5G網絡新技術及核心網架構研究

石 宇

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5G網絡新技術及核心網架構研究

石 宇

中國移動通信集團設計院有限公司四川分公司，四川 成都 610045

網絡、科技的不斷發展以及手機、電腦等終端設備的普及，促使信息流通變得更加快速、便捷、簡單、準確。而5G網絡技術不僅體現科技的迅速發展，而且還具備傳輸迅速、信息容量大的特點。所以，在未來信息社會的發展中，5G網絡必定是主流，會為人們的生活帶來巨大改變。基于此，對5G通信的應用展望進行了分析，并對5G核心網架構進行了研究。

5G網絡；新技術；核心網架構；智能網絡通信

隨著信息技術的不斷發展，網絡通信為人們帶來了許多便利，所以5G網絡通信技術的開發受到業界的廣泛關注[1]。5G網絡將會為用戶帶來更多便利，可以滿足用戶智能網絡通信的需求，可以讓用戶在任意情況下都能夠體驗到幾乎靜止的通信。同時5G網絡將會是一個完整的無線通信系統，不會受到任何限制，從而為人們帶來更加完美的通信體驗。

1 5G網絡的應用展望

5G網絡不僅具備更高的傳輸速率，而且還具備低時延、低功耗、高可靠等特點，能夠幫助人們實現無縫連接，還能夠增強人與物、物與物之間的連接。5G網絡的應用會在多平臺環境下進行開發，能夠增強人們的新型體驗。（1）虛擬導航：用戶可以對城市街道、建筑物實景等大型地圖數據庫進行實時訪問；（2）移動遠程醫療：在高速行駛的列車上，用戶可以通過網絡視頻系統獲取醫生的幫助；（3）環境監測：通過5G網絡中物聯網系統以及邊緣地區的無縫覆蓋，可以對環境進行實時監控，從而有效獲取相應數據，對環境的動態變化進行準確掌握；（4）智慧農業：農民可以從衛星圖片中對全球農作物的生長情況進行查看，還可以對病蟲害以及旱澇狀況進行觀察，從而對產量進行預測；（5）應急通信：由于受到自然災害的破壞，通信系統出現癱瘓狀況，而5G網絡可以使癱瘓的通信系統快速的恢復工作狀態。

2 5G核心網架構與新技術

2.1 扁平化IP網絡

扁平化IP網絡架構的運用，可以通過名稱對終端進行有效識別，同時以M-ICT時代的業務特點為依據實施扁平化改造。如圖1所示，扁平化IP架構利用分布云的移動核心信息傳遞功能、網絡功能虛擬化、邏輯GW等技術，對網絡架構進行水平分布。扁平化IP架構的運用可以為運營商提供一個更加有競爭力的平臺，為運營商創造更好的經濟效益。例如：扁平化IP架構可以有效降低數據通道中網元的數量，減少信息傳輸過程中的損耗。縮短系統時延，使系統可以對無線鏈路的任意時延進行有效識別。此外，還可以獨立地對無線網與核心網進行維護與改善，使網絡在規劃與部署過程中具備更好的靈活性與拓展性。

圖1 統一扁平架構

2.2 納米核心網技術

（1）納米技術

納米技術就是在操作控制過程中應用納米科學，精度必須控制在0.1～100?nm之間。在5G網絡中，將納米技術芯片植入移動終端，可以顯著提升終端的感應、計算、通信等能力，為用戶帶來更好的網絡通信體驗。

（2）云計算

目前,所運用的網絡中存在著諸多問題，例如：現有的網絡架構不斷提升新業務的需求，但是卻不能進行有效部署；多媒體內容迅速增長，但是所帶來移動核心網絡瓶頸以及傳輸時延，導致大量無效信息地分發等。而5G網絡是以云計算為基礎的異構網絡。而對新技術進行應用的過程中，需要滿足現在的無線接入控制要求，所以需要構建一種新的控制機制對各種機制方式、頻段以及小區之間的無限資源進行協調，以有效增強用戶在各種環境中數據接入的能力。將無限資源的管理、調度功能進行云化，按照相應需求對資源進行管理與劃分。此外，通過云端對無線接入節點與移動節點進行虛擬化，運用智能化傳輸網絡SDN，可以顯著提升網絡建設與管理的經濟效益，從而實現5G與現有網絡的統一管理運營[2]。

（3）全IP網絡

全IP網絡可以最大限度地滿足無線通信業務的發展要求，用戶可以在任意時間、地點通過無線網絡對相應數據進行訪問。可以為運營商提供一個持續改革創新與優化的方案，從而提升運營商在產品性能、價格方面的競爭力，為其創建良好的發展平臺，促進社會經濟的良好發展。

2.3 統一鑒權與多路徑管理

圖2是5G核心網的典型架構，此架構還具有相應特點：（1）利用聚合接入的方式，集成多種接入技術，為統一通信提供解決策略。縮短時延，從而確保用戶的體驗質量；（2）利用虛擬應用模式，從數據層中將控制層分離出來；（3）應用簡單的層次結構對完全分布式的網絡架構進行構建，從而對無線資源進行更加高效的管理，并實現GW-GW之間的無縫切換；（4）利用多種無線接入技術為用戶提供有效服務；（5）BS與GW對業務緩存進行共同使用，可以顯著減少時延。

圖2 5G核心網的典型架構

目前，各種無線接入技術都具備獨立的ID以及鑒權方式，同時還有GW邊緣的相應認證以及私密會話業務。所以每種無線接入都具有其獨立的資源管理，并且相互之間不相通。而5G網絡可以對功能塊進行相應的優化設計，并對各種無線接入技術進行有效融合，從而對接入控制、鑒權、安全密鑰等進行統一。此外，5G網絡還采用了多路徑管理機制，利用獨立的數據路徑管理、會話管理、多技術載波聚合等方式，從而完成多中無線接入技術之間的無損切換以及動態調整，同時對用戶層和控制層進行有效隔離。

3 結束語

5G網絡可以對多種無線通信技術進行融合，可以為頻率許可以及頻譜管理問題提供有效的解決方案，為運營商創造更大的經濟收益，同時在安全性、私密性方面可以給用戶帶來更加完美的體驗。5G網絡技術將會從每個細微的地方對人們的生活方式進行改變，促進社會以及人們生活的良好發展。

[1]李廣達，孫晨華，劉剛.衛星網絡與地面網絡融合的5G網絡架構[J].無線電工程，2016（3）：63.

[2]楊隨虎.5G移動通信相關技術與國內發展趨勢展望[J].自動化與儀器儀表，2016（11）：104.

5G network technology and the core network architecture research

Shi yu

China Mobile Group Design Institute Co.,Ltd., Sichuan branch，Sichuan Chengdu 610045

With the continuous development of network， science and technology， and the popularity of mobile phones， computers，terminal equipment，prompt information flows become more rapid， convenient， simple and accurate. And 5G network technology not only reflects the rapid development of science and technology， but also to act quickly， the features of large capacity of information transmission. So in the future development of the information society， 5G network must be mainstream，can bring about huge change for people's life. In this paper the application prospect of 5G communication is analyzed，and the 5G core network architecture are studied.

5G network；new technology；core network architecture；intelligent network communication

TN929.5

A

1009-6434（2017）01-0009-02