5G移动通信网络的整体架构

移动通信网络主要包括无线接入网、承载网和核心网三部分。

无线接入网负责将终端接入通信网络，对应于终端和基站部分；

核心网主要起运营支撑作用，负责处理终端用户的移动管理、会话管理以及服务管理等，位于基站和因特网之间；

承载网主要负责数据传输，介于无线接入网和核心网之间，是为无线接入网和核心网提供网络连接的基础网络。

无线接入网、承载网和核心网分工协作，共同构成了移动通信的管道。

图1：移动通信网络整体架构

无线接入网侧，基站作为提供无线覆盖，连接无线终端和核心网的关键设备，是5G网络的核心设备，相比于主要由BBU基带处理单元、RRU射频拉远单元、馈线和天线构成的4G基站，5G基站BBU功能被重构为CU和DU两个功能实体，RRU与天线合并为AAU实体。

BBU拆分为CU和DU，使得无线接入网网元从4G时代的BBU+RRU两级结构演进到CU+DU+AAU三级结构，相应的无线接入网架构也从包含前传（BBU和RRU之间的网络）和回传（BBU和核心网之间的网络）的两级架构变为5G时代包含前传（DU和RRU/AAU之间的网络）、中传（CU和DU之间的网络）和回传（CU和核心网之间的网络）的3级架构，DU以星型方式连接多个AAU，CU以星型方式连接多个DU。

图2：4G与5G基站结构变化

新的无线接入网架构意味着5G基站将具备多种部署形态，总体看主要有DRAN（分布式部署）和CRAN（集中式部署）两种场景，其中CRAN又细分为CRAN小集中和CRAN大集中两种部署模式。

DRAN是传统模式，CU与DU合一，AAU共站址部署，结构与4G类似，可利旧现有的机房及配套设备，光纤资源需求低，是5G无线接入网在建设初期快速部署时主要采用的部署模式。

CRAN两种模式下，CU和DU均部署在不同站点，AAU按需拉远，需要额外敷设光缆，CU云化部署，两种模式的不同点在于，CRAN小集中模式下，DU按需部署在不同机房，CRAN大集中模式下，DU池化部署在同一机房，在5G规模建设阶段，CRAN模式可以大幅减少基站机房数量，节省机房建设/租赁成本，采用虚拟化技术实现资源共享和动态调度，便于提高跨基站协同效率，将成为5G无线接入的主要部署模式。

图3：无线接入网部署模式

5G标准提出了5G网络的无线接入网和核心网的新架构，与4G网络有较大的区别，无线接入网的功能重新划分及部署方式对承载网的架构将产生较大影响，而5G的三大应用场景对网络性能的极端差异化需求，推动了核心网切片及分布式部署，也对承载网的架构和性能有较大影响。

5G承载组网架构包括城域与省内/省际干线两个层面，其中城域内组网按逻辑包括接入、汇聚和核心三层架构。

接入层通常为环形组网，汇聚和核心层根据光纤资源情况，可以分为环形组网与双上联组网两种类型。

5G基站引入了CU/DU分离，提高了组网的灵活性，针对不同业务场景和网络发展的不同阶段，CU/DU可以部署在承载网的不同位置，其中DU部署位置和4G的BBU类似，一般部署在承载网的接入层机房，CU可以部署在承载网接入层机房、汇聚层机房或者核心层机房，随着部署层次越高，回传接口的带宽越大，CU容量越大，可连接的DU越多，系统可获得的资源池化增益越大，但同时传输距离越远，CU与DU间的传输时延越大，对于uRLLC等时延敏感的业务场景，需要将CU尽量下沉并靠近DU部署。

图4：承载网架构和CU/DU部署位置

核心网侧，根据5G标准，5G核心网采用服务化架构（SBA）设计，虚拟化方式实现，控制面和用户面彻底分离。

控制面采用逻辑集中的方式实现统一的策略控制，保证灵活的移动流量调度和连接管理，用户面将专注于业务数据的路由转发，具有简单、稳定和高性能等特性，便于灵活部署以支持未来高带宽、低时延业务场景需求。

对于5G核心网部署方式，控制面网元主要集中部署在承载网的省级核心或区域核心，用户面将采用根据业务特点切片部署的方式，根据不同类型的业务的功能、性能等进行网络切片，并分别进行部署，不同切片部署在网络的不同层级。

eMBB业务单向时延小于10ms，同时也是5G网络流量最大的部分，基于时延和流量优化的目的，eMBB业务的用户面会从4G承载网的省级核心下沉到城域网，随着CDN网络的下沉，甚至会下沉到城域网的汇聚层，mMTC业务对时延不敏感，mMTC业务的用户面将在较高层面集中部署，如承载网的省级核心，在5G初期主要是eMBB和mMTC业务，uRLLC相关标准尚未完成，uRLLC业务的用户面部署策略有待研究。

从无线接入网与核心网的关系角度看，考虑到4G向5G的平滑过渡，5G架构分为独立组网方式（SA）和非独立组网方式（NSA），这两大类又有多种具体的无线网与核心网的组合选择。

对于国内运营商的组网选择，主要有两种：采用option2的SA，此时5G无线接入网（NR）与5G核心网（5GC）直接连接；采用option3的NSA，此时5G无线接入网（NR）与4G核心网（EPC）连接，不需要5G核心网，终端与5G无线接入网（NR）和4G无线接入网（eNB）采用双连接机制。

在NSA的option3架构中，先演进5G无线接入网，保持4G的核心网，现网的物理和虚拟化网元均可软件升级支持NSA，利旧现网机构、接口、网管、计费、运维体系，NSA方式是5G核心网尚未成熟阶段的过渡方案，立足于尽快部署5G网络。

SA的Option2通过部署5G无线网接入5G核心网，是5G系统最终的目标架构，能够最大程度实现5G的新特性和新功能，但是无法利旧现网资源，初期部署成本较高。

图5：Option3系列与Option2组网架构