前言

4G移动通信技术在商业上取得了巨大的成功，彻底宣告了移动互联网时代的到来，已经改变了人们的生活。与此同时，新的需求也在不断涌现，移动通信网络又一次走到了升级换代的关口。数据流量迅猛增长，海量物联初具规模，新型业务对实时性、可靠性又提出了更高的要求，如何改变社会成为了5G技术的历史使命。如何满足移动运营商和千行百业的差异化需求，构建万物互联的智能世界，对5G网络架构的设计提出了巨大的挑战。

早在2012年7月，国际电信联盟无线电通信组就启动了对2020年及以后的未来无线通信的研究。在2013年至2015年期间，包括中国、欧洲、韩国、日本和美国在内的诸多国家和地区相继成立了5G推进组织，移动通信产业界、研究机构和高校都非常积极地投入到5G技术的研究当中，这为5G国际标准的制定打下了坚实的基础。

2013年2月，我国在工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动下，在中国信息通信研究院的组织下，成立了IMT-2020（5G）推进组，这也是我国聚合移动通信领域产学研用力量、推动第五代移动通信技术研究、开展国际交流与合作的基础工作平台。我非常荣幸地担任了推进组下的网络技术组的组长，负责组织协调国内5G网络架构的技术研究、标准推动和测试规范制定等工作。在此后的数年中，与广大的5G网络架构研究和标准专家一起，见证了我国在“2G跟随、3G突破、4G同步”之后，成功实现了“5G引领”。

3GPP是制定5G技术国际标准的核心组织，在2015年开始启动5G网络架构的相关研究，在2018年发布了首个5G国际标准版本，迎来了5G标准化的第一个里程碑，其中5G非独立部署标准在2018年3月冻结，5G独立部署版本在2018年6月冻结。到2019年6月，3GPP再次完成了第二个版本的网络架构（Stage 2）标准制定工作，并将于2020年年初冻结第二个5G国际标准版本。非独立部署标准目前已经在多个国家成功商用，5G独立部署标准也已经确定将在2020年走进人们的生活，而IMT-2020是国际电信联盟无线电通信组为5G的正式命名，也许这个数字上的巧合预示着5G技术将会助力人类社会进入一个新时代，构建万物互联的智能社会。

回到本书的主题，所谓架构，直观朴素的理解是系统内各元素的划分以及各元素之间的关联关系。对无线网络而言，架构就是无线通信系统中各网元的功能划分以及各网元之间的接口定义。和无线空口技术不同，无线网络架构的优劣很难通过仿真等技术手段进行量化评估，而评估的维度又很多，包括可扩展性、灵活性、复杂度、开放性、可靠性、安全性、易部署、易维护等。此外，现网中已经部署了成千上万的网络设备，这些设备不可能一下子全部升级或退网，因此每一代网络架构的定义，都需要考虑现网设备的利旧，这是一个巨大的包袱，新一代网络架构的设计必须在革命的颠覆创新与保守的平滑演进之间取得平衡，从而保障整个产业的商业成功。

本书基于最新的5G网络架构国际标准，有Rel-15和Rel-16两个版本，对5G网络架构的设计思想和技术方案进行了全面而系统的介绍，包括对移动网络架构演进历史的回顾、定义5G网络架构的驱动力介绍、5G架构的各种关键技术，以及对未来5G架构持续演进的技术走向判断，系统阐释了5G架构的方方面面。全书共4章，第1章介绍了无线网络架构的概念、演进路径、部署模式、商业价值和标准协议地图。第2章对5G网络架构设计的驱动力及基本设计原则进行了探讨。第3章深入讨论了5G网络架构的整体设计以及主要的技术特性及方案，除移动性管理、会话管理、QoS和策略控制、语音及与4G互操作等基础特性以外，还分析了服务化架构设计、网络切片、边缘计算、网络智能化、物联网、车联网、超高可靠低时延通信、固定移动网络融合等5G网络特性。此外，第3章还介绍了5G网络架构对于安全及垂直行业的支持能力。第4章对5G网络架构后续的持续演进进行了展望。在创作本书的过程中，我们力图基于国际标准，同时又不拘泥于此，尝试剖析标准背后的商业和技术驱动力，融合3GPP标准制定过程中的洞察和思考，使读者能够知其然更知其所以然。

本书是集体智慧的结晶，离不开从事5G网络架构标准研究的同行们多年的辛苦努力，离不开在工业和信息化部、中国信息通信研究院指导下，IMT-2020（5G）推进组网络技术组各位专家的技术贡献。谨以此书献给为5G网络架构做出贡献的研究和标准专家，献给IMT-2020（5G）推进组、广大支持5G的运营商和各参与公司的专家们！

本书整个写作团队均来自华为技术有限公司5G网络架构标准研究团队，所有作者均全程参与了5G架构的国际标准制定。华为技术有限公司5G网络架构标准研究团队是5G网络架构标准制定的领导者，是服务化架构、切片、控制面和用户面分离、网络智能化等重要技术的提出者和主导者，团队成员中还包括3GPP SA2主席、3GPP CT全会主席等关键角色。除署名作者外，参与本书撰写的还有李濛、诸华林、孙海洋、周润泽、黄正磊、崔洋、李欢等。此外，万蕾、沈祖康、李岩、陈中平、杨艳梅、靳维生、吴荣、王远、余芳、马景旺、吴义壮、应江威、李赫、胡力、朱方园、李永翠、葛翠丽、崇卫微、辛阳和许胜锋等对本书进行了审核校对，提出了宝贵的修改意见，在此一并致谢！

最后，对于本书中存在的不足之处，敬请读者和专家批评指正。

谭仕勇

2020年1月3日