eMBB應用場景下的5G核心網切片設計研究

陳 曦

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

信道編解碼作為無線通信領域的核心處理技術，可通過提升5G網絡覆蓋面積的方式，使得增強移動寬帶（Enhanced mobile Broadband，eMBB）應用場景中數據信息的傳輸速率得到不斷提升，并最終實現對網絡節點的按需部署[1]。在實際操作過程中，5G信號主機需要針對移動寬帶流量進行增強處理，一方面能夠避免核心網關文件出現丟失與錯誤的情況，另一方面也可維護互聯網環境的長期穩定與協調。

1 eMBB應用場景及關鍵性能指標獲取

與傳統4G通信環境相比，5G核心網可將用戶主機中數據信息的峰值傳輸速率由1 Gb/s提升至10 Gb/s左右，也可保證用戶在獲取數據文件時的共享性與及時性[2]。eMBB應用場景包含虛擬現實和增強現實等多種組成形式，在實際應用過程中，其對于5G核心網的促進作用主要體現在以下幾個方面。

1.1 廣域數據信息的無縫覆蓋

eMBB應用場景可在保障5G數據信息服務的同時，為用戶主機提供流暢的高清視頻、高清語音或視頻電話等功能。在面對復雜的數據執行任務時，由于核心網基站設備的存在，用戶主機享有極高水平的通信移動性，且無論處于郊區、村落、鐵路、公路還是更偏遠的地區環境，eMBB應用場景都能滿足5G核心網對于傳輸數據信息的無縫覆蓋需求。

1.2 高頻區域內的高效數據傳輸行為

eMBB應用場景為用戶主機提供了一個穩定的數據信息下載環境，且對于不同類型的用戶主機來說，它們可自由選擇與之相關的文件存儲環境，特別是在信息傳輸需求量極大的高頻區域環境中。為保障數據文件不出現明顯堆積的問題，5G核心網必須不斷提升自身的數據容錯性，使得通信數據的傳輸效率不會受到外界環境的影響。

為保證5G核心網的通信有效性，eMBB應用場景在每一區域環境中所需提取的數據信息參量指標也會有所不同。設W—n代表n個不同數據信息參量的物理均值，ΔT代表通信數據的單位傳輸時長，聯立上述物理量，可將eMBB應用場景下的5G核心網關鍵性能指標獲取表達式定義為：

式中，λ代表5G核心網的組網系數；f代表通信數據的單次提取權重值。

2 5G核心網的切片設計要求

5G核心網的多樣化場景設計是未來網絡應用技術的核心發展需求，而隨著eMBB場景的出現，網絡搭建成本也在不斷提升。在此情況下，如何在保證網絡通信能力的同時對通信數據傳輸成本進行有效控制已經成為了一項亟待解決的難題[3]。所謂核心網切片是一種新型的5G網絡搭建方法，可通過設置分層基站的方式，縮短對象主機與核心基站設備之間的數據傳輸距離，且由于二者之間不再存在明顯的傳輸干擾項，也可使得網絡通信的質量水平得到有效保障。

端到端的5G核心網切片需要同時遵循網絡資源靈活化與網絡定制化的應用需求，一方面按照通信能力對各級客戶主機進行集中排列，另一方面也可按照一定的邏輯關系，剔除非必要的數據通信節點，從而使得每一個端口節點都能在較短時間內獲得大量的傳輸數據信息。在eMBB應用場景下，一個完整的5G核心網切片體系應由核心網、無線網以及下級切片結構共同組成[4]。其中，核心網負責維護5G通信環境的連接穩定性，無線網則可根據對象主機所處位置，安排不同場景節點所需承擔的通信數據轉存任務量，下級切片結構具備較強的適應性能力，可深入eMBB應用場景中，承擔關鍵的通信數據分辨任務。

在設置5G核心網切片時應將用戶面與控制面徹底分離開來，在維護網元原始網絡構成能力的同時，將所有下級NF端口全部連接起來，并最終形成一個總線型的通信數據傳輸網絡。具體結構如圖1所示。

圖1 eMBB應用場景下的5G核心網切片示意圖

圖1中：NEF、NRF以及NSSF節點位于5G核心網一側，屬于關鍵性網絡切片結構，在eMBB應用場景中負責協調通信數據之間的傳輸與交流關系；AMF、SMF以及UDM節點位于5G核心網另一側，屬于次級網絡切片結構，在eMBB應用場景中不具備直接接觸通信數據信息的能力，只能在網絡主機的作用下對已存儲的數據文件進行二次整合處理[5]。AUSF節點作為外界接觸結構，能夠感應通信數據信息的現有傳輸能力，并準確記錄其他節點所處的連接等級。

3 實驗分析

為驗證5G核心網切片結構的實際應用能力，分別在eMBB應用場景作用下和普通基站網絡作用下進行對比實驗，其中前者作為實驗組，后者作為對照組。將網絡用戶面與控制面完全隔離開來，并分別在兩個體系中設置獨立的數據信息處理主機。為保證實驗結果的絕對真實性，不支持任何外界切片場景的作用影響，所有通信數據均由5G核心網主機直接提供。

一般情況下，下級網絡切片結構的接入數量能夠反映核心網體系的應用穩定性，且二者之間始終保持正向促進的限制性影響關系，即下級網絡切片結構的接入數量值越大，核心網體系的應用穩定性越強。具體實驗數值對比情況如表1所示。

表1 下級網絡切片結構的接入數量值記錄

分析表1可知，隨著5G核心網覆蓋面積的增大，實驗組和對照組網絡切片結構接入數量值均呈現持續增大的變化態勢，但實驗組上升幅度明顯高于對照組。從極限值角度來看，實驗組最大值2 693臺遠高于對照組534臺。

4 結 論

在eMBB應用場景的支持下，下級網絡切片結構接入5G核心網環境的數量值水平明顯提升，且由于關鍵性能指標的存在，原有的切片設計原則得到不斷完善。從實用性角度來看，隨著網絡體系覆蓋面積的增大，下級切片結構的接入數量值也在逐漸增大，不僅能夠維護eMBB場景環境的持續性穩定，也可實現對5G應用網絡的按需部署，具備較強的可行性價值。