5G 移動網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵通信技術(shù)的演進(jìn)探討

◆婁勇

（陜西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程學(xué)院 陜西 721001）

在社會不斷發(fā)展下，專業(yè)無線通信發(fā)生了巨大改變，從以往的模擬轉(zhuǎn)變到數(shù)字技術(shù)，經(jīng)過不斷變革后，其網(wǎng)絡(luò)突顯出了一定的安全性和穩(wěn)定性，同時極大地提升了可靠性，促使網(wǎng)絡(luò)功能方面更加多樣化。在移動寬帶不斷發(fā)展下，人們會充分應(yīng)用數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)可以真正發(fā)揮出作用，促使關(guān)鍵通信行業(yè)用戶的需求不斷增多，數(shù)據(jù)和信息量也會逐漸增多，這便進(jìn)一步推進(jìn)了窄帶向?qū)拵I(yè)通信的發(fā)展。

1 5G 移動網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

5G 移動網(wǎng)絡(luò)與4G 移動網(wǎng)絡(luò)相比，其最為明顯的特點(diǎn)就是提升了傳輸速度功耗，也極大地減少了時間延長的情況，而將移動互聯(lián)網(wǎng)融合到智能互聯(lián)網(wǎng)中，5G 移動網(wǎng)絡(luò)具備的業(yè)務(wù)功能也在不斷豐富和多樣化[1]。

5G 移動網(wǎng)絡(luò)具體應(yīng)用場景主要分為三大類，分別為：（1）“eMBB”，即增強(qiáng)型移動寬帶，eMBB 主要應(yīng)用到3D 或者超高清視頻這一類需要大流量移動寬帶業(yè)務(wù)中；（2）“mMTC”，即大規(guī)模機(jī)器類通信，所以mMTC 通常情況下主要應(yīng)用到大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)中；（3）“URLLC”，即超高可靠與低延遲通信，目前URLLC 適用于高可靠連接、需要低時延的業(yè)務(wù)中，比如工業(yè)自動化、無人駕駛等。

5G 移動網(wǎng)絡(luò)可以有效運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，結(jié)合應(yīng)用的特點(diǎn)，并滿足應(yīng)用的需求，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了對網(wǎng)絡(luò)的分流管理，所以可以在不同場景中實現(xiàn)較好的應(yīng)用。在網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的應(yīng)用下，可以實現(xiàn)對運(yùn)營商的物理網(wǎng)絡(luò)的劃分，將存在的物理網(wǎng)絡(luò)分解為多個虛擬網(wǎng)絡(luò)，而后在根據(jù)服務(wù)需求的不同將對每個虛擬網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行劃分，比如對時延的需求，對帶寬的需求以及在安全性、可靠性等方面的需求，最終可以其利用到不同的應(yīng)用場景中，形成了自己的運(yùn)作模式。因此，5G移動網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步促進(jìn)了關(guān)鍵通信技術(shù)的演進(jìn)，使得不同的運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)能夠結(jié)合用戶組織和應(yīng)用場景不同情況，全面提升服務(wù)質(zhì)量，為用戶提供更有保障的服務(wù)，成為關(guān)鍵通信中真正的專用網(wǎng)絡(luò)[2]。

2 寬帶關(guān)鍵通信演進(jìn)的模式分析

在寬帶關(guān)鍵通信演進(jìn)的模式中，少部國家會選用獨(dú)立建網(wǎng)模式建設(shè)寬帶專網(wǎng)，而結(jié)合公網(wǎng)模式則是大多數(shù)國家的首選。

2.1 獨(dú)立建網(wǎng)模式

對于關(guān)鍵通信運(yùn)營商或者用戶，在建設(shè)寬帶專網(wǎng)時多數(shù)會采用獨(dú)立建網(wǎng)模式。但建設(shè)基礎(chǔ)是要建立一個獨(dú)立的專用通信網(wǎng)絡(luò)[3]。

在獨(dú)立建網(wǎng)模式的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，其中“AS”代表應(yīng)用服務(wù)單元，AS 主要作用是提供關(guān)鍵通信服務(wù)；“HSS”為歸屬簽約用戶服務(wù)器，其主要作用是存儲用戶簽約信息的相關(guān)數(shù)據(jù)；“MME”為移動管理設(shè)備，其負(fù)責(zé)信令處理；“S/P-GW”為服務(wù)/分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，主要職責(zé)傳輸業(yè)務(wù)面數(shù)據(jù)，并與外部網(wǎng)絡(luò)接口；“eNB”為LTE 無線基站，提供寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)。寬帶核心網(wǎng)主要是由MME 和S/P-GW 所構(gòu)成。在AS、HSS、MME、S/P-GW、eNB[4]這些網(wǎng)元的共同組合下構(gòu)建了獨(dú)立建網(wǎng)模式。

在獨(dú)立建網(wǎng)模式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，所以的網(wǎng)元都需要關(guān)鍵通信運(yùn)營商或用戶自行建立，此種方式不僅需要較高的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，并且在建設(shè)過程中需要較長的周期。在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍方面，若想將寬帶專網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍達(dá)到與窄帶專網(wǎng)一樣的情況，那么在建立寬帶專網(wǎng)過程中，無論是基站數(shù)量、建設(shè)周期還是建設(shè)成本，都需要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于窄帶專網(wǎng)。如果想要用5G 完全覆蓋4G 的區(qū)域，則需要高于4G 移動網(wǎng)絡(luò)基站數(shù)量幾倍的5G 基站，同樣地，如果想要在配備相應(yīng)的維護(hù)設(shè)備，也需要在數(shù)量上不斷增加，這就會導(dǎo)致組網(wǎng)后的維護(hù)成本也會嚴(yán)重增加?？偟膩碚f，搭建寬帶專網(wǎng)，無論是在建設(shè)初期還是在后期維護(hù)，所需成本都要高出現(xiàn)有窄帶專網(wǎng)的建設(shè)和維護(hù)成本[5]。

2.2 結(jié)合公網(wǎng)模式

結(jié)合公網(wǎng)模式是公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)承載關(guān)鍵通信業(yè)務(wù)。長與公網(wǎng)結(jié)合的程度判斷，結(jié)合公網(wǎng)模式可分為：（MVNO）虛擬運(yùn)營商、VPN/VPDN 聯(lián)網(wǎng)以及共享運(yùn)營商無線接入三種模式。

（1）VPN/VPDN 聯(lián)網(wǎng)模式

在VPN/VPDN 聯(lián)網(wǎng)模式中，關(guān)鍵通信服務(wù)提供商與運(yùn)營商只負(fù)責(zé)關(guān)鍵通信的應(yīng)用服務(wù)單元（AS）即可，而對于其他的寬帶關(guān)鍵通信網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元，如HSS/MME/eNB 等網(wǎng)元，則可以通過一家或者多家移動運(yùn)營商來實現(xiàn)[6]。

借助應(yīng)用服務(wù)單元（AS），與運(yùn)營商的VPN/VPDN 進(jìn)行連接，以此來為專業(yè)用戶提供關(guān)鍵通信服務(wù)。此外，AS 還可以與現(xiàn)有的窄帶專網(wǎng)進(jìn)行互相連接，構(gòu)建成統(tǒng)一的寬窄帶融合的專業(yè)通信網(wǎng)。VPN/VPDN 聯(lián)網(wǎng)模式的應(yīng)用，可以充分利用關(guān)鍵通信服務(wù)商自帶的窄帶專網(wǎng)具備的穩(wěn)定性、可靠性，與此同時，也可以通過移動運(yùn)營商寬帶移動網(wǎng)絡(luò)具備的高帶寬以及全覆蓋優(yōu)點(diǎn)，實現(xiàn)更好又全面的融合通信服務(wù)。

（2）虛擬運(yùn)營商（MVNO）模式

關(guān)鍵通信服務(wù)提供商與運(yùn)營商，可以通過多家運(yùn)營商的寬帶網(wǎng)絡(luò)的無線功能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的接入，而后對應(yīng)用服務(wù)單元（AS）、歸屬簽約用戶服務(wù)器（HSS）、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)（P-GW）進(jìn)行部署及即可，在此基礎(chǔ)上利用運(yùn)營商開放的接口，將移動運(yùn)營商的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入其中，行成組網(wǎng)。

虛擬運(yùn)營商（MVNO）模式的應(yīng)用，可以在很大程度上降低網(wǎng)絡(luò)部署成本輸出，縮短建設(shè)周期，同時還可以將多家運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)勢利用到實際建設(shè)過程中，為用戶提供更加精準(zhǔn)的安全通信服務(wù)。此外，在5G 移動網(wǎng)絡(luò)中，同樣可以實現(xiàn)利用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)為特定場景應(yīng)用提供關(guān)鍵通信服務(wù)的目標(biāo)。

（3）共享運(yùn)營商無線接入模式

關(guān)鍵通信服務(wù)提供商與運(yùn)營商獨(dú)立建設(shè)寬帶核心網(wǎng)絡(luò)和部分基站，其中包括AS、HSS、MME、S/P-GW 網(wǎng)元，進(jìn)而提供關(guān)鍵通信服務(wù)，而后利用運(yùn)營商開放的接口，構(gòu)建組網(wǎng)。

在共享運(yùn)營商無線接入模式中，是基于寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)而成，所以成本高、建設(shè)周期長，關(guān)鍵通信服務(wù)商可以在專用寬帶頻率資源范圍內(nèi)，可以分別在熱點(diǎn)地區(qū)以及非熱點(diǎn)地區(qū)單獨(dú)建立無線接入基站以及網(wǎng)絡(luò)覆蓋，從而建構(gòu)出完整的寬帶覆蓋網(wǎng)絡(luò)。

3 結(jié)語

綜上所述，在5G 移動網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過程中，在寬窄帶不斷融合、過渡的趨勢下，充分利用寬帶以及窄帶關(guān)鍵通信技術(shù)的優(yōu)勢，在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)投資基礎(chǔ)上，可以較好規(guī)劃措施方法，有效控制存在的風(fēng)險，在操作方面突顯了巨大優(yōu)勢。可見，本文對5G 網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵通信網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)研究，具有十分重要的意義。