試論5G 移動通信核心網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究

吉林吉大通信設(shè)計院股份有限公司 吉林長春 130012

我國在2019 年6 月6 日正式向三大運(yùn)營商以及廣電發(fā)放了5G 牌照，可以說對于我國的通信事業(yè)來說，2019 年是5G 元年。實際上早在2019 年伊始，我國的三大運(yùn)營商以及鐵塔公司就在籌備5G 基站的建設(shè)，2020 年5G 開始正式商用。5G 技術(shù)的應(yīng)用將會給移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域帶來重大的改變，5G 技術(shù)的出現(xiàn)使無人駕駛以及遠(yuǎn)程醫(yī)療成為了可能，將對國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到重大的推動作用。5G 技術(shù)具有諸多的優(yōu)勢，但是5G 移動通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)也存在著一定的技術(shù)難度，在進(jìn)行5G 移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的過程中需要解決SBA 服務(wù)體系結(jié)構(gòu)問題，用戶和控制平面分離問題以及Access AGnostic 接入無關(guān)技術(shù)等，需要對5G 技術(shù)進(jìn)行深入研究，才能促進(jìn)5G 移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

1 5G 移動通信技術(shù)的特點

傳統(tǒng)的4G 基站所提供的信道數(shù)極為有限，而5G 移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠支持大容量多數(shù)量的網(wǎng)路連接服務(wù)。在有效的空間內(nèi)，5G基站甚至能夠完成一百萬個網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)，這在很大程度上滿足了我國不斷增加的移動網(wǎng)絡(luò)連接需求，同時在大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)連接下，還能保證通信的質(zhì)量，可以實現(xiàn)信息的快速發(fā)動以及信息的傳播中斷。對于普通用戶感受最為深刻的可能就是5G 網(wǎng)絡(luò)的高速率，相比4G 網(wǎng)絡(luò)的速率，5G 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的信息傳輸速率提高了一百倍，最大的連接速率可以達(dá)到100Gbit/s，同時5G 網(wǎng)絡(luò)具有較高的容量，移動數(shù)據(jù)量是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的一千倍，能夠達(dá)到100Gbit/K m2以上。另外5G 移動網(wǎng)絡(luò)具有較高的頻譜利用率，頻譜資源是5G 技術(shù)主要的優(yōu)勢之一，是5G 技術(shù)商用的關(guān)鍵，目前不斷增長的移動網(wǎng)絡(luò)市場，對系統(tǒng)的容量需求也在不斷提升，5G 網(wǎng)絡(luò)能夠支持高容量需求的應(yīng)用以及場景，營業(yè)額和用戶流量都相對較高，并且使用需求的相對頻率也有所增加。與4G相比，預(yù)計5G的頻譜效率將提高5 到15 倍。最后5G 網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)超低的網(wǎng)絡(luò)延遲，而這種特性是實現(xiàn)無人駕駛以及遠(yuǎn)程醫(yī)療的關(guān)鍵，在5G 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)延遲可以降低到1ms。這在很大程度上提升了信息傳播的同步性[1]。

2 5G 移動通信核心網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 SBA 服務(wù)體系結(jié)構(gòu)

4G 網(wǎng)絡(luò)和5G 網(wǎng)絡(luò)都處于SBA 服務(wù)體系構(gòu)架下。在5G 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，需要重新對SBA 服務(wù)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，并對系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模的精簡，以適應(yīng)5G 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。SBA 服務(wù)體系結(jié)構(gòu)主要有以下幾個優(yōu)勢；首先是便捷性，在SBA 服務(wù)體系結(jié)構(gòu)支持下的5G 網(wǎng)絡(luò)能夠較為方便的對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行更新和維護(hù)；其次是靈活性，SBA 服務(wù)體系結(jié)構(gòu)以模塊化的方式對網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行整合，在建設(shè)網(wǎng)絡(luò)的過程中，可以根據(jù)實際的需求對網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行靈活的調(diào)整；再次，是具有較強(qiáng)的可拓展性；最后是較強(qiáng)的開放性，全新的接口設(shè)計能夠為相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)人員提供便利，能夠以全新的方式來處理第三方服務(wù)呼叫。與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計相比，5G 網(wǎng)絡(luò)具有網(wǎng)元設(shè)計，在網(wǎng)絡(luò)配置的過程中不需要預(yù)設(shè)特定網(wǎng)元的接口，能夠首先每個網(wǎng)元之間的相互通信。

2.2 用戶和控制平面分離

用戶和控制平面分離又被稱為CUPS，即 Control and User Plane Separation。5G 網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)用戶級別的超低延遲以及信息監(jiān)控有效分離，這也是5G 網(wǎng)絡(luò)的重要特征。一旦實現(xiàn)這一點，就使某些關(guān)聯(lián)技術(shù)的實現(xiàn)成為了可能。比如說智能交通網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)，智能交通網(wǎng)絡(luò)對網(wǎng)絡(luò)的延遲有較高的要求，在一定的物理距離內(nèi)盡量減少網(wǎng)絡(luò)通信的延遲。5G 時代要求對此功能有更嚴(yán)格的要求。為了使網(wǎng)絡(luò)用戶平面更靈活，更自由地工作，可以專注于核心網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行連接，調(diào)查網(wǎng)絡(luò)訪問實現(xiàn)以實現(xiàn)分布式實現(xiàn)[2]。

2.3 Access AGnostic 接入無關(guān)技術(shù)

5G 移動網(wǎng)絡(luò)建設(shè)能夠更好的滿足人們的通信需求，進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)通訊的即時性，能夠改善運(yùn)營商的服務(wù)質(zhì)量，并一步削弱了時間空間對網(wǎng)絡(luò)通信的限制，能夠隨時啟動連接。通過更為完善的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提升用戶的依存度。實際上Access AGnostic 接入無關(guān)技術(shù)的關(guān)鍵在于提供無差別的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，對于運(yùn)營商來說，可以通過捆綁通信信號和WI-FI 信號為用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，以提高他們的服務(wù)質(zhì)量，這無論對網(wǎng)絡(luò)的管理，還是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平的提升都具有重大的意義[3]。

3 結(jié)語

5G 技術(shù)的發(fā)展以及5G 移動網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)將會給社會帶來顛覆性的變革。1G 和2G 時代，我們的聽覺得以隨時隨地的延伸。掏出手機(jī)撥通電話，地球那頭的聲音近在咫尺，你在耳后的呼吸，是我在心口的鼻息。到了3G 時代，我們的視覺也開始同步延伸。視頻通話隨時隨地，一方手機(jī)像一個小小窗口，面對面輕聲閑聊笑靨如花，天涯若比鄰。4G 時代，我們的思想和觀念得以延伸。隨時的靈感隨時傳上網(wǎng)，借助完善的網(wǎng)絡(luò)與他人進(jìn)行思想的交流，而5G 時代人類終于有機(jī)會將視覺、聽覺、味覺、嗅覺、觸覺和中樞神經(jīng)意識層面全部官能進(jìn)行全面同步的延伸。而5G 移動網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)也需要解決諸多的問題，除了觀念上的問題以及成本上的問題，最直接的就是技術(shù)上的問題，只有加強(qiáng)對5G 技術(shù)的研究，解決5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的關(guān)鍵問題才能保證5G 網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢得到發(fā)揮，促進(jìn)社會的發(fā)展進(jìn)步。