5G網絡通信技術及核心網架構的研究

王光鵬

（華信咨詢設計研究院有限公司，杭州 310014）

1 引言

2012年9月，歐盟在第七框架計劃FP7下啟動了面向5G研究的5G NOW研究課題，標志著5G 網絡正式進入了研究階段，2017年12月21日，在國際電信標準組織3GPP RAN第78次全體會議上，5G NR首發版本正式發布，目前，第五代網絡通訊技術（5G）已經成為全球研發的焦點，可以預見在2020年，網絡通信技術將會進入5G新時代。2013年2約，國家科學技術部聯合國家工信部和發改委組織成立中國IMT-2020（5G）研究小組，為了能夠推動通信網絡技術創新和發展，在網絡通信領域掌握前沿技術，我國已經全面開啟了5G網絡通信技術的研發工作，包括5G的核心網架構、網絡傳輸性能以及實際應用評估等，積極推動5G 網絡通信技術的發展和普及應用。

2 5G 網絡通信技術的評價

5G網絡技術將會給用戶帶來更加快捷的信息傳輸體驗，使用成本更低，并且具有更加優越的網絡連接能力，超高流量密度和超高移動性等特點。5G網絡相比傳統4G網絡具有更加快速的網絡傳輸速率，能夠獲得1Gbit/s，峰值速率可達50Gb/s，移動終端用戶在5G網絡下，可以在3s內完成一部2G高清電影的緩沖和下載，而4G網絡能夠獲得100Mb/s，峰值速率可達1Gb/s。5G網絡技術具有更加廣泛的兼容性，支持各種不同的設備，這不僅包括人們日常使用的手持設備和平板電腦，還包括越來越多的可穿戴設備，例如：健身跟蹤器和智能手表、智能家庭設備等。

3 5G 核心網架構及技術實現

軟件定義網絡（Software De fi ned Network，SDN），是一種新型網絡創新架構，它利用分層模式將網絡控制面與數據面分離。網絡控制面包含具有邏輯集中化的可編程控制器，通過其掌握的網絡全局信息，為運營商和科研人員提供管理配置網絡和部署新協議的能力，其核心技術OpenFlow，它為5G 網絡帶來了靈活性和可編程性，通過OpenFlow將5G 網絡設備控制面與數據面分離開來，從而實現了網絡流量的靈活控制。

5G 核心網構架主要分為應用層、控制層和網絡基礎設施層三個部分。應用層主要包括各種不同的商業應用和業務功能；控制層通過SDN軟件主要負責處理平面資源的編排，維護網絡拓撲、信息狀態等并通過API（Application Programming Interface，應用程序編程接口）與應用層進行互聯；網絡基礎設施層主要進行網絡信息數據的收集、處理以及轉發功能。控制層與網絡基礎設施層之間的接口以及應用層與控制層之間的接口是5G 核心網構架的重要組成部分，根據網絡接口與控制層的位置關系，控制層與網絡基礎設施層之間的接口稱為南向接口，應用層與控制層之間的接口稱為北向接口，南向接口具有開放性的OpenFlow標準，實現轉發設備的標準化和開放化。基于SDN 的5G 核心網構架如圖1所示：

圖1 5G 核心網絡構架圖

5G 核心網絡架構主要技術特征，包括接入網側通過控制面與數據面分離，實現覆蓋與容量的分離或者部分控制功能的抽取，通過簇化集中控制實現無線資源的集中式協調管理，核心網則主要通過控制面與數據面分離以及控制面集中化的方式實現本地分流、靈活路由等功能。5G 網絡軟件和硬件解耦為特點的網絡功能虛擬化技術相結合，能夠有效滿足核心網構架的技術特征，使5G 網絡具備開放能力、可編程性、靈活性以及可擴展性。此外，通過云計算技術和用戶體驗大數據分析，實現5G 網絡和業務的深度融合，使5G 網絡具備用戶行為和業務感知能力，更加具有智能化特征。

4 結束語

綜上所述，現代通訊技術的發展，改變了人們的生活方式，未來網絡通信技術將進入5G時代，更加快速和高效的網絡通信技術，不僅能夠給通信運營商帶來更小的經濟投入和更大的收益，還會給用戶帶來更加優質的通信體驗。相信隨著5G技術在全球范圍內的不斷延伸，人類的生活方式將會得到質的改變。