5G 網絡通信技術及核心網絡架構的研究

吉林吉大通信設計院股份有限公司 吉林長春 130012

隨著現代科學和信息技術的飛速發展和信息產業時代的迅速到來，雖然移動通信設備行業迎來了前所未有的快速發展機遇，人們的日常生活、工作和生活方式都發生了巨大的變化，但在繁榮的過程中而快速發展的同時，也面臨著巨大的市場挑戰。移動通信網絡技術是不斷升級，演進快速發展，但是移動通信技術的網絡基礎設施必然需要不斷的創新。從1g 到4G，甚至更接近5g，移動通信相關技術不斷升級、發展和演進。移動通信能夠滿足新一代通信系統的基本性能和實際業務發展要求，其相應或相應的通信網絡基礎設施必須實時動態地進行調整。因此，為了確保移動通信管理系統新的網絡基礎架構布局能夠更好匹配新通信系統的高性能和新的業務發展要求，在5G 網絡時代，迫切需要重新設計移動核心局域網的網絡架構布局進行重新架構規劃。

1 5G 網絡發展面臨的挑戰

1.1 用戶平面與控制平面分離不徹底

移動通信網絡體系結構在GPRS（2G）到EPC（4G）的演進過程中具有相似的體系結構，但在一定程度上仍然體現了控制平面和轉發平面的分離，但二者并不是完全分離的。例如，在EPC 核心網架構中，HSS、Mme 和新引入的PCRF 都是純控制平面的元素。然而，eNodeB、S-GW、p-GW 等主要元件在實現數據轉發功能時需要考慮一些控制面功能。這導致了控制平面和轉發平面的不完全分離，從而導致處理延遲大和網絡靈活性差的問題。

為了提高用戶在下一個平面的容量，當用戶需要擴展下一個平面沒有覆蓋的網絡時，用戶需要增加下一個平面當5g 網絡中的控制平面與用戶平面不分離時，為了提高連續廣域覆蓋場景下的覆蓋率，需要增加宏觀基站，這將擴大用戶平面上的容量，造成相當一部分投資被浪費。然而，當基站在熱點大容量場景下需要擴展時，一部分投資將浪費在控制平面上。的覆蓋。但在熱點高容量情況下需要對基站進行擴展時，會有一部分投資浪費在控制平面上[1]。

1.2 軟件與硬件耦合

由于運營商所依賴的移動通信業務是通過大規模專用硬件設備的不斷升級來實現的，不斷更新的新業務將給運營商在專用硬件設備的建設、運營、維護和升級等方面帶來巨大壓力。例如，當一項新的網絡業務投入使用時，需要將相應的專用硬件設備集成到現有的移動通信網絡中，從而增加了設備投資成本、能耗和后續維護的復雜性。

2 5G 網絡處理措施

2.1 控制平面與轉發平面進行分離

受到當前對移動通信核心網絡架構演進和發展趨勢的研究的啟發，5G 網絡核心移動網絡基礎設施系統設計的基本方向是在5G核心網絡中相應地將功能控制管理平面和數據交付控制平面分開。它由不同的核心網絡控制節點承載，形成兩個獨立的網絡功能控制平面。將控制截面與信號轉發控制平面分離的優點是使以太網組件的功能更加獨立，從而大大提高了其靈活性和高擴展性。根據業務控制管理和核心用戶體驗的不同業務需求和管理特點，可以進一步進行設計優化和獨立擴展，以滿足5g 不同企業應用環境場景的整體核心業務網絡管理需求。

2.2 軟件與硬件進行解耦

隨著通信虛擬化網絡技術在傳統通信網絡領域的不斷深化，在當前傳統通信核心LAN 的虛擬網元結構中已經實現了軟硬件解耦分離。只有將軟件和硬件分開解耦，才能更加靈活地實現所有網絡管理功能。軟件和虛擬硬件解耦器的優勢在于，它們還可以支持網元網絡功能的模塊化和虛擬化，以滿足需要按需聯網的用戶的需求。

3 5G 網絡架構搭建的關鍵技術

3.1 網絡功能虛擬化

從運營商的角度來看，網絡功能的虛擬化是一種將軟件和硬件分開的體系結構。軟件和硬件的分離大大減少了軟件和硬件之間的相互依賴性。網絡功能虛擬化的技術基礎主要是云計算和虛擬化一方面，虛擬化技術可以將通用平臺的計算，存儲，網絡等硬件設備劃分為多個虛擬資源，實現應用與硬件的分離，最終實現網絡功能的按需部署。另一方面，云計算技術允許應用程序進行擴展以適應資源和業務負載，從而不僅提高了資源利用率，而且確保了系統的響應能力[2]。

3.2 2intel 中小企業通銳技術：服務化架構

intel 中小企業通銳這就是將原來單元具有多個服務功能的專用網元，分拆為具有多個單元具有獨自服務功能的專用網元，每個新的網元都能實現自己的微網絡服務。intel 中小企業通銳重新設計的企業網絡更加地符合技術資源上的開放、更加容易適用于新興的業務系統架構中并進行技術創新。

intel 中小企業通銳技術在G 網絡的構建過程中是十分主要的一場改革。它不僅具備靈活且功能可彈性編排、軟硬件解耦、網絡資源開放等幾大優點，這些正是目前傳統企業網絡管理架構所不可能具備的幾大優點。基于SBA 級的服務化網絡架構5G 級的核心網，會在當下萬物信息互聯的實際應用中繼續展現巨大的處理能力[3]。

4 結語

綜上所述，現代網絡通訊信息技術的快速發展，改變了當今人們的日常生活工作方式，未來通信網絡經濟通信管理技術將逐步進入5G 代的時代，更加快速和高效的應用網絡經濟通信管理技術，不僅可以能夠給傳統通信網絡運營商的用戶帶來更小的網絡經濟運營投入和更大的經濟收益，還可能會給通信用戶廠商帶來更加優質的網絡通信服務體驗。相信隨著5G 視頻技術在整個全球更大范圍內的不斷發展延伸，人類的日常生活工作方式將一定會不斷得到質的巨大改變。