5G网络架构
5G SA的网络架构和关键技术
5G SA的网络架构和关键技术5G SA（5G Standalone）是指5G网络的独立部署模式，相较于5G NSA（5GNon-Standalone）模式，它不再依赖现有的4G网络，而是完全基于5G技术进行构建。
下面将介绍5G SA的网络架构和关键技术。
5G SA网络架构：1. 用户面：5G SA的用户面由下面几个关键组件构成：- UE（User Equipment）：用户设备，如手机、平板电脑等终端设备。
- gNB（gNodeB）：5G基站，负责与UE进行通信。
- UPF（User Plane Function）：用户平面功能，负责处理用户数据传输。
- DN（Data Network）：数据网络，包括互联网、IT资源等。
- SMF（Session Management Function）：会话管理功能，负责设置、维护和释放用户会话。
- AMF（Access and Mobility Management Function）：接入和移动性管理功能，负责用户接入和移动性管理。
关键技术：1. NR（New Radio）：5G SA网络采用NR作为无线接入技术，提供更高的带宽、更低的延迟和更高的可靠性。
2. SDN（Software Defined Networking）：采用SDN技术可以实现网络资源的动态配置和管理，提高网络性能和灵活性。
3. NFV（Network Function Virtualization）：通过将网络功能虚拟化，可以实现网络功能的快速部署和灵活性。
4. MEC（Multi-Access Edge Computing）：在网络边缘部署计算资源，可以提供低延迟和高带宽的应用服务。
5. Network Slicing（网络切片）：通过将网络划分为多个虚拟网络，为不同应用场景提供个性化的网络服务。
6. Massive MIMO（Massive Multiple-Input Multiple-Output）：采用大规模天线阵列技术可以提高网络容量和覆盖范围。
5G SA的网络架构和关键技术
5G SA的网络架构和关键技术5G Standalone（SA）是指5G独立组网，是5G新一代网络的一个重要标准。
其网络架构和关键技术可以概括如下：一、网络架构：5G SA的网络架构主要分为五个部分：用户面、控制面、传输侧、管理侧和辅助网络。
1. 用户面：用户面提供数据传输和处理功能，负责处理用户信息的交换和传输，并将数据发送到合适的终端设备。
2. 控制面：控制面负责用户接入、资源管理和调度等任务，包括RAN（无线接入网络）、核心网和终端设备。
3. 传输侧：传输侧是5G SA网络的基础，负责数据的传输和交换，并提供高速、低时延和稳定的网络连接。
4. 管理侧：管理侧负责对网络的管理和维护，包括网络配置、故障诊断和性能监测等。
5. 辅助网络：辅助网络包括传感器网络、物联网和边缘计算等，提供更多的服务和功能支持。
二、关键技术：1. 无线接入技术：5G SA网络采用了更高频率的无线接入技术，如毫米波和宽频段信道。
这些技术可以提供更大的容量和更快的速度，支持更多用户同时接入网络。
2. 软件定义网络（SDN）：SDN是一种可编程的网络架构，可以实现对网络资源的动态配置和管理。
5G SA网络采用SDN技术，可以实现对网络功能的灵活配置和部署，提高网络的可靠性和可用性。
3. 网络切片：网络切片是指将网络资源划分为多个独立的虚拟网络，每个网络切片可以根据用户的需求和应用场景进行优化配置。
5G SA网络支持多个网络切片的同时存在，提供更加个性化、专业化的网络服务。
4. 多输入多输出（MIMO）技术：MIMO技术可以利用多个天线传输和接收数据，提高网络的传输速率和传输质量。
在5G SA网络中，MIMO技术可以更好地解决高速移动和多用户同时接入的问题。
5. 边缘计算：边缘计算是将数据处理和计算放在网络边缘的设备上，减少数据的传输延迟和网络负载，提高用户体验。
在5G SA网络中，边缘计算可以支持更多的应用场景，如智能交通、智能城市和工业自动化等。
5G网络架构、网元及接口
AMF主要承载功能
• 终止RAN CP接口（N2） • 终止NAS（N1），NAS加密和完整性保护 • 注册管理，连接管理，可达性管理 • 移动性管理（支持系统内和系统间移动性） • 支持网络切片 • SMF选择 • 合法拦截（适用于AMF事件和LI系统的接口） • 空闲模式UE可达性（包括寻呼重传的控制和执行） • UE和SMF之间的SM消息提供传输 • 用于路由SM消息的透明代理 • 接入身份验证，接入授权（包括检查漫游权） • 在UE和SMSF之间提供SMS消息的传输 • 安全锚功能（SEAF） • 监管服务的定位服务管理 • 为UE和LMF之间以及RAN和LMF之间的位置服务消息提供传输 • 用于与EPS互通的EPS 承载 ID分配 • UE移动事件通知
UPF主要承载功能
• 用于RAT内/ RAT间移动性的锚点（适用时） • 外部PDU与数据网络互连的会话点 • 分组路由和转发（例如，支持上行链路分类器以将业务流路由到数据网络的实例，支持分支点以支持多宿主PDU会话） • 数据包检查（例如，基于服务数据流模板的应用流程检测以及从SMF接收的可选PFD） • 用户平面部分策略规则实施，例如门控，重定向，流量转向） • 合法拦截（UP收集） • 流量使用报告 • 用户平面的QoS处理，例如UL / DL速率实施，DL中的反射QoS标记 • 上行链路流量验证（SDF到QoS流量映射） • 上行链路和下行链路中的传输级分组标记 • 下行数据包缓冲和下行数据通知触发 • 将一个或多个“结束标记”发送和转发到源NG-RAN节点
SA架构中的gNB功能
• 无线资源管理的功能：无线承载控制，无线接入控制，移动性连接控制，在上行链路和下行链路中向UE的动态资源分配（调度） • IP报头压缩，加密和数据完整性保护 • 当不能从UE提供的信息确定到AMF的路由时，在UE附着处选择AMF • 用户面数据向UPF的路由 • 控制面信息向AMF的路由 • 连接设置和释放 • 调度和传输寻呼消息 • 调度和传输系统广播信息（源自AMF或O＆M） • 用于移动性和调度的测量和测量报告配置 • 上行链路中的传输级别数据包标记 • 会话管理 • 支持网络切片 • QoS流量管理和映射到数据无线承载 • 支持处于RRC_INACTIVE状态的UE • NAS消息的分发功能; • 无线接入网共享
5G SA的网络架构和关键技术
5G SA的网络架构和关键技术5G SA(软件定义网络架构)的网络架构和关键技术基于已存在的4G网络架构，但有所不同。
5G SA网络架构采用3层结构：网络边缘、核心部分和网络支持部分，并且每一层上都结合了软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）的技术。
网络边缘部分主要由设备组成，比如用户设备，路由器，调制解调器，接入控制器，安全和正确的五金。
802.11ac Wi-Fi设备等。
核心网络部分由可编程的控制器和节点组成，它们是用来处理大量流量的基础元素，它们之间以及边缘设备之间通过子网链路连接。
这些子网链路经过加密，它们会根据不同的报文类型寻找最佳路径，从而提高通信效率和安全性。
网络支持层包括软件控制器、虚拟化服务节点（VSN）和网络协调节点（NCN）等，它们之间也可以通过子网链接互相连接，来处理和确定合适的路径。
此外，还有用于安全处理和n次更新的核心服务器（CMS），以及用于处理和部署VSN、NCN和其他节点的核心服务器（CRS）。
关键技术方面，5G SA采用了SDN和NFV以及其他新型网络技术，其中SDN是一种分布式网络架构，可以让网络设备的管理更加有能力，更容易部署新的网络服务，并且能够动态改变网络路由。
而NFV则利用软件定义的虚拟网络设备，能够把网络的控制和管理任务完全虚拟化，建立一种业务分离的机制。
此外，还采用了其他新型技术，如：移动边缘计算（MEC），分布式拓扑重构（DTR），混合虚拟分组网络（HVGN），虚拟网络分段（VNS），多层路由协议（MLRP），供应链管理系统（SCMS）等。
这些新型技术的主要作用是提高网络的运行效率，同时基于SDN和NFV技术而建立的高统一的分布式架构，确保系统可以实现更高的性能和稳定性。
5g ppt课件讲解
平；同时，5G技术还可以应用于智能门禁系统和智能家居，提升居住
安全和便利性。
03
智慧能源
5G技术可以支持智能电网和分布式能源管理，实现能源高效利用和节
能减排；同时，5G技术还可以应用于智能环保和垃圾分类处理等领域
，推动城市可持续发展。
5G技术在智能制造中的应用场景与优势
自动化生产
5G技术可以支持工业机器人和自动化设备的数据传输和控制，提高生产效率和降低成本 ；同时，5G技术还可以应用于智能物流和仓储管理，优化生产流程。
CHAPTER 02
5G技术标准与规范
5G技术标准的发展历程
1 2
5G技术标准的起源
从早期无线通信技术的研究开始，经历了多个阶 段的发展，包括2G、3G、4G和5G。
5G技术标准的制定
国际电信联盟（ITU）和3GPP等国际组织在5G 技术标准的制定中发挥了关键作用。
3
5G技术标准的演进
从R15到R16再到R17，不断优化和完善5G技术 标准。
远程监控和维护
5G技术可以支持远程监控和维护，实时传输设备运行数据和故障信息，提高维护效率和 降低成本；同时，5G技术还可以应用于智能工厂管理，实现工厂智能化和柔性生产。
创新应用
5G技术可以支持高精度测量和定位，应用于无人驾驶、无人机等创新领域；同时，5G技 术还可以支持虚拟现实和增强现实技术的应用，推动智能制造的升级和转型。
CHAPTER 04
5G技术的应用场景与优势
5G技术在智慧城市中的应用场景与优势
01
智慧交通
5G技术可以提供低延迟、高可靠性的交通信号灯控制，实现车流优化
，减少拥堵；同时，5G技术还可以支持自动驾驶和车联网通信，提高
《5G无线网络规划与优化》第3章 5G网络架构
5G 承载网切片架构
5G业务模型驱使基站间协同越来越频繁，这要求基站间的时间精确同步，精确的时间同步是建立在高精度 时钟基础上的，5G在承载网的时钟精度上做了一些相关的优化，使得其可由4G时代的us级精度提升至5G时代 的ns级。
5G 承载网切片架构
5G承载网切片分为管理层切片、控制层切片、转发层切片三类。管理层切片主要是指不同的切片配置不同的模 板，而控制层切片主要是指拓扑管理、路由转发计算等功能的实施，转发层切片主要负责数据包的转发分配、隔离。
5G承载高带宽
5G承载网一般分为核心、汇聚、接入三层，接入层由用户侧运营商边缘设备，直接连接基站 ；汇聚层由上层运营商边缘设备，汇聚接入层的流量传递给上层核心节点，并完成不同接入环之 间的数据传递，核心层由网络侧运营商边缘设备，连接核心网网元设备。
5G的网络架构和业务模型相对4G有了很大的变化。
5G核心网功能云化且逐步下沉，导致除南北向流量外，DC之间东西向流量需求增强。 5G时代基站密度更高，带来站间深入协同需求，基站之间的流量也将远远超过LTE的流量。
5G 核心网典型特性：SBA、原生云、CUPS、网络切片
1. 【单选题】基于5G核心网哪个特性，可将用户面下沉至各级数据中心，实现流量的分 层终结，同时大大缩短用户端到端的体验时延？（ ） A. 原生云 B. CUPS C. 网络切片 D. SBA
答案：B
目录
3 Part Three 5G网络架构
第三章 5G网络架构
目录
3 Part Three 5G网络架构
3.1 5G接入网 3.2 5G承载网 3.3 5G核心网 3.4 5G组网及架构演进
通过本节学习，您可以：
了解5G RAN架构的变化 掌握5G Cloud RAN总体架构
5G SA的网络架构和关键技术
5G SA的网络架构和关键技术【摘要】5G SA是第五代移动通信的一种网络架构，它有着独特的特点和关键技术。
在5G SA网络架构中，核心网和无线接入网都是基于云原生架构设计的，实现了网络切片和网络功能虚拟化。
5G SA采用了分布式用户面和核心网架构，提高了网络的灵活性和可靠性。
在关键技术方面，5G SA采用了新型的调制解调技术，如波束赋形和大规模MIMO，提升了网络的容量和覆盖范围。
网络切片和边缘计算等技术也被广泛应用于5G SA网络中。
5G SA的网络架构和关键技术为用户提供了更高效、更安全、更可靠的通信服务，有望成为未来通信网络的主流发展方向。
【关键词】5G SA、网络架构、关键技术、引言、正文、结论。
1. 引言1.1 介绍5G SA的网络架构和关键技术5G Standalone（SA）是第五代移动通信技术中的一项重要发展，其网络架构和关键技术对于推动数字化转型和实现智慧社会具有重要意义。
5G SA网络架构主要包括核心网、无线接入网和传输网，其中核心网采用云原生架构，实现灵活部署和资源共享；无线接入网采用虚拟化技术，支持灵活的网络切片和多连接服务；传输网采用高速光纤和微波技术，实现低时延和高可靠性。
5G SA的关键技术包括大规模MIMO、毫米波通信、网络切片、多址接入和SDN等，这些技术的应用使得5G SA网络能够满足不同场景和应用的需求，为用户提供更加快速和稳定的通信服务。
5G SA的网络架构和关键技术的不断创新和优化将极大地推动5G应用的发展，为数字经济的蓬勃发展奠定坚实的基础。
2. 正文2.1 5G SA网络架构5G SA网络架构是基于全新的核心网架构设计，具有更高的灵活性和可扩展性。
其主要组成部分包括用户面和控制面。
在用户面，5G SA网络采用了云原生架构，将网络功能虚拟化，实现了灵活的网络切片和服务定制。
控制面则包括了核心网和RAN，实现了完全分离的核心网和无线接入网。
这种分离架构使得网络更加灵活，可以更好地应对不断增长的数据流量和服务需求。
新一代5G骨干网的架构和性能
新一代5G骨干网的架构和性能随着智能手机等移动设备的普及，现代社会已经过渡到了数字化和网络化的时代。
为了满足人们对高速网络稳定连接的需求，5G技术的发展变得尤为重要。
与4G相比，5G不仅在连接速度方面有了质的飞跃，而且在网络架构上也进行了重大的改变。
一、5G骨干网的架构5G骨干网的架构相对于4G有了很大的改变。
在4G网络中，所有数据都是通过核心网来连接的，而5G则采用了基于云的技术，将网络体系划分为了三个基本部分：核心、边缘和基础设施。
其中，核心网络负责路由数据，而边缘网络则用于连接用户设备和应用程序。
基础设施则表示网络中的所有设备和节点。
边缘网络是5G骨干网的关键组成部分之一。
它们是靠近用户的节点，连接着广泛的各种设备，包括手机、平板电脑和传感器等。
这些设备和节点上的应用程序可以直接与设备进行交互，并提高了整个体系的响应时间。
这些设备通常包含运营商的基站、Wi-Fi路由器和物联网设备等。
另外一个重要的组成部分是核心网络。
它负责进行路由、控制流量和管理设备之间的交通。
相对于4G网络，5G核心网络采用了分布式的云模型，使其更加灵活和适应性更强。
这种云基础架构可以快速响应流量负载和成本优化的要求，并且可以更好地为广大用户提供有保障的网络连接。
二、5G骨干网的性能5G骨干网不仅具有先进和灵活的架构，而且在性能方面也有很多的亮点。
首先，5G网络在连接速度方面进行了重大的提升。
5G网络的理论最高速度可以达到每秒20 Gbps，这是4G网络的20倍。
这就意味着用户在使用5G网络的时候可以更快地完成更多的任务，例如下载大量的视频或进行高清视频通话。
5G骨干网还针对延迟方面作出了很大的改进。
在传统的通信体系中，延迟较高是一个常见的问题，这会导致用户收到网络信号的时间有些慢。
然而，在5G网络中，通信延迟最短可以达到1毫秒，比4G网络下降了90%。
这使得用户体验更加流畅，可以更快地获得在线内容和服务。
除此之外，5G骨干网还具有更高效和更可靠的安全性能。
5G网络架构与关键技术
5G网络架构与关键技术（一）5G无线网络架构当前，国际上多个标准化组织如ITU、NGMN联盟等都已经开始进行5G网络及其架构的研究工作。
3GPP作为移动网络标准最主要的制定方，5G网络架构的设计将是其国际组织的重点工作，业界预期将在R14开始启动相关工作。
学术界、产业界如欧盟METIS、中国IMT-2020网络技术工作组（包含中国国内的运营商、研究机构、设备商、高校）等已经开始着手这方面的讨论。
5G无线网络架构的研究主要从增强特定应用场合如高速列车、热点场所、室内环境等覆盖以及吞吐量、增强用户数据速率以及QoS需求、增强频谱效率以及能量效率、降低网络延时等方面入手，具体可以总结如下：目前，5G研究仍处于需求制定和空中接口技术攻关阶段，尚未提出明确的网络架构。
但总的看来，5G无线网络架构存在两条发展路线：一是综合化发展，即“演进+创新”的路子，在演进型的2G/3G/4G多制式蜂窝网络、以及短距离无线通信网络的基础上，融入创新型无线接入技术，形成综合型的5G无线网络架构。
二是颠覆性发展，即“变革”的路子。
5G综合化发展的路子，也可以说是5G弥补了4G技术的不足，在数据速率、连接数量、时延、移动性、能耗等方面进一步提升系统性能，。
它既不是单一的技术演进，也不是几个全新的无线接入技术，而是整合了新型无线接入技术和现有无线接入技术（WLAN，4G、3G等），通过集成多种技术来满足不同的需求，是一个真正意义上的融合网络。
并且，由于融合，5G可以延续使用4G、3G的基础设施资源，并实现与之共存。
移动网全球漫游、无缝部署、后向兼容的特点，决定了5G无线网络架构的设计不可能是“从零开始”的全新架构。
然而，5G无线网络架构是一种演进，还是一种变革，将取决于运营商和用户需求、产业进程、时间要求和各方博弈等多种因素。
在5G架构设计的需求以及可能的技术方面，已经形成了一些共识。
在需求方面，普遍将灵活、高效、支持多样业务、实现网络即服务等作为设计目标；在技术方面，SDN、NFV等成为可能的基础技术，核心网与接入网融合、移动性管理、策略管理、网络功能重组等成为值得进一步研究的关键问题。
5g标准的构成
5G标准主要由三个部分构成：无线接入网（RAN）、承载网和核心网。
1. 无线接入网（RAN）：这是基站和移动设备之间的通信网络，包括BBU、RRU和射频天线三部分。
BBU是基带处理单元，主要负责信号调制；RRU是远端射频单元，主要负责射频处理；天线主要负责线缆上导行波和空气中空间波之间的转换。
2. 承载网：负责承载数据、汇聚数据的网络。
最有代表性的承载网设备是PTN（Packet Transport Network，分组传送网）和OTN（Optical Transport Network，光传送网）。
3. 核心网：这是通信网络最核心的部分，主要负责数据的处理和路由。
核心网包括控制平面和用户平面网元，控制平面网元除了接入与移动管理功能（AMF）外，还包括会话管理功能（SMF），但是SMF和接入网之间没有接口；用户平面网元包括用户平面功能（UPF）。
除此之外，5G网络架构还分为5G核心网（5GC）和5G接入网（NG-RAN）。
5GC包括AMF/UPF，AMF主要负责接入和移动管理功能，UPF主要负责用户平面功能。
NG-RAN 包括ng-eNB和gNB，其中gNB是NR系统基站，ng-eNB 是可以接入5G核心网的LTE演进基站。
基站之间用Xn接
口连接，gNB节点可以进一步分成CU和DU两种逻辑节点。
这些组成部分共同构成了5G网络的标准和架构。