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5G网络架构包括接入网和核心网两个部分，5G网络架构示意如图1-2所示。其中，NG-RAN代表5G接入网，由gNB和ng-eNB组成。5GC代表的是5G核心网，主要由AMF、SMF和UPF等功能单元组成。NG-RAN内gNB/ng-eNB之间连接的接口称为Xn接口。NG-RAN和5GC之间的接口称为NG接口，该接口又分为NG-C和NG-U。其中，NG-C是NG-RAN与AMF之间的接口，用于传输控制信令，NG-U是NG-RAN与UPF之间的接口，用于传输用户数据。
图1-2 5G网络架构示意
NG-RAN和5GC之间的功能拆分如图1-3所示。
图1-3 NG-RAN和5GC之间的功能拆分
1.DN（Data Network，数据网）。
5G NR是基于OFDM的全新空口设计的全球性5G标准。5G基站称为NR NodeB，简称为gNB，为5G网络用户提供用户面和控制面协议和功能。ng-eNB为升级后的eNodeB，可以直接连到5GC，为4G网络用户提供用户面和控制面协议和功能。gNB/ng-eNB向UE提供用户面和控制面协议终端的节点，并且经由NG接口连接到5GC,gNB/ng-eNB之间通过Xn接口进行连接。5G无线接入网和接口如图1-4所示。
图1-4 5G无线接入网和接口
5G基站gNB按功能分为CU、DU和AAU共3个部分。与eNodeB相比，gNB从功能上将BBU拆分为CU和DU两个部分，同时，将BBU物理层部分功能前移到AAU，其目的是减少前传接口对传输带宽的需求。eNodeB和gNodeB结构对比如图1-5所示。
通过引入CU，一方面，在业务层面可以实现无线资源的统一管理、移动性的集中控制，从而进一步提高网络性能；另一方面，在架构层面，CU既可以灵活集成到电信运营商云平台，也可以采用云化思想设计，实现资源池化、部署自动化，降低投资成本（CAPEX）和运营成本（OPEX）的同时，提升用户体验。
5G基站gNB的主要功能包括以下几个方面。
● 无线资源管理：无线接入和承载控制、连接态移动性管理和动态资源分配等。
● IP报头压缩、数据加密和完整性保护。
● UE附着时AMF选择。
● 用户面数据路由到UPF。
● 控制面信息路由到AMF。
图1-5 eNodeB和gNodeB结构对比
1.NRT（Non-Real Time，非实时）。
2.RT（Real Time，实时）。
3.RRC（Radio Resource Control，无线资源控制）。
4.PDCP（Packet Data Convergence Protocol，分组数据汇聚层协议）。
5.RLC（Radio Link Control，无线链路控制）。
6.MAC（Medium Access Control，介质访问控制）。
7.CPRI（Common Public Radio Interface，通用公共无线接口）。
8.RF（Radio Frequency，射频）。
9.ANT（Antenna的缩写，天线）。
10.eCPRI（enhanced Common Public Radio Interface，增强型通用公共无线电接口）。
● 连接建立和释放。
● 调度和发送寻呼消息、源自AMF或OAM的系统广播消息。
● 测量报告配置。
● 会话管理。
● 支持网络切片。
● QoS Flow管理及将QoS Flow映射数据无线承载（Data Radio Bearer,DRB）等。
基于CU/DU（BBU）安装位置进行划分，5G接入网可以划分为D-RAN、C-RAN和Cloud RAN（云化无线接入网）3种部署方式。NR接入网的组网方式如图1-6所示。
其中，D-RAN是指分布式无线接入网，CU/DU合设并且将CU/DU放置在站点机房，RRU移动到靠近天线的位置，大大缩短了RRU和天线之间馈线的长度，可以减少馈线的传输损耗，扩大基站信号的覆盖范围。
C-RAN是指集中化无线接入网，CU/DU集中部署在接入机房。采用C-RAN之后，BBU可以统一管理和调度，资源调配更加灵活，适合MEC技术的应用。另外，通过集中化的方式可以减少基站机房数量和配套设备的能耗，基站规划更加灵活。
图1-6 NR接入网的组网方式
Cloud RAN是指云化无线接入网。在云RAN中，将CU云化部署，每个虚拟CU能够支持更多的基站，以实现资源池的高利用、业务分流、边缘计算和运维等。
5G网络不再定义用户设备（UE-Category,UE）等级，NR支持的MIMO层数、调制方式会作为单独的UE能力明确指示。
传统的2G、3G、4G网络采用的是点对点的架构，这意味着网元和网元之间的接口需要预先定义和配置，并且这些接口只能用于特定两类网元之间的通信。这种架构的灵活性相对较低，对于网络的扩展和演进存在一定限制。
5G核心网采用基于服务的架构（Service Based Architecture,SBA）设计，主要由AMF、SMF和UPF等网络功能（Network Function,NF）单元组成，NF之间通信采用超文本传输协议（Hyper Text Transfer Protocol,HTTP）/传输控制协议（Transmission Control Protocol, TCP）。5G系统服务化架构如图1-7所示。
5G核心网NF之间的交互采用服务化接口，降低NF之间接口定义的耦合度。通过这种模块化和服务化接口设计，实现NF之间的解耦与整合，各解耦后的NF抽象为网络服务，可以独立扩容、独立演进、按需部署，这使5G网络更加灵活和可扩展，能够更好地适应不同的业务需求。
非漫游5GC参考点方式如图1-8所示。N1为UE和AMF之间的参考点，N2为RAN和AMF之间的参考点，N3为RAN和UPF之间的参考点，N4为SMF和UPF之间的参考点。
图1-7 5G系统服务化架构
1.NSSF（Network Slice Selection Function，网络切片选择功能）。
2.NEF（Network Exposure Function，网元开放功能）。
3.NRF（Network Repository Function，网络存储功能）。
4.PCF（Policy Control Function，策略控制功能）。
5.UDM（Unified Data Management，统一数据管理）。
6.AF（Application Function，应用功能）。
7.AUSF（Authentication Server Function，鉴权服务功能）。
图1-8 非漫游5GC参考点方式
5G网元及功能见表1-3。
表1-3 5G网元及功能
续表
注：1.AM策略信息是指UE的服务区域限制和频率选择优先级（Radio Frequency Selection Priority,RFSP）。
4G与5G网元功能映射见表1-4。
表1-4 4G与5G网元功能映射
续表
注：1.MME（Mobile Management Entity，移动管理实体）。
2.PGW（Packet Data Network GateWay，分组数据网络网关）。
3.SGW（Serving GateWay，服务网关）。
4.PCRF（Policy and Charing Rules Function，策略和计费规则功能）。
5.HSS（Home Subscriber Server，归属用户服务器）。
非漫游态下5GS和EPC
/E-UTRAN
互连接态如图1-9所示。在5G覆盖边缘，可将进行中的5G业务通过切换或重定向方式转移到4G网络，保持业务的连续性。
图1-9 非漫游态下5GS和EPC/E-UTRAN互连接态
为了4G/5G之间更好的兼容性，新建5GC时建议遵循规范3GPP TS23.501要求，搭建4G/5G融合网络，将UDM/HSS、PCF/PCRF、SMF/PGW-C、UPF/PGW-U全部部署为融合网元，MME和AMF之间通过N26接口实现互操作。4G和5G核心网融合见表1-5。
表1-5 4G和5G核心网融合
