5G移動通信核心網關鍵技術研究

　　摘 要：5G通訊技術的出現，是移動信息技術革新的標志，推動著時代的進展和社會生活水平的提高。本文將先闡述5G通訊技術的概念，然后分析5G移動通訊關鍵技術的特點和應用，最后探討5G移動核心網的關鍵技術。

　　關鍵詞：5G;SBA;CUPS;網絡切片

　　《現代商業(yè)銀行》(月刊)創(chuàng)刊于1999年，由中國工商銀行股份有限公司長春金融研修學院主辦。

　　5G網絡概念的提出可以從21世紀的中后期開始解讀，在4G網絡出現并在我國得到普遍運用后，開始著手深入研究，因此，5G網絡技術事實上一直在不斷的發(fā)展和完善。5G的核心網在技術標準及設備成熟度上還有待完善，目前國內三大運營商都號稱啟動商用，但國際標準仍為完全凍結，因此應根據不同階段的業(yè)務需求特點，根據場景需求和標準的不斷演進，選擇適用的技術搭建網絡，從而實現的成熟商用。

　　一、5G通訊技術概述

　　(1)從行業(yè)層面來看：5G技術的發(fā)展，成為我國“十三五”規(guī)劃中的高科技產品，而且將成為新增點。目前，5G移動通信技術已成為當前各大科技的研究熱點。在研發(fā)中由于性能優(yōu)勢，吸引到大批的隱性用戶。除此之外，5G技術的研究注重于對綠色環(huán)保低消耗的特點，符合我國發(fā)展模式。

　　(2)從技術層面來看：5G技術的不僅要更加復雜、靈活，還需要有兼容性能。為實現物聯互通，完成大連接、低時延、高可靠進行不斷研究。5G移動通信為適應新的發(fā)展需求，需要更新核心網新架構。

　　二、5G移動通訊技術的特點和應用場景

　　(1)流量大，速率高：5G移動通訊技術相比于4G技術的網絡峰值而言，可以放大到十到一百倍。普通通訊傳輸速率達到10Gbit/s，運行速率極快。對于特殊行業(yè)和特殊研發(fā)中心的數據使用，甚至可以達到100以上的GBIT/s的值。

　　(2)海量連接：5G移動通訊技術具有支持大規(guī)模、多數量鏈接的特點。在短距離內，甚至可以實現同時進行100萬個網絡通訊工作，極大迎合了我國目前的網絡使用者龐大的需求，并能夠滿足根據不同用戶對網絡傳播的要求。例如，在通訊過程中信息傳播中斷與快速發(fā)送要求。

　　(3)超低時延：5G通訊技術的理想轉態(tài)是將延遲降低到1ms，使作用5G進行信息傳輸時更迅速，并能對突發(fā)狀況進行判斷。這樣的概念能夠作用在我國對與無人駕駛汽車的技術研究起到突破性。

　　(4)高可靠：由于5G技術的高效率特點，成為推動其他行業(yè)發(fā)展的關鍵技術，成為支撐其他信息工業(yè)更可靠地進行運作的核心。例如，智能交通、醫(yī)療器械作用等。

　　(5)低功耗：基于時代可持續(xù)發(fā)展、綠色發(fā)展的理念，5G網絡相比于4G而言，更節(jié)省資源，符合綠色、可持續(xù)發(fā)展的方向。在5G網絡的理想狀態(tài)下，利用節(jié)約能源的設計，使網絡能耗效率有待提升百倍以上。

　　(6)頻譜利用率高：頻譜資源是5G技術研發(fā)的經濟價值所在點，是促進5G技術商業(yè)化的基礎。由于5G信息技術有著龐大的信息容納系統(tǒng)，能夠適用于各類信息數據和新型業(yè)務的使用，用戶對于5G的使用量和要求增高，促使使用頻率需求量也增多。總的來說，相比4G的頻譜效率，5G可能可以提升5～15倍。

　　三、5G核心網架構

　　5G核心網架構采用原生云化設計思路，基于NFV和SDN等新技術，其控制面網元之間使用服務化的接口進行交互。5G不同于傳統(tǒng)通信系統(tǒng)的唯一的標準系統(tǒng)架構，提出了兩大類下的8種細分的可選系統(tǒng)架構。獨立組網(SA)包括Option1、Option2、Option5、Option6;非獨立組網(NSA)包括Option3、Option4、Option7、Option8。其中5G核心網同傳統(tǒng)網絡涉及改動較大的到的主要網元和如下：①AMF(接入和移動性管理功能)。②SMF(會話管理功能)。③UPF(用戶面功能)。④AUSF(認證服務器功能)。⑤UDM(統(tǒng)一數據管理)。⑥NSSF(網絡切片選擇功能)。⑦NRF(網絡功能注冊功能)。⑧NEF(網絡能力開放功能)。

　　四、移動通信核心網部分關鍵技術

　　(1)基于服務的架構。5G對構架進行了重組，采用服務化架構(SBA，Service Based Architecture)區(qū)別于以往網絡構架，使得網絡功能更合理地作用。該架構具有四大特點：一是敏捷性，為網絡部署、防護、革新提供方便;二是易擴展性，擁有適用于多場合、多環(huán)境的接口;三是靈活性，通過模塊化使網絡功能的組合更契合，滿足網絡切片靈活組的需求;四是開放性，新型接口符合于多重運營工作需求，能夠對各種環(huán)境下的運營管理起作用。相比4G網絡，網元設計是它的突出點。

　　(2)CUPS。CUPS(Control and User Plane Separation)，即控制與用戶面分離。信息監(jiān)控與使用者層面有效分離、超低時延是5G網絡的主要特點，也是研究5G技術要求較高的要求指標。一旦實現，可以投入一些高新智能科技的使用。如智能交通的應用。因此，為了滿足5G對網絡延遲延的高要求，考慮縮短在物理規(guī)定距離內實現最大程度信息縮短時間。總結核心網發(fā)展流程，從R7開始就能夠實現沿著控制面和用戶面分離，5G時代對該功能的要求更嚴謹，為了使網絡用戶面功能更自由和靈活地作用，可關注核心網，接入網的部署研究，實現分布式部署。

　　(3)網絡切片(Network Slice)。在5G技術中，網絡切片是關注度較多的技術研究內容。相比4G網絡的服務性能而言，5G移動網絡向提供更多服務類型的服務發(fā)展，以滿足用戶不同方面的需求。網絡切片技術的出現，滿足不用類型網絡的計費、安全性、移動性、延時、策略控制等，使網絡技術作用范圍更廣。

　　網絡切片的基礎是NFV(Network functionvirtualization網絡功能虛擬化)。NFV將移動通信網絡中的專用設備的軟硬件功能通過基于行業(yè)標準的商用服務器來實現，即硬件采用統(tǒng)一的通用服務器部署，不同的軟件功能在此硬件上實現。

　　五、結語

　　5G通訊技術的發(fā)展使我國的信息科技水平得到進一步的提高，為不斷完善隊伍帶移動通訊技術，我國應對移動通訊技術的核心網的研究加大力度，以此能服務我國各大高薪行業(yè)的發(fā)展，對了我國科學技術發(fā)展的進程。

　　參考文獻：

　　[1]許婧，徐新萍.試論5G移動通信核心網關鍵技術[J].中國新通信，2019，21(09)：33.

　　[2]聶衡，趙慧玲，毛聰杰.5G核心網關鍵技術研究[J].移動通信，2019，43(01)：7-12+20.