第一模块:5G 组网架构(NSA vs SA)
这是 5G 建网的"路线图",是区分真假 5G 的核心。
1. NSA(非独立组网)
-
核心定义 :5G 基站(gNB)接入 4G 核心网(EPC)。5G 只是作为 4G 的补充,主要为了提升网速。
-
主流架构 :Option 3x(最主流)。
-
控制面锚点:在 4G 基站(eNB)。
-
用户面分流锚点 :在 5G 基站(gNB)。这是 Option 3x 区别于 Option 3 的关键点(数据先到 5G 基站,分一部分给 4G)。
-
-
优点:利用现有 4G 网络,建网速度快,投资少。
-
缺点:不支持 5G 核心网特性(如切片、MEC),无法满足低时延(uRLLC)和海量连接(mMTC)需求。
2. SA(独立组网)
-
核心定义 :5G 基站(gNB)接入 5G 核心网(5GC)。这是"纯正"的 5G。
-
主流架构 :Option 2。
-
优点:支持 5G 全业务(eMBB, uRLLC, mMTC),支持网络切片,性能最优。
-
缺点:初期投资大,需要新建核心网。
-
现状:目前国内运营商已全面转向 SA 架构。
第二模块:无线接入网(RAN)重构
这是基站形态的根本变化,从4G的"BBU+RRU"演进为5G的"CU+DU+AAU"。
1. 硬件形态变化
-
AAU(有源天线单元):
-
组成 :原 4G 的 天线 + RRU(射频单元) 合二为一。
-
功能:信号收发、Massive MIMO 天线处理、波束赋形、频率与时间同步。
-
-
CU(集中单元)与 DU(分布单元):
-
原 4G 的 BBU 被拆分为 CU 和 DU。
-
CU(Central Unit) :处理非实时的高层协议(RRC, PDCP, SDAP)。可以集中部署(比如放在省中心),实现云化。
-
DU(Distributed Unit) :处理实时性要求高的底层协议(RLC, MAC, PHY)。通常靠近天线部署。
-
2. CU 的进一步拆分(CU-C / CU-U)
-
CU-C(控制面):负责信令交互,如接口管理、连接管理、切片资源管理。
-
CU-U(用户面):负责用户数据的处理和转换。
第三模块:核心网(5GC)重构
这是 5G 的"大脑"升级,核心思想是 服务化架构(SBA) 和 控制/用户面分离(CUPS)。
1. 服务化架构(SBA)
-
改变:打破了传统"黑盒子"式的网元,将功能拆碎成一个个"服务"。
-
接口 :网元之间使用 SBI(Service Based Interface) 接口,基于 HTTP/2 协议。
2. 控制与用户面分离(CUPS)
-
目的:让控制面(大脑)和用户面(手脚)解耦。
-
效果:
-
控制面(CP):集中管理,统一调度。
-
用户面(UP) :可以下沉到网络边缘(MEC),离用户更近,实现超低时延。
-
第四模块:关键网元详解
这部分是选择题的重灾区,务必分清谁干什么。
1. AMF(接入与移动性管理功能)------"前台大管家"
-
属性:纯控制面。
-
核心功能:
-
注册管理 、连接管理 、移动性管理(位置更新、寻呼)。
-
NAS 信令的加密与完整性保护。
-
接入鉴权(确认用户身份)。
-
终结 N2 接口(RAN 与核心网的信令接口)。
-
2. UPF(用户面功能)------"数据管道"
-
属性:纯用户面。
-
核心功能:
-
分组路由与转发:数据的传输枢纽。
-
移动性锚点:基站切换时,保证数据连接不断。
-
QoS 处理:包过滤、门控、速率限制(管网速的)。
-
下行数据缓存:用户休眠时,暂时存住数据。
-
外部 PDU 会话点:连接互联网的出口。
-
3. SMF(会话管理功能)------"流量调度员"
-
属性:控制面。
-
核心功能:
-
会话建立/修改/释放:建立上网通道(PDU Session)。
-
IP 地址分配:给手机发 IP。
-
选择和控制 UPF:告诉 UPF 数据该往哪跑。
-
4. PCF(策略控制功能)------"规则制定者"
-
属性:控制面。
-
核心功能:
-
提供策略规则(如 QoS 策略、计费策略)。
-
访问 UDR(统一数据仓库)获取用户签约信息。
-
第五模块:接口与协议(拓扑关系)
记住这张"连接关系图"。
1. 外部接口(基站与核心网)
-
NG 接口:gNB 与 5GC
-
NG-C :连接 AMF(传信令)。
-
NG-U :连接 UPF(传数据)。
-
2. 内部接口(基站内部)
-
F1 接口:CU 与 DU
-
F1-C:CU-C 与 DU 之间的信令。
-
F1-U:CU-U 与 DU 之间的数据。
-
-
E1 接口:CU-C 与 CU-U
- 作用:CU 内部控制面指挥用户面工作的接口。
3. 横向接口(基站之间)
-
Xn 接口:gNB 与 gNB
- 作用:基站间切换、双连接数据转发。