探究5G移動網絡新技術及核心網架構

劉存良 陸旻軒

【摘 要】這個時代，被稱之為信息時代，隨著網絡的興起、科技的發展、手機電腦等終端的普及，信息的流通變的簡單、準確、快捷。而5G網絡不僅僅代表著人類科技的高度進步，還以傳輸速度快、信息容量大的優點完勝現有的3G、4G網絡，可以預見，在未來的世界中，5G網絡一定是社會的主流，在本研究中，我們將探究5G網絡及其核心網的架構。

【關鍵詞】5G；核心網架構；探究

引用

隨著3G、4G網絡的普及，人們漸漸的體會到了網絡通信的便利，由此5G網絡通信技術的開發業被提上日程，5G網絡能給人帶來更多的便利，其概念的產生不僅僅只是一個空話，而是被業界所認可的、新的無線通信概念，對于現代的人們來說已經不再僅僅滿足于更加快速的通信，而是追求智能的網絡通信。人們堅信這種網絡技術可以實現真的“無線的世界”，即人們無論在何種的環境下都能夠體驗近乎靜止的通信，如果實現了這個目標，無論是對于人類的通信或其他領域都將是質的飛越。

一、5G核心網架構的概念、設計及核心網的服務化架構

1.1 5G核心網架構的概念

5G核心網全稱是第五代通信系統。我國是在2012年的時候提出的。目前，5G核心網的概念已經得到了業界的一致認可。在杭州結束的國際移動通信標準組織3GPP專業會議上，3GPP正式確認5G核心網架構采用中國移動牽頭并聯合26家公司提出的SBA架構（Service-based architecture基于服務的網絡架構）作為統一基礎架構。SBA采用“服務”來設計移動通的網元及主要功能，以“服務調用”取代傳統的信令交流。這種設計有助于網絡快速升級、提升資源利用率、加速新能力引入、便于網內和網外的能力開放，使得5G系統從架構上全面云化，利用快速擴縮容。

1.2 5G核心網架構的設計

5G系統架構標準項目的名稱為R15“5G System Architecture”，簡稱5GS，是整個5G設計的第一個技術標準，也是事關5G全系統設計的基礎性標準。5G整體系統的設計包括頂層設計、無線網設計、核心網設計等方面，5G系統架構標準項目主要是進行頂層設計和核心網設計，而架構和核心網的設計對5G網絡管理運營至關重要，對運營商及整個產業鏈來說也有著非常重要的意義。同時，項目將對5G系統架構、功能、接口關系、流程、漫游、與現有網絡共存關系等進行標準化，也是從系統設計和端到端角度對5G進行定義和規范，基本確定了5G網絡的面貌、組網形態。5G網絡架構需要遵守三大設計原則，首先是從剛性到軟性，就是從固定網絡（網元、固定連接、固定部署）到動態網絡（動態部署、配置、靈活連接），網絡資源虛擬化、網絡功能的解耦和服務化，是移動網絡IP化、互聯網化，就是實現與IT網絡互通融合，引入互聯網技術，優化網絡設計，最后是集中化智能和分布化處理，集中化智能-功能集中優化，為垂直行業提供個性化增值服務，并分布化處理-移動網絡功能靠近用戶，提高網絡吞吐量，降低時延。以SDN/NFV技術實現網絡云化，加上微服務設計，這意味著5G網絡真正走向開放化、服務化、軟件化方向，有利于實現5G與垂直行業融合發展。某知名行業自媒體評論，5G網絡以NFV/SDN這個“形”作為平臺基礎，加上服務化的“神”實現5G能力，將真正“形神兼備”。

1.3 5G核心網的服務化架構

5G核心網的服務化架構是5G時代在網絡架構方面的一個重大變革，具備靈活可編排、解耦、開放等傳統網絡架構所無法比擬的優點，是5G時代迅速滿足垂直行業需求的一個重要手段。基于服務的網絡架構借鑒IT領域的“微服務”設計理念，將網絡功能定義為多個相對獨立可被靈活調用的服務模塊。基于此，運營商可以按照業務需求進行靈活定制組網，使得5G網絡真正面向云化（CloudNative）設計，具備多方面優點，如便于網絡快速升級、提升網絡資源利用率、加速網絡新能力引入，以及在授權的情況下開放給第三方等。

二、5G網絡架構所遇到的問題

在通往5G網絡的關鍵道路上并不是一帆風順的，其中還有許多的問題等待著我們的解決。首當其沖的便是終端問題，雖然現在的手機、電腦等的發展非常好，技術異常發達，但如果應用5G網絡進行數據、資料的傳輸，手機及電腦的芯片的處理速度非常可能跟不上數據的傳輸量，因此終端問題的解決勢在必行；如果要實現正真的5G時代，基站的改變不可避免，因為要滿足人們隨時隨地都可以進行通信的目標，基站的設計必須是小型化、功能強大多樣化的，小型化的基站可以保證安裝在任何場景，并能與周圍的環境融為一體，像變色龍一樣，這樣設計可以在不影響環境美觀的情況下為用戶提供方便，滿足了人們的需求，但在現階段由于現在使用的是EPC網絡，而EPC網絡使用的是固定網元P-GW作為分層結構，不能夠滿足5G網絡的傳輸需求，這會很大的影響5G網絡的傳輸速度，因此這項技術也需要改進；上面我們已經說到了關于5G終端、5G傳輸過程中出現的問題，接下來就是我們在5G的控制方面所遇到的難題，集中或者分布的網絡構架一直是研究者互相爭論的焦點，兩方的觀點也是各有各的道理，從互聯網發展的歷史來看，首先是C/S分布，之后是P2P應用，最后是現在的云計算中心，這些不同時代的或集中式或分布式的構架各有各的優點，也各自有各自的局限性，以我們古代的國家為例，實行的是中央集權制度，卻也出現了大唐盛世，而在西方，實行的是分布式管理，經濟的發展也是良好的。由此可見，兩種管理制度的選擇非常困難，而我們則是要做出這道艱難的選擇題。

三、解決5G網絡架構問題的建議

提到了一些實現5G網絡所出現的問題，在這里我們將提出解決這些問題的建議，首先在終端的芯片的處理功能不足的情況下，我們可以使用納米技術制作芯片，因為納米非常的微小，將其用在制作芯片上，即使芯片非常的小納米技術也會有非常大的操作空間，它將會賦予芯片超高的精度、復雜程度及完善的功能，所以納米技術絕對是制作芯片的不二選擇；其次在5G的傳輸過程中，我們可以引入扁平化的IP架構，扁平化的IP構架是以業務量為依據，打破行政區域，實現跨省匯聚，減少匯聚節點，減少匯聚層次；在核心節點、匯接節點和邊緣節點重疊的節點，內部簡化為一個層次；根據業務量，任何邊緣節點可以直接連接核心節點，匯聚節點跨省直聯，實現全網的IP化。這種架構的轉變會減少數據通道中的網元數量，進而將信息的傳輸的損耗降到最低，非常的有利于5G網絡架構的建設；而對于集中或分布的網絡構架選擇而言，本文更加傾向于選擇集中式的網絡構架，因為現在云計算技術的發展使得計算機的運算變得更加的精準迅速，集中式的網絡構架更加有利于數據的處理，相當于統一的思想接管分布式的“小構架”，這與我們的人體結構十分相像，相信這種構架的選擇一定會為未來的5G網絡通信的發展鋪平道路，會對數據的迅速處理、收集、分類有十分大的幫助。

結束語

總而言之，對5G移動通信網絡新技術和核心網架構的研究分析，就能有助于促進實際技術的研發。隨著人們對移動通信網絡的應用要求不斷提高下，5G移動通信網絡將會成為未來技術應用的趨勢，從而大大提高人們的通信效率，在數據的處理上能實現高效化目標。希冀能借助此次理論研究，有助于促進5G移動網絡的進一步發展。

參考文獻：

[1]刁玉邦.基于光纖傳送網的5G移動通信前傳關鍵技術 2017.4

[2]孫斌.5G移動通信技術及發展探究 2017.2

[3]崔中海.5G移動通信技術及發展趨勢的探究2016.7

（作者身份證號碼：341222198402198473）C4EF2EAE-9B9C-4D9F-83CA-33146630D6F4