從2G到5G，核心網的發(fā)展演進過程，以及其中的思路。尤其會重點說一說，馬上進入5G時代了，我們的核心網究竟會變成什么樣子。

首先我們從2G開始說起吧。

當年小棗君剛剛入職的時候，學習的就是2G核心網。

那時候的核心網設備，是這樣的：

中興2G核心網設備

大大寬寬的機柜，有好幾層機框，然后每層機框插了很多的單板。單板很薄很輕，面板是塑料的，很容易壞。

翻了半天電腦，找來一張當時培訓機房的珍貴照片

這個設備，名字就叫MSC（Mobile Switching Center），移動交換中心。

我們來看看當時的網絡架構圖：

2G網絡架構

可以看出來，組網非常簡單，MSC就是核心網的最主要設備。HLR、EIR和用戶身份有關，用于鑒權。

注意：之所以圖上面寫的是“MSC/VLR”，是因為VLR是一個功能實體，但是物理上，VLR和MSC是同一個硬件設備。相當于一個設備實現了兩個角色，所以畫在一起。HLR/AUC也是如此，HLR和AUC物理合一。

后來，到了2.5G。是的沒錯，2G和3G之間，還有一個2.5G——就是GPRS。

在之前2G只能打電話發(fā)短信的基礎上，有了GPRS，就開始有了數據（上網）業(yè)務。

于是，核心網有了大變化，開始有了PS核心網。PS，Packet Switch，分組交換，包交換。

紅色部分為PS交換

SGSN：Serving GPRS Support Node，服務GPRS支持節(jié)點

GGSN：Gateway GPRS Support Node，網關GPRS支持節(jié)點

SGSN和GGSN都是為了實現GPRS數據業(yè)務

很快，基站部分跟著變，2.5G到了3G，網絡結構變成了這樣：

（為了簡單，HLR等網元我就沒畫了）

3G基站，由RNC和NodeB組成。

到了3G階段，設備商的硬件平臺進行徹底變革升級。以中興設備為例，就從以前2G的V1平臺，變成了3G的V3平臺。

中興V3硬件平臺機架

機架內部

（單板比2G重，而且面板都是金屬的了）

機框后側

（主要是提供網線、時鐘線、信號線接口）

大家不要小看了硬件平臺，實際上，就像最開始華為的C&C08、中興的ZXJ10一樣，設備商自家的很多不同業(yè)務的設備，都是基于同一個硬件平臺進行開發(fā)的。不可能每個設備都單獨開發(fā)硬件平臺，既浪費時間和精力，又不利于生產和維護。

穩(wěn)定可靠且處理能力強大的硬件平臺，是產品的基石。

3G除了硬件變化和網元變化之外，還有兩個很重要的思路變化。其中之一，就是IP化。

以前是TDM電路，就是E1線，中繼電路。

粗重的E1線纜

IP化，就是TCP/IP，以太網。網線、光纖開始大量投入使用，設備的外部接口和內部通訊，都開始圍繞IP地址和端口號進行。

中興V3硬件平臺上的光纖

第二個思路變化，就是分離。

具體來說，就是網元設備的功能開始細化，不再是一個設備集成多個功能，而是拆分開，各司其事。

在3G階段，是分離的第一步，叫做承載和控制分離。

在通信系統里面，說白了，就兩個（平）面，用戶面和控制面。如果不能理解兩個面，就無法理解通信系統。

用戶面，就是用戶的實際業(yè)務數據，就是你的語音數據，視頻流數據之類的。

而控制面，是為了管理數據走向的信令、命令。

這兩個面，在通信設備內部，就相當于兩個不同的系統，

2G時代，用戶面和控制面沒有明顯分開。3G時代，把兩個面進行了分離。

接著，SGSN變成MME，GGSN變成SGW/PGW，也就演進成了4G核心網：

4G LTE網絡架構

（注意，基站里面的RNC沒有了，為了實現扁平化，功能一部分給了核心網，一部分給了eNodeB）

MME：Mobility Management Entity，移動管理實體

SGW：Serving Gateway，服務網關

PGW：PDN Gateway，PDN網關

演進到4G核心網之前，硬件平臺也提前升級了。

還是以中興為例，開始啟用ATCA/ETCA平臺（后來MME就用了它），還有xGW T8000平臺（后面PGW和SGW用了它，PGW和SGW物理上是一體的）。

中興ATCA機框

ATCA：Advanced Telecom CompuTIng Architecture，先進電信計算架構

ETCA：enhanced ATCA，增強型ATCA

中興xGW（T8000）硬件平臺

其實就是一個大路由器

在3G到4G的過程中，IMS出現了，取代傳統CS（也就是MSC那些），提供更強大的多媒體服務（語音、圖片短信、視頻電話等）。IMS，使用的也主要是ATCA平臺。

前面所說的V3平臺，實際上很像一個電腦，有處理器（MP單板），有網卡（以太網接口卡，光纖接口卡）。而V4的ATCA平臺，更像一臺電腦了，前面你也看到了，名字就叫“先進電信計算平臺”，也就是“電信服務器”嘛。

確切說，ATCA里面的業(yè)務處理單板，本身就是一臺單板造型的“小型化電腦”，有處理器、內存、硬盤，我們俗稱“刀片”。

ATCA業(yè)務處理板——“刀片”

（沒找到中興的，只能放個華為的）

既然都走到這一步，原來的專用硬件，越做越像IT機房里面的x86通用服務器，那么，不如干脆直接用x86服務器吧。

于是乎，虛擬化時代，就到來了。

虛擬化，就是網元功能虛擬化（Network FuncTIon VirtualizaTIon，NFV）。

說白了，硬件上，直接采用HP、IBM等IT廠家的x86平臺通用服務器（目前以刀片服務器為主，節(jié)約空間，也夠用）。

軟件上，設備商基于openstack這樣的開源平臺，開發(fā)自己的虛擬化平臺，把以前的核心網網元，“種植”在這個平臺之上。

網元功能軟件與硬件實體資源分離

注意了，虛擬化平臺不等于5G核心網。也就是說，并不是只有5G才能用虛擬化平臺。也不是用了虛擬化平臺，就是5G。

按照慣例，設備商先在虛擬化平臺部署4G核心網，也就是，在為后面5G做準備，提前實驗。

硬件平臺，永遠都會提前準備。

好了，上面說了5G核心網的硬件平臺，接下來，我們仔細說說5G核心網的架構。

到了5G，網絡邏輯結構徹底改變了。

5G核心網，采用的是SBA架構（Service Based Architecture，即基于服務的架構）。名字比較好記，呵呵…

SBA架構，基于云原生構架設計，借鑒了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。

單體式架構（Monolithic）→ 微服務架構（Microservices）

這樣的變化，會有一個明顯的外部表現，就是網元大量增加了。

紅色虛線內為5G核心網

除了UPF之外，都是控制面

這些網元看上去很多，實際上，硬件都是在虛擬化平臺里面虛擬出來的。這樣一來，非常容易擴容、縮容，也非常容易升級、割接，相互之間不會造成太大影響（核心網工程師的福音）。

簡而言之，5G核心網就是模塊化、軟件化。

5G核心網之所以要模塊化，還有一個主要原因，就是為了“切片”。

很多人覺得“切片”很難，其實并非如此。

切片，就是“多種人格”。同一樣東西，具有不同的特性，以應對不同的場景，也有點像“瑞士軍刀”。

5G是一個天下一統的網絡，通吃所有用戶。設計之初，就需要它應對各種需求。這些需求，被整理為三大應用場景。

eMBB（增強型移動寬帶）

人與人之間通信，人類上網，主要用這個。

mMTC（海量物聯網通信）

物聯網主要用這個。

uRLLC（低時延、高可靠通信）

主要用于智能無人駕駛、工業(yè)自動化等需要低時延高可靠連接的業(yè)務。

其實說白了，就是人類上網需要很快的網速，車聯網、VR/AR需要很低的延時，智能抄表這樣的物聯網，需要更大的覆蓋和更多的連接。5G網絡，統統都要滿足。

既然網絡用途不同，當然要見招拆招。以一個死板的固定網絡結構去應對，肯定是不行的。只有拆分成模塊，靈活組隊，才能搞定。

網絡切片

例如，在低時延的場景中（例如自動駕駛），核心網的部分功能，就要更靠近用戶，放在基站那邊，這就是“下沉”。

部分核心網功能，“下沉”到了MEC

下沉不僅可以保證“低時延”，更能夠節(jié)約成本，所以，是5G的一個殺手锏。

以上，就是從2G到5G，核心網整個的演進過程和思路。并不難理解吧？

簡單概括，就是拆分、拆分、再拆分，軟件、軟件、更軟件。

在將來，核心網的硬件和IT行業(yè)的硬件一樣。而核心網的軟件，就變成手機上面的app一樣。