5G網絡新技術及核心網架構的研究

龐友

【摘要】? ? 5G是一種基于4G技術基礎上發展而來的新一代移動網絡通信技術，5G網絡具有低延遲高速率的優勢，本文主要對5G網絡新技術及核心網架構進行研究，希望能夠促進5G網絡建設。

【關鍵詞】? ? 5G網絡? ? 網絡架構? ? 核心網

引言：

5G網絡的發展建設事關國家產業升級轉型的戰略布局，同時5G網絡也是第四次工業革命的關鍵技術，目前我國也正在積極推進5G網絡建設，從而為工業的智能化發展以及物聯網的普及創造基礎網絡通信條件。在推進5G網絡建設的過程中需要進一步明確5G網絡的新技術以核心網構架，只有在充分了解5G網絡技術的基礎上才能保證5G網絡真正的發揮作用。

一、5G網絡概述

1.1 5G網絡應用場景

目前來看，我國5G網絡建設已經初具規模，5G網絡的發展也在很大程度上帶動了物聯網相關應用的發展，在家具電器管理，運程醫療以及智能電網建設中，5G網絡由于具有低延遲，高帶寬的優勢能夠為以上應用場景提供基礎網絡服務。

而以上應用場景，往往對無線網絡的接入速率以及接入延遲有較高要求，在相關領域應用5G網絡，能夠促進5G網絡的優勢得到充分的發揮，尤其在急救跟蹤，入侵監測等公共安全領域，5G網絡所發揮的價值得到了進一步的凸顯。

1.2用戶終端需求

從5G網絡的應用上來看，在很大程度上是一種面向終端客戶的網絡服務。在5G網絡發展建設的過程中，用戶對于5G網絡的體驗對于5G網絡的發展具有重要的影響。理論上5G網絡的延遲僅有1毫秒，因此在應用于在線游戲，云存儲，增強現實等領域中能夠提供無延遲感知的網絡服務。另外在公共醫療以及公共安全領域，如病疫，自然災害等場景中，完善的5G網絡體系能夠為緊急事故提供高效的通信服務，較高的網絡速率能夠事故的救援以及應急系統的啟動提供更多具有參考性的信息。

目前5G網絡的建設需要解決在飛機，高鐵等快速移動場景下，網絡的穩定性問題。現代社會是一個講求低碳環保的社會5G網絡，但是5G網絡信號傳播的氛圍相對有限，因此往往需要部署更多的5G基站，滿足網絡建設的需求，這就需要消耗大量的電力能源，而這也是未來5G網絡在發展的過程中需要重點解決的問題。

二、5G網絡核心架構研究現狀

5G網絡是未來移動網絡建設的重點，從目前國際上對于5G網絡技術的研究上來看，對于5G網絡核心架構的研究是研究的重點，國際上大量的企業以及科研組織對5G網絡核心架構進行研究，以求進一步完善5G網絡技術，推動5G網絡的發展。

從現有的研究路徑上來看，主要可以分為架構的拆分，重組研究、頻率波動的研究以及5G網絡周邊技術的研究。目前對于5G網絡空間結構以及技術手段的研究取得了較大的進展，根據現有的研究成果SDN 技術以及 NFV 技術將很快被應用于5G核心網的構建中。

總的來說，5G網絡核心構架在技術上具有很強的綜合性，網絡技術模塊的構建經過了研究人員對現有網絡技術的多次充足、拆分、實驗以及數據分析，目前來說5G網絡核心架構已經逐步趨于完善。

三、5G網絡核心架構分析

從現有的網絡構架來看，UE更改分組數據網網關（P-GW）及IP地址時，在很大很大程度上需要依賴重新附著的方式，因此在頻繁網間切換過程中存在很大的困難。同時受網絡構架中固定固定錨定點影響，因此想要進一步提升核心路由的效率也存在很大的困難，針對這一問題需要建立一個具有大量數據接入能力的核心網絡，在此網絡構架下，所有運營商都可以通過IP接入，在此技術構架下，運營商的成本能夠得到有效的降低，同時網絡結構也會更加簡單，在這個過程中通過減少端與端之間的連接能夠進一步減低網絡延遲。

從5G網絡現有的發展方向上來看，網絡構架扁平化是主要的發展方向，在全IP的扁平網絡構架下，GW之間能夠實現更加具有效率的靈活切換，同時網絡切換的過程不影響網絡的獨立性，在5G網絡構架中自動接入技術（RAT）也是重要的技術組成部分，該技術主要服務于用戶終端，且具有一定的獨立性。

在5G移動通信網絡時代下，基站小型化發展的方向十分明顯，同時5G網絡下的小型基站也需要實現更多的功能，從而保證通信場景的適應性。在完善的5G網絡環境下，用戶可以隨時隨地的接入5G網絡，獲取高品質的網絡服務。但是，目前的5G網絡構架中由于EPC網絡使用固定網元P-GW作為分層結構，因此在網絡拓展的靈活性上還有所不足，難以適應現代移動高速的增長要求。針對這一問題，在5G網絡發展建設的過程中，需要重視引進扁平化的IP架構，與傳統的IP架構相比，扁平化的IP架構能夠直接通過名稱來識別終端，并且具有較強的可改造能力，符合M-ICT時代的業務特性。

扁平化的IP架構所帶來的改變將是首先體現在運營商的的CAPEX和OPEX，在數據傳輸的過程中能夠實現更小的傳輸損耗，并且能夠在很大程度上降低現有網絡通信的延遲，系統具有無限鏈路延遲的識別功能，這為無限網絡以及核心網的獨立維護提供了良好的條件，同時也有利于對網絡的規劃以及部署，在實現更好靈活性以及拓展性的同時保證網絡部署的科學性。

四、5G網絡新技術分析

4.1納米技術

早在二十世紀八十年代就已經出現了納米技術概念，在本世紀納米技術逐漸發展成熟，納米技術能夠將原子、分子的精度控制在0.1～100 nm范圍內，納米技術在通信領域的延伸應用，將為通信技術的進一步發展提供技術支持。5G移動通信網絡發展建設的過程中，以納米技術制造的芯片將被更加廣泛的植入移動終端，在降低移動終端能耗的同時，也將進一步提升移動終端的性能，讓移動終端實現更為強大的計算以及通信能力。

4.2云計算技術

目前移動端網絡快速發展，大量的移動端用戶催生了大量的有業務需求，但是IMS平臺及第三方業務的部署更加困難。

盡管目前寬帶業務以及移動數據業務已經發展成熟，但是對于運營商來說，CAPEX和OPEX的壓力較為明顯，同時現有的網絡環境下，每天都會產生大量的數據流量，大量的媒體內容給移動核心網帶來了很大的壓力。而5G網絡的出現將在很大程度上解決這一問題，由于5G網絡本質上是一種基于云計算的異構網絡，因此能夠有效緩解運營商的數據流量壓力。

但是在應用云計算技術的過程中，需要解決新無線接入方式與傳統網絡制式的兼容問題，為了解決這一問題需要一種新型的控制機制來進行不同制式之間不同頻段之間無線資源的協調，從而進一步提升用戶的網絡接入體驗。在進行網絡建設的過程中可以將無線資源管理以及調度功能云化，根據網絡運行的情況以及網絡資源的需求，來進行更加合理的網絡資源劃分，同時在云計算技術的支撐下，能夠將無線接入以及移動節點虛擬化，而這能夠在很大程度上降低網絡建設以及維護的成本。

4.3全IP網絡技術

由前文表述可知，在5G網絡建設過程中，扁平化IP結構將發揮重要的作用。而全IP網絡構建的相關思路最早出現與3GPP的R4版本中，在網絡技術不斷發展的過程中，全IP網絡技術理論得到了進一步完善。

該技術在5G網絡建設中的應用將進一步提升無線通信業務的發展水，在該技術的支撐下，用戶能夠更加便捷的進行無線網絡的接入，為無線應用提供數據支持，同時全IP網絡技術也能夠為運營商提供具有可持續更新以及發展能力的技術解決方案，在該技術支持下的網絡將更加具有性能優勢以及成本競爭力。

參? 考? 文? 獻

[1]李秋偉，劉帥.聯通5G網絡通信技術及核心網架構研究[J].電子技術與軟件工程，2021（02）：36-37.

[2]孫雪柳.5G網絡新技術及核心網架構探討[J].廣播電視網絡， 2020，27（04）：51-52.

[3]楊茂林.5G移動網絡新技術及核心網架構[J].中國新通信， 2020，22（07）：69.

[4]賴光何.5G移動網絡新技術及核心網架構的幾點思考[J].信息通信，2020（03）：245-246.