深度了解5G，看这一篇就够了

引言：揭开5G的神秘面纱

近些年，5G甚是火热。SA/NSA、网络切片、边缘计算，5G相关的技术名词甚至进入了人们的日常对话之中，我们对其或许能够知其然，却鲜有人知其所以然。

5G不仅仅是一项技术的升级，它还正悄然地改变着我们的生活方式和社会结构。而在这个5G时代，我们需要的更多是“了解者”，而非“听说者”。了解5G不仅是为了满足对新兴技术的好奇，更是为了更好地理解和适应这个不断变化的时代。

因此，我们有幸邀请到西安邮电大学的禹忠教授，为我们带来了为期三周的《5G通信系统与安全》系列公开课。整个公开课干货满满，我们跟随禹教授的引领，深入了解了5G技术的方方面面，揭开了它的神秘面纱。

主讲人 PROFILE

禹 忠

博士、教授

西安邮电大学通信工程专业硕士生导师

曾任中兴通讯标准总监，ITU-T SG5报告人。现任中国通信学会专委，中国无线电协会理事，中国通信标准化协会员，获西安市首届“西安之星”称号。主要从事新一代移动通信关键技术、工业互联网新技术研究工作。主持参与完成国家级科研项目七项，研究成果获中国电子学会、中国通信学会、中国通信标准化协会、中国无线电协会、陕西省等省部级科技一、二等奖17项。目前已发表论文三十余篇，其中SCI、EI检索十二篇。授权国际国内发明专利49件，获中国专利金奖、优秀奖。长期参与ITU、3GPP、IEEE以及CCSA等国际国内标准制定工作，其中主持和起草了“移动台空间射频辐射功率和接收机性能测量方法”、“终端MIMO天线性能要求和测量方法”等系列国际标准和国内行业标准获得中国通信标准化协会一、二等奖，为我国自主知识产权的移动通信产品进入国际市场打下坚实基础。

公开课内容回顾

本系列《5G通信系统与安全》公开课共分为六讲，具体如下： 

5G通信发展历程/第一讲

在第一讲中，禹教授为我们提供了关于5G通信技术发展历程客观而详细的探讨。

教授首先回顾了5G的发展背景，深入剖析了通信行业所面临的挑战和需求，以及5G技术应运而生的原因。这一环节为我们提供了对5G诞生的背景和社会需求的认识。

其次是5G的关键技术，包括毫米波通信、新型多天线传输技术和新型网络架构等，并深入解释了这些技术如何塑造未来通信的面貌。

最后，教授分享了5G标准化的进展，强调了各个标准制定组织在推动5G标准化方面取得的重要成就。

5G总体架构与功能划分/第二讲

在第二讲中，禹教授深入探讨了5G总体架构与功能划分，为我们呈现了5G的基础框架。

首先，教授详细介绍了5G网络的总体架构，对整个网络进行了系统性的解析，包括核心网、无线接入网等要素。

随后，教授阐述了5G网络中不同功能模块的职责和作用，包括基站、AMF/UPF、SMF等。通过这一部分的讲解，我们对5G网络内部各个功能的分工有了更为清晰的认识。

接着，教授介绍了5G网络中的网络接口。他解释了这些接口在不同功能模块之间的连接和通信方式，强调了接口的重要性。这一环节使我们了解了各功能模块之间如何协同工作，从而形成一个高效、流畅的5G网络。

最后，教授深入讲解了5G的无线协议栈，分析了无线协议栈的各个层次，为我们揭示了5G通信的底层原理。

5G核心网网络功能/第三讲

在第三讲中，禹教授介绍了5G核心网的网络功能，为我们呈现了5G核心网的全貌。

首先是5G核心网的网络架构。教授阐述了核心网的整体构成，包括用户面和控制面的网络架构。

其次，教授详细讲解了5G核心网的基本网络功能，对核心网的职责进行了系统性的解析，包括用户身份管理、接入控制、移动性管理等。

接着，教授深入剖析了核心网中各个网元的网络功能。通过这一环节，我们能够对核心网内部各个组成部分的功能和相互关系有更为具体的了解。

5G物理层与层2功能介绍/第四讲

在第四讲中，禹教授深入讲解了5G物理层与层2（Layer 2）的功能及关键要素。

首先，教授详细解析了5G物理层的详细内容，涵盖L1的任务和功能、5G的带宽和波形、5G帧结构等关键要素。通过这一环节，我们对5G NR物理层的运作机制有了深入的认识，从而更好地理解了其在实现高速通信方面的优越性。

其次，教授介绍了层2的功能。层2，即5G NR的第二层，包括媒体访问控制（MAC）、无线电链路控制（RLC）、分组数据汇聚协议（PDCP）、服务数据适配协议（SDAP）等四个子层。他详细说明了这些子层如何协同工作，使我们对5G层2有了全面了解。

5G核心网接口和接口协议/第五讲

在第五讲中，禹教授详细介绍了5G核心网的接口和接口协议，深入解析了各个接口的协议栈。

首先是5G核心网中各个接口的作用，以及它们如何实现不同功能模块之间的高效通信。这一环节使我们理解了核心网中各个组成部分如何通过各个接口实现协同工作。

其后，禹教授详细解析了各个接口中协议栈的各个层次，通过对这些协议栈的分析，我们了解了数据在不同层次之间是如何传输和处理的，形成了整个通信过程的清晰图景。

禹教授对每个接口的协议栈进行了深入剖析，包括用户面接口和控制面接口。他阐述了这些接口在实现核心网功能时的具体协议要求和标准，为我们揭示了核心网内部复杂而有序的通信机制，呈现了5G核心网接口和接口协议的全貌。

5G网络接入与安全/第六讲

在第六讲中，禹教授深入讲解了5G接入信令流程、5G无线认证流程以及5G加密与完整性保护。

首先，教授详细阐述了用户设备与5G网络之间的通信过程，包括初始接入、鉴权、接入控制等关键步骤。通过对接入信令流程的分析，我们可以了解用户设备如何与5G网络建立安全、高效的连接。

其次，教授深入探讨了5G无线认证流程。他详细解释了无线认证的各个阶段，包括密钥协商、身份验证等关键步骤。通过对认证流程的深入分析，我们可以了解5G网络如何确保用户设备的身份合法性，从而建立起可信的通信环境。

最后是5G加密与完整性保护。教授阐述了在5G通信中如何保护数据的隐私和完整性，包括使用先进的加密算法和完整性校验机制。通过对加密与完整性保护的讲解，我们可以了解5G网络如何在通信过程中确保数据的安全性。

结语

在整个5G通信系统与安全系列公开课中，我们要特别感谢禹教授，他的讲解不仅让5G技术变得更加透明，同时也为我们学习者提供了全面而平衡的视角。禹教授的专业知识和深刻见解，为我们打开了了解5G的大门。

为方便大家的学习交流，我们特别建立了5G技术讨论群，大家可以在其中分享自己的见解、提出问题、探讨新的应用场景，共同促进对5G技术的深度理解。群里不仅有禹教授，还有其他热衷于5G技术的同仁，相信通过大家共同的努力，我们能够更好地迎接5G的未来。

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扩展延伸：Panabit与5G

Panabit能够与5G技术相结合，实现5G双域校园专网解决方案。5G双域校园专网是以5G移动通信网络及边缘计算技术为基础，对ToC/ToB两大核心网融合互通，满足学校业务连接、高速计算、信息安全等需求的校园虚拟专用网络。作为原校园有线网络及无线网络的延展与补充，这张虚拟校园网将极大提高校园网络覆盖面。

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