研究5G网络架构至关重要，因为它不仅提升了网络性能，提供了超高速率和极低时延，还通过灵活的服务化架构和边缘计算技术，极大地增强了网络的灵活性和可扩展性。这种架构设计支持多样化的业务需求，推动了新兴应用场景的发展，如自动驾驶、工业物联网等，同时优化了资源利用，降低了时延和核心网的负载，以下从几个方面简单对其进行介绍。

一、5G网络总体架构概述:

       5G网络总体架构的设计是为了应对日益增长的通信需求和多样化的应用场景。该架构由接入网（RAN）和核心网（5GC）构成，旨在提供更高的数据传输速率、更低的时延和更大的连接容量。接入网部分包括5G基站（gNB），支持毫米波和Sub-6GHz频段，采用灵活的波束赋形和大规模MIMO技术，以优化无线信号传输和资源调度。核心网部分采用服务化架构（SBA），将核心网功能解耦为多个独立的服务模块，如接入与移动性管理功能（AMF）、会话管理功能（SMF）和用户面功能（UPF），实现高效的接入管理、会话管理和数据转发。

       此外，5G网络引入了CU/DU分离架构，将基站功能划分为集中式单元（CU）和分布式单元（DU），分别处理高层和底层协议，以提高资源利用效率和降低时延。边缘计算的引入进一步增强了网络的灵活性。

二、5G网络系统侧架构

       主要指5G核心网（5GC）和接入网（RAN）中面向系统功能实现、管理和运行的架构部分，它是区别于终端侧（UE）而言，负责构建整个5G网络的运行框架、功能模块划分以及各部分之间的交互逻辑，以实现5G网络的高效、灵活运行，满足多样化的业务需求。上面已经简单介绍了5G的接入网和核心网，以下从核心网架构和接入网架构两方面详细介绍：

       首先是核心网方面：系统侧架构中的核心网架构详细定义了5GC的内部功能和模块划分。例如，服务化架构（SBA）将核心网功能解耦为多个独立的服务，如AMF、SMF、UPF等，这些服务在总体架构中协同工作，实现用户的接入管理、会话管理、数据转发等核心功能。其次是接入网方面：系统侧架构中的接入网架构描述了gNB基站的功能实现方式以及与终端设备的交互机制。例如，CU/DU分离架构将基站功能进行拆分，CU负责高层协议处理，DU负责底层协议处理，这种分离方式在总体架构中优化了资源利用和信号传输效率。

三、5G网络无线侧架构

       主要涉及5G网络中与无线信号传输、接收和处理相关的部分，是5G网络实现与终端设备（UE）进行无线通信的关键组成部分。它主要负责在空中接口上传输数据，实现终端与网络之间的连接、数据传输以及各种无线功能的实现，以满足5G网络对于高速率、低时延、大连接等性能要求。5G网络中的基站，取代了4G中的eNodeB，是无线侧架构的核心节点。它负责与终端设备进行无线通信，管理终端的接入、连接和移动性，以及数据的传输和处理CU（集中单元）和DU（分布单元）​​： 

四、5G网络架构功能单元

      不同功能单元在网络运行中发挥着各自独特且关键的作用，共同支撑起5G网络的高效、灵活运行，以满足多样化的业务需求。上面已经对部分模块进行了简单介绍，以下是对5G网络架构中主要功能单元及其作用的详细介绍。

       首先是接入网（RAN）功能单元，它包含1、gNB（5G基站）负责与终端设备（UE）进行无线通信，包括无线信号的发射和接收。管理终端设备的接入过程，包括认证、授权和连接建立等。2、CU（集中单元）：负责处理5G协议栈中的高层协议，如无线资源控制（RRC）、分组数据汇聚协议（PDCP）等。集中管理和协调多个DU的资源，根据网络负载情况和业务需求，动态分配无线资源，提高资源利用效率。3、DU（分布单元）专注于处理5G协议栈中的底层协议，包括无线链路控制（RLC）、媒体接入控制（MAC）和物理层（PHY）等功能。靠近终端设备部署，能够快速响应终端的无线信号传输需求，降低传输时延。

       其次是核心网（5GC）功能单元它包含。1、AMF（接入与移动性管理功能负责终端设备的注册、连接管理和移动性控制。当终端设备进入5G网络覆盖范围时，AMF会对其进行注册管理，记录终端设备的身份信息和位置信息等。对终端设备进行身份认证和授权，确保只有合法的用户能够接入网络并获取相应的服务。2、SMF（会话管理功能）负责用户会话的建立、修改和释放等管理工作。制定和管理用户业务的QoS策略，确保不同业务的服务质量符合用户的要求。3、UPF（用户面功能）作为用户数据的转发节点，负责将终端设备发送的数据转发到合适的目的地，或将从核心网接收到的数据转发给终端设备。对用户数据进行流量调度和策略执行，根据SMF下发的QoS策略和计费策略等，对数据流量进行分类、标记和限速等操作。3、PCF（策略控制功能负责制定全局的策略规则，包括QoS策略、计费策略、安全策略等。根据网络的实时运行情况和用户的行为数据，对策略进行动态调整和优化。4、UDM（统一数据管理）/AUSF（认证服务器功能）UDM负责存储和管理用户的签约信息、身份信息和业务数据等。AUSF主要负责对终端设备进行身份认证和鉴权，通过与UE和网络侧的交互，验证用户的身份合法性。

      最后是边缘计算（MEC）功能单元将计算和存储资源下沉到网络边缘，靠近终端设备部署。支持应用的本地化部署，使得一些特定的应用可以在边缘节点上运行，无需将所有数据都传输到核心网进行处理。

五、5G组网模式

       SA（独立组网）与NSA（非独立组网）是5G网络的两种组网模式，它们在网络架构、功能特性、部署成本、应用场景等方面存在差异。

       SA采用全新的5G核心网（5GC），其基于服务化架构（SBA）构建。这种架构将网络功能进行模块化分解，各个功能以服务的形式存在，通过标准接口交互，具有高度的灵活性和可扩展性。在SA架构下，5G基站（gNB）直接连接到5G核心网，实现端到端的5G连接，不依赖于4G LTE网络。能够提供5G的全部功能和性能优势，如超高速的数据传输速率、极低的时延以及海量的连接能力等。

       NSA的网络架构​NSA将5G的新空口（NR）与现有的4G LTE网络相结合。在这种架构下，5G基站（gNB）通过双连接（DC）或非独立控制面（MCG）等方式与4G基站（eNB）和4G核心网（EPC）相连，仍然依赖4G LTE的核心网来实现部分功能，虽然能够利用5G的高频段等特性来提高数据传输速率，但由于依赖4G核心网，在一些关键的5G功能方面存在限制。

六、5G网络架构边缘部署概念

        在5G网络架构中，边缘部署是一种将计算、存储和网络资源靠近用户终端或数据源进行配置和部署的技术策略。它通过在网络边缘节点（如基站、接入点、边缘服务器等）上部署计算和存储能力，实现数据处理和应用的本地化，减少数据传输到核心网或云端的距离和时间，从而提升网络性能、降低时延，并支持更多新兴应用场景。

七、5G网络边缘部署概念及作用

      边缘部署是指在网络边缘节点（如基站、接入点、边缘服务器等）上配置和部署计算、存储和网络资源。这种策略通过将数据处理和应用运行放在靠近用户或数据源的地方，减少了数据传输到核心网或云端的距离和时间。

        5G网络边缘部署的作用是降低时延，​减轻核心网和云端的负担，​提高数据安全性和隐私保护，支持离线和弱网环境下的应用，​实现本地化服务和个性化体验，​支持新兴应用场景。

以下是5G网络架构的思维导图