早就想寫一個系列梧躺，給互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的朋友介紹一下移動通信網(wǎng)絡(luò)，特別是5G移動通信系統(tǒng)，但一直沒想好怎么寫渐裂。最近看到ONF發(fā)布的開源書《5G Mobile Networks：A Systems Approach》矮锈，其目標(biāo)讀者正是互聯(lián)網(wǎng)從業(yè)者霉翔，因此打算將全書翻譯為中文，希望能讓有興趣的朋友們能夠了解移動通信網(wǎng)絡(luò)的一些基本概念愕难、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和演進(jìn)方向早龟。原文：5G Mobile Networks: A Systems Approach[1]。中文版Github倉庫：https://github.com/yuff100/5GSystemApproachCHN猫缭。
3. 基礎(chǔ)架構(gòu)（Basic Architecture）
本章介紹移動接入網(wǎng)的主要架構(gòu)組件葱弟，著重于4G和5G共同的組件，為理解后面章節(jié)中介紹的5G高級特性奠定基礎(chǔ)猜丹。
本書主要是概要性的介紹3GPP中的術(shù)語芝加，對于熟悉互聯(lián)網(wǎng)的人來說，這些術(shù)語可能看起來很隨意（例如射窒，“eNB”是一個“基站”）藏杖，但重要的是要記住，這個術(shù)語來自于3GPP標(biāo)準(zhǔn)化的過程脉顿，它始終關(guān)注電信領(lǐng)域蝌麸，幾乎完全與IETF和其他互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)組織沒有聯(lián)系。更讓人困惑的是艾疟，3GPP的術(shù)語常常隨著每一代的變化而變化（例如来吩，在4G中一個基站被稱為eNB，在5G中被稱為gNB）蔽莱。我們通過使用通用術(shù)語（例如基站）來解決這種問題弟疆，并僅在需要區(qū)分時引用特定的3GPP的對應(yīng)術(shù)語。
延伸閱讀
這個例子只是術(shù)語的冰山一角盗冷。關(guān)于5G術(shù)語的復(fù)雜性怠苔，請參閱Marcin Dryjanski 2018年7月的文章：《LTE和5G差異：系統(tǒng)復(fù)雜性（LTE and 5G Differences: System Complexity)》[2]。
3.1. 主要組件
蜂窩網(wǎng)絡(luò)為移動中的設(shè)備提供無線連接仪糖，這些設(shè)備被稱為*UE（User Equipment柑司，用戶設(shè)備），傳統(tǒng)上與智能手機(jī)和平板電腦相對應(yīng)锅劝，但將越來越多地包括汽車帜羊、無人機(jī)、工農(nóng)業(yè)機(jī)械鸠天、機(jī)器人讼育、家用電器、醫(yī)療設(shè)備等。
如圖6所示饥瓷，蜂窩網(wǎng)絡(luò)由兩個主要的子系統(tǒng)組成：RAN（Radio Access Networks，無線接入網(wǎng)）和移動核心網(wǎng)（Mobile Core）痹籍。RAN管理無線電頻譜呢铆，確保其得到有效利用，并滿足每個用戶的服務(wù)質(zhì)量要求蹲缠，它體現(xiàn)為一組分布式的基站集合棺克。如上所述，在4G中线定，這些節(jié)點被命名為eNodeB（或eNB）娜谊，這是evolved Node B的縮寫。在5G中斤讥，它們被稱為gNB（g代表“下一代纱皆，next Generation”）。
移動核心網(wǎng)不是一個單獨的設(shè)備芭商，而是一組功能的集合派草，為多個目的服務(wù)：
- 為數(shù)據(jù)和語音服務(wù)提供互聯(lián)網(wǎng)（IP）連接。
- 確保連接性滿足承諾的QoS要求铛楣。
- 跟蹤用戶移動性近迁，確保服務(wù)不中斷。
- 跟蹤用戶的使用情況以進(jìn)行計費和收費簸州。
注意钳踊，移動核心網(wǎng)是另一個通用術(shù)語。在4G中被稱為EPC（Evolved Packet Core勿侯，演進(jìn)的分組核心網(wǎng)），在5G中被稱為*NG-Core（Next Generation Core缴罗，下一代核心網(wǎng)助琐，另一個更常用的術(shù)語是5GC）。
盡管其名稱中有“核心”一詞面氓，但從互聯(lián)網(wǎng)的角度來看兵钮，移動核心網(wǎng)仍然是接入網(wǎng)的一部分，作為一座高效的橋梁舌界，將某個區(qū)域的RAN和更大的基于IP的互聯(lián)網(wǎng)連接了起來掘譬。3GPP在移動核心網(wǎng)的部署位置方面提供了很大的靈活性，但對于我們的目的來說呻拌，可以假設(shè)每個移動核心網(wǎng)都服務(wù)于一個大的城市區(qū)葱轩，相應(yīng)的RAN將包括幾十個（甚至數(shù)百個）手機(jī)發(fā)射塔。
仔細(xì)看一下圖6，我們可以看到一個回傳網(wǎng)絡(luò)（Backhaul Network）將基站與移動核心網(wǎng)連接起來靴拱。這個網(wǎng)絡(luò)通常是有線的垃喊，可能有也可能沒有圖中所示的環(huán)形拓?fù)洌ǔＪ怯善渌逃媒M件構(gòu)建袜炕。例如本谜，實現(xiàn)光纖到戶的PON（Passive Optical Network，無源光網(wǎng)絡(luò)）是實現(xiàn)RAN回傳的首選偎窘∥谥回傳網(wǎng)絡(luò)顯然是RAN的必要組成部分，但它只是實現(xiàn)選擇之一陌知，并不是3GPP標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的他托。
盡管3GPP在一個開放標(biāo)準(zhǔn)中指定了實現(xiàn)RAN和移動核心網(wǎng)的所有要素（包括我們還沒有引入的子層），但網(wǎng)絡(luò)運營商在歷史上習(xí)慣于從單個供應(yīng)商手中購買每個子系統(tǒng)的專有實現(xiàn)纵诞。缺乏開源實現(xiàn)導(dǎo)致蜂窩網(wǎng)絡(luò)普遍“不透明”上祈，RAN尤其如此。雖然eNodeB的實現(xiàn)確實包含了在無線電頻譜上調(diào)度傳輸?shù)膹?fù)雜算法（這些算法被認(rèn)為是設(shè)備供應(yīng)商的寶貴知識產(chǎn)權(quán)）浙芙，但同時開放和解耦RAN和移動核心網(wǎng)的機(jī)會還是很大的登刺。下面兩個章節(jié)將依次介紹這兩個部分。
在進(jìn)入這些細(xì)節(jié)之前嗡呼，圖7重新繪制了圖6中的組件纸俭，以突出兩個重要的區(qū)別。首先南窗，一個基站有一個模擬組件（由天線表示）和一個數(shù)字組件（由一對處理器表示)揍很。其次，移動核心網(wǎng)被劃分為控制面（Control Plane）和用戶面（User Plane）万伤，這類似于熟悉互聯(lián)網(wǎng)的人所理解的控制/數(shù)據(jù)平面窒悔。(3GPP最近引入了一個對應(yīng)的縮寫——CUPS, Control and User Plane Separation——來表示這個想法。）在接下來的討論中敌买，我們將解釋這兩個區(qū)別的重要性简珠。
3.2. 無線接入網(wǎng)（Radio Access Network）
接下來虹钮，我們通過介紹每個基站所扮演的角色來描述RAN聋庵。請記住，這有點像通過解釋路由器的工作原理來描述互聯(lián)網(wǎng)——這是一個合適的起點芙粱，但并沒有完全覆蓋端到端的所有場景祭玉。
首先，每個基站在用戶的UE通電以后春畔，或者說當(dāng)UE處于活躍狀態(tài)時脱货，為其建立無線信道岛都。如果UE在一段時間內(nèi)保持空閑狀態(tài)，此通道將被釋放蹭劈。在3GPP的術(shù)語里疗绣，這個無線信道提供承載服務(wù)（bearer service）。術(shù)語“承載（bearer）”歷來被電信行業(yè)（包括早期的有線技術(shù)铺韧，如ISDN）用來表示數(shù)據(jù)通道多矮，而不是承載信令信息的通道。
其次塔逃，每個基站在UE和對應(yīng)的移動核心網(wǎng)控制面組件之間建立“3GPP控制面”連接，并在兩者之間轉(zhuǎn)發(fā)信令流量料仗。該信令流量支持UE認(rèn)證湾盗、注冊和移動性跟蹤。
第三格粪，對于每個活躍UE，基站在相應(yīng)的移動核心網(wǎng)用戶面組件之間建立一個或多個隧道氛改。
第四，基站在移動核心網(wǎng)和UE之間轉(zhuǎn)發(fā)控制和用戶平面數(shù)據(jù)包胜卤。這些數(shù)據(jù)包分別通過SCTP/IP和GTP/UDP/IP進(jìn)行隧道傳輸疆导。SCTP（Stream Control Transport Protocol，流控制傳輸協(xié)議）是替代TCP的可靠傳輸協(xié)議葛躏，專門用于為電話服務(wù)傳送信令（控制）信息澈段。GTP（General Packet Radio Service Tunneling Protocol，通用分組無線電服務(wù)隧道協(xié)議）是3GPP定義的基于UDP的隧道協(xié)議舰攒。
另外败富，值得注意的是，RAN和移動核心網(wǎng)之間的連接是基于IP的摩窃。這是從3G到4G的主要變化之一兽叮。在4G之前，蜂窩網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部是基于電路傳輸?shù)呐忌帧＿@也很好理解，因為它最初就是一個電話網(wǎng)絡(luò)德玫。
第五宰僧，每個基站利用直連的站到站鏈路與相鄰基站協(xié)調(diào)UE切換材彪。和上圖所示的基站到核心網(wǎng)的鏈接一樣，這些鏈路用于傳輸控制面（SCTP over IP）和用戶面（GTP over UDP/IP）數(shù)據(jù)包。
第六嘁捷，基站協(xié)調(diào)從多個基站向一個UE進(jìn)行無線多點傳輸，該流程也許是UE切換的一部分显熏，也可能不是雄嚣。
通過上面的介紹缓升，我們可以看到，基站基本上可以被視為一個專門的轉(zhuǎn)發(fā)器蕴轨。在網(wǎng)絡(luò)到UE的方向上港谊，基站把即將發(fā)送的IP包封裝為物理層分片，將其調(diào)度到可用的無線頻譜上進(jìn)行傳輸橙弱。在UE到網(wǎng)絡(luò)的方向上歧寺，基站把物理層分片組裝為IP包，通過GTP / UDP / IP隧道發(fā)送到的上游移動核心網(wǎng)用戶面棘脐。此外斜筐，基站根據(jù)觀測到的無線信道質(zhì)量和用戶策略，決定（a）直接將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給UE荆残，還是（b）通過相鄰基站間接轉(zhuǎn)發(fā)給UE奴艾，或者（c）利用多徑傳輸?shù)竭_(dá)UE。第三種情況可以選擇將物理負(fù)載分散到多個基站或者單個基站的多個載波頻率（包括Wi-Fi）上内斯。
請注意蕴潦，正如第二章無線傳輸所述，調(diào)度是復(fù)雜的俘闯，需要考慮很多情況潭苞，甚至在做出只會影響到單個基站的決策時也是一樣。 我們現(xiàn)在看到，還需要考慮全局因素绒窑，需要決策是否將流量轉(zhuǎn)發(fā)到不同的（多個）基站聘惦，從而在更大的地理區(qū)域內(nèi)有效利用頻譜資源。
換句話說蝗碎，RAN作為一個整體（即不僅僅是單個的基站），不僅支持切換（移動性的顯著要求）旗扑，而且還支持鏈接聚合（ link aggregation）和負(fù)載均衡（load balancing）蹦骑，這些機(jī)制對任何理解互聯(lián)網(wǎng)的人來說都很熟悉。我們將在后面的章節(jié)中重新討論如何利用SDN技術(shù)來做出這種RAN級別（全局）的決策臀防。
3.3. 移動核心網(wǎng)（Mobile Core）
移動核心網(wǎng)的主要功能是向移動用戶提供數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（即互聯(lián)網(wǎng)）連接眠菇，同時確保驗證用戶身份边败，以及保證他們體驗到的服務(wù)質(zhì)量滿足承諾的SLA。移動核心網(wǎng)通過追蹤所有用戶在基站粒度上的最后位置來管理用戶的移動性捎废，這是移動核心網(wǎng)的一個重要功能笑窜。事實上，為了追蹤個人用戶的移動（而這是互聯(lián)網(wǎng)做不到的）登疗，使得移動核心網(wǎng)架構(gòu)非常復(fù)雜排截。
當(dāng)我們從4G遷移到5G時，總體功能基本保持不變谜叹，變化的是相關(guān)功能如何被虛擬化和以及解耦匾寝。5G移動核心網(wǎng)在很大程度上受到了云計算向微服務(wù)（云原生）架構(gòu)演進(jìn)的影響。由于向云原生的演進(jìn)打開了定制化的大門荷腊，使得這種轉(zhuǎn)變比最初看起來要深刻的多艳悔。5G移動核心網(wǎng)不僅支持語音和寬帶連接，還可以發(fā)展到支持海量物聯(lián)網(wǎng)女仰。海量物聯(lián)網(wǎng)具有完全不同的延遲需求和使用模式（即更多設(shè)備的間歇性連接）猜年，這就需要用一種會話管理方案適配多種業(yè)務(wù)模型。
4G移動核心網(wǎng)
4G移動核心網(wǎng)在3GPP的官方名稱是EPC（Evolved Packet Core）疾忍，由五個主要組件組成乔外，前三個在控制面（CP）運行，后兩個在用戶面（UP）運行一罩。
- MME（Mobility Management Entity杨幼，移動性管理實體）：在RAN中跟蹤和管理終端的移動，包括記錄終端何時停止活動聂渊。
- HSS（Home Subscriber Server差购，歸屬用戶服務(wù)器）：包含所有注冊用戶相關(guān)信息的數(shù)據(jù)庫。
- PCRF（Policy & Charging Rules Function汉嗽，策略與計費規(guī)則功能單元）：跟蹤和管理策略規(guī)則欲逃，記錄用戶流量的計費數(shù)據(jù)。
- SGW（Serving Gateway饼暑，服務(wù)網(wǎng)關(guān)）：負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)與RAN之間的IP報文稳析。將承載服務(wù)的移動核心網(wǎng)錨定到（可能是移動的）UE，涉及從一個基站到另一個基站的切換弓叛。
- PGW（PDN（Packet Data Network） Gateway彰居，PDN網(wǎng)關(guān)）：本質(zhì)上是一個IP路由器，將移動核心網(wǎng)連接到外部互聯(lián)網(wǎng)撰筷。支持附加的訪問相關(guān)功能陈惰，包括策略執(zhí)行、流量整形和計費闭专。
雖然面向RAN的SGW和面向互聯(lián)網(wǎng)的PGW被定義為不同的組件奴潘，但在實踐中，它們通常被組合在一個設(shè)備中影钉，被稱為S/PGW画髓。最終結(jié)果如圖14所示。
請注意奈虾，3GPP在如何部署移動核心網(wǎng)組件以服務(wù)于某個地理區(qū)域方面保持了靈活開放的態(tài)度。例如廉赔，一組MME/PGW可能為一個城市提供服務(wù)肉微，SGW部署在遍布整個城市的大約10個邊緣站點上，每個站點為大約100個基站提供服務(wù)蜡塌。但是規(guī)范并沒有限定部署配置碉纳，可以自行選擇。
5G移動核心網(wǎng)
5G移動核心網(wǎng)（3GPP稱之為NG-Core）采用了類似微服務(wù)的架構(gòu)馏艾，之所以稱之為“類似微服務(wù)”劳曹，是因為盡管3GPP規(guī)范分解了這一層次的功能，但實際上只是規(guī)定了一組功能模塊琅摩，而不涉及實現(xiàn)铁孵。一組功能模塊與設(shè)計一個基于微服務(wù)的系統(tǒng)的工程決策是完全不同的。換句話說房资，可以將圖15中所示的組件集合視為一組微服務(wù)蜕劝，這是一個不錯的工作模型。
下面將功能模塊組織為三組轰异。第一組是控制面（CP）功能岖沛，在EPC中有對應(yīng)模塊。
- AMF（Core Access and Mobility Management Function溉浙，接入和移動管理功能）：負(fù)責(zé)連接和可達(dá)性管理烫止、移動管理、接入認(rèn)證和授權(quán)戳稽、位置服務(wù)馆蠕，提供EPC中MME的移動性管理功能。
- SMF（Session Management Function惊奇，會話管理功能）：管理UE會話互躬，包括IP地址分配、選擇關(guān)聯(lián)的UPF颂郎、QoS控制吼渡、UP路由控制，大致對應(yīng)于EPC中MME的部分功能以及PGW的控制相關(guān)功能乓序。
- PCF（Policy Control Function寺酪，策略控制功能）：管理其他控制面功能的策略規(guī)則坎背，大致相當(dāng)于EPC的PCRF。
- UDM（Unified Data Management寄雀，統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理功能）：管理用戶身份信息得滤，生成鑒權(quán)證書，實現(xiàn)EPC中HSS的部分功能盒犹。
- AUSF（Authentication Server Function懂更，鑒權(quán)服務(wù)功能）：本質(zhì)上是一個鑒權(quán)服務(wù)器，實現(xiàn)EPC中HSS的部分功能急膀。
第二組也是控制面（CP）功能沮协，但在EPC中沒有直接對應(yīng)的模塊：
- SDSF（Structured Data Storage Network Function，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡(luò)功能）：用于存儲結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的輔助服務(wù)卓嫂，可以通過在微服務(wù)系統(tǒng)中部署SQL數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)慷暂。
- UDSF（Unstructured Data Storage Network Function，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡(luò)功能）：用于存儲非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的輔助服務(wù)晨雳，可以通過在微服務(wù)系統(tǒng)中部署“鍵/值存儲”來實現(xiàn)呜呐。
- NEF（Network Exposure Function，網(wǎng)絡(luò)開放功能）：向第三方服務(wù)開放指定功能悍募，包括內(nèi)外部數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換蘑辑，可以在微服務(wù)系統(tǒng)中通過“API服務(wù)器”實現(xiàn)。
- NRF（NF Repository Function坠宴，網(wǎng)絡(luò)存儲功能）：用于發(fā)現(xiàn)可用服務(wù)洋魂，可以通過在微服務(wù)系統(tǒng)中部署“發(fā)現(xiàn)服務(wù)”來實現(xiàn)。
- NSSF（Network Slicing Selector Function喜鼓，網(wǎng)絡(luò)切片選擇功能）：為服務(wù)特定UE選擇服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)切片副砍。切片是5G的一個關(guān)鍵特性，本質(zhì)上是一種劃分網(wǎng)絡(luò)資源的方法庄岖，用以給不同的用戶提供不同的服務(wù)豁翎，我們將在后面的章節(jié)中深入討論。
第三組是用戶面（UP）功能組件：
- UPF（User Plane Function隅忿，用戶面功能）：轉(zhuǎn)發(fā)RAN與互聯(lián)網(wǎng)之間的流量心剥，對應(yīng)EPC中的S/PGW組合。除報文轉(zhuǎn)發(fā)外背桐，UPF還負(fù)責(zé)策略執(zhí)行优烧、合法監(jiān)聽、流量使用報告和QoS策略链峭。
其中畦娄，第一組和第三組可以被看作是對4G EPC的直接重構(gòu)，而第二組是3GPP將云原生解決方案作為移動核心網(wǎng)解決方案的路徑。需要特別注意的是熙卡，引入不同的存儲服務(wù)意味著所有其他服務(wù)都可以是無狀態(tài)的杖刷，可以更容易的支持伸縮。還要注意驳癌，圖15采用了在基于微服務(wù)的系統(tǒng)中常見的思想挺勿，即顯示連接所有組件的消息總線（message bus），而不是一組組成對的連接喂柒，這相當(dāng)于提供了一個易于理解的建議實現(xiàn)策略。
撇開這些細(xì)節(jié)不談灾杰，需要注意的是，我們可以將移動核心網(wǎng)定義為一組服務(wù)熙参，被稱為服務(wù)依賴圖（Service Graph）或服務(wù)鏈（Service Chain）艳吠，后者在面向NFV的文檔中更為普遍。還有另一個在云原生架構(gòu)中有特殊含義的類似的專有名詞孽椰，服務(wù)網(wǎng)格（Service Mesh）昭娩，我們將避免重用這個術(shù)語。3GPP在特定的專有名詞上沒有傾向性黍匾，因為這被認(rèn)為是一種實現(xiàn)選擇栏渺，而不是規(guī)范的一部分。我們將在后面的章節(jié)中介紹我們的實現(xiàn)選擇锐涯。
3.4. 安全性與移動性（Security and Mobility）
接下來我們將仔細(xì)考慮蜂窩網(wǎng)絡(luò)的兩個獨特特性——對安全性和移動性的支持——這兩個特性將蜂窩網(wǎng)絡(luò)與WiFi區(qū)分了開來磕诊。下面提供了關(guān)于每個終端如何連接到網(wǎng)絡(luò)的一些細(xì)節(jié)。
我們從安全體系架構(gòu)開始纹腌，它基于兩個信任假設(shè)霎终。首先，每個基站都相信它通過一個安全的私有網(wǎng)絡(luò)連接到移動核心網(wǎng)升薯，在這個網(wǎng)絡(luò)上它建立了如圖11所示的隧道：一個到核心網(wǎng)用戶面（Core-UP）的GTP/UDP/IP隧道和一個到核心網(wǎng)控制面（Core-CP)的SCTP/IP隧道莱褒。其次，每個UE都有一個運營商提供的SIM卡涎劈，它是用戶的唯一標(biāo)識（即電話號碼）广凸，并確定與該運營商的基站通信所需的無線電參數(shù)（如頻段）。SIM卡還包括一個密鑰蛛枚，終端用它來對自己進(jìn)行認(rèn)證炮障。
以此為起點坤候，圖16顯示了每個UE的連接步驟胁赢。當(dāng)UE剛開機(jī)時，它通過臨時（未認(rèn)證的）無線電鏈路與附近的基站通信（步驟1）白筹≈悄基站通過現(xiàn)有隧道將請求轉(zhuǎn)發(fā)給Core-CP谅摄，Core-CP（具體來說，是4G中的MME和5G中的AMF）根據(jù)協(xié)議對UE發(fā)起認(rèn)證過程（步驟2）系馆。3GPP定義了一組用于身份驗證和加密的選項送漠，具體使用哪種實際協(xié)議是一個實現(xiàn)選擇。例如由蘑，AES（Advanced Encryption Standard闽寡，高級加密標(biāo)準(zhǔn)）是加密的選項之一。請注意尼酿，由于基站到UE的鏈路還不安全爷狈，因此這種身份驗證交換最初是明文的。
一旦UE和Core-CP認(rèn)可了彼此的身份裳擎，Core-CP將會把為該UE提供服務(wù)需要的參數(shù)發(fā)送給其他組件（步驟3）涎永。包括：（a）指示Core-UP初始化用戶面（例如，為UE分配一個IP地址并設(shè)置適當(dāng)?shù)腝CI參數(shù)）鹿响；（b）指示基站建立通往UE的加密通道羡微；（c）給UE提供對稱密鑰，它需要用來與基站建立加密通道惶我。對稱密鑰使用終端的公鑰進(jìn)行加密（因此只有終端可以使用其秘鑰解密）妈倔。一旦完成，終端就可以通過Core-UP使用端到端用戶面通道傳輸數(shù)據(jù)（步驟4）绸贡。
關(guān)于這個過程有三個額外的細(xì)節(jié)需要注意启涯。首先，在步驟2中建立的UE和Core-CP之間的安全控制通道仍然可用恃轩，并由Core-CP用來在會話過程中向UE發(fā)送額外的控制信令结洼。
第二，在步驟4中建立的用戶面通道被稱為默認(rèn)承載服務(wù)（Default Bearer Service）叉跛，還可以在UE和Core-UP之間建立額外的通道松忍，每個通道都可以有不同的QCI值。不同的應(yīng)用可能會有不同的值筷厘，例如鸣峭，在移動核心網(wǎng)控制下對流量進(jìn)行DPI（Deep Packet Inspection，深度包檢測）酥艳， 尋找需要特殊處理的流摊溶。
第三充石，雖然最終的用戶面通道在邏輯上是端到端的莫换，但每個通道實際上都是作為一系列逐跳隧道實現(xiàn)的，如圖17所示（圖中為4G移動核心網(wǎng)的SGW和PGW)。這意味著對于給定的UE來說拉岁，端到端路徑上的每個組件都會通過一個本地標(biāo)識符來終止下游隧道坷剧，并用第二個本地標(biāo)識符來啟動上游隧道。在實踐中喊暖，每個流的通道通常被綁定到單個組件間的通道中惫企，這就造成無法區(qū)分任何特定的端到端UE通道的服務(wù)級別。這是4G的一個限制陵叽，5G雄心勃勃的想要糾正這個限制狞尔。
對移動性的支持可以理解為當(dāng)UE在RAN中移動時，重新執(zhí)行圖16中所示的一個或多個步驟的過程巩掺。由（1）表示的未經(jīng)認(rèn)證的鏈路允許UE被覆蓋范圍內(nèi)的所有基站所發(fā)現(xiàn)偏序。（在后面的章節(jié)中，我們將這些鏈接稱為潛在鏈接(potential links)锌半。）各基站之間直接通信，并根據(jù)測量到的信號CQI做出切換決策寇漫。一旦做出決定刊殉，該決定將被發(fā)送給移動核心網(wǎng)，重新觸發(fā)（3）所示的設(shè)置功能州胳，進(jìn)而重建如圖17所示的基站和SGW之間（或5G中基站和UPF之間）的用戶面隧道记焊。蜂窩網(wǎng)絡(luò)最獨特的特點之一是，移動核心網(wǎng)的用戶面（如5G中的UPF）在切換過渡期間將會緩存數(shù)據(jù)栓撞，以避免丟包和隨后的端到端重傳遍膜。
換句話說，在UE移動的時候瓤湘，蜂窩網(wǎng)絡(luò)會保持UE會話（UE session）（對應(yīng)于圖16的步驟2和步驟4）瓢颅，但只有在移動核心網(wǎng)沒有變化的時候才能做到這一點（即只有基站的切換）。這通常是在城市內(nèi)移動的UE的情況弛说，而跨城市的移動（移動核心網(wǎng)需要切換）與UE重啟沒有什么區(qū)別挽懦。UE會被分配一個新的IP地址，并且不會試圖緩存并在隨后再次發(fā)送傳輸中的數(shù)據(jù)木人。另外信柿，和移動性無關(guān)，但與本討論相關(guān)的是醒第，任何在一段時間內(nèi)處于非活動狀態(tài)的終端的會話也會丟失渔嚷，只有當(dāng)終端再次處于活動狀態(tài)時，才會建立新的會話并分配新的IP地址稠曼。
注意形病，這種基于會話的方法可以追溯到蜂窩網(wǎng)絡(luò)的源頭，即面向連接的網(wǎng)絡(luò)。一個有趣的思考實驗是窒朋，移動核心網(wǎng)是否會繼續(xù)發(fā)展搀罢，以便更好的匹配運行在其上的，通常會假設(shè)為無連接狀態(tài)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議侥猩。
3.5. 部署選項（Deployment Options）
隨著移動網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)部署了4G RAN/EPC榔至，在部署新的5G RAN/NG-Core的過程中，我們不能忽視從4G向5G過渡的問題（IP世界已經(jīng)為這個問題努力了20年）欺劳。3GPP正式發(fā)布了多個部署選項唧取，可以總結(jié)如下：
- 獨立4G /獨立5G
- 基于4G EPC的非獨立（4G+5G RAN）部署
- 基于5G NG-Core的非獨立（4G+5G RAN）部署
三種選項中的第二種，通常被稱為“NSA”划提，涉及在給定的地理區(qū)域內(nèi)枫弟，在現(xiàn)有4G基站的基礎(chǔ)上部署5G基站，以提升速率和容量鹏往。在NSA中淡诗，用戶設(shè)備與4G移動核心網(wǎng)之間的控制面流量利用（即通過）4G基站進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，而5G基站僅用于承載用戶流量伊履。最終韩容，運營商將部署NG Core，并將5G基站連接到NG Core以實現(xiàn)獨立（SA）運營唐瀑，從而完成向5G的遷移群凶。圖18展示了NSA和SA操作。
我們需要注意這個分階段演進(jìn)問題的一個原因是请梢，在接下來的章節(jié)中我們將面臨類似的挑戰(zhàn)。為了在下面的討論中接近實現(xiàn)的細(xì)節(jié)力穗，我們必須更具體地說明是在使用4G組件還是5G組件毅弧。作為一般規(guī)則，我們將使用4G移動核心網(wǎng)組件当窗，因為我們有可用的開源代碼形真。不過我們相信讀者可以做出適當(dāng)?shù)奶娲粏适渫ㄓ眯猿：推渌袠I(yè)一樣咆霜，開源社區(qū)也在逐步進(jìn)行將4G代碼庫演進(jìn)為5G兼容版本代碼庫的工作。
延伸閱讀
要了解更多關(guān)于4G到5G演進(jìn)策略的信息嘶朱，請參閱GSMA 2018年4月發(fā)布的報告：《邁向5G之路：介紹和演進(jìn)》[3]蛾坯。
Reference:
[1] https://5g.systemsapproach.org/index.html
[2] https://www.grandmetric.com/blog/2018/07/14/lte-and-5g-differences-system-complexity/
[3] https://www.gsma.com/futurenetworks/wp-content/uploads/2018/04/Road-to-5G-Introduction-and-Migration_FINAL.pdf
你好，我是俞凡疏遏，在Motorola做過研發(fā)脉课，現(xiàn)在在Mavenir做技術(shù)總監(jiān)救军，對通信、網(wǎng)絡(luò)倘零、后端架構(gòu)唱遭、云原生、DevOps呈驶、CICD拷泽、區(qū)塊鏈、AI等技術(shù)始終保持著濃厚的興趣袖瞻，平時喜歡閱讀司致、思考，相信持續(xù)學(xué)習(xí)聋迎、終身成長脂矫，歡迎一起交流學(xué)習(xí)。
微信公眾號：DeepNoMind
