概述：通訊

現代通訊的基礎都是以電磁理論作為基礎的。無論是有線通訊還是無線通訊；

> 莫爾斯發明有線電報（上帝創造了何等的奇蹟）：採用電流交替地通電和切斷產生的不同訊號，編制代表數字和字母的電碼；
> 貝爾發明有線電話（沃特森快來幫忙）：聲波通過電磁感應轉換為各種電振盪；
> 馬爾可妮發明了無線電報（英吉利海峽的遊艇比賽）：採用電磁波作為傳播媒介；
.......

移動通訊技術

1G

主要利用的話就是打電話，其基本原理也很簡單：

說出的話轉化為聲波 --> 聲波進入手機後變成電磁波，通過天線發射到最近的基站 --> 然後通過光纜傳輸到離對方最近的基站 --> 基站收到後繼續發射電磁波到對方的手機 --> 手機收到後翻譯成聲波；

這時的電磁波為模擬訊號，很容易造成丟失，而且只能用來模擬聲波，也就是打電話。

2-4G

主要採取了數字訊號，即將無論是文字、影象還是視訊都轉化為非零即一的程式碼；這樣抗干擾能力大大提高，即使受到了干擾，也能夠識別出01，大大提高了資訊的準確性。

• 1G：模擬訊號，只支援語音，不同國家，安全問題；打電話
• 2G：數字訊號，歐洲GSW,美國高通； 發簡訊；
• 3G：ITO主導，無線網際網路；上網
• 4G：3GPP,LTE兩個標準，LTE對資料大幅提升；看視訊；
  為了提高資訊傳遞的速度，又採取了很多方法：例如不斷提高頻率、加寬頻段等；

5G

5G應用場景

• eMMB：eMBB( Enhanced Mobile Broadband)，增強移動寬頻，是指在現有移動寬頻業務場景的基礎上，對於使用者體驗等效能的進一步提升 。
• mMMTC：(massive Machine Type of Communication)海量機器類通訊（大規模物聯網）。
• URLLC（Ultra-Reliable and Low Latency Communications）,低時延高可靠連線。

5G 網路

• 無線接入網（Radio Access Network)RAN:將終端裝置接入到通訊網路； 例如基站（BaseStation）
  整個通訊網路的邏輯架構，一直都是：手機→接入網→承載網→核心網→承載網→接入網→手機。

通訊過程的本質，就是編碼解碼、調製解調、加密解密。

基站

一個基站，通常包括BBU（主要負責訊號調製）、RRU（主要負責射頻處理），饋線（連線RRU和天線），天線（主要負責線纜上導行波和空氣中空間波之間的轉換）。

本來BBU/RRU/供電裝置都是打包放在一起的，後來RRU被拉到了天線的身邊，也就是餘總的分散式無線接入網，RAN變成了Distributed RAN；這樣一來，簡短了RRU和天線之間饋線的長度，減少訊號損耗，另一方面網路規劃更靈活，因為RRU+天線小；

再後來，為了減小機房的數量（機房用來擺放BBU和相關的配套裝置，如電源空調等）運營商將BBU全部集中起來了，整了一箇中心機房，C-RAN，形成了一個BBU基帶池，這樣就降低了很多的成本問題。

那麼既然BBU都在中心機房了，那就可以對其進行虛擬化了，也就是網元功能虛擬化(NFV),也就是找個x86伺服器，裝個虛擬機器，來執行具有BBU功能的軟體，就 可以當BBU用了。

在5g中，接入網又被重構成了其他功能實體，CU+DU+AAU; AAU=RRU+天線；

在上圖中，4G核心網，也就是EPC被分為了New core（5gc）和MEC（行動網路邊界計算平臺），將MEC移動到和CU一起，就是所謂的“下沉”；之所以要BBU功能拆分，核心網部分下沉，根本原因，就是為了滿足5G不同場景的需要。因為需求的多樣化，所以要網路多樣化；因為網路多樣化，所以要切片；因為要切片，所以網元要能夠靈活移動，因為網元要能夠靈活移動，所以網元之間的連線也要靈活變化；所以有了DU和CU這樣的新架構。

在通訊系統裡，說白了就是兩個面：使用者面和控制面；

• 使用者面：就是使用者的實際業務資料，比如語音資料，視訊資料流之類的；使用者面主要負責資料包的傳輸；

• 控制面：是為了管理資料走向的信令、命令；控制面主要負責連線的建立和斷開；

5G核心網；

5G核心網，採用的是SBA架構（Service based architecture，即基於服務的架構），SBA架構，基於雲原生構架設計，借鑑了IT領域的“微服務”理念；把原來具有多個功能的整體，分拆為多個具有獨自功能的個體，每個個體，實現自己的微服務；簡而言之，5G核心網就是模組化、軟體化。

• NSSF（網路切片選擇功能）
管理網路切片相關資訊，比如負責為終端選擇網路切片
• AUSF（認證伺服器功能）
完成使用者接入的身份認證功能，對應4G MME中鑑權功能
• UDM（統一資料管理）
管理和儲存簽約資料、鑑權資料
• AMF（接入和移動性管理功能）
完成移動性管理、NAS MM信令處理、NAS SM信令路由、安全錨點和安全上下文管理等
• SMF（會話管理功能）
完成會話管理、UE IP地址分配和管理、UP選擇和控制等
• PCF（策略控制功能）
支援統一策略框架，提供策略規則
• AF（應用程式功能）
外部應用程式伺服器
• UPF（使用者面功能）
負責使用者面處理，比如在無線接入網和Internet之間轉發流量、報告流量使用情況、QoS策略實施等，對應4G EPC中的S/PGW的使用者面
• DN（資料網路）
5GC外部資料網路（Internet等）

5GC六大關鍵能力

• 使用者面和控制面分離

這種控制面與使用者面分離的架構，允許分別增強控制面功能和使用者面（UPF）功能，更重要的是，可以將使用者面（UPF）下沉到離使用者更近的地方，從而大幅降低網路時延。

• 不依賴於接入網的統一架構
  在4G時代，3GPP接入網（比如LTE、WCDMA）與非3GPP接入網（比如Wi-Fi）以不同的方式連線到EPC。但5G時代，不管是“3GPP接入網”（比如5G NR、LTE），還是其他“非3GPP接入網”都使用相同的介面連線到5GC。
• 基於服務的架構（SBA）

就像上圖一樣，每個NF並非一對一的點連線，而是所有NF共享一條通訊通道，每個NF都可以與任何NF進行通訊。任何一個NF都採用相同的協議（htptp/2)，這樣NF之間的連線就會更具有彈性，增強了靈活擴充套件性。為了解決這種架構下，一個NF如何知道另一個NF提供的什麼服務，提供了哪些服務，在5GC控制面引入了NRF（網路儲存庫功能），負責對網路功能服務註冊登記、狀態監測等。此外還引入了NEF
NF

功能簡介

類比EPC網元

AMF(Access and Mobility Management Function)

接入和移動性管理功能，執行註冊、連線、可達性、移動性管理。為UE和SMF提供會話管理訊息傳輸通道，為使用者接入時提供認證、鑑權功能，終端和無線的核心網控制面接入點。

MME中移動性管理

SMF(Session Management function)

會話管理功能，負責隧道維護、IP地址分配和管理、UP功能選擇、策略實施和QoS中的控制、計費資料採集、漫遊等

MME+SGW+PGW中會話管理等控制面功能

AUSF (Authentication Server Function)

認證伺服器功能，實現3GPP和非3GPP的接入認證

MME中鑑權功能+HSS鑑權資料管理

UPF（The User plane function）

使用者面功能，分組路由轉發，策略實施，流量報告，Qos處理。

S-GW-U/P-GW-U

PCF(Policy Control function)

策略控制功能，統一的政策框架，提供控制平面功能的策略規則

PCRF

UDM(The Unified Data Management)

統一資料管理功能，3GPP AKA認證、使用者識別、訪問授權、註冊、移動、訂閱、簡訊管理等

HSS+

NRF(NF Repository Function)

該功能是一個提供註冊和發現功能的新功能，可以使網路功能（NF）相互發現並通過API介面進行通訊。

無

NSSF(The Network Slice Selection Function)

網路切片選擇，根據UE的切片選擇輔助資訊、簽約資訊等確定UE允許接入的網路切片例項。

無

NEF (Network Exposure Function)

網路開放功能，開放各NF的能力，轉換內外部資訊。

無

• 網路資料分析功能（NWDAF)
  提供網路分析，實現網路自動化；
• 分散式UPF
  只有UPF負責使用者面，不再有SGW和PGW，減少網路節點降低網路延遲；
• 網路切片
  一個終端可以使用多個切片，共用一個AMF負責終端級的處理，每個切片有單獨SMF和UPF，終端上執行的多個應用可以通過各自的切片來保障網路能力，互不影響；