5G核心網(wǎng)網(wǎng)絡架構及關鍵技術

5G核心網(wǎng)網(wǎng)絡架構及關鍵技術摘要：5G即第五代移動通信技術是在4G技術的基礎上衍生而來的新技術內容，兼具高速率、低時延以及大連接的特點。作為新一代寬帶移動通信技術，5G技術更加側重于強調人機物互聯(lián)過程，以切實保障信號傳輸效率以及資源利用效率顯著加強。為進一步加強對5G移動通信技術的研究與分析，本文主要結合5G移動通信技術以及基礎設施建設情況，重點針對5G核心網(wǎng)網(wǎng)絡架構體系建設、關鍵技術內容以及應用發(fā)展問題進行深度研究與分析，以供參考。關鍵詞：5G；網(wǎng)絡架構；核心網(wǎng)；關鍵技術；分析引言：2020年我國5G網(wǎng)絡基礎建設部署進程持續(xù)推進，為各行業(yè)轉型升級以及融合發(fā)展提供了良好的積極作用。雖然新冠肺炎疫情的蔓延與常態(tài)化發(fā)展對5G網(wǎng)絡基礎設施建設帶來了一定阻礙影響，但是整體建設進度始終處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)?？梢哉f，5G網(wǎng)絡基礎建設部署勢不可擋。結合相關數(shù)據(jù)顯示，截至到2020年9月底，全國范圍內的5G基站開通建設數(shù)量已經(jīng)高達69萬個，提前完成全年部署建設目標。其中，北京、上海等一線城市初步實現(xiàn)5G網(wǎng)絡城區(qū)連片覆蓋的建設目標，為5G網(wǎng)絡基礎建設可持續(xù)發(fā)展奠定了良好保障。與此同時，運營商重點針對5G建設投資增大了力度，與2019年相比，建設投資增加4倍。不難看出，高質量開展5G網(wǎng)絡基礎建設，實現(xiàn)5G網(wǎng)絡全覆蓋建設目標已然成為當前移動通信建設事業(yè)的主流發(fā)展趨勢。在這樣的發(fā)展態(tài)勢中，行業(yè)內部研究人員應該加強對5G核心網(wǎng)網(wǎng)絡架構以及關鍵技術的應用研究，以期可以進一步助推5G網(wǎng)絡全覆蓋建設發(fā)展進程。5G核心網(wǎng)網(wǎng)絡架構體系及內容分析1.1架構呈現(xiàn)模式分析5G核心網(wǎng)絡在體系架構建設方面，主要通過借助控制轉發(fā)方式完成架構分離過程，并實現(xiàn)獨立的移動性管理以及會話管理過程。完成上述操作之后，可針對用戶面上的承載概念進行清除。在流程方面，可直接利用相關手段對QOS參數(shù)進行全方位控制，以便更好地加強對用戶面網(wǎng)元的控制管理。一般來說，56核心網(wǎng)網(wǎng)絡架構可在相同時間內實現(xiàn)多種會話模式的構建應用，同時也可以對差異性較大的控制面網(wǎng)進行統(tǒng)一部署與管理，借此完成對本地分流與遠端流量的集成管控與操作處理［1］。結合相關經(jīng)驗來看，5G核心網(wǎng)絡架構在模式應用上主要可以采取參考點模式與服務架構模式兩種。一般來說，服務架構模式應用范圍較廣，主要通過借助API技術信令傳輸操作（多作用于控制面），并通過常規(guī)信令操作，保障多個消息可以在傳輸流程中存在。在此基礎上，運用API技術完成高效封裝過程，更好地為其他網(wǎng)元訪問提供技術保障。除此之外，服務化架構可通過利用隧道模式，在HTTP協(xié)議中保障信令交互過程安全合理。1.2核心網(wǎng)絡狀態(tài)模型分析與傳統(tǒng)通訊技術不同，5G移動通信技術在低時延以及可靠性方面表現(xiàn)明顯。再加上5G移動帶寬十分大，可選擇的通信機器種類更多一些。舉例而言，5G通信技術可對網(wǎng)絡進行拆分以及細化處理，以便更好滿足多種場景的通信需求。為進一步拓寬5G通信技術的應用功能，56核心網(wǎng)網(wǎng)絡架構在建設期間可通過結合微服務架構以及IT系統(tǒng)服務化經(jīng)驗，利用模塊化功能實現(xiàn)網(wǎng)絡功能之間的解耦以及整合。所謂的解耦主要是指網(wǎng)絡功能進行單獨擴容以及單獨演進處理，根據(jù)網(wǎng)絡架構部署需求對系統(tǒng)應用模式進行健全完善。與此同時，控制面板可運用服務化接口與不同NF之間進行交互，保障相同服務可以被各種NF調用。這樣一來，可以保障整網(wǎng)功能按照部署要求進行操作實踐，利于拓展業(yè)務場景并滿足業(yè)務需求。一般來說，5G核心網(wǎng)絡在狀態(tài)模型的構建方面可以從注冊管理模型與連接管理模型兩個領域方面進行研究分析⑵。5G核心網(wǎng)網(wǎng)絡關鍵技術分析2.1服務化架構技術（SBA）5G核心網(wǎng)對4G核心網(wǎng)在網(wǎng)絡服務功能方面進行了重新定位與拓展應用，并著重針對部分網(wǎng)絡功能進行了調整優(yōu)化。舉例而言，由軟件所控制的各項服務單元在升級維護方面更加簡便，并著重針對基礎服務項目內容進行了擴展。與此同時，基于模塊的網(wǎng)絡單元在功能性組合效果方面得到了明顯加強，可以有效支持第三方運營商的各種組網(wǎng)方式。一般來說，基于5G網(wǎng)絡的核心網(wǎng)可以對各層級的功能進行有效拆分，如圖1所示。通過利用SBA模式可以對網(wǎng)元功能進行模塊化處理，通過一系列解耦處理之后，促使組網(wǎng)過程變得更加靈活。［普］［罕］I藝11峪11苧IIue|褊|—熾_卜兩（圖1：56核心網(wǎng)服務化架構方式示意圖）2.2控制與用戶面分離（CUPS）為切實滿足用戶超低時延需求，基于5G技術的移動通信網(wǎng)絡需要重點針對回傳時間進行有效限制。在具體實現(xiàn)過程中，應該運用控制與用戶面分離技術保障5G網(wǎng)絡可以達到毫秒級時延效果。從原理角度上來看，控制與用戶面分離技術可以依托于物理層面，對傳統(tǒng)難以縮短傳輸距離的問題進行妥善解決，并且這種分布式部署方式在一定程度上可以滿足物聯(lián)網(wǎng)低時延要求。當前大多數(shù)運營商在4gEPC核心網(wǎng)中構建中，比較側重于應用P-GW與S-GW聯(lián)合設備，以便更好地打造出ServingArea全覆蓋型業(yè)務。通過運用該模式，可以保障用戶方發(fā)出移動互聯(lián)請求之后相關體系架構可以促使運營商接入到IP承載網(wǎng)當中。在運用過程中，當省會區(qū)域完成業(yè)務流量匯集處理之后，可以進一步增強用戶訪問質量與效率。除此之外，基于5G技術的核心網(wǎng)絡可通過運用控制平面與用戶平面方式，保障架構分離過程有效實現(xiàn)，以便更好地在網(wǎng)絡控制平面當中對相關網(wǎng)絡形式以及傳輸過程進行部署分配，保障轉發(fā)平面中所涉及到的資源可以實現(xiàn)科學調配過程。需要注意的是，對于用戶平面模塊層面而言，可根據(jù)具體需求采取集中或者分布形式，對資源進行科學部署與安全應用［3］2.3網(wǎng)絡切片技術網(wǎng)絡切片基本上可以視為5G技術的核心內容，不僅可以滿足不同業(yè)務場景，網(wǎng)絡制定要求，同時也可以保障不同業(yè)務場景之間獨立運行，不受干擾，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享過程。其中，網(wǎng)絡功能虛擬化即NFV基本上可以視為實現(xiàn)網(wǎng)絡切片技術高效應用的基礎內容。為保障可以在移動通訊網(wǎng)絡中完成統(tǒng)一部署以及設備功能優(yōu)化任務，操作人員需要結合軟件功能虛擬化特征為不同用戶提供針對性服務。除此之外，因不同網(wǎng)絡形式在網(wǎng)絡功能需求方面存在差異，如金融行業(yè)需要穩(wěn)定安全的網(wǎng)絡體系，而視頻網(wǎng)絡則需要大量帶寬，針對于此，網(wǎng)絡切片技術應該立足于滿足用戶差異性需求角度，加強對不同邏輯網(wǎng)絡體系的架構應用，進一步保障網(wǎng)絡通信服務質量。2.4邊緣計算技術5G移動通信核心網(wǎng)在計算功能實現(xiàn)方面，需要借助云端計算功能進行操作處理。一般來說，56核心網(wǎng)可以完成對控制面與用戶面的分離處理，保障各體系運行效率以及質量得以深化加強。其中，UPF在部署應用方面更加側重于接近用戶端網(wǎng)絡，使得網(wǎng)絡帶寬不斷加大、延時更低。結合當前技術發(fā)展情況來看，隨著5G移動通信網(wǎng)絡的不斷發(fā)展，5G移動通信網(wǎng)絡所需要接納的數(shù)據(jù)量也逐漸處于暴增狀態(tài)。顧慮到全網(wǎng)能力，56核心網(wǎng)應該采取本地分流機制，加強對數(shù)據(jù)中心的改造升級，以切實滿足用戶個性化需求⑷5G移動通信技術的應用趨勢及相關分析目前，國家政府部門以及各大運營商對于5G移動通信技術的部署發(fā)展問題遇了高度重視。其中，為進一步助推5G移動通信技術以及基礎網(wǎng)絡建設的深入持續(xù)發(fā)展，行業(yè)內部人員應該加強對5G移動通信技術應用趨勢以及前景問題的研究力度。一方面，5G移動通信技術在一定程度上可對通信技術的應用層面以及功能拓展產(chǎn)生重要影響。如在5G移動通信技術的功能作用下，可以規(guī)避以往移動網(wǎng)絡在運行過程中存在的不通暢或者不穩(wěn)定問題，為廣大用戶群體提供良好的服務體驗。因此，在今后的發(fā)展過程中，行業(yè)內部研究人員應該對5G移動通信技術的運行穩(wěn)定性以及安全性問題予以高度重視。最好可以立足于5G移動通信技術發(fā)展現(xiàn)狀，對當前技術應用存在的短板問題進行有效處理，以切實實現(xiàn)網(wǎng)絡化管理過程［5］。另一方面，行業(yè)內部研究人員應該對5G移動通信服務內容進行合理部署。一般來說，5G移動通信技術可根據(jù)不同用戶需求制定針對性服務方案，以保障通信效率與質量得以深化加強。在實現(xiàn)過程中，研究人員可利用多天線以及多用戶等組網(wǎng)方式，對傳統(tǒng)系統(tǒng)架構，模式以及網(wǎng)絡部署存在的不足問題進行有效處理。對于室內無線網(wǎng)絡覆蓋而言，也可以通過與光纖網(wǎng)絡等形式進行融合應用進一步增強網(wǎng)絡傳輸穩(wěn)定性與使用安全性。除此之外，在當前5G大規(guī)模建設部署期間，研究人員可通過運用集中式部署方式強化資源共享效果以及動態(tài)調度能力。為保障5G基礎設施建設水平以及相關技術得以深度發(fā)展，研究人員可適當引入頻譜共享技術，增加移動通信使用頻率。在應用過程中，可通過引入許可共享接入相關技術內容，在接入過程中應該避免對原有系統(tǒng)用戶產(chǎn)生干擾。需要注意的是，5G系統(tǒng)引入之后可能會存在頻率重耕問題。針對于此，建議研究人員應該在頻率重耕時，對相鄰業(yè)務的兼容問題進行重點考慮［6］。結論：總而言之，伴隨著5G移動通信技術的深入持續(xù)發(fā)展，56核心網(wǎng)網(wǎng)絡體系健全程度與完善程度正不斷增強。為進一步助推5G網(wǎng)絡化發(fā)展進程，建議在今后的發(fā)展時期，行業(yè)內部研究人員應該加強對核心網(wǎng)絡架構體系以及關鍵技術的應研究。最好可以立足于5G移動通信技術的發(fā)展現(xiàn)狀，切實提升網(wǎng)絡通信設備信息傳輸質量與效率，盡量拓展網(wǎng)絡通信范圍，以便更好滿足多元化業(yè)務需求。除此之外，行業(yè)內部研究人員應該加強對5G移動通信技術建設規(guī)模以及核心問題的部署研究，以期可以從根本上實現(xiàn)5G移動通信技術全覆蓋、高效應用的建設目標。相信在全體人員的不懈努力下，第五代移動通信技術將會得到進一步深入發(fā)展。參考文獻:朱延敏.面向服務的5G網(wǎng)絡架構一一傳承與創(chuàng)新分析[J].中國新通信，2021,23(13):84-85.司春波，趙志強,李曉勇，米凱，康珺.5G通信關鍵技術應用與研究[J].電子世界,2021(17):15-16.張宏宇.56核