關于5G網絡架構設計的幾個重要問題思考

馮娜

【摘要】 5G網絡架構是當下國內業界以及國外業界都在不斷探索和研究的重要課題，隨著虛擬化技術、云計算技術以及軟件定義網絡技術的不斷發展和深入，促使蜂窩網結構的重新設計逐漸得以實現。本文就5G網絡架構設計的幾個重要問題進行深入分析，并對這些問題的影響因素進行初步探討，希望能夠為我國5G網絡架構設計帶來一定參考幫助。

【關鍵詞】 5G 網絡結構設計 重要問題

當下4G網絡快速擴大的商用部署規模，進一步體現出了移動互聯網對現代人們日常生活和工作的影響和重要性。由此，5G移動通信系統逐漸開始不斷研發和探索。由于香農極限對頻譜效率提升空間的阻礙，再加上日漸稀缺的頻譜資源，國內外業界逐漸開始認識到想要實現5G需求，不但要突破當下的空中接口技術，同時創新網絡結構也是其重要推動力。為了讓更快的速度、更低的時延、更多的連接以及更高效率的5G網絡愿望得以盡早實現，就必須全新設計現有的網絡結構以及網元功能形態。

一、集中和分布的網絡架構問題

集中和分布的網絡結構一直以來都是業界人士所爭論的關鍵問題之一。在業界的應用中二者也是此消彼長。以互聯網為基礎來講，從初始階段的C/S，然后到分布式的P2P應用，最后又到云計算中心，從表面上來看發展思路都存在著很大差異，其實不然，其主要是因為業務發展和設備處理能力限制而引發的結果。以人為例，人體本身就是一個非常出色的集中控制以及分布式處理與感知的一個系統。人的大腦的主要作用在于處理和管理人體的各個器官及肢體所獲取到的信息。如果按以往的網絡結構設計，因為設備處理能力限制的原因必須使用分布式處理方法，那么云計算技術的不斷創新，必將讓中心處理和優化目標的實現幾率得到進一步提升。

Google最新項目“仙女座”所運用的就是集中控制的方法，以此來服務于虛擬網絡。就目前而言，Google數據中心在全球已高達四十多個。Google的一位工程師曾指出：“已經看到邏輯集中及分層的控制與分布式的數據面比全分布更優”，并且還指出當下已經確定，借助于對集中管理方式的充分發揮，不再運用傳統的分布式管理模式，構建出一個具有高效率的系統[1]。Google的GFS數據處理平臺等諸多服務系統都是運用的該理論。通過對IT公司的組網模式進行分析和借鑒，無線網設計了一種全新的架構，及集中式基帶池。通過研究氣元間的協作化能夠得出，越高集中程度的BBU，則具有更高的實施處理效率和更大的協作化增益，而且還能夠讓重疊覆蓋的干擾更加容易降低。此外，從傳輸的角度上看，集中程度越高，BBU則需要越高的傳輸成本需求。無線網是這樣，核心網的控制與轉發同樣也是這樣。

網絡結構的設計，從本質上來講就是計算、優化以及傳輸成本的中間值。5G網絡結構是選用集中式還是分布式，又是一何種程度，是當下5G網絡結構設計過程中必須要重點分析和研究的關鍵問題之一。

二、接入網與核心網的界限

傳統移動網結構主要采用的模式是無線接入網+核心網，網絡結構的總體演進方向大都是趨向于簡化和扁平化。按照不同階段，接入網可劃分為2G、3G以及LTE；而核心網也能夠劃分為三個階段，分別為電路交換核心網、分組核心網以及IMS核心網。而從接入網的角度上來說，排除空中接口創新，其在不同階段的結構更突顯扁平化，如LTE網絡中，通過融合Node B和RNC節點，衍生出來單一的eNode B節點[2]。核心網的變化進程主要是從電路域→電路和分組域共存→分組域。但是直至今日，移動網絡鎖延續的一直都是分層架構，即無線接入網+核心網。

而實際上網絡扁平化的探索過程中，已經開始討論和分析接入網和核心網功能之間的結合，例如業界中以往所設計并實現了的“三合一”與“四合一”節點等。就目前的相關研究進展而言，無線接入網和核心網功能的有機結合趨勢越發明顯。核心網在IP化和扁平化的促使下，其功能逐漸開始和接入網相融合。本地IP接入及中繼等技術，已經開始融合核心網絡的功能。以LIPA結構來看，PGW功能逐漸在HeNB上得以實現，促使地址分配、路由的核心網功能有機結合無線接入功能的目的逐漸達到。集中化和虛擬化逐漸實現了接入網功能項核心域的轉移。而其上移的重要推動力無外乎集中處理、優化需求等。以C-RAN為核心的網絡結構基帶處理等計算工作，能夠在IT數據中心上實施，這也就實現了其與核心網控制面的計算資源共享目標[3]。接入網及核心網在5G網絡結構中應該以怎樣的形式出現，或者說核心網是否還存在、其與接入網之間是否融合，這也是5G網絡結構急需進行深入研究并解答的重要問題。

三、總結

總而言之，隨著5G技術研發和探索力度的不斷加強，作為整個系統中的基礎，網絡結構必然會對5G技術研究帶來深遠影響。就目前而言，5G網絡結構的設計和探索依舊還處于起步階段，本文就其結構設計中的幾個問題進行簡要探討，希望能夠為業界的研究帶來一定的幫助。

參 考 文 獻

[1]李暉，付玉龍.5G網絡安全問題分析與展望[J].無線電通信技術，2015，04：1-7.

[2]趙明宇，嚴學強.SDN和NFV在5G移動通信網絡架構中的應用研究[J].移動通信，2015，14：64-68.

[3]王胡成，徐暉，程志密，王可.5G網絡技術研究現狀和發展趨勢[J].電信科學，2015，09：156-162.