1.2 5G RAN的演进

相比于4G LTE接入网的基带处理单元（BBU，Base Band Unit）和射频拉远单元（RRU，Radio Remote Unit）两级架构，5G无线接入网（RAN，Radio Access Network）将演进为集中单元（CU，Centralized Unit）、分布单元（DU，Distribute Unit）和有源天线处理单元（AAU，Active Antenna Unit）三级结构。与之对应，5G承载网络也由4G时代的回传、前传演进为回传、中传和前传三级新型网络架构。5G网络的演进过程如图1.3所示。在CU、DU合设情况下，则只有回传和前传两级架构。

图1.3 4G和5G的RAN网络架构对比

前传网络与4G相比，接口速率（容量）和接口类型都发生了明显变化。中传是面向5G新引入的承载网络层次，在承载网络实际部署时城域接入层可能同时承载中传和前传业务。随着CU和DU归属关系由相对固定向云化部署的方向发展，中传也需要支持面向云化应用的灵活承载。

5G回传网络实现CU和核心网、CU和CU之间等相关流量的承载，由接入、汇聚和核心3层构成。考虑到移动核心网将由4G演进的分组核心网（EPC，Evolved Packet Core）发展为5G核心网（5GC，5G Core）和移动边缘计算（MEC，Mobile Edge Computing）等，同时核心网将云化部署在省干和城域核心的大型数据中心，MEC将部署在城域汇聚或更低位置的边缘数据中心。因此，城域核心/汇聚网络将演进为面向5G回传和数据中心互联统一承载的网络，如图1.4所示。

图1.4 5G网络的演进方式

核心网重构对承载网挑战较大。4G和5G核心网架构的对比如图1.5所示。受业务发展驱动，5G核心网将发展成为满足全业务接入、服务全业务场景的云化泛在网络，采用服务化网络架构和软件定义网络（SDN，Software Defined Networking）/网络功能虚拟化（NFV，Network Function Virtualization）技术实现网络重构，具有业务虚拟隔离（网络切片）、转发与控制分离、功能分布式部署、基础设施云化等核心特征。

图1.5 4G和5G核心网架构的对比

1．业务虚拟隔离

5G需要同时承载移动互联网、高清视频、车联网、物联网、工业控制等各类业务应用，这些场景在移动性、计费、带宽、时延、可靠性、安全性等方面存在着巨大差异，为适配一张网络满足几百种行业的需求，运营商需要部署更加经济、绿色的网络切片技术方案，以实现不同业务的虚拟隔离。5G核心网将全面支持网络切片技术，即在同一张基础物理网络上，采用软硬切片实现业务逻辑隔离、动态分配和管理资源，适配不同的业务特征需求，提供不同的服务等级协议（SLA，Service Level Agreement），并服务于不同的垂直行业应用。

2．转发与控制分离

5G核心网的重构将遵循网络虚拟化、功能轻量化、转发和控制分离等原则。网络虚拟化有利于向全面云化的趋势进行演进；功能轻量化极大地简化模块、接口和协议的复杂度，网元功能采用模块化设计，有利于实现应用程序编辑接口（API，Application Programming Interface）调用，提升通用性；转发和控制分离实现网管的控制面和用户面分离，保证未来网络的分布式部署需求。

3．功能分布式部署

5G核心网络架构将控制面功能（CPF，Control Plane Function）和用户面功能（UPF，User Plane Function）分离，统一的CPF（包括接入和移动管理功能以及会话管理功能等）部署在省干或大区的核心机房或数据中心（DC，Data Center），实现集中管控运营；分布式的UPF可根据业务需要分布式部署在省干核心DC、本地DC或者边缘DC。部署在边缘DC的UPF与MEC平台融合，可以进行本地分流，满足低时延业务场景需求，有利于按需快速部署业务，并向第三方开放用户位置、码号、网络负荷能力等信息，拓展面向企业园区及场馆的视频直播等本地化创新应用。

4．基础设施云化

网络云化能降低设备的投资成本，利用云计算的快速部署能力进行网络快速配置和调整，实现业务创新。引入SDN/NFV技术，有利于快速实现5G网络云化。基础设施电信云是运营商进行云化转型的目标，5G网络云化包括核心网云化、无线接入网云化和控制系统云化3个部分。核心网目标架构如图1.6所示。

图1.6 核心网目标架构

5G承载网须适应5G核心网架构变革带来的挑战，一是需提供层次化网络切片方案来满足不同业务场景的5G网络切片需求；二是需要将L3功能下移至UPF和MEC所在的位置，从而提供网状动态连接的灵活调度；三是适应5G网络云化发展趋势，支持城域核心和边缘数据中心之间互连的需求。