從2G到5G，核心網，你到底經歷了什麼

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大家好，我是小棗君。

上次，我給大家解釋了一下，為什麼核心網被稱為通信裡面最難的產品，獲得了廣泛的共鳴。

今天，我會具體介紹一下，從2G到5G，核心網的發展演進過程，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麼樣子。

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：

大大寬寬的機櫃，有好幾層機框，然後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。

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路架構圖：

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，用於鑒權。

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是同一個硬體設備。相當於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。

後來，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只能打電話發簡訊的基礎上，有了GPRS，就開始有了數據（上網）業務。

於是，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。

很快，基站部分跟著變，2.5G到了3G，網路結構變成了這樣：

3G基站，由RNC和NodeB組成。

到了3G階段，設備商的硬體平台進行徹底變革升級。以中興設備為例，就從以前2G的V1平台，變成了3G的V3平台。

大家不要小看了硬體平台，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務的設備，都是基於同一個硬體平台進行開發的。不可能每個設備都單獨開發硬體平台，既浪費時間和精力，又不利於生產和維護。

穩定可靠且處理能力強大的硬體平台，是產品的基石。

3G除了硬體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。

IP化，就是TCP/IP，乙太網。網線、光纖開始大量投入使用，設備的外部介面和內部通訊，都開始圍繞IP地址和埠號進行。

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。

在通信系統裡面，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，就相當於兩個不同的系統，

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：

演進到4G核心網之前，硬體平台也提前升級了。

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

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、圖片簡訊、視頻電話等）。IMS，使用的也主要是ATCA平台。

前面所說的V3平台，實際上很像一個電腦，有處理器（MP單板），有網卡（乙太網介面卡，光纖介面卡）。而V4的ATCA平台，更像一台電腦了，前面你也看到了，名字就叫「先進電信計算平台」，也就是「電信伺服器」嘛。

確切說，ATCA裡面的業務處理單板，本身就是一台單板造型的「小型化電腦」，有處理器、內存、硬碟，我們俗稱「刀片」。

既然都走到這一步，原來的專用硬體，越做越像IT機房裡面的x86通用伺服器，那麼，不如乾脆直接用x86伺服器吧。

於是乎，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，硬體上，直接採用HP、IBM等IT廠家的x86平台通用伺服器（目前以刀片伺服器為主，節約空間，也夠用）。

軟體上，設備商基於openstack這樣的開源平台，開發自己的虛擬化平台，把以前的核心網網元，「種植」在這個平台之上。

注意了，虛擬化平台不等於5G核心網。也就是說，並不是只有5G才能用虛擬化平台。也不是用了虛擬化平台，就是5G。

按照慣例，設備商先在虛擬化平台部署4G核心網，也就是，在為後面5G做準備，提前實驗。

硬體平台，永遠都會提前準備。

好了，上面說了5G核心網的硬體平台，接下來，我們仔細說說5G核心網的架構。

到了5G，網路邏輯結構徹底改變了。

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

SBA架構，基於雲原生構架設計，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。

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。

這些網元看上去很多，實際上，硬體都是在虛擬化平台裡面虛擬出來的。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、軟體化。

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，其實並非如此。

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路，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（增強型移動寬頻）

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）

主要用於智能無人駕駛、工業自動化等需要低時延高可靠連接的業務。

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網路，統統都要滿足。

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

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」。

下沉不僅可以保證「低時延」，更能夠節約成本，所以，是5G的一個殺手鐧。

以上，就是從2G到5G，核心網整個的演進過程和思路。並不難理解吧？

簡單概括，就是拆分、拆分、再拆分，軟體、軟體、更軟體。

在將來，核心網的硬體和IT行業的硬體一樣。而核心網的軟體，就變成手機上面的app一樣。

所以，親愛的核心網工程師們，留給我們的時間已經不多了，要麼轉IT運維，要麼，就只能……

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