網絡新技術及核心網架構研究

徐婷婷

（河南交通技師學院，河南 駐馬店 463000）

0 引 言

5G時代網絡架構顛覆了傳統的網絡架構，5G通信是一種人和物、物和物之間的通信，具有大連接、低延遲、高效率以及高速度等優點。在5G時代，核心網網絡具有關鍵性作用。近年來，人們的生活水平不斷提升，網絡通信需求愈加復雜。在這種情況下，只有不斷創新5G移動網絡的關鍵技術、優化核心網絡架構以及加強集中控制與分布控制管理相結合的移動性網絡管理體系，才能使整體部署更加合理、靈活以及高效。

1 5G移動網絡的概念

5G網絡是我國目前最新的蜂窩移動通信技術。社會經濟不斷發展的過程中，人們對移動網絡的要求越來越高，使得傳統的4G技術無法滿足人們的通信需求。因此，5G通信技術應運而生，且成為當前最重要的通信技術。和4G網絡技術相比，5G網絡通信技術具有多重優勢。首先，5G網絡通信技術的數據傳輸速率較快，比4G傳輸速率快100倍左右。其次，降低了延遲率，擴大了系統容量。5G通信技術應用了低頻短距離接入技術，可以有效擴大頻率范圍，提升頻譜利用率，為用戶提供更優質的通信服務。同時，對于一些使用密度相對較高的用戶，它多采用高階MIMO技術，并利用D20設備的終端和基站同步連接通信，以有效保障網絡通信的安全性。5G通信技術中的SDN是利用中心控制器對軟件進行控制，且將路由器從控制軟件中抽出一部分，以優化網絡控制流程，增強網絡控制的靈敏性，從而有效控制網絡。再次，5G通信技術具有虛擬功能，可以對網絡硬件進行虛擬模仿，有利于降低網絡損耗，提高網絡資源的利用效率，擴大系統空間，減少信號干擾，增強移動信號。最后，過去移動通信技術一直應用FDD和TDD等技術，只能夠單獨接收信號和發射信號，存在一定的限制性，而5G網絡技術可以同時為不同的用戶提供網絡資源并接收資源。總的來說，5G網絡通信技術在數據傳輸速率和資源利用率等各個方面都具有較大的優勢，可以改善用戶體驗[1]。

2 5G移動網絡新技術

2.1 云技術

作為5G移動網絡研發過程中的重要研究對象，云技術是一種不可或缺的通信技術，由多項技術構成。它現已發展成為大數據應用和跨區服務的主要解決方案，具有虛擬化、大規模以及空間性等特征，提高了網絡通信技術的安全性[2]。云技術是一種資源管理技術，具有多重優勢，如成本相對較低但價值高，有利于節約資源并為用戶提供便利，可以為研發者和消費者提供更多便利。對于研發者來說，利用微型計算機代替超級電腦進行研發，不僅可以節約時間，降低成本，還可以同時進行不同軟件的開發，具有重要意義[2]。對于消費者來說，云空間可以為用戶提供大量的存儲空間，提高存儲效率，幫助消費者節約時間。同時，云計算可以進行專業管理，有利于減輕管理人員的工作壓力，節約管理人員的時間。對于國家發展來說，云技術的產生與發展代表著國家軟實力的提升。國家可以利用云技術與大數據優化人民檔案管理，加強對民生問題的關注。因此，云技術未來會成為一種發展趨勢，也會廣泛出現在各個領域。從實際情況來看，云技術仍然處于發展階段，還存在諸多問題，需要加大研發力度，不斷進行優化。

2.2 網絡虛擬技術

網絡功能虛擬化（Network Functions Virtualization，NFV）是5G網絡通信技術中的重點，包括很多內容。第一，NFVI即網絡功能虛擬化組件，由虛擬機和服務器等硬件設施承載功能模塊進行數據資源的傳輸和處理。第二，VNFS即虛擬化網絡功能需要利用NFV技術進行功能的部署和執行，如防火墻和IP地址轉換系統等。第三，NFV編排管理。5G網絡通信技術中含有很多NFV，需要明確NFV的具體數量及其之間的連接關系和排列方式，之后需要通過底層的NFVI構建服務鏈，從而充分發揮網絡的各種功能，對網絡資源進行移動管理[3]。

2.3 UFP硬件加速技術

UPF硬件加速技術的應用主要體現在5G核心網的用戶界面功能上，可以進行系統內外移動性錨點，還可以將流量路由轉發到數據網絡上。UPF技術應用中，UE會將上行鏈路用戶的數據發出，并通過無線信道傳輸到基站上。基站會將用戶的數據進行封裝并傳輸至GTP-U報文中，并通過N3接口發送至UPF。這種情況下，UPF可以從GTP-U中獲得從UE發出的用戶數據，之后通過N6將數據發送到DN。下行鏈路則與之相反。為了有效控制和管理用戶數據，UPF不僅可以為與網絡連接的外部PDU會話點提供支持，還可以檢查數據包并為用戶平面的策略實施和上行鏈路分類器提供支持[4]。

3 5G網絡安全問題

3.1 終端安全

5G技術不僅作用于手機電腦上，還能應用于一切互聯網網絡設備，因此會導致出現某些安全問題。互聯網智能終端的使用無法避免人為攻擊、設備漏洞以及病毒等問題。如今，各種智能場景都需要實名認證，以便獲得更加周到和量身定制的服務，但導致存在的相關問題。例如，惡意攻擊者可以利用非法軟件進行入侵，從而進行收集個人信息、篡改用戶隱私信息以及非法傳播不良信息等活動。

3.2 網絡安全

5G網絡通信技術中應用了軟件定義網絡（Software Defined Network，SDN）和網絡功能虛擬化等技術，實現了網元的虛擬化。這樣網絡功能不會過于依賴硬件資源，實現了資源的靈活共享，且可以向第三方開放一些管理運維功能。但是，對虛擬網元邏輯組成進行網絡切片的方式存在一些問題，為一些惡意攻擊者提供了機會。惡意攻擊者能夠利用漏洞攻擊網絡系統，如進行干擾、竊聽甚至阻斷等，嚴重影響了5G網絡的正常運行[5]。

4 網絡安全保護策略

4.1 安全保障技術

現在人們對信息的安全性和保密性的要求越來越高。5G網絡通信技術中不僅包括網絡虛擬技術等關鍵技術，也包括安全保障技術。安全保障技術的應用可以在一定程度上保障5G網絡運行的安全性，但是5G網絡發展過程中仍然存在一些不可忽視的安全問題，因此需要合理應用安全保障技術。應用該技術時，需要在傳輸層和網絡層上科學應用加密技術，使信息在接收之前不能解密，以保障信息傳輸的安全性，確保在傳輸過程中系統內部不會被攻擊，更不會出現信息泄露等問題。操作過程中，不僅需要聯合管理同一物體的身份和賬號等信息，還需要增強操作的安全性，構建專業的密鑰管理系統，加強對控制層的保護，從而為5G的未來發展提供支持[6]。

4.2 市場監管

大量專業人員通過市場監管方式為普通人提供可信且透明的網絡服務。該方式能夠在第一時間有效傳輸相關的信息，防止信息在使用過程中出現丟失和盜竊的現象，提高了信息的辨識度和網絡的安全性，從而保護網絡環境。

5 5G移動網絡核心網的網絡構架分析

5G移動網絡的核心網采用的是控制轉發分離架構，可以實現會話管理與移動性管理互不影響的目的，且QoS參數可以直接作用于會話中的不同數據流。利用不同的用戶面網元可以在同一時間構建大量不同的會話，也可以利用多個控制面網元進行同步管理，使本地分流與遠端流量兩種操作能夠同時進行。5G移動網絡的核心網絡架構主要包括服務化架構呈現方式和參考點呈現方式兩種呈現類型。其中，服務化架構呈現方式主要是在控制面中采用了API能力開放的傳輸信令形式。在傳統的信令傳輸過程中，很多消息會在不同的流程中展現出來，而利用API可以提取相似的消息并對其進行封裝，從而使得其他網元進行訪問。5G移動網絡核心網的網絡架構借鑒了微服務化架構和IT系統服務化架構的經驗，利用模塊化的方式實現了網絡功能的整合與解耦，使網絡功能可以獨立擴容并演進。因為網絡架構中控制面所有的NF之間的交互采用的是服務化接口，所以多種NF可以同時調用同一種服務，有利于降低NF接口定義的耦合度[7]。

6 結 論

5G移動網絡新技術的時代已經到來，但是從實際情況來看仍然存在一些問題，需要科研人員加大對5G移動網絡技術和網絡架構的分析力度，以解決技術中存在的問題。隨著生活條件的改善和社會的發展，人們對移動網絡通信的要求越來越高，而5G移動網絡具有較多優點，可以提高通信質量，滿足人們的通信需求。