5G 网络架构知识点梳理

1. 逻辑架构总览

5G 系统架构遵循"服务化架构"原则,但从功能和拓扑上,可以清晰地划分为两大域:

  1. 5G 核心网(5GC, 5G Core Network):网络的"大脑",负责全网的控制、调度、认证、策略和用户面管理。

  2. 无线接入网(NG-RAN, Next Generation Radio Access Network):网络的"四肢",负责将终端设备(如手机)无线接入到核心网。


2. 核心网(5GC)关键网元

5GC 采用"控制面(CP)与用户面(UP)分离(CUPS)"的设计理念。

网元缩写 英文全称 中文译名 核心功能解释
AMF Access and Mobility Management Function 接入和移动性管理功能 控制面核心。负责终端用户的注册、认证、连接管理,以及切换时的移动性管理。它是终端接入5G网络的"第一站",负责NAS(非接入层)信令的终结。
SMF Session Management Function 会话管理功能 控制面核心。负责建立、修改和释放用户的数据会话(PDU会话)。它管理用户的IP地址分配、QoS(服务质量)策略控制,并选择和管理UPF。
UPF User Plane Function 用户面功能 用户面核心。负责用户数据包的路由和转发。它是数据从无线网流向外部数据网络(如互联网)的"关口",执行数据包检测、流量使用上报、以及QoS策略的具体实施。

3. 无线接入网(NG-RAN)组成

NG-RAN 打破了"一种无线技术只对应一种基站"的界限,它由两类逻辑节点组成:

节点名称 英文全称 中文全称 解释
gNB next Generation NodeB 5G基站 提供 NR(New Radio,新空口) 用户面和控制面协议终结的节点,即支持5G新空口技术的基站。
ng-eNB next Generation evolved NodeB 支持5GC的4G基站 提供 E-UTRA(演进的UMTS陆地无线接入) 用户面和控制面协议终结的节点,即经过升级、可以连接到5GC的4G LTE基站。

注意 :ng-eNB 与旧4G网络中的 eNB 不同,关键区别在于它是连接到 5GC 核心网,而不是旧的 EPC(演进分组核心网)。


4. 关键接口(逻辑连接)

接口是网元之间通信的"管道",定义了消息交互的协议和流程。

接口名称 连接双方 解释
NG 接口 5GC <--> NG-RAN (gNB/ng-eNB) 这是核心网和无线网之间的接口 。它又分为: - NG-C (控制面) :连接 AMF 与基站。 - NG-U (用户面):连接 UPF 与基站。
Xn 接口 基站 <--> 基站 (gNB-gNB, gNB-ng-eNB, ng-eNB-ng-eNB) 这是基站与基站之间的接口 。主要用于支持用户在基站间的切换(移动性管理),以及实现双连接等增强功能。
Uu 接口 基站 <--> UE UE 与基站(gNB/ng-eNB)之间的无线空口,UE (User Equipment):用户终端设备,如智能手机。

一个简单的逻辑流程是: UE --(Uu)--> gNB/ng-eNB --(NG)--> 5GC (AMF/SMF/UPF) --(N6)--> 外部数据网络

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