GSM/WCDMA/LTE/NR网元架构

1、GSM系统网元架构：

 

一套完整的蜂窝移动通信系统主要是由交换网络子系统（NSS）、无线基站子系统（BSS）、移动台（MS）及操作维护子系统（OMS）四大子系统设备组成。

NSS 包括：

MSC: 交换，采集原始通话记录，移动性管理；

HLR: 用来储存本地用户位置信息的数据库；

VLR：用来储存来访用户位置信息的数据库；

EIR: 存储移动台设备（ME)参数的数据库；

AUC：可靠地识别用户身份；

IWF：提供与其它数据网络的链接，数率匹配，协议匹配；

EC: 用于消除PLMN与PSTN通话时，PLMN一侧的回声；

BSS 包括：

BSC: 无线资源的控制与管理；

BTS：无线相关功能的实施者；

XCDR：变码器，完成空中编码与陆地网络变码之间的转换；

MS 包括：

ME： 移动设备（手机）

SIM: SIM卡

OMS 包括：

NMC: 负责移动网络的全局性管理；

OMC: 负责移动网络的区域性管理；

2、WCDMA网元架构：

 

CN指核心网，UTRAN接入网，UE用户设备。

UTRAN中，Node B指基站，RNC指基站控制器（或者无线网络控制器）。基站和手机的接口叫Uu接口，又称空口。基站和RNC之间的接口叫lub接口，CS和RNC之间的接口叫lu-CS。PS和RNC之间的接口叫lu-PS接口。CS用来处理语音业务，PS用来处理数据业务。RNC和RNC之间的接口称为lur接口，该接口主要是跨RNC切换中使用的。

3、LTE网络架构：

eNB：是eNodeB的简写，它为用户提供空中接口（air interface），用户设备可以通过无线连接到eNB，也就是我们常说的基站，然后基站再通过有线连接到运营商的核心网。在这里注意，我们所说的无线通信，仅仅只是手机和基站这一段是无线的，其他部分例如基站与核心网的连接，基站与基站之间互相的连接，核心网中各设备的连接全部都是有线连接的。一台基站(eNB)要接受很多台UE的接入，所以eNB要负责管理UE，包括资源分配，调度，管理接入策略等等。

MME：是Mobility Management Entity的缩写，是核心网中最重要的实体之一，提供以下的功能：

NAS 信令传输
用户鉴权与漫游管理（S6a）
移动性管理
EPS承载管理
SG-W：是Serving Gateway 的缩写，主要负责切换中数据业务的传输。

X2：用户面的接口是建立在GTP-U协议的基础上，连接两个基站，传输基站间的数据。（X2 handover等）

S1-MME：S1AP协议如前所述，是S1 连接建立的时候用来传输信令的协议，该协议负责S1接口的管理，E-RAB的管理，还有NAS信令的传输，以及UE上下文的管理。

4、NR系统网元架构：

5G系统由接入网（AN）和核心网（5GC）组成（38.300）。若考虑NSA（非独立组网）场景，则还需要考虑4G的网元。

 

图1：Overall Architecture

AN有两种：

gNB, 为UE提供NR用户面和控制面协议终结点。

ng-eNB, 为UE提供E-UTRA的用户面和控制面协议的终结点。

4.2 网元基本功能

各网元功能详细描述太长，具体见3gpp 38.300，大致功能如下图：

 

图2：Functional Split between NG-RAN and 5GC

4.3 AN网络结构（38.401）

每个逻辑gNB 由一个gNB-CU和若干个gNB-DU组成。每个gNB-CU和gNB-DU通过F1逻辑接口连接。

 

图3：gNB Overall architecture

一般来说一个gNB-DU只连接一个gNB-CU。但是为了实现的灵活性，每个gNB-DU也可能连接到多个gNB-CU。

一个gNB CU中的控制面和用户面是分离。一般只有一个CP，但是允许有多个UP。要注意的是，gNB-CU及连接的若干gNB-DU作为一个整体逻辑gNB对外呈现的，只对其他的gNB和所相连的5GC可见。

 

图4：Overall architecture for separation of gNB-CU-CP and gNB-CU-UP

3GPP给了一种参考的网元部署方式。考虑到了gNB间的XN连接，以及与核心网的NG连接。

 

图5：Example deployment of an Logical gNB/en-gNB