關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)及核心網(wǎng)架構(gòu)的研究

呂小倩

摘 要：國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商宣布最遲將在2020年底實(shí)現(xiàn)5G技術(shù)的商用，表明5G網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)將逐漸代替4G在各個(gè)領(lǐng)域?yàn)橛脩?hù)提供給更好的信息化服務(wù)，例如虛擬導(dǎo)航、移動(dòng)遠(yuǎn)程醫(yī)療等。相比來(lái)說(shuō)，5G網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)不僅體現(xiàn)在更高的速率、更大的帶寬，而且真正建成了以用戶(hù)為中心的智能彈性網(wǎng)絡(luò)。本文基于5G網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，就該技術(shù)在核心網(wǎng)架構(gòu)方面的應(yīng)用展開(kāi)了簡(jiǎn)要分析。

關(guān)鍵詞：5G 智能彈性網(wǎng)絡(luò) 核心網(wǎng) 微蜂窩

1 5G網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和不足

1.1 5G網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

與當(dāng)前主流的4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，下載速率更快，目前4G通用下載速率可以達(dá)到100Mbit/s，網(wǎng)絡(luò)理論上的峰值下載速率可以達(dá)到1Gbit/s。而5G通用下載速率可以達(dá)到1Gbit/s，網(wǎng)絡(luò)理論上的峰值下載速率可以達(dá)到50Gbit/s。第二，4G網(wǎng)絡(luò)基站目前采用單一的宏蜂窩形式，隨著網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積的不斷增加，宏蜂窩系統(tǒng)容量不足的問(wèn)題也逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。而5G網(wǎng)絡(luò)基站則使用宏蜂窩與微蜂窩結(jié)合的方式，利用大量微蜂窩來(lái)提供系統(tǒng)容量。第三，4G網(wǎng)絡(luò)融合問(wèn)題目前尚未得到解決，而5G技術(shù)則可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)融合，這將使用戶(hù)在高速移動(dòng)（如高鐵）中也能夠享受流暢的網(wǎng)絡(luò)。

1.2 當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)應(yīng)用面臨的問(wèn)題

5G作為一項(xiàng)正處于研究和試點(diǎn)階段的新技術(shù)，本身還存在一些不足之處，需要技術(shù)人員繼續(xù)攻克技術(shù)難題。目前5G技術(shù)尚存在的問(wèn)題包括：首先，終端優(yōu)化問(wèn)題。國(guó)內(nèi)4G網(wǎng)絡(luò)從2010年開(kāi)始逐漸普及，已經(jīng)投入應(yīng)用8年，通過(guò)不斷的進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，可以是4G網(wǎng)絡(luò)終端達(dá)到一種平穩(wěn)運(yùn)行的水平。減少網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)，對(duì)于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)的上網(wǎng)體驗(yàn)有明顯影響。相反，5G網(wǎng)絡(luò)終端需要花費(fèi)一定時(shí)間與5G技術(shù)匹配，這一過(guò)程中需要不斷的收集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析和優(yōu)化，要想使5G網(wǎng)絡(luò)也能達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行水平還需要一段時(shí)間。其次，網(wǎng)絡(luò)基站是維持網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和信號(hào)傳輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備，由于5G網(wǎng)絡(luò)的速率和容量都成百上千倍的提升，對(duì)網(wǎng)絡(luò)基站也提出了更加嚴(yán)格的要求。當(dāng)前基于4G網(wǎng)絡(luò)的基站顯然不能滿足要求，需要投入大量的技術(shù)、財(cái)力進(jìn)行優(yōu)化。

2 基于5G網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)架構(gòu)

2.1 扁平化IP網(wǎng)絡(luò)

在5G時(shí)代，基站將更加小型化，具備更強(qiáng)大的功能，可以安裝在各種場(chǎng)景，并與周?chē)h(huán)境更好地融合；對(duì)用戶(hù)而言，無(wú)論何時(shí)何地，都可隨意接入網(wǎng)絡(luò)，并保持永遠(yuǎn)在線。扁平化IP架構(gòu)提供了一個(gè)能夠通過(guò)名稱(chēng)而不是IP地址來(lái)識(shí)別終端的方法，并根據(jù)M-ICT時(shí)代的業(yè)務(wù)特性進(jìn)行扁平化改造。扁平化IP架構(gòu)通過(guò)分布云的移動(dòng)核心信息傳遞功能和邏輯GW及網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化等技術(shù)，將垂直的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)為分布式的水平網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。除此之外，建成扁平化IP架構(gòu)，還有助于實(shí)現(xiàn)各大運(yùn)營(yíng)商在一個(gè)更加公平和透明的環(huán)境下進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，這對(duì)于提高5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量也有一定的幫助。

2.2 納米核心網(wǎng)技術(shù)

納米材料的應(yīng)用迎合了5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展要求，納米核心網(wǎng)技術(shù)主要包含云計(jì)算、全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)兩部分。在5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的優(yōu)化，新的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)（如寬帶業(yè)務(wù)、移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等）也會(huì)變得更加多樣，如果沿用現(xiàn)行的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將會(huì)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)通道擁堵，出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰問(wèn)題，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。納米核心網(wǎng)技術(shù)則借助于云計(jì)算技術(shù)，建立起分布式的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都可以作為獨(dú)立的數(shù)據(jù)傳輸接口，這樣就減輕了核心網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸壓力。在云計(jì)算環(huán)境下，還可以使用無(wú)線技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制，管理員可以遠(yuǎn)程完成網(wǎng)絡(luò)資源的調(diào)用和優(yōu)化，不僅顯著降低了網(wǎng)絡(luò)管理成本，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能化運(yùn)營(yíng)。

全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的概念早在3G時(shí)代就被提出，但是受到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)格局的限制，全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建也一直處于理論階段。進(jìn)入5G時(shí)代后，一方面是通信業(yè)務(wù)需求出現(xiàn)了爆炸式的增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速率、通信服務(wù)質(zhì)量等提出了更高要求，另一方面則是通過(guò)基站優(yōu)化、扁平化IP結(jié)構(gòu)普及應(yīng)用等技術(shù)保障，為構(gòu)建全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)提供了必要的技術(shù)支持。可以預(yù)見(jiàn)，在全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)推廣應(yīng)用后，將會(huì)對(duì)運(yùn)營(yíng)商和網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)帶來(lái)雙重利好，用戶(hù)可以享受更加完善的通信服務(wù)，而運(yùn)營(yíng)商也會(huì)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)和盈利上的增長(zhǎng)。

2.3 毫米波技術(shù)

毫米波技術(shù)是一種低頻短距離接入技術(shù)。通常將頻率控制在30GHz-60GHz之間。采用短距離接入模式進(jìn)行數(shù)據(jù)接入，增加頻率范圍，為低移動(dòng)式用戶(hù)使用提供便利。高階MIMO這一技術(shù)采用更高級(jí)的天線陣列適用于高密度低移動(dòng)的用戶(hù)群體使用。D2D設(shè)備到設(shè)備，基站和終端之間的通信連接。對(duì)鏈路聯(lián)合的靈敏度和網(wǎng)絡(luò)靈活度有著可考的應(yīng)用，加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的可靠性，這種信號(hào)的連接方式穩(wěn)定性高，靈活性強(qiáng)。

2.4 微蜂窩技術(shù)

微蜂窩是與當(dāng)前主流的宏蜂窩相對(duì)的概念，基于5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的微蜂窩具有以下應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：首先，微蜂窩作為一種補(bǔ)充和延伸，主要適用于房屋覆蓋或臨時(shí)覆蓋，隨著5G網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)覆蓋面的不斷增加，微蜂窩可以解決宏蜂窩覆蓋面不足的問(wèn)題，因此無(wú)論是在使用頻率還是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量上，都要優(yōu)于宏蜂窩。其次，微蜂窩對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的利用率可以達(dá)到100%，可以保證覆蓋區(qū)域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的穩(wěn)定性，避免因?yàn)橥饨绺蓴_導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)信號(hào)變差甚至網(wǎng)絡(luò)終端等問(wèn)題。最后，進(jìn)一步優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)接受效率，可以同時(shí)完成信號(hào)的收發(fā)操作，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率也得到了提升。

3 結(jié)語(yǔ)

5G網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)作為現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的最前沿，得到了各界的高度關(guān)注。目前5G技術(shù)在理論研究方面已經(jīng)逐漸趨于成熟，即將投入使用。在這一背景下，了解5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在核心網(wǎng)架構(gòu)方面的應(yīng)用，可以幫助我們提前做好技術(shù)應(yīng)對(duì)措施，解決技術(shù)存在的不足，從而讓5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為用戶(hù)帶來(lái)更加完善的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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