Authentication Server Function	认证服务器功能（确保用户设备在接入网络时能够获得适当的访问权限，并保护网络免受未经授权的访问）
    5	NSSF	Network Slicing Selection Function	网络切片选择功能（选择合适的网络切片，并将用户设备连接到相应的网络切片实例，以实现不同业务场景的需求和服务隔离）
    6	NEF	Network Exposure Function	网络暴露功能，允许网络功能向外部应用程序或服务公开其功能，促进网络资源的共享和开放性(指网络功能向外部应用程序或服务提供的暴露、公开的能力)
    7	NRF	NR Repository Function	NR 存储库功能，5G NR网络信息的管理和查询功能（包括基站和频谱等资源的注册和发现）
    8	UDM	Unified Data Management	统一数据管理，管理用户的身份和个人数据，包括用户配置、服务订阅和策略信息等，以便网络能够提供个性化和定制化的服务
    9	UDR	Unified Data Repository	统一数据存储库，UDR存储和管理网络中的用户数据，包括用户配置信息、会话状态和计费数据等，为网络功能和应用提供数据支持。
    10	AF	Application Function	应用功能，提供了与网络功能相关联的应用服务，包括策略控制、计费、内容优化等
    11	PCF	Policy Control Function	策略控制功能，制定、执行和管理网络策略，包括流量控制、QoS管理、访问控制等，以确保网络资源的有效利用和服务质量的保障。

  • 将这些功能称为5G核心网的“Node”是因为它们在5G核心网络架构中扮演了重要角色，类似于网络中的节点或基础设施元素。

三、5G网络的实际部署方式

  5G NR 移动网络可以通过两种方式部署：独立 5G （standalone 5G，SA）和非独立 5G（non-standalone 5G，NSA）。独立 5G 或 SA 是一种端到端的 5G 网络，包括 5G 无线网络和 5G 核心网络；非独立 5G 网络具有 5G 无线网络，但它利用现有的 4G 核心网络 （existing 4G core network，EPC）实现。

• NSA 部署模型用 5G 无线接入网络与现有的 4G LTE 核心网络/EPC配合使用：使用 4G LTE 网络实现信令等控制平面功能；用户平面负责内容交付的数据管道的大小，并使用 4G 和 5G 基站。
• SA部署模型：具有 5G 无线接入网络和 5G 云原生核心网络。5G 核心网络遵循基于服务的架构 （Service-Based Architecture，SBA），其中网络以虚拟化的方式工作，根据所交付的服务提供资源。实现此目的的技术称为网络切片。

就无线接入网部分来说，5G NR网络中使用的无线电基站有两种类型：gNodeB（下一代节点B）和ng-eNodeB（下一代演进节点B）。gNodeB 是将 5G 蜂窝设备（例如 5G 手机）连接到移动网络的 5G 基站。ng-eNodeB （ng-eNB） 是允许 4G LTE 设备连接到网络的基站。

---

1. ↩︎

2. 5G网络架构及技术（二）：MIMO-OFDM技术 ↩︎

3. 5G网络架构及技术（三）：网络切片 ↩︎

4. 5G网络架构及技术（四）：4G 和 5G 网络中的动态频谱共享 ↩︎

5. 5G网络架构及技术（五）：边缘计算 ↩︎