首先，5G网络面临的主要挑战在于如何提供稳定的体验速率、满足毫秒级的时延要求，以及在高吞吐量和大连接场景下避免网络拥塞。为此，5G网络需要在传统“终端一基站”一对一传输的基础上，引入多站点协同传输机制，以平滑和保证用户速率。同时，将网络设备和业务服务器下沉至网络边缘，减少传输时延，并采用更高效的切换机制来满足高实时性业务的需求。
在运营能效方面，4G网络主要作为互联网接入管道，运营手段相对简单，难以满足5G物联网和垂直行业多样化的需求。此外，基于专用硬件的设备平台资源利用率低，缺乏动态扩缩容能力。因此，5G网络需要引入更灵活快速的服务理念和弹性基础设施平台。
5G网络的逻辑功能框架基于功能平面的设计理念，将网络功能不再与网元绑定，而是划分为三个平面：接入平面、控制平面和数据平面。这样的设计使得网络功能在平面内聚合程度更高，平面间解耦更充分。
接入平面涵盖了各种类型的基站和无线接入设备，通过增强的异构基站间交互机制，构建综合的站间拓扑，实现实时信息交互和资源共享，满足不同业务场景的需求。
控制平面为5G新空口和传统空口提供统一的网络接口，功能被分解为细粒度的网络功能组件，根据业务场景特性定制专用网络服务，并实现精细化网络资源管控和能力开放。
数据平面则将核心网网关下沉至城域网汇聚层，采用分布式部署，整合分组转发、内容缓存和业务流加速等功能，在控制平面的调度下，完成业务数据流的转发和边缘处理。
此外，5G网络还将改变传统基于专用硬件的刚性基础设施平台，引入云计算、虚拟化和软件定义网络等技术，构建统一资源管理架构和多业务承载资源平面，解决传输服务质量、资源可扩展性和组网灵活性等基础性问题。
网络虚拟化技术实现对底层资源的统一“池化管理”，提供相互隔离的多租户网络环境，而软件定义网络技术则通过软件编排和动态调配资源，实现网络资源与编程能力的衔接，以及资源优化配置。
总之，5G网络架构的优化和创新，不仅提升了网络性能，也使得网络更加灵活和高效，能够满足未来业务发展的需求。
5g网络架构解析
1、5G网络概要级框架
1）5G需求与网络功能映射
5G愿景定义了更丰富的业务场景和全新的业务指标，5G系统不能囿于单纯的空口技术换代和峰值速率提升，需要将需求与能力指标要求向网络侧推演，明确现网挑战和发展方向，通过网络侧的创新提供支撑，见表1。
表1 5G愿景、现网挑战与架构演进方向映射
（1）指标方面
首先，业务速率随用户移动和覆盖变化而改变是移动通信系统的基础常识，无法提供稳定的体验速率支持，需要改变传统的“终端一基站”一对一传输机制，引入联合多站点协同来平滑和保证速率；
其次，毫秒级时延是另一个挑战，当前网关和业务服务器一般部署在网络中心，受限于光传输速率，网内传输时延大多是百毫秒量级，远超5G时延要求，需要尽可能将网关和业务服务器下沉到网络边缘，此外，4G定义的实时业务切换中断时间（300 ms）也无法满足5G高实时性业务要求，这意味需要引人更高效的切换机制；
最后，现网限于中心转发和单一控制的功能机制，在高吞吐量和大连接的背景下会造成更大的拥塞和过载风险，这要求5G网络控制功能更灵活，流量分布更均衡。
（2）运营能效方面
4G网络主要定位在互联网接入管道，长期形成了重建设、轻运维的定式，简单化的运营手段难以适应5G物联网和垂直行业高度差异化的要求。
与此同时，基于专用硬件的刚性网络设备平台资源利用率低，不具备动态扩缩容能力。这要求网络侧需要引入互联网灵活快速的服务理念和更弹性的基础设施平台。
2）5G网络逻辑功能框架
5G网络采用基于功能平面的框架设计，将传统与网元绑定的网络功能进行抽离和重组，重新划分为3个功能平面：接入平面、控制平面和数据平面（如图1所示）。
图1 5G网络概要级系统框架
网络功能在平面内聚合程度更高，平面间解藕更充分。其中，控制平面主要负责生成信令控制、网管指令和业务编排逻辑，接入平面和数据平面主要负责执行控制命令，实现对业务流在接入网的接入与核心网内的转发。各平面的功能概述如下。
（1）接入平面
涵盖各种类型的基站和无线接入设备，通过增强的异构基站间交互机制构建综合的站间拓扑，通过站间实时的信息交互与资源共享实现更高效的协同控制，满足不同业务场景的需求。
（2）控制平面
为5G新空口和传统空口提供统一的网络接口。控制面功能分解成细粒度的网络功能组件，按照业务场景特性定制专用的网络服务，并在此基础上实现精细化网络资源管控和能力开放。
（3）数据平面
核心网网关下沉到城域网汇聚层，采取分布式部署，整合分组转发、内容缓存和业务流加速能力，在控制平面的统一调度下，完成业务数据流转发和边缘处理。
3）5G基础设施平台
5G网络将改变传统基于专用硬件的刚性基础设施平台，引入互联网中云计算、虚拟化和软件定义网络等技术理念，构建跨功能平面统一资源管理架构和多业务承载资源平面，全面解决传输服务质量、资源可扩展性、组网灵活性等基础性问题。
网络虚拟化实现对底层资源的统一“池化管理”，向上提供相互隔离的有资源保证的多租户网络环境，是网络资源管理的核心技术。
引入这一技术理念，底层基础设施能为上层租户提供一个充分自控的虚拟专用网络环境，允许用户自定义编址、自定义拓扑、自定义转发以及自定义协议，彻底打开基础网络能力。
引入软件定义网络的技术理念：
在控制平面，通过对网络、计算和存储资源的统一软件编排和动态调配，在电信网中实现网络资源与编程能力的衔接；
在数据平面，通过对网络的转发行为进行抽象，实现利用高级语言对多种转发平台进行灵活的转发协议和转发流程定制，实现面向上层应用和性能要求的资源优化配置。
