好的，我们继续。

深度解析 3GPP TS 38.300：4.1 Overall Architecture (整体架构)

本文技术原理深度参考了3GPP TS 38.300 V18.5.0 (2025-03) Release 18规范中，关于“Chapter 1 Scope”、“Chapter 2 References”、“Chapter 3 Abbreviations and Definitions”以及“4.1 Overall Architecture”的核心章节，旨在为读者从零开始，构建一个关于5G无线接入网（NG-RAN）最基本、最核心的宏观架构视图。这是我们逐章拆解系列的第一篇技术深潜文章。

序章：从蓝图开始，构建你的5G知识大厦

在上一篇总览中，我们跟随新晋通信工程师小玲的脚步，对3GPP TS 38.300这部“5G RAN圣经”有了宏观的认识。她知道，要真正驾驭5G，必须从最基础的砖石开始，一块块地搭建起自己的知识大厦。

今天，小玲的导师，经验丰富的老王，将她带到了一面巨大的白板前。“小玲，所有伟大的工程都始于一张清晰的蓝图。对于我们的5G园区项目，这张蓝图就藏在38.300的第四章第一节里。在讨论任何高级特性之前，我们必须先搞清楚构成我们网络的‘积木块’是什么，以及它们之间是如何‘粘合’在一起的。”

老王拿起笔，准备在白板上勾勒出整个NG-RAN的骨架。这正是我们本次深度解析的起点。我们将首先快速过一遍前三章的“开胃菜”，然后聚焦于全篇规范的第一个实质性技术章节——4.1 Overall Architecture，并确保不放过其中的任何一个细节。

1. 奠定基础：规范的开篇三章速览

在正式绘制蓝图前，我们需要先了解图纸的说明、引用的标准和使用的符号。这对应着规范的前三章。

1.1 第1章：Scope (范围)

每一个3GPP规范的开篇都会明确其“势力范围”。TS 38.300的第一章言简意赅。

The present document provides an overview and overall description of the NG-RAN and focuses on the radio interface protocol architecture of NR connected to 5GC (E-UTRA connected to 5GC is covered in the 36 series). Details of the radio interface protocols are specified in companion specifications of the 38 series.

老王向小玲解释道：“记住这段话的三个关键点：第一，这份文档是**‘概述和总体描述’，它给你的是全局视角，而不是某个协议的字节级细节。第二，它聚焦的是‘NR连接到5GC’的无线接口协议架构。这意味着，这里是纯正的5G世界。虽然它提到了4G（E-UTRA）也能接入5GC，但具体细节得去隔壁36系列规范里找。第三，它是一份‘纲领’**，具体的协议细节，你要去38系列的其他‘配套规范’中寻找。”

这一章为我们的学习划定了清晰的边界，让我们专注于NR无线接入网本身。

1.2 第2章：References (参考文献)

这一章是一张庞大的“引用地图”，列出了所有在本规范中被引用的其他文档。对于初学者，它看起来可能只是一长串的文档编号。

老王指着长长的列表说：“别小看这一章。它告诉你3GPP的世界是多么庞大而又严谨。当我们读到某个概念，比如系统架构，规范会告诉你‘详情见TS 23.501’。这张列表就是你的知识索引，当你需要深入某个特定领域时，它会告诉你该去哪里找更权威、更详细的资料。”

我们将在后续的解读中，频繁地看到对这些参考文献的引用，届时我们就能体会到这张“地图”的价值。

1.3 第3章：Abbreviations and Definitions (缩略语和定义)

通信行业是缩略语的“重灾区”，而3GPP规范更是如此。第3章就是官方的“词典”，它定义了规范中使用的每一个缩略语和专业术语。

老王笑着说：“gNB, NG-RAN, AMF, UPF, 5GC… 欢迎来到字母汤的世界。在你能够熟练地用这些‘黑话’交流之前，第3章就是你的救命稻草。不过，死记硬背是低效的。最好的方法是结合上下文去理解。接下来，我们每遇到一个新术语，都会回到这里，确保我们的理解和3GPP的官方定义是一致的。”

因此，我们不会在本文中罗列所有定义，而是在解读技术细节时，随时“查阅”这本词典，让抽象的术语在具体的场景中鲜活起来。

2. NG-RAN宏伟蓝图的基石：4.1 整体架构深度剖析

热身完毕，老王在白板中央写下了大标题：4.1 Overall Architecture。他说：“一切从这里开始。我们先定义构成网络的基本节点。”

2.1 定义NG-RAN节点：gNB 与 ng-eNB

规范的第一句技术性陈述，就是对NG-RAN节点的定义。

An NG-RAN node is either:

• a gNB, providing NR user plane and control plane protocol terminations towards the UE; or

• an ng-eNB, providing E-UTRA user plane and control plane protocol terminations towards the UE.

老王在白板上画了两个不同样式的方块。“小玲，你看，我们的园区网络，既有新建的教学楼和实验室，也有一些历史悠久的旧图书馆。对于新楼，我们会部署全新的5G基站，这就是规范里说的gNB (next-generation NodeB)。”

他指着第一个方块解释道：“gNB是纯血的5G基站。它的‘语言’就是NR（新空口），它为5G手机（UE）提供完整的用户面（User Plane, 承载你的上网数据）和控制面（Control Plane, 负责信令控制）协议栈。所有最酷的5G特性，比如超低时延、大规模MIMO，都依赖于它。”

接着，老王指向第二个方块。“对于旧图书馆，可能暂时不需要那么高的性能，而且全面改造光纤成本高。这时，我们可以利旧，把现有的4G基站（eNB）进行软件升级，让它能够接入我们的5G核心网。这就是ng-eNB (next-generation eNB)。”

他补充道：“ng-eNB的空口用的还是4G的‘语言’——E-UTRA，但它学会了和5G核心网‘对话’。你可以把它理解为一个穿着4G制服，但拿着5G核心网工作证的员工。这样做的好处是平滑演进，保护投资。”

通过这个形象的比喻，小玲立刻明白了这两种节点的定位和价值。gNB是5G的目标形态，提供最全面的能力；而ng-eNB则是现实世界中，从4G向5G演进的重要桥梁。

2.2 定义网络接口：Xn 与 NG

定义了节点，下一步就是连接它们。规范紧接着描述了节点之间的“握手方式”——接口。

The gNBs and ng-eNBs are interconnected with each other by means of the Xn interface.

老王在白板上画的几个基站方块之间，画上了一条水平的连接线，并标记为“Xn”。

“这条线至关重要，”老王强调，“Xn接口是基站之间的直接通信链路。想象一下，你拿着手机，从我们部署了gNB的新教学楼，走到升级了ng-eNB的旧图书馆，你的视频通话不能中断。这个无缝切换的过程，就需要这两个基站通过Xn接口快速地‘交接班’，把你的所有会话信息、安全上下文瞬间转移过去。没有Xn，切换就会变得缓慢，甚至掉线。”

Xn接口的存在，使得NG-RAN内部形成了一个网状结构，为低延迟、高可靠的移动性管理提供了基础。

接着，老王从每个基站方块向上画出两条线，连接到一个代表“云”的图形。

The gNBs and ng-eNBs are also connected by means of the NG interfaces to the 5GC, more specifically to the AMF (Access and Mobility Management Function) by means of the NG-C interface and to the UPF (User Plane Function) by means of the NG-U interface (see TS 23.501).

“这两条线，合起来叫NG接口，是整个无线接入网与5G核心网（5GC）的生命线。但它在逻辑上被一分为二，这体现了5G控制面与用户面分离（CUPS）的核心设计思想。”老王分别标记了这两条线。

• NG-C (Control Plane) 接口：老王将这条线连接到云中标为“AMF”的模块。“C代表Control。所有指挥和管理类的信令，比如你手机的开机注册、位置更新、发起连接请求、切换信令等，都通过这条‘神经通路’，由基站送往核心网的AMF（接入与移动性管理功能）。AMF就像是网络的大脑和门卫，负责管理你的身份和行踪。”

• NG-U (User Plane) 接口：老王将另一条线连接到云中标为“UPF”的模块。“U代表User。你所有实际的上网数据，比如你看的视频流、玩的游戏数据包，都通过这条‘数据高速公路’，由基站直接送到核心网的UPF（用户面功能）。UPF是数据流的锚点和转发网关，它连接着互联网。”

老王总结道：“你看，NG-C和NG-U的分离，让信令处理和数据转发可以独立演进和扩展。我们可以根据校园里学生数量的多少来弹性扩展AMF的处理能力，再根据大家上网流量的大小来独立扩展UPF的吞吐能力。这就是架构的魅力。”

小玲看着白板上清晰的架构图，gNB和ng-eNB构成了网络的接入层，Xn接口实现了接入层内部的横向协同，而NG-C/U接口则构成了接入层与核心控制/数据中心的纵向连接。整个NG-RAN的宏观结构跃然纸上。

2.3 架构图解读：Figure 4.1-1 的深层含义

规范通过 Figure 4.1-1: Overall Architecture 这张图，直观地总结了上述关系。现在，让我们跟随老王的指引，深入解读这张图的每一个细节。

老王指着图中的各个元素：

• gNB 和 ng-eNB：图中画出了多个gNB和ng-eNB，它们通过Xn接口互相连接，形成一个mesh网络。这强调了NG-RAN内部切换的灵活性和鲁棒性。

• 5GC (5G Core)：图中的5GC部分清晰地画出了AMF和UPF两个独立的网元。这再次强调了CUPS架构。

• 接口连接：每个RAN节点都同时有NG-C连接到AMF，和NG-U连接到UPF。这表明控制和用户路径的分离发生在每一个基站上。

• UE与RAN：UE通过无线接口（Uu接口）连接到gNB或ng-eNB。

“这张图看似简单，但它蕴含了丰富的信息，”老王说，“它告诉我们，一个UE的信令和数据可以走完全不同的物理路径。例如，我们的AMF可以集中部署在市中心的数据中心，而UPF为了降低时延，可以下沉部署到校园的边缘机房。这就是MEC（多接入边缘计算）的基础。”

2.4 隐藏的细节：功能切分架构 (F1接口)

在4.1章节的最后，有一条非常重要的NOTE。

NOTE: The architecture and the F1 interface for a functional split are defined in TS 38.401.

老王特意圈出了“functional split”和“F1 interface”。“小玲，这是38.300留下的一个重要‘钩子’，它指向了5G RAN架构演进的另一个维度——基站内部的功能切分。”

他解释道：“我们刚才画的gNB是一个逻辑概念。在实际部署中，一个gNB可以被拆分成两个部分：一个中心单元 (gNB-CU - Centralized Unit) 和一个或多个分布式单元 (gNB-DU - Distributed Unit)。”

• gNB-DU：主要负责处理高实时性的无线功能，比如物理层和MAC层。它通常靠近天线部署，就像是基站的“四肢和嘴巴”。

• gNB-CU：负责处理非实时的、更上层的协议栈功能，比如RRC和PDCP。它可以集中部署在机房里，一个CU可以控制多个DU，实现资源的集中调度和协同，这被称为“大脑”。

“而连接CU和DU的接口，就是F1接口。”老王在gNB方块内部画了一条虚线，将其分成了CU和DU两部分，并在线上标记了“F1”。“这种CU-DU分离的架构，带来了极大的灵活性。在我们的校园网项目中，我们可以把gNB-CU集中部署在行政楼的机房里，而在各个教学楼、宿舍楼只部署gNB-DU和天线。这样既方便了集中管理和维护，也降低了远端站点的复杂度和成本。”

虽然TS 38.300没有详述F1接口，但通过这个NOTE，它完整地勾勒出了NG-RAN架构的两个维度：外部的网络级架构（NG/Xn接口）和内部的节点级架构（F1接口）。

3. 总结与展望

通过对规范前三章的铺垫和对4.1章节的逐句逐图的深度剖析，我们跟随小玲，在白板上从零开始构建起了NG-RAN的宏伟蓝图。

我们明确了：

1. NG-RAN的基本构成：由新一代5G基站gNB和可接入5GC的4G基站ng-eNB共同组成。

2. 关键的网络接口：基站间的Xn接口保障了移动性；基站与核心网间的NG接口，通过NG-C（控制面）和NG-U（用户面）的分离，实现了CUPS架构。

3. 架构的灵活性：不仅可以通过多节点、多接口实现灵活组网，还可以通过CU-DU分离的F1接口，实现基站内部功能的灵活部署，为网络云化和边缘计算铺平了道路。

这只是我们万里长征的第一步。这张宏观的架构图为我们后续深入学习各个协议层、功能和流程提供了坚实的上下文。在下一篇文章中，我们将继续沿着TS 38.300的指引，深入探讨第4.2节“Functional Split”，详细 разбирать (razbirat’ - 俄语，意为拆解、分析) gNB、AMF、UPF等网元内部具体的功能是如何划分和协同工作的。

FAQ

Q1：为什么3GPP要同时定义gNB和ng-eNB两种基站类型？

A1：这是为了网络的平滑演进和保护运营商的投资。全球存在大量的4G LTE基站（eNB）。如果要求建设5G网络必须全部替换为全新的gNB，成本将是巨大的。通过定义ng-eNB，运营商可以通过对现有eNB进行软件升级，使其能够接入5G核心网（5GC），从而在5G建设初期，快速扩大5GC的覆盖范围，并提供部分5G核心网带来的新特性，例如基于网络切片的服务。这为运营商提供了一条从NSA（非独立组网）向SA（独立组网）演进的经济高效的路径。

Q2：控制面与用户面分离（CUPS）在NG-RAN架构中具体是如何体现的，这样做最大的好处是什么？

A2：CUPS在NG-RAN架构中主要通过NG接口的逻辑分离来体现：NG-C接口连接到控制面网元AMF，负责信令处理；NG-U接口连接到用户面网元UPF，负责数据转发。最大的好处是部署灵活性和独立扩展性。控制面功能（如AMF）可以集中部署在少数几个大型数据中心以简化管理，而用户面功能（UPF）可以根据业务需求灵活下沉到网络边缘（靠近用户），以降低时延、节省回传带宽，这是实现MEC（边缘计算）和URLLC等业务的关键。同时，信令和数据流量的增长模式不同，CUPS允许运营商根据实际负载独立地对AMF和UPF进行扩容或缩容。

Q3：Xn接口和4G中的X2接口有什么异同？

A3：Xn接口和X2接口在功能上非常相似，都是基站之间的接口，主要用于支持切换等移动性管理程序和一些协同功能。相同点是它们都承载着切换准备和执行阶段的信令，以及切换过程中的数据转发。不同点在于，Xn接口是为NG-RAN设计的，它需要支持gNB-gNB、gNB-ng-eNB以及ng-eNB-ng-eNB之间的连接，并且其协议（XnAP）需要承载5G特有的信息，如S-NSSAI（切片信息）、更复杂的QoS流参数等，以支持5G的切片和高级QoS特性。此外，Xn接口的设计也为更紧密的无线资源协同（如双连接）提供了更强大的支持。

Q4：一个gNB可以同时连接多个AMF或UPF吗？

A4：可以。一个gNB可以配置连接到一组AMF（称为AMF Set/Pool），以实现负载均衡和高可用性。当一个UE初次接入时，gNB会根据一定的路由规则（如UE提供的NSSAI信息）从AMF Pool中选择一个合适的AMF来服务该UE。同样，根据业务需求（如不同切片、不同PDU会话），一个gNB也可以连接到多个UPF，将不同的数据流导向不同的UPF进行处理。这种多连接能力是5G核心网云化、分布式架构的重要体现。

Q5：CU-DU分离架构中的F1接口属于空中接口还是有线接口？它对网络性能有什么影响？

A5：F1接口是gNB内部CU和DU之间的接口，它本身是逻辑接口，物理上通常承载在有线光纤上，因此属于有线接口，被称为“中传（Midhaul）”网络的一部分。它对网络性能有重要影响：F1接口的时延和带宽直接决定了CU和DU之间能够分离多远，以及哪些功能可以放在CU、哪些必须放在DU。对于URLLC等低时延业务，要求F1接口具有极低的时延（通常在微秒级），这限制了CU和DU的物理距离。因此，F1接口的性能是实现gNB云化部署和网络灵活性的关键技术瓶颈之一。