本文以無線接入網(wǎng)為線索，梳理一下無線側(cè)接入網(wǎng)+承載網(wǎng)+核心網(wǎng)的架構(gòu)，主講無線接入網(wǎng)，淺析承載網(wǎng)和核心網(wǎng)，幫助大家更深入的了解5G，也幫助新手更好的入門。

在我們正式講解之前，我想通過這張網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)圖幫助大家認(rèn)識(shí)一下全網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，通過對(duì)全網(wǎng)架構(gòu)的了解，將方便對(duì)后面每一塊網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)的理解。

這張圖分為左右兩部分，右邊為無線側(cè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，左邊為固定側(cè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

無線側(cè)：手機(jī)或者集團(tuán)客戶通過基站接入到無線接入網(wǎng)，在接入網(wǎng)側(cè)可以通過RTN或者IPRAN或者PTN解決方案來解決，將信號(hào)傳遞給BSC/RNC。在將信號(hào)傳遞給核心網(wǎng)，其中核心網(wǎng)內(nèi)部的網(wǎng)元通過IP承載網(wǎng)來承載。

固網(wǎng)側(cè)：家客和集客通過接入網(wǎng)接入，接入網(wǎng)主要是GPON，包括ONT、ODN、OLT。信號(hào)從接入網(wǎng)出來后進(jìn)入城域網(wǎng)，城域網(wǎng)又可以分為接入層、匯聚層和核心層。BRAS為城域網(wǎng)的入口，主要作用是認(rèn)證、鑒定、計(jì)費(fèi)。信號(hào)從城域網(wǎng)走出來后到達(dá)骨干網(wǎng)，在骨干網(wǎng)處，又可以分為接入層和核心層。其中，移動(dòng)叫CMNET、電信叫169、聯(lián)通叫163。

固網(wǎng)側(cè)和無線側(cè)之間可以通過光纖進(jìn)行傳遞，遠(yuǎn)距離傳遞主要是有波分產(chǎn)品來承擔(dān)，波分產(chǎn)品主要是通過WDM+SDH的升級(jí)版來實(shí)現(xiàn)對(duì)大量信號(hào)的承載，OTN是一種信號(hào)封裝協(xié)議，通過這種信號(hào)封裝可以更好的在波分系統(tǒng)中傳遞。

最后信號(hào)要通過防火墻到達(dá)INTERNET，防火墻主要就是一個(gè)NAT，來實(shí)現(xiàn)一個(gè)地址的轉(zhuǎn)換。這就是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)。

看完宏觀的架構(gòu)，讓我們深入進(jìn)每個(gè)部分，去深入解讀一下吧。

首先大家看一下這個(gè)簡(jiǎn)化版的移動(dòng)通信架構(gòu)圖：

無線接入網(wǎng)，也就是通常所說的RAN（Radio Access Network）。

簡(jiǎn)單地講，就是把所有的手機(jī)終端，都接入到通信網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)。

大家耳熟能詳?shù)?/span>基站（BaseStation），就是屬于無線接入網(wǎng)（RAN）。

無線基站

雖然我們從1G開始，歷經(jīng)2G、3G，一路走到4G，號(hào)稱是技術(shù)飛速演進(jìn)，但整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的邏輯架構(gòu)，一直都是：手機(jī)→接入網(wǎng)→承載網(wǎng)→核心網(wǎng)→承載網(wǎng)→接入網(wǎng)→手機(jī)。

通信過程的本質(zhì)，就是編碼解碼、調(diào)制解調(diào)、加密解密。

要做的事情就這么多，各種設(shè)備各司其職，完成這些事情。

通信標(biāo)準(zhǔn)更新?lián)Q代，無非是設(shè)備改個(gè)名字，或者挪個(gè)位置，功能本質(zhì)并沒有變化。

基站系統(tǒng)，乃至整個(gè)無線接入網(wǎng)系統(tǒng)，亦是如此。

一個(gè)基站，通常包括BBU（主要負(fù)責(zé)信號(hào)調(diào)制）、RRU（主要負(fù)責(zé)射頻處理），饋線（連接RRU和天線），天線（主要負(fù)責(zé)線纜上導(dǎo)行波和空氣中空間波之間的轉(zhuǎn)換）。

基站的組成部分

在最早期的時(shí)候，BBU，RRU和供電單元等設(shè)備，是打包塞在一個(gè)柜子或一個(gè)機(jī)房里的。

基站一體化

后來，慢慢開始發(fā)生變化。

怎么變化呢？通信磚家們把它們拆分了。

首先，就是把RRU和BBU先給拆分了。

硬件上不再放在一起，RRU通常會(huì)掛在機(jī)房的墻上。

BBU有時(shí)候掛墻，不過大部分時(shí)候是在機(jī)柜里。

機(jī)柜里的BBU

再到后來，RRU不再放在室內(nèi)，而是被搬到了天線的身邊（所謂的“RRU拉遠(yuǎn)”），也就是分布式基站DBS3900，我們的余承東總裁當(dāng)年在圣無線的時(shí)候就是負(fù)責(zé)這方面變革的專家，該產(chǎn)品一出解決了歐洲運(yùn)營(yíng)商的剛需，為打開歐洲市場(chǎng)立下了汗馬功勞。

天線+RRU

這樣，我們的RAN就變成了D-RAN，也就是Distributed RAN（分布式無線接入網(wǎng)）。

這樣做有什么好處呢？

一方面，大大縮短了RRU和天線之間饋線的長(zhǎng)度，可以減少信號(hào)損耗，也可以降低饋線的成本。

另一方面，可以讓網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃更加靈活。畢竟RRU加天線比較小，想怎么放，就怎么放。

說到這里，請(qǐng)大家注意：通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展演進(jìn)，無非就是兩個(gè)驅(qū)動(dòng)力，一是為了更高的性能，二是為了更低的成本。

有時(shí)候成本比性能更加重要，如果一項(xiàng)技術(shù)需要花很多錢，但是帶來的回報(bào)少于付出，它就很難獲得廣泛應(yīng)用。

RAN的演進(jìn)，一定程度上就是成本壓力帶來的結(jié)果。

在D-RAN的架構(gòu)下，運(yùn)營(yíng)商仍然要承擔(dān)非常巨大的成本。因?yàn)闉榱藬[放BBU和相關(guān)的配套設(shè)備（電源、空調(diào)等），運(yùn)營(yíng)商還是需要租賃和建設(shè)很多的室內(nèi)機(jī)房或方艙。

大量的機(jī)房=大量的成本

于是，運(yùn)營(yíng)商就想出了C-RAN這個(gè)解決方案。

C-RAN，意思是Centralized RAN，集中化無線接入網(wǎng)。這個(gè)C，不僅代表集中化，還代表了別的意思：

相比于D-RAN，C-RAN做得更絕。

除了RRU拉遠(yuǎn)之外，它把BBU全部都集中關(guān)押起來了。關(guān)在哪了？中心機(jī)房（CO，Central Office）。

這一大堆BBU，就變成一個(gè)BBU基帶池。

C-RAN這樣做，非常有效地解決了前文所說的成本問題。

可能在沒有接觸一線業(yè)務(wù)的時(shí)候，我們總以為設(shè)備運(yùn)行后，運(yùn)營(yíng)商大量的前都用到了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的維護(hù)中，但通過前期的勘測(cè)，我才了解到，運(yùn)營(yíng)商支持最大的成本不是通信設(shè)備維護(hù)，也不是雇傭維護(hù)人員，而是電費(fèi)！

在整個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，基站的能耗占比大約是…… 

72% 

在基站里面，空調(diào)的能耗占比大約是…… 

56% 

傳統(tǒng)方式機(jī)房的功耗分析

采用C-RAN之后，通過集中化的方式，可以極大減少基站機(jī)房數(shù)量，減少配套設(shè)備（特別是空調(diào)）的能耗。

若干小機(jī)房，都進(jìn)了大機(jī)房

機(jī)房少了，租金就少了，維護(hù)費(fèi)用也少了，人工費(fèi)用也跟著減少了。這筆開支節(jié)省，對(duì)飽受經(jīng)營(yíng)壓力之苦的運(yùn)營(yíng)商來說，簡(jiǎn)直是久旱逢甘霖。

另外，拉遠(yuǎn)之后的RRU搭配天線，可以安裝在離用戶更近距離的位置。距離近了，發(fā)射功率就低了。

低的發(fā)射功率意味著用戶終端電池壽命的延長(zhǎng)和無線接入網(wǎng)絡(luò)功耗的降低。說白了，你手機(jī)會(huì)更省電，待機(jī)時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)，運(yùn)營(yíng)商那邊也更省電、省錢！

更重要一點(diǎn)，除了運(yùn)營(yíng)商可以省錢之外，采用C-RAN也會(huì)帶來很大的社會(huì)效益，減少大量的碳排放（CO2）。

此外，分散的BBU變成BBU基帶池之后，更強(qiáng)大了，可以統(tǒng)一管理和調(diào)度，資源調(diào)配更加靈活！

C-RAN下，基站實(shí)際上是“不見了”，所有的實(shí)體基站變成了虛擬基站。

所有的虛擬基站在BBU基帶池中共享用戶的數(shù)據(jù)收發(fā)、信道質(zhì)量等信息。強(qiáng)化的協(xié)作關(guān)系，使得聯(lián)合調(diào)度得以實(shí)現(xiàn)。小區(qū)之間的干擾，就變成了小區(qū)之間的協(xié)作（CoMP），大幅提高頻譜使用效率，也提升了用戶感知。

多點(diǎn)協(xié)作傳輸(CoMP，Coordinated Multiple Points Transmission/Reception)是指地理位置上分離的多個(gè)傳輸點(diǎn)，協(xié)同參與為一個(gè)終端的數(shù)據(jù)(PDSCH)傳輸或者聯(lián)合接收一個(gè)終端發(fā)送的數(shù)據(jù)(PUSCH)。 

此外，BBU基帶池既然都在CO（中心機(jī)房），那么，就可以對(duì)它們進(jìn)行虛擬化了！

虛擬化，就是網(wǎng)元功能虛擬化（NFV）。簡(jiǎn)單來說，以前BBU是專門的硬件設(shè)備，非常昂貴，現(xiàn)在，找個(gè)x86服務(wù)器，裝個(gè)虛擬機(jī)（VM，Virtual Machines），運(yùn)行具備BBU功能的軟件，然后就能當(dāng)BBU用啦！

這樣又可以幫客戶節(jié)省好多的經(jīng)費(fèi)，不過這項(xiàng)技術(shù)短期內(nèi)主要還是應(yīng)用于核心網(wǎng)的網(wǎng)元中，前一段時(shí)間刷屏的亞馬遜上銷售的僅需每月90美元的核心網(wǎng)設(shè)備，就是利用這項(xiàng)核心技術(shù)。具體的我們留到后面再說，這里讓我們繼續(xù)聚焦于接入網(wǎng)。

正因?yàn)镃-RAN這種集中化的方式會(huì)帶來巨大的成本削減，所以，受到運(yùn)營(yíng)商的歡迎和追捧。

到了5G時(shí)代，接入網(wǎng)又發(fā)生了很大的變化。

在5G網(wǎng)絡(luò)中，接入網(wǎng)不再是由BBU、RRU、天線這些東西組成了。而是被重構(gòu)為以下3個(gè)功能實(shí)體：

• CU（Centralized Unit，集中單元）

• DU（Distribute Unit，分布單元）

• AAU（Active Antenna Unit，有源天線單元）

CU：原BBU的非實(shí)時(shí)部分將分割出來，重新定義為CU，負(fù)責(zé)處理非實(shí)時(shí)協(xié)議和服務(wù)。

AAU：BBU的部分物理層處理功能與原RRU及無源天線合并為AAU。

DU：BBU的剩余功能重新定義為DU，負(fù)責(zé)處理物理層協(xié)議和實(shí)時(shí)服務(wù)。

簡(jiǎn)而言之，CU和DU，以處理內(nèi)容的實(shí)時(shí)性進(jìn)行區(qū)分。

簡(jiǎn)單來說，AAU=RRU+天線

如果還不太清楚，我們看一下下面這張圖：

注意，在圖中，EPC（就是4G核心網(wǎng)）被分為New Core（5GC，5G核心網(wǎng)）和MEC（移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)邊界計(jì)算平臺(tái)）兩部分。MEC移動(dòng)到和CU一起，就是所謂的“下沉”（離基站更近）。

核心網(wǎng)部分功能下沉

之所以要BBU功能拆分、核心網(wǎng)部分下沉，根本原因，就是為了滿足5G不同場(chǎng)景的需要。

5G是一個(gè)“萬金油”網(wǎng)絡(luò)，除了網(wǎng)速快之外，還有很多的特點(diǎn)，例如時(shí)延低、支持海量連接，支持高速移動(dòng)中的手機(jī)，等等。

不同場(chǎng)景下，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的特性要求（網(wǎng)速、時(shí)延、連接數(shù)、能耗...），其實(shí)是不同的，有的甚至是矛盾的。

例如，你看高清演唱會(huì)直播，在乎的是畫質(zhì)，時(shí)效上，整體延后幾秒甚至十幾秒，你是沒感覺的。而你遠(yuǎn)程駕駛，在乎的是時(shí)延，時(shí)延超過10ms，都會(huì)嚴(yán)重影響安全。

所以，把網(wǎng)絡(luò)拆開、細(xì)化，就是為了更靈活地應(yīng)對(duì)場(chǎng)景需求。

說到這里，就要提到5G的一個(gè)關(guān)鍵概念——「切片」。

切片，簡(jiǎn)單來說，就是把一張物理上的網(wǎng)絡(luò)，按應(yīng)用場(chǎng)景劃分為N張邏輯網(wǎng)絡(luò)。不同的邏輯網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)于不同場(chǎng)景。

不同的切片，用于不同的場(chǎng)景

網(wǎng)絡(luò)切片，可以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源分配，實(shí)現(xiàn)最大成本效率，滿足多元化要求。

可以這么理解，因?yàn)樾枨蠖鄻踊?，所以要網(wǎng)絡(luò)多樣化；因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)多樣化，所以要切片；因?yàn)橐衅?，所以網(wǎng)元要能靈活移動(dòng)；因?yàn)榫W(wǎng)元靈活移動(dòng)，所以網(wǎng)元之間的連接也要靈活變化。

所以，才有了DU和CU這樣的新架構(gòu)。

依據(jù)5G提出的標(biāo)準(zhǔn)，CU、DU、AAU可以采取分離或合設(shè)的方式，所以，會(huì)出現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)部署形態(tài)：

回傳、中傳、前傳，是不同實(shí)體之間的連接

上圖所列網(wǎng)絡(luò)部署形態(tài)，依次為：

① 與傳統(tǒng)4G宏站一致，CU與DU共硬件部署，構(gòu)成BBU單元。

② DU部署在4G BBU機(jī)房，CU集中部署。

③ DU集中部署，CU更高層次集中。

④ CU與DU共站集中部署，類似4G的C-RAN方式。

這些部署方式的選擇，需要同時(shí)綜合考慮多種因素，包括業(yè)務(wù)的傳輸需求（如帶寬，時(shí)延等因素）、建設(shè)成本投入、維護(hù)難度等。

舉個(gè)例子，如果前傳網(wǎng)絡(luò)為理想傳輸（有錢，光纖直接到天線那邊），那么，CU與DU可以部署在同一個(gè)集中點(diǎn)。如果前傳網(wǎng)絡(luò)為非理想傳輸（沒錢，沒那么多光纖），DU可以采用分布式部署的方式。

再例如，如果是車聯(lián)網(wǎng)這樣的低時(shí)延要求場(chǎng)景，你的DU，就要想辦法往前放（靠近AAU部署），你的MEC、邊緣云，就要派上用場(chǎng)。

好了，通過前面的講解，我們應(yīng)該已經(jīng)大體對(duì)5G接入網(wǎng)的概念有了一定程度地了解，那么接下來我們?cè)賮砗?jiǎn)單地談一談5G承載網(wǎng)。

有同學(xué)就問，5G不僅僅只在接入網(wǎng)有變化，在即將到來的5G時(shí)代，5G的承載網(wǎng)和傳送網(wǎng)會(huì)是個(gè)什么樣子，會(huì)采用什么黑科技？

業(yè)界有一句話，就是承載先行。這也體現(xiàn)了承載網(wǎng)的重要性，為什么說它重要呢？因?yàn)?span style="margin: 0px; padding: 0px; color: rgb(255, 0, 0); -ms-word-break: normal; -ms-word-wrap: break-word; max-width: 100%; box-sizing: border-box;">承載網(wǎng)是基礎(chǔ)資源，必須先于無線網(wǎng)部署到位。前面我們提到過5G的主要優(yōu)點(diǎn)，總結(jié)而言，就三個(gè)：

• 1Gbps的用戶體驗(yàn)速率：eMBB

• 毫秒級(jí)的延遲：uRLLC

• 百萬級(jí)/k㎡的終端接入：mMTC

5G想要滿足以上應(yīng)用場(chǎng)景的要求，承載網(wǎng)是必須要進(jìn)行升級(jí)改造的。

 注意！劃重點(diǎn)啦！下面這段文字很重要！

在5G網(wǎng)絡(luò)中，之所以要功能劃分、網(wǎng)元下沉，根本原因，就是為了滿足不同場(chǎng)景的需要。前面再談接入網(wǎng)的時(shí)候，我們提到了前傳、回傳等概念說的就是承載網(wǎng)。因?yàn)槌休d網(wǎng)的作用就是把網(wǎng)元的數(shù)據(jù)傳到另外一個(gè)網(wǎng)元上。

這里我們?cè)賮砭唧w看看，對(duì)于前、中、回傳，到底怎么個(gè)承載法。

首先看前傳（AAU?DU）。主要有三種方式：

第一種，光纖直連方式。

每個(gè)AAU與DU全部采用光纖點(diǎn)到點(diǎn)直連組網(wǎng)，如下圖：

這就屬于典型的“土豪”方式了，實(shí)現(xiàn)起來很簡(jiǎn)單，但最大的問題是光纖資源占用很多。隨著5G基站、載頻數(shù)量的急劇增加，對(duì)光纖的使用量也是激增。

所以，光纖資源比較豐富的區(qū)域，可以采用此方案。

第二種，無源WDM方式。

將彩光模塊安裝到AAU和DU上，通過無源設(shè)備完成WDM功能，利用一對(duì)或者一根光纖提供多個(gè)AAU到DU的連接。如下圖：

什么是彩光模塊？

光復(fù)用傳輸鏈路中的光電轉(zhuǎn)換器，也稱為WDM波分光模塊。不同中心波長(zhǎng)的光信號(hào)在同一根光纖中傳輸是不會(huì)互相干擾的，所以彩光模塊實(shí)現(xiàn)將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)合成一路傳輸，大大減少了鏈路成本。

采用無源WDM方式，雖然節(jié)約了光纖資源，但是也存在著運(yùn)維困難，不易管理，故障定位較難等問題。

第三種，有源WDM/OTN方式。

在AAU站點(diǎn)和DU機(jī)房中配置相應(yīng)的WDM/OTN設(shè)備，多個(gè)前傳信號(hào)通過WDM技術(shù)共享光纖資源。如下圖：

這種方案相比無源WDM方案，組網(wǎng)更加靈活（支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和組環(huán)網(wǎng)），同時(shí)光纖資源消耗并沒有增加。

看完了前傳，我們?cè)賮砜纯?strong style="-ms-word-wrap: break-word !important;">中傳（DU?CU）和回傳（CU以上）。

由于中傳與回傳對(duì)于承載網(wǎng)在帶寬、組網(wǎng)靈活性、網(wǎng)絡(luò)切片等方面需求是基本一致的，所以可以使用統(tǒng)一的承載方案。

主要有兩種方案：

• 分組增強(qiáng)型OTN+IPRAN

利用分組增強(qiáng)型OTN設(shè)備組建中傳網(wǎng)絡(luò)，回傳部分繼續(xù)使用現(xiàn)有IPRAN架構(gòu)。

• 端到端分組增強(qiáng)型OTN

中傳與回傳網(wǎng)絡(luò)全部使用分組增強(qiáng)型OTN設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)。

這里我們僅僅對(duì)承載網(wǎng)做了最簡(jiǎn)單的講解，至于承載網(wǎng)中采用的FlexE分片技術(shù)、減低時(shí)延的技術(shù)、SDN架構(gòu)等等想了解的小伙伴建議自己查一查。

最后對(duì)5G承載網(wǎng)做一下總結(jié)：

• 架構(gòu)：核心層采用Mesh組網(wǎng)，L3逐步下沉到接入層，實(shí)現(xiàn)前傳回傳統(tǒng)一。

• 分片：支持網(wǎng)絡(luò)FlexE分片

• SDN：支持整網(wǎng)的SDN部署，提供整網(wǎng)的智能動(dòng)態(tài)管控。

• 帶寬：接入環(huán)達(dá)到50GE以上，匯聚環(huán)達(dá)到200GE以上，核心層達(dá)到400GE。
  

由于核心網(wǎng)是我認(rèn)為最難的一塊網(wǎng)絡(luò)，涉及的產(chǎn)品非常多，實(shí)話說我也還沒有理解透，因此這里采用從2G到5G核心網(wǎng)演進(jìn)的方式，幫助大家初步了解核心網(wǎng)。尤其會(huì)重點(diǎn)說一說，馬上進(jìn)入5G時(shí)代了，我們的核心網(wǎng)究竟會(huì)變成什么樣子。

2G的核心網(wǎng)設(shè)備，是這樣的：

2G核心網(wǎng)設(shè)備

大大寬寬的機(jī)柜，有好幾層機(jī)框，然后每層機(jī)框插了很多的單板。單板很薄很輕，面板是塑料的，很容易壞。

這個(gè)設(shè)備，名字就叫MSC（Mobile Switching Center），移動(dòng)交換中心。

我們來看看當(dāng)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖：

2G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

可以看出來，組網(wǎng)非常簡(jiǎn)單，MSC就是核心網(wǎng)的最主要設(shè)備。HLR、EIR和用戶身份有關(guān)，用于鑒權(quán)。

注意：之所以圖上面寫的是“MSC/VLR”，是因?yàn)閂LR是一個(gè)功能實(shí)體，但是物理上，VLR和MSC是同一個(gè)硬件設(shè)備。相當(dāng)于一個(gè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)角色，所以畫在一起。HLR/AUC也是如此，HLR和AUC物理合一。

后來，到了2.5G。是的沒錯(cuò)，2G和3G之間，還有一個(gè)2.5G——就是GPRS。

在之前2G只能打電話發(fā)短信的基礎(chǔ)上，有了GPRS，就開始有了數(shù)據(jù)（上網(wǎng)）業(yè)務(wù)。

于是，核心網(wǎng)有了大變化，開始有了PS核心網(wǎng)。PS，Packet Switch，分組交換，包交換。

紅色部分為PS交換

SGSN：Serving GPRS Support Node，服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)

GGSN：Gateway GPRS Support Node，網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)

SGSN和GGSN都是為了實(shí)現(xiàn)GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

很快，基站部分跟著變，2.5G到了3G，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變成了這樣：

（為了簡(jiǎn)單，HLR等網(wǎng)元就沒畫）

3G基站，由RNC和NodeB組成。

到了3G階段，設(shè)備商的硬件平臺(tái)進(jìn)行徹底變革升級(jí)。

機(jī)架內(nèi)部

（單板比2G重，而且面板都是金屬的）

機(jī)框后側(cè)

（主要是提供網(wǎng)線、時(shí)鐘線、信號(hào)線接口）

大家不要小看了硬件平臺(tái)，實(shí)際上，就像最開始華為的C&C08、中興的ZXJ10一樣，設(shè)備商自家的很多不同業(yè)務(wù)的設(shè)備，都是基于同一個(gè)硬件平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)的。不可能每個(gè)設(shè)備都單獨(dú)開發(fā)硬件平臺(tái)，既浪費(fèi)時(shí)間和精力，又不利于生產(chǎn)和維護(hù)。

穩(wěn)定可靠且處理能力強(qiáng)大的硬件平臺(tái)，是產(chǎn)品的基石。

3G除了硬件變化和網(wǎng)元變化之外，還有兩個(gè)很重要的思路變化。其中之一，就是IP化。

以前是TDM電路，就是E1線，中繼電路。

粗重的E1線纜

IP化，就是TCP/IP，以太網(wǎng)。網(wǎng)線、光纖開始大量投入使用，設(shè)備的外部接口和內(nèi)部通訊，都開始圍繞IP地址和端口號(hào)進(jìn)行。

硬件平臺(tái)上的光纖

第二個(gè)思路變化，就是分離。

具體來說，就是網(wǎng)元設(shè)備的功能開始細(xì)化，不再是一個(gè)設(shè)備集成多個(gè)功能，而是拆分開，各司其事。

在3G階段，是分離的第一步，叫做承載和控制分離。

在通信系統(tǒng)里面，說白了，就兩個(gè)（平）面，用戶面和控制面。如果不能理解兩個(gè)面，就無法理解通信系統(tǒng)。

用戶面，就是用戶的實(shí)際業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，就是你的語音數(shù)據(jù)，視頻流數(shù)據(jù)之類的。

而控制面，是為了管理數(shù)據(jù)走向的信令、命令。

這兩個(gè)面，在通信設(shè)備內(nèi)部，就相當(dāng)于兩個(gè)不同的系統(tǒng)， 

2G時(shí)代，用戶面和控制面沒有明顯分開。3G時(shí)代，把兩個(gè)面進(jìn)行了分離。

接著，SGSN變成MME，GGSN變成SGW/PGW，也就演進(jìn)成了4G核心網(wǎng)：

4G LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

（注意，基站里面的RNC沒有了，為了實(shí)現(xiàn)扁平化，功能一部分給了核心網(wǎng)，一部分給了eNodeB）

MME：Mobility Management Entity，移動(dòng)管理實(shí)體

SGW：Serving Gateway，服務(wù)網(wǎng)關(guān)

PGW：PDN Gateway，PDN網(wǎng)關(guān)

演進(jìn)到4G核心網(wǎng)之前，硬件平臺(tái)也提前升級(jí)了。

華為的USN系列，開始啟用ATCA/ETCA平臺(tái)（后來MME就用了它），還有UGW平臺(tái)（后面PGW和SGW用了它，PGW和SGW物理上是一體的）。

中興ATCA機(jī)框

ATCA：Advanced Telecom Computing Architecture，先進(jìn)電信計(jì)算架構(gòu)

ETCA：enhanced ATCA，增強(qiáng)型ATCA

中興xGW（T8000）硬件平臺(tái)

其實(shí)就是一個(gè)大路由器

在3G到4G的過程中，IMS出現(xiàn)了，取代傳統(tǒng)CS（也就是MSC那些），提供更強(qiáng)大的多媒體服務(wù)（語音、圖片短信、視頻電話等）。IMS，使用的也主要是ATCA平臺(tái)。

前面所說的V3平臺(tái)，實(shí)際上很像一個(gè)電腦，有處理器（MP單板），有網(wǎng)卡（以太網(wǎng)接口卡，光纖接口卡）。而V4的ATCA平臺(tái)，更像一臺(tái)電腦了，前面你也看到了，名字就叫“先進(jìn)電信計(jì)算平臺(tái)”，也就是“電信服務(wù)器”嘛。

確切說，ATCA里面的業(yè)務(wù)處理單板，本身就是一臺(tái)單板造型的“小型化電腦”，有處理器、內(nèi)存、硬盤，我們俗稱“刀片”。

ATCA業(yè)務(wù)處理板——“刀片”

（沒找到中興的，只能放個(gè)華為的）

既然都走到這一步，原來的專用硬件，越做越像IT機(jī)房里面的x86通用服務(wù)器，那么，不如干脆直接用x86服務(wù)器吧。

于是，虛擬化時(shí)代，就到來了。

虛擬化，就是網(wǎng)元功能虛擬化（Network Function Virtualization，NFV）。

說白了，硬件上，直接采用HP、IBM等IT廠家的x86平臺(tái)通用服務(wù)器（目前以刀片服務(wù)器為主，節(jié)約空間，也夠用）。

軟件上，設(shè)備商基于openstack這樣的開源平臺(tái)，開發(fā)自己的虛擬化平臺(tái)，把以前的核心網(wǎng)網(wǎng)元，“種植”在這個(gè)平臺(tái)之上。

網(wǎng)元功能軟件與硬件實(shí)體資源分離

注意了，虛擬化平臺(tái)不等于5G核心網(wǎng)。也就是說，并不是只有5G才能用虛擬化平臺(tái)。也不是用了虛擬化平臺(tái)，就是5G。

按照慣例，設(shè)備商先在虛擬化平臺(tái)部署4G核心網(wǎng)，也就是，在為后面5G做準(zhǔn)備，提前實(shí)驗(yàn)。

硬件平臺(tái)，永遠(yuǎn)都會(huì)提前準(zhǔn)備。

好了，上面說了5G核心網(wǎng)的硬件平臺(tái)，接下來，我們仔細(xì)說說5G核心網(wǎng)的架構(gòu)。

到了5G，網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)徹底改變了。

5G核心網(wǎng)，采用的是SBA架構(gòu)（Service Based Architecture，即基于服務(wù)的架構(gòu)）。名字比較好記，呵呵…

SBA架構(gòu)，基于云原生構(gòu)架設(shè)計(jì)，借鑒了IT領(lǐng)域的“微服務(wù)”理念。

把原來具有多個(gè)功能的整體，分拆為多個(gè)具有獨(dú)自功能的個(gè)體。每個(gè)個(gè)體，實(shí)現(xiàn)自己的微服務(wù)。

單體式架構(gòu)（Monolithic）→ 微服務(wù)架構(gòu)（Microservices）

這樣的變化，會(huì)有一個(gè)明顯的外部表現(xiàn)，就是網(wǎng)元大量增加了。

紅色虛線內(nèi)為5G核心網(wǎng)

除了UPF之外，都是控制面

圖片來源：鮮棗課堂

這些網(wǎng)元看上去很多，實(shí)際上，硬件都是在虛擬化平臺(tái)里面虛擬出來的。這樣一來，非常容易擴(kuò)容、縮容，也非常容易升級(jí)、割接，相互之間不會(huì)造成太大影響（核心網(wǎng)工程師的福音）。

簡(jiǎn)而言之，5G核心網(wǎng)就是模塊化、軟件化。

5G核心網(wǎng)之所以要模塊化，還有一個(gè)主要原因，就是為了“切片”。

很多人覺得“切片”很難，其實(shí)并非如此。

切片，就是“多種人格”。同一樣?xùn)|西，具有不同的特性，以應(yīng)對(duì)不同的場(chǎng)景，也有點(diǎn)像“瑞士軍刀”。

5G是一個(gè)天下一統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，通吃所有用戶。設(shè)計(jì)之初，就需要它應(yīng)對(duì)各種需求。

既然網(wǎng)絡(luò)用途不同，當(dāng)然要見招拆招。以一個(gè)死板的固定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)去應(yīng)對(duì)，肯定是不行的。只有拆分成模塊，靈活組隊(duì)，才能搞定。

網(wǎng)絡(luò)切片

例如，在低時(shí)延的場(chǎng)景中（例如自動(dòng)駕駛），核心網(wǎng)的部分功能，就要更靠近用戶，放在基站那邊，這就是“下沉”。

部分核心網(wǎng)功能，“下沉”到了MEC

下沉不僅可以保證“低時(shí)延”，更能夠節(jié)約成本，所以，是5G的一個(gè)殺手锏。

以上，就是從2G到5G，核心網(wǎng)整個(gè)的演進(jìn)過程和思路。并不難理解吧？

簡(jiǎn)單概括，就是拆分、拆分、再拆分，軟件、軟件、更軟件。

在將來，核心網(wǎng)的硬件和IT行業(yè)的硬件一樣。而核心網(wǎng)的軟件，就變成手機(jī)上面的app一樣。

—   The End    —