5G核心網(wǎng)架構(gòu)探究

陳普然

摘要：5G核心網(wǎng)由于具有速率更高、帶寬更大、空中接收能力更強(qiáng)、移動(dòng)數(shù)據(jù)容量更高、設(shè)備功耗更低、時(shí)延更長(zhǎng)等諸多優(yōu)勢(shì)，逐漸成為未來移動(dòng)通信的發(fā)展趨勢(shì)，具有廣闊的發(fā)展空間。本文簡(jiǎn)單介紹了5G核心網(wǎng)的特點(diǎn)，并主要從扁平化IP網(wǎng)絡(luò)、納米核心網(wǎng)技術(shù)兩方面探討5G核心網(wǎng)的架構(gòu)，以供同仁參考。

關(guān)鍵詞：5G核心網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，對(duì)通信系統(tǒng)提出了更高要求。5G核心網(wǎng)由于具有速率更高、帶寬更大、空中接收能力更強(qiáng)、移動(dòng)數(shù)據(jù)容量更高、設(shè)備功耗更低、時(shí)延更長(zhǎng)等諸多優(yōu)勢(shì)，逐漸成為未來移動(dòng)通信的發(fā)展趨勢(shì)，具有廣闊的發(fā)展空間。積極展開5G核心網(wǎng)架構(gòu)，不僅有助于實(shí)現(xiàn)人與人之間的無縫連接，而且還有助于加強(qiáng)人與物、物與物之間的高速連接，在多平臺(tái)環(huán)境下給予用戶高速的數(shù)據(jù)傳輸，無感知的時(shí)延以及享受虛擬導(dǎo)航、移動(dòng)遠(yuǎn)程醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測(cè)和智慧農(nóng)業(yè)、應(yīng)急通信等全新體驗(yàn)，為廣大用戶提供更好的通信服務(wù)。因此，本文展開有關(guān)5G核心網(wǎng)架構(gòu)的探究，對(duì)于提升通信服務(wù)質(zhì)量具有重要意義。

一、5G核心網(wǎng)概敘

二、5G核心網(wǎng)架構(gòu)

相比于當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，我們認(rèn)為5G網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)以全I(xiàn)P與納米核心網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的扁平化移動(dòng)通信系統(tǒng)，該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)成功為UE帶來GW間的無縫切換，并且擺脫了GW的獨(dú)立性限制。與此同時(shí)，5G核心網(wǎng)架構(gòu)還囊括了一種用戶終端與各種獨(dú)立、自動(dòng)無線接入技術(shù)（RAT）。

（一）扁平化IP網(wǎng)絡(luò)

在5G核心網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，基站逐漸朝功能強(qiáng)大化、體積縮小化的方向發(fā)展，適用于各類場(chǎng)景的安裝，并能良好融入周圍環(huán)境中。對(duì)廣大用戶而言，他們可以完全不受時(shí)間地點(diǎn)的約束，隨意接入網(wǎng)絡(luò)，且能保證不掉線。然而，當(dāng)前EPC網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)多為固定網(wǎng)元P-GW，具有較差的拓展靈活性，無法良好滿足超高速流量增長(zhǎng)的未來化需求。因此，在未來5G核心網(wǎng)的建設(shè)過程中，應(yīng)積極引入扁平化IP架構(gòu)。通過提供一個(gè)不用IP地址，通過名稱即可識(shí)別終端的方法，扁平化IP架構(gòu)能夠依據(jù)M-ICT時(shí)代的業(yè)務(wù)特性來展開扁平化改造。在扁平化IP架構(gòu)中，通過借助分布云所具有的移動(dòng)核心信息傳遞功能，通過憑借網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化、邏輯GW以及分布式軟件架構(gòu)等技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)由原本的垂直式成功轉(zhuǎn)變?yōu)樗椒植际健＿@樣一來，就性能與價(jià)格而言，能夠?yàn)檫\(yùn)營(yíng)商提供一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)力更強(qiáng)的平臺(tái)。

例如，積極構(gòu)建扁平化的IP架構(gòu)，能夠明顯降低數(shù)據(jù)通道內(nèi)網(wǎng)元數(shù)量，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商OPEX與CAPEX的明顯降低。同時(shí)，有限降低運(yùn)輸過程中數(shù)據(jù)信息的損耗，并大幅縮減整個(gè)通信系統(tǒng)的時(shí)延，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)于無線鏈路中任意時(shí)延的完整識(shí)別。此外，還能夠?qū)崿F(xiàn)無線網(wǎng)以及核心網(wǎng)的獨(dú)立維護(hù)與不斷改善，提升網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的拓展性與靈活性。

（二）納米核心網(wǎng)技術(shù)

所謂納米核心網(wǎng)，通常認(rèn)為是以納米技術(shù)、云計(jì)算以及全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)為主要組成因素的一種高效融合。

1、納米技術(shù)

所謂納米技術(shù)，主要是指利用單個(gè)原子或單個(gè)分子制造物質(zhì)的科學(xué)技術(shù)。作為納米科學(xué)的重要應(yīng)用之一，納米技術(shù)（包括分子納米技術(shù)）被主要應(yīng)用于納米范圍內(nèi)（0.1～100nm）的操作控制，引發(fā)新一輪的科學(xué)技術(shù)革命，成為通信行業(yè)向下一代轉(zhuǎn)變的顯著通信標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，在5G通信中，將含有納米技術(shù)的芯片植入移動(dòng)終端中，簡(jiǎn)稱“納米終端”，將會(huì)是5G核心網(wǎng)產(chǎn)生超乎尋常的強(qiáng)大感應(yīng)、計(jì)算以及通信能力。

2、云計(jì)算

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國(guó)通信網(wǎng)絡(luò)取得了很大進(jìn)步，但仍然存在一些不容忽視的問題，如隨著新業(yè)務(wù)的持續(xù)增多，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)部署難度加大；如移動(dòng)數(shù)據(jù)與寬帶業(yè)務(wù)日趨成熟，移動(dòng)與固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商卻承受高CAPEX與OPEX、“比特管道”的壓力；如多媒體內(nèi)容呈爆炸式增長(zhǎng)，隨之產(chǎn)生傳輸時(shí)延與移動(dòng)核心網(wǎng)瓶頸問題，導(dǎo)致大量無效內(nèi)容被分發(fā)出去。

通過積極構(gòu)建5G核心網(wǎng)，則能有效處理這些問題。這是因?yàn)?G網(wǎng)絡(luò)以云計(jì)算為基礎(chǔ)，順利接入無線新技術(shù)，同時(shí)滿足對(duì)于現(xiàn)有制式的接入控制。為此，為了有效確保各個(gè)場(chǎng)景下用戶的數(shù)據(jù)接入能力，必須積極建立一種更為先進(jìn)、更加實(shí)用的新型控制機(jī)制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)制式、頻段以及小區(qū)之間的無線資源的有效協(xié)調(diào)。與此同時(shí)，對(duì)無線資源實(shí)行嚴(yán)格管理，努力實(shí)現(xiàn)調(diào)度功能云化，根據(jù)實(shí)際需要來合理劃分和有序管理資源，顯著降低網(wǎng)絡(luò)管理與維護(hù)成本，提升經(jīng)濟(jì)效益。

3、全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)

全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)能夠很好滿足無線通信業(yè)務(wù)的快速發(fā)展需要，用戶可以完全擺脫時(shí)間地點(diǎn)的限制，借助無線網(wǎng)絡(luò)來獲取數(shù)據(jù)應(yīng)用，為運(yùn)營(yíng)商的創(chuàng)新與優(yōu)化提供很好的方案參考，在性能與價(jià)格上顯著提升產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

三、結(jié)語

總之，隨著計(jì)算技術(shù)、通信技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)的迅猛發(fā)展，5G網(wǎng)絡(luò)將會(huì)為人類提供更完美的通信體驗(yàn)，為人類生活提供更多便利。廣大網(wǎng)絡(luò)通信工作者們應(yīng)積極探索、不斷實(shí)踐，科學(xué)架構(gòu)5G核心網(wǎng)，推動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)的更快、更好發(fā)展。

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