无线侧视角站在无线侧工程师的角度看,我们能够了解到终端、核心网和无线侧设备直接有接口的网元。至于核心网内部有哪些网元,网元之间有哪些接口我们就不关心了。4G、5G的无线侧视角的网络架构都遵从通用结构,手机终端和无线接入网通过空中接口(Air Interface,简称空口)与无线接入网(RAN)连接,无线接入网(RAN)又通过地面接口与核心网相连。不同的网络制式,网元和接口的具体名称不同,网元之间的关系也稍有不同,但通用架构类似。
(一)4G网络RAN视角
4G时代,为了降低端到端时延,无线侧架构进行了扁平化调整,将2G、3G的3级网络架构“扁平化”为2级:eNodeB-核心网,取消了3G时代的RNC。RNC的功能一部分分割在eNodeB(evolved NodeB,演进型基站,也简写为eNB)中,一部分移至核心网中。4G核心网,即EPC(EvolvedPacket Core,演进分组核心网),只包含PS域。4G的无线侧(RAN)叫eUTRAN(Evolved UTRAN,演进型RAN),包含多个eNodeB,eNodeB之间底层采用IP传输,在逻辑上通过X2接口互相连接,属于网状网(Mesh)型结构,网状网结构可以保证UE在4G网络内的移动时,实现无缝切换。
eNodeB通过地面接口S1接口连接到EPC中。在EPC侧,SGW是LTE网络数据业务在核心网的锚点,主要负责数据业务的转发;MME(Mobility Management Entity,移动管理实体)主要负责处理移动性管理等控制功能。eNodeB通过S1-U(S1-SGW)接口和SGW相连,通过S1-C(S1-MME)接口和MME相连。S1-U和S1-C可以分别看作S1接口的用户平面和控制平面。
(二)5G网络RAN视角
5G无线侧视角的网络架构,和4G无线侧视角的网络架构差不多,也是两级架构,gNodeB-核心网,不同的是有些网元和接口的名称变了。从终端侧看,UE的形态多种多样,有传统形态的手机,也有折叠屏的手机,有物联网的各种终端以及无线传感网(WSN),也有类似于家庭网关的CPE等。CPE是一种将4G或者5G无线信号和WiFi信号互相转换的设备,支持同时上网的移动终端数量较多,在智能家居、智能楼宇、智慧工厂等场景应用比较多。5G终端侧和RAN侧的空中接口还叫Uu口,但5G的空中接口还有个别名叫NR(New Radio)接口。新空口新在哪里,我们后面介绍。
5G的RAN侧包含多个gNodeB(5G RAN NodeB,5G基站,简写gNB),gNodeB之间在逻辑上通过Xn接口互相连接,也属于网状网(Mesh)型结构。gNodeB通过地面接口Ng接口连接到5GC(5G Core,5G核心网)中。在5G核心网侧,UPF(User Plane Function,用户面功能)是5G网络数据业务在核心网的锚点,主要负责数据业务的转发,属于用户面功能;AMF(Access and Mobility Management Function,接入和移动性管理功能)主要负责统一的接入管理和移动性管理等控制功能,属于控制面功能。gNodeB通过Ng-U接口和UPF相连,通过Ng-C接口和AMF相连。Ng-U和Ng-C可以分别看作Ng接口的用户平面和控制平面。