試論5G移動(dòng)通信核心網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究

丁玲臺(tái)

摘?要：5G通訊技術(shù)的出現(xiàn)，是移動(dòng)信息技術(shù)革新的標(biāo)志，推動(dòng)著時(shí)代的進(jìn)展和社會(huì)生活水平的提高。本文將先闡述5G通訊技術(shù)的概念，然后分析5G移動(dòng)通訊關(guān)鍵技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用，最后探討5G移動(dòng)核心網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：5G;SBA;CUPS;網(wǎng)絡(luò)切片

5G網(wǎng)絡(luò)概念的提出可以從21世紀(jì)的中后期開始解讀，在4G網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)并在我國得到普遍運(yùn)用后，開始著手深入研究，因此，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)事實(shí)上一直在不斷的發(fā)展和完善。5G的核心網(wǎng)在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)備成熟度上還有待完善，目前國內(nèi)三大運(yùn)營商都號(hào)稱啟動(dòng)商用，但國際標(biāo)準(zhǔn)仍為完全凍結(jié)，因此應(yīng)根據(jù)不同階段的業(yè)務(wù)需求特點(diǎn)，根據(jù)場景需求和標(biāo)準(zhǔn)的不斷演進(jìn)，選擇適用的技術(shù)搭建網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)的成熟商用。

一、5G通訊技術(shù)概述

（1）從行業(yè)層面來看：5G技術(shù)的發(fā)展，成為我國“十三五”規(guī)劃中的高科技產(chǎn)品，而且將成為新增點(diǎn)。目前，5G移動(dòng)通信技術(shù)已成為當(dāng)前各大科技的研究熱點(diǎn)。在研發(fā)中由于性能優(yōu)勢(shì)，吸引到大批的隱性用戶。除此之外，5G技術(shù)的研究注重于對(duì)綠色環(huán)保低消耗的特點(diǎn)，符合我國發(fā)展模式。

（2）從技術(shù)層面來看：5G技術(shù)的不僅要更加復(fù)雜、靈活，還需要有兼容性能。為實(shí)現(xiàn)物聯(lián)互通，完成大連接、低時(shí)延、高可靠進(jìn)行不斷研究。5G移動(dòng)通信為適應(yīng)新的發(fā)展需求，需要更新核心網(wǎng)新架構(gòu)。

二、5G移動(dòng)通訊技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用場景

（1）流量大，速率高：5G移動(dòng)通訊技術(shù)相比于4G技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)峰值而言，可以放大到十到一百倍。普通通訊傳輸速率達(dá)到10Gbit/s，運(yùn)行速率極快。對(duì)于特殊行業(yè)和特殊研發(fā)中心的數(shù)據(jù)使用，甚至可以達(dá)到100以上的GBIT/s的值。

（2）海量連接：5G移動(dòng)通訊技術(shù)具有支持大規(guī)模、多數(shù)量鏈接的特點(diǎn)。在短距離內(nèi)，甚至可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)進(jìn)行100萬個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊工作，極大迎合了我國目前的網(wǎng)絡(luò)使用者龐大的需求，并能夠滿足根據(jù)不同用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳播的要求。例如，在通訊過程中信息傳播中斷與快速發(fā)送要求。

（3）超低時(shí)延：5G通訊技術(shù)的理想轉(zhuǎn)態(tài)是將延遲降低到1ms，使作用5G進(jìn)行信息傳輸時(shí)更迅速，并能對(duì)突發(fā)狀況進(jìn)行判斷。這樣的概念能夠作用在我國對(duì)與無人駕駛汽車的技術(shù)研究起到突破性。

（4）高可靠：由于5G技術(shù)的高效率特點(diǎn)，成為推動(dòng)其他行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，成為支撐其他信息工業(yè)更可靠地進(jìn)行運(yùn)作的核心。例如，智能交通、醫(yī)療器械作用等。

（5）低功耗：基于時(shí)代可持續(xù)發(fā)展、綠色發(fā)展的理念，5G網(wǎng)絡(luò)相比于4G而言，更節(jié)省資源，符合綠色、可持續(xù)發(fā)展的方向。在5G網(wǎng)絡(luò)的理想狀態(tài)下，利用節(jié)約能源的設(shè)計(jì)，使網(wǎng)絡(luò)能耗效率有待提升百倍以上。

（6）頻譜利用率高：頻譜資源是5G技術(shù)研發(fā)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值所在點(diǎn)，是促進(jìn)5G技術(shù)商業(yè)化的基礎(chǔ)。由于5G信息技術(shù)有著龐大的信息容納系統(tǒng)，能夠適用于各類信息數(shù)據(jù)和新型業(yè)務(wù)的使用，用戶對(duì)于5G的使用量和要求增高，促使使用頻率需求量也增多?？偟膩碚f，相比4G的頻譜效率，5G可能可以提升5～15倍。

三、5G核心網(wǎng)架構(gòu)

5G核心網(wǎng)架構(gòu)采用原生云化設(shè)計(jì)思路，基于NFV和SDN等新技術(shù)，其控制面網(wǎng)元之間使用服務(wù)化的接口進(jìn)行交互。5G不同于傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的唯一的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)架構(gòu)，提出了兩大類下的8種細(xì)分的可選系統(tǒng)架構(gòu)。獨(dú)立組網(wǎng)（SA）包括Option1、Option2、Option5、Option6;非獨(dú)立組網(wǎng)（NSA）包括Option3、Option4、Option7、Option8。其中5G核心網(wǎng)同傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)涉及改動(dòng)較大的到的主要網(wǎng)元和如下：①AMF（接入和移動(dòng)性管理功能）。②SMF（會(huì)話管理功能）。③UPF（用戶面功能）。④AUSF（認(rèn)證服務(wù)器功能）。⑤UDM（統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理）。⑥NSSF（網(wǎng)絡(luò)切片選擇功能）。⑦NRF（網(wǎng)絡(luò)功能注冊(cè)功能）。⑧NEF（網(wǎng)絡(luò)能力開放功能）。

四、移動(dòng)通信核心網(wǎng)部分關(guān)鍵技術(shù)

（1）基于服務(wù)的架構(gòu)。5G對(duì)構(gòu)架進(jìn)行了重組，采用服務(wù)化架構(gòu)（SBA，Service Based Architecture）區(qū)別于以往網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，使得網(wǎng)絡(luò)功能更合理地作用。該架構(gòu)具有四大特點(diǎn)：一是敏捷性，為網(wǎng)絡(luò)部署、防護(hù)、革新提供方便;二是易擴(kuò)展性，擁有適用于多場合、多環(huán)境的接口;三是靈活性，通過模塊化使網(wǎng)絡(luò)功能的組合更契合，滿足網(wǎng)絡(luò)切片靈活組的需求;四是開放性，新型接口符合于多重運(yùn)營工作需求，能夠?qū)Ω鞣N環(huán)境下的運(yùn)營管理起作用。相比4G網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)元設(shè)計(jì)是它的突出點(diǎn)。

（2）CUPS。CUPS（Control and User Plane Separation），即控制與用戶面分離。信息監(jiān)控與使用者層面有效分離、超低時(shí)延是5G網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)，也是研究5G技術(shù)要求較高的要求指標(biāo)。一旦實(shí)現(xiàn)，可以投入一些高新智能科技的使用。如智能交通的應(yīng)用。因此，為了滿足5G對(duì)網(wǎng)絡(luò)延遲延的高要求，考慮縮短在物理規(guī)定距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)最大程度信息縮短時(shí)間?？偨Y(jié)核心網(wǎng)發(fā)展流程，從R7開始就能夠?qū)崿F(xiàn)沿著控制面和用戶面分離，5G時(shí)代對(duì)該功能的要求更嚴(yán)謹(jǐn)，為了使網(wǎng)絡(luò)用戶面功能更自由和靈活地作用，可關(guān)注核心網(wǎng)，接入網(wǎng)的部署研究，實(shí)現(xiàn)分布式部署。

（3）網(wǎng)絡(luò)切片（Network Slice）。在5G技術(shù)中，網(wǎng)絡(luò)切片是關(guān)注度較多的技術(shù)研究內(nèi)容。相比4G網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)性能而言，5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)向提供更多服務(wù)類型的服務(wù)發(fā)展，以滿足用戶不同方面的需求。網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的出現(xiàn)，滿足不用類型網(wǎng)絡(luò)的計(jì)費(fèi)、安全性、移動(dòng)性、延時(shí)、策略控制等，使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作用范圍更廣。

網(wǎng)絡(luò)切片的基礎(chǔ)是NFV（Network functionvirtualization網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）。NFV將移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的專用設(shè)備的軟硬件功能通過基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的商用服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)，即硬件采用統(tǒng)一的通用服務(wù)器部署，不同的軟件功能在此硬件上實(shí)現(xiàn)。

五、結(jié)語

5G通訊技術(shù)的發(fā)展使我國的信息科技水平得到進(jìn)一步的提高，為不斷完善隊(duì)伍帶移動(dòng)通訊技術(shù)，我國應(yīng)對(duì)移動(dòng)通訊技術(shù)的核心網(wǎng)的研究加大力度，以此能服務(wù)我國各大高薪行業(yè)的發(fā)展，對(duì)了我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展的進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

[1]許婧，徐新萍.試論5G移動(dòng)通信核心網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)[J].中國新通信，2019，21（09）：33.

[2]聶衡，趙慧玲，毛聰杰.5G核心網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].移動(dòng)通信，2019，43（01）：7-12+20.