探析對5G核心網(wǎng)演進(jìn)方向的展望

刁家侯 阮鳳嬌

摘 要：2019年工信部開放5G商用牌照，隨后三大經(jīng)營商上線5G套餐，代表我國已進(jìn)入5G時(shí)代，其中5G核心網(wǎng)具有承上啟下的連接功能，在5G時(shí)代建設(shè)中發(fā)揮著重要作用?；诖吮疚氖紫汝U述了5G核心網(wǎng)演進(jìn)中的關(guān)鍵技術(shù)，并從多個(gè)方面展開5G核心網(wǎng)演進(jìn)方向探析，為后續(xù)技術(shù)更迭與演進(jìn)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：5G技術(shù);核心網(wǎng);網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)

引言：5G技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)一步深化了“萬物互聯(lián)”層次，在多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)輔助下實(shí)現(xiàn)了超高清網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)促進(jìn)了各項(xiàng)“云”項(xiàng)目的發(fā)展。5G核心網(wǎng)主要負(fù)責(zé)終端用戶的數(shù)據(jù)傳輸、會(huì)話管理與移動(dòng)管理，其中數(shù)據(jù)傳輸為5G技術(shù)的核心功能，隨著5G技術(shù)的逐漸發(fā)展，5G核心網(wǎng)亦需不斷演進(jìn)建設(shè)。

一、5G核心網(wǎng)演進(jìn)中的關(guān)鍵技術(shù)

5G核心網(wǎng)主要為多種網(wǎng)元設(shè)備的統(tǒng)稱，可分為移動(dòng)核心網(wǎng)與固網(wǎng)核心網(wǎng)，其構(gòu)架主要運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)、邊緣計(jì)算技術(shù)，在核心網(wǎng)演進(jìn)中應(yīng)從網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)、邊緣計(jì)算技術(shù)兩個(gè)方向展開，逐步加強(qiáng)5G時(shí)代的云化、服務(wù)化功能。網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)主要為5G核心網(wǎng)提供端與端之間的邏輯關(guān)系，是具有特定網(wǎng)絡(luò)功能的網(wǎng)絡(luò)，其在QoS機(jī)制5G服務(wù)基礎(chǔ)上增強(qiáng)無線資源分配機(jī)制，以此滿足不同用戶對于無線服務(wù)的要求[1]。在5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)應(yīng)用下，主要可運(yùn)用軟隔離、硬隔離兩個(gè)方案滿足不同適配業(yè)務(wù)需求，并借助無線網(wǎng)、傳輸網(wǎng)提高網(wǎng)絡(luò)切片映射的安全性，其中網(wǎng)絡(luò)切片映射主要表現(xiàn)為切片用戶ID與IP、VLAN間的聯(lián)系。在5G核心網(wǎng)演進(jìn)中，可借助NSSF功能塊加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)架構(gòu)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)用戶進(jìn)行注冊登錄時(shí)形成NSSAI網(wǎng)絡(luò)切片識(shí)別，此時(shí)在5G核心網(wǎng)NSSF功能塊作用下實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片識(shí)別與管理，在此過程中可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)單元的選擇與更新。因此在5G核心網(wǎng)演進(jìn)中，應(yīng)加強(qiáng)端到端的切片管理編排，并實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)切片選擇功能的監(jiān)控。邊緣計(jì)算技術(shù)主要由邊緣計(jì)算應(yīng)用、邊緣計(jì)算平臺(tái)UPF用戶面功能組成，在5G核心網(wǎng)會(huì)話管理中，主要借助分支點(diǎn)方式、上行分類器方式及LADN本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)方式完成綜合控制，除此之外邊緣計(jì)算功能可加強(qiáng)5G核心網(wǎng)作用下的會(huì)話業(yè)務(wù)連續(xù)性，并在此基礎(chǔ)上通過網(wǎng)絡(luò)開放功能實(shí)現(xiàn)UPF用戶面的路徑選擇。

二、5G核心網(wǎng)的演進(jìn)方向探究

5G核心網(wǎng)的發(fā)展演進(jìn)應(yīng)從5G用戶角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)5G業(yè)務(wù)應(yīng)用與行業(yè)功能的協(xié)同發(fā)展，并結(jié)合創(chuàng)新發(fā)展理念，5G核心網(wǎng)應(yīng)從極簡化服務(wù)架構(gòu)、專網(wǎng)功能性增強(qiáng)、智能化演進(jìn)改造、LAN服務(wù)私有定制、一體化全域連接五個(gè)方向發(fā)展。

（一）極簡化服務(wù)架構(gòu)

在5G核心網(wǎng)后續(xù)演進(jìn)發(fā)展中，服務(wù)化架構(gòu)的發(fā)展應(yīng)趨于極簡化，并逐步實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)控制面的功能模塊化解耦，以此滿足5G用戶對業(yè)務(wù)場景的多元化需求，繼而完善5G核心網(wǎng)的服務(wù)化架構(gòu)，與此同時(shí)在服務(wù)架構(gòu)作用下可加強(qiáng)5G核心網(wǎng)對于用戶功能面板的控制，并可適應(yīng)較高復(fù)雜度的服務(wù)核心網(wǎng)控制面。從5G核心網(wǎng)功能部署角度來看，其服務(wù)架構(gòu)功能仍可進(jìn)一步融合與優(yōu)化，通過技術(shù)研發(fā)整合5G核心網(wǎng)部署，針對不同社會(huì)公眾5G應(yīng)用場景進(jìn)行功能優(yōu)化與重點(diǎn)突出。在5G核心網(wǎng)未來發(fā)展演進(jìn)中，專業(yè)網(wǎng)的完善與功能補(bǔ)充應(yīng)是其發(fā)展重點(diǎn)，而極簡化服務(wù)架構(gòu)是5G核心網(wǎng)演進(jìn)發(fā)展的基礎(chǔ)性方向，需重點(diǎn)從接口、網(wǎng)元、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、業(yè)務(wù)流程等方向重點(diǎn)發(fā)展，對現(xiàn)有5G核心網(wǎng)功能進(jìn)一步補(bǔ)充，在相應(yīng)技術(shù)下實(shí)現(xiàn)5G服務(wù)架構(gòu)功能的融合簡化。

（二）專網(wǎng)功能性增強(qiáng)

在當(dāng)前5G時(shí)代發(fā)展下，“萬物互聯(lián)”是其重要標(biāo)志，基于互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展，并進(jìn)一步促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展。在信息技術(shù)與5G技術(shù)沖擊下，各行各業(yè)紛紛進(jìn)行的智慧化改革與信息化轉(zhuǎn)變，智慧城市、智慧交通、智慧農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域逐漸興起，因此在未來5G核心網(wǎng)發(fā)展演進(jìn)中，應(yīng)注重不同行業(yè)的專網(wǎng)構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)多重行業(yè)的垂直向發(fā)展。在現(xiàn)有5G核心網(wǎng)及技術(shù)功能方面，更多針對社會(huì)功能設(shè)計(jì)，對于不同行業(yè)專網(wǎng)的功能及性能有所忽視，雖實(shí)現(xiàn)了高速傳輸與數(shù)據(jù)高存儲(chǔ)，但對批量運(yùn)營與隔離安全等性能仍需繼續(xù)完善，此外由于不同行業(yè)所需5G功能均有差異，在未來5G核心網(wǎng)演進(jìn)中應(yīng)加強(qiáng)對于行業(yè)專網(wǎng)的功能完善，從網(wǎng)絡(luò)功能、性能、架構(gòu)等方面彰顯行業(yè)服務(wù)差異，以此實(shí)現(xiàn)適應(yīng)性強(qiáng)且具擴(kuò)展性的5G核心網(wǎng)，繼而更好的滿足行業(yè)客戶的5G期望。

（三）智能化演進(jìn)改造

現(xiàn)階段AI人工智能技術(shù)、ML機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)不斷完善，已具備初步商用標(biāo)準(zhǔn)，在5G核心網(wǎng)演進(jìn)中，可積極運(yùn)用AI與ML等智慧化技術(shù)增強(qiáng)5G技術(shù)功能與網(wǎng)絡(luò)效率，此外更可進(jìn)一步加強(qiáng)5G核心網(wǎng)的數(shù)據(jù)分析管理能力，實(shí)現(xiàn)5G智能化發(fā)展。在AI技術(shù)與ML技術(shù)智慧化引導(dǎo)下，可促進(jìn)5G通訊技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，通過核心網(wǎng)的智能化演進(jìn)增強(qiáng)5G技術(shù)數(shù)據(jù)分析能力，繼而更好地為社會(huì)各界提供5G服務(wù)，由此可見在5G核心網(wǎng)的未來演進(jìn)方向，智能化改造始終扮演著重要角色。

（四）LAN服務(wù)私有定制

在當(dāng)前5G技術(shù)應(yīng)用中仍以移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)架構(gòu)，通過固網(wǎng)核心網(wǎng)與移動(dòng)核心網(wǎng)的融合可為5G用戶提供一體化業(yè)務(wù)流程，因此在5G核心網(wǎng)構(gòu)建中，固移融合的應(yīng)用具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，在固移融合實(shí)現(xiàn)過程中，應(yīng)從核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)控制面的統(tǒng)一認(rèn)證入手，逐步實(shí)現(xiàn)5G核心網(wǎng)的接入口統(tǒng)一化。在實(shí)現(xiàn)LAN服務(wù)私有定制前，需實(shí)現(xiàn)5G流量與固網(wǎng)數(shù)據(jù)的分開處理，逐步加強(qiáng)5G核心網(wǎng)整體靈活性，并提高5G核心網(wǎng)覆蓋范圍、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)容量、安全認(rèn)證等性能，根據(jù)不同用戶需求對5G技術(shù)功能重新組裝融合，在不同功能組合下為各行業(yè)提供高質(zhì)量專網(wǎng)，便于垂直行業(yè)借助5G專用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)智慧化發(fā)展。在實(shí)現(xiàn)LAN服務(wù)私有定制時(shí)，可實(shí)現(xiàn)UPF用戶面功能的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換，在5G技術(shù)支持下極大降低時(shí)延，甚至基于不同移動(dòng)場景實(shí)現(xiàn)5G核心網(wǎng)會(huì)話管理的業(yè)務(wù)連續(xù)性。

（五）一體化全域連接

5G技術(shù)主要解決了當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸速率與視頻分辨率問題，在未來5G核心網(wǎng)構(gòu)建演進(jìn)中，則重點(diǎn)圍繞智慧場景與技術(shù)功能拓展展開，同時(shí)應(yīng)逐步構(gòu)建天地一體化網(wǎng)絡(luò)體系，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展應(yīng)用。在核心網(wǎng)演進(jìn)中首先需將衛(wèi)星接入5G核心網(wǎng)專網(wǎng)，并由地面接入公眾網(wǎng)，在此雙重作用下實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)互通，對于5G核心網(wǎng)而言，衛(wèi)星系統(tǒng)的應(yīng)用可促進(jìn)核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)的功能增強(qiáng)，對5G核心網(wǎng)的會(huì)話管理、數(shù)據(jù)傳輸、移動(dòng)管理等核心功能進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，此外還可將衛(wèi)星接入網(wǎng)絡(luò)與的地面接入網(wǎng)融合架構(gòu)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)多重業(yè)務(wù)的協(xié)同發(fā)展，以此更好的為5G用戶提供全域化連接，保障5G核心網(wǎng)基礎(chǔ)通訊功能增強(qiáng)的同時(shí)，兼顧核心網(wǎng)的一體化控制[2]。

結(jié)束語：綜上所述，在5G核心網(wǎng)演進(jìn)中，主要依靠網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計(jì)算技術(shù)，從云化與服務(wù)化兩個(gè)方向發(fā)展，此外結(jié)合當(dāng)前時(shí)代形勢來看，在未來發(fā)展中，5G核心網(wǎng)的構(gòu)建應(yīng)逐步趨于極簡化，并加強(qiáng)各行業(yè)專網(wǎng)，促進(jìn)社會(huì)智慧化進(jìn)程，此外應(yīng)結(jié)合AI技術(shù)進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)效率，同時(shí)與天地衛(wèi)星連接一體化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]屈阜陽.5G核心網(wǎng)的部署策略探討[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2020（22）：201-202.

[2]赫罡，苗杰，童俊杰.5G核心網(wǎng)技術(shù)演進(jìn)及挑戰(zhàn)[J].中興通訊技術(shù)，2020，26（03）：23-26.

作者簡介：

刁家侯（1986年2月23日—），男，漢族，云南省丘北縣人，本科學(xué)歷，中級工程師，研究方向：5G核心未來的發(fā)展趨勢。

（1 廣州杰賽科技股份有限公司? 西藏自治區(qū) 拉薩? 850000;2 訊飛智元信息科技有限公司? 云南? 昆明? 650000）