5G网络系统架构是基于服务化和虚拟化的全新网络，它主要分为以下几个关键部分：
一、整体架构
5G网络架构主要分为接入网（Access Network）、核心网（Core Network）和终端设备三个部分。
1. 接入网（RAN，Radio Access Network）：通过无线技术连接终端设备和基站，包含宏基站、小基站、天线等。5G基站gNB分为AAU（无线接入单元）、DU（Distributed Unit，分布单元）和CU（Centralized Unit，集中单元）三个部分。每个单元处理协议栈的不同部分，AAU负责射频和/或物理层的低层部分，DU负责MAC（Media Access Control，介质访问控制）层和RLC（Radio Link Control，无线链路层控制协议）层，CU负责PDCP和/或RRC（Radio Resource Control，无线资源控制）层。
2. 核心网（Core Network）：负责处理数据传输、控制信令、用户鉴权、QoS管理等功能。5G核心网使用服务化架构（SBA），支持网络切片、边缘计算等。5G核心网的控制平面和用户平面采用进一步分离。控制平面分为两个逻辑节点，AMF主要负责移动性管理，SMF主要负责会话管理功能；用户平面的UPF代替了LTE网络的SGW和PGW。
3. 终端设备：5G设备包括手机、物联网设备、车辆终端等。5G网络支持灵活的功能模块拆分和重组，以满足不同的业务需求，例如大带宽、低延迟和高密度连接。
二、组网方式
5G有两种组网模式：SA（Standalone，独立组网）和NSA（Non-Standalone，非独立组网）。
1. NSA（非独立组网）：5G NSA是基于现有4G核心网（EPC）的过渡性方案，5G基站通过4G基站的核心网进行控制，用户数据通过5G传输。NSA组网分为Option3和Option7两种方案，两种方案都以4G基站eNodeB作为控制面锚点，即eNodeB传输UE和核心网间的控制信令，而在NSA模式下，5G基站gNB不传输UE和核心网间的控制信令（4G基站和5G基站都需要传输用户面数据）。NSA组网数据分流通常使用双连接（Dual Connectivity，DC）方案，用户设备同时连接到4G LTE和5G NR基站，控制信令通过4G核心网传输，而用户数据可以通过5G和4G同时传输，提高总带宽和数据速率。
2. SA（独立组网）：5G SA是完全基于5G核心网（5GC）的架构，真正体现5G的能力，包括超低延迟、网络切片和边缘计算等。这是5G的蕞终目标架构。
三、无线网络云化演进
5G无线网络的云化演进是指将传统硬件设备的功能转移到云端，通过虚拟化和软件定义网络（SDN）实现：
1. 虚拟化RAN（vRAN）：基站功能在通用服务器上运行，降低硬件成本，增加灵活性。
2. 云核心网（Cloud Core）：通过云计算技术将核心网功能虚拟化，提升网络可扩展性和灵活性，支持边缘计算。云化演进可以实现网络切片、动态资源调度等，使得5G网络能够更高效地支持多样化的业务需求。
四、关键技术
1. CU-DU分离：在5G架构中，CU和DU的分离使得无线接入网更灵活。CU负责高层协议处理，如控制面和用户面功能；DU负责低层协议处理，如物理层和实时处理任务。CU-DU分离使得网络功能可以根据不同场景灵活部署，例如CU可以集中部署在云端，DU则可以靠近用户侧，优化延迟和性能。
2. NR编码技术：5G NR引入了多种先进的编码技术来提高数据传输效率和可靠性。LDPC（Low-Density Parity-Check，低密度奇偶校验）编码用于数据通道的前向纠错编码，具有较高的纠错能力和传输效率；Polar（极化）编码用于控制通道的编码，特别适合5G URLLC（超高可靠低延迟通信）场景。
3. 调制：5G NR采用了多种调制方式，根据需求和环境条件灵活调整。QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）适用于低信噪比场景，具有较高的鲁棒性；16QAM、64QAM、256QAM在信道条件良好时提高传输效率，尤其是256QAM能达到更高的频谱效率。
4. F-OFDM（Filtered Orthogonal Frequency Division Multiplexing）：F-OFDM是一种改进的OFDM技术，适用于5G。它在OFDM的基础上为每个子带引入滤波器，减少子带之间的干扰，提高频谱利用率。F-OFDM具有更灵活的频谱分配和更好的带宽适应性，尤其适用于5G的多业务场景（如eMBB、mMTC等）。
5. 帧结构：5G NR的帧结构更加灵活，以适应不同的业务需求和频段。帧时长为10毫秒，包含10个子帧，每个子帧可以进一步划分为时隙（Slot）。子载波间隔（Subcarrier Spacing）从15kHz扩展到240kHz，子载波间隔的可变性使得5G能够适应不同频谱和延迟要求。
五、信道管理
5G NR的信道管理包括物理信道和信道映射。物理信道包括物理下行控制信道（PDCCH）、物理下行共享信道（PDSCH）、物理上行控制信道（PUCCH）和物理上行共享信道（PUSCH）等，用于传输控制信令和用户数据。信道映射是逻辑信道到物理信道的映射，根据业务需求和网络状态进行，确保数据传输的效率和可靠性。
综上所述，5G网络系统架构是一个高度复杂且灵活的系统，通过先进的组网方式、关键技术以及信道管理等功能，实现了高效、可靠、安全的无线通信服务。
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