简述5G移动网络新技术及核心网架构

张巍

摘 要 面对5G移动通信网络日趋多样化、差异化的通信场景和业务需求，人们需要探讨5G移动通信核心网架构及移动性关键新技术，引入软件灵活定义的去中心化网络架构，并提出网络功能虚拟化技术、5G切片中的高速通信技术，提升5G 移动网络用户体验。

关键词 5G移动网络;关键技术;核心网

引言

5G时代网络架构实现了颠覆性的转变，是一种人与物、物与物之间的通信，其具有大连接、低时延、高速率的网络特征。在5G时代，核心网网络具有关键性的价值与作用。面对日益复杂多元化的网络业务需求，要不断优化5G 移动网络核心网络架构和关键技术，提出集中控制与分布控制相结合的移动性网络管理体系，使其部署更加合理、灵活和高效。

15G移动网络新技术

1.1 网络功能虚拟化技术

5G移動网络中的NFV技术是重要的关键技术，主要涵盖有以下内容：

（1）网络功能虚拟化组件（NFVI）。由虚拟机和服务器等物理资源进行具体功能模块的封装和承载，进行数据的底层传输、存储和计算的资源支撑。

（2）虚拟化网络功能（VNFs）。采用NFV软件技术进行部署，具体执行某一特定功能，诸如：域名解析系统、网络地址转换系统、防火墙等。

（3）NFV编排管理。要合理确定所需的多个VNF的数量及连接关系，明晰多个VNF在服务链中的排列方式，并通过底层NFVI构建服务链，较好地实现特定切片网络的具体功能，实现对网络系统资源的移动性管理[1]。

1.2 5G切片中的高速通信技术

（1）采用基于软件OVS的虚拟机数据转发。可以基于Open Flow协议进行网络控制层和数据层的通信标准，由控制层提供开放性接口，实现多样化的网络控制和管理，由开放高效的网络架构实现不同业务数据流的高效转发。在软件OVS的虚拟软件交换平台之中，能够通过ovs-dpctl、ovs-ofctl和ovcdb-tool这三个控制器，实现良好的控制访问、网络隔离和流量监控，其中：ovsdb是OVS的配置数据库，用于存储远程控制模式下的配置信息，远程调用RPC进行通信。Ovs-vswitchd是OVS的核心部件，主要控制和处理datapath的上报信息及功能模块。Datapath是OVS数据转发的核心功能模块，主要提取并匹配数据包关键字信息，负责转发规则的维护和管理，并进行匹配成功/失败信息的上报。

（2）基于硬件OVS的虚拟机数据转发。由于基于软件OVS的数据转发难以满足低时延、低能耗的通信需求，包头解析模块对嵌套帧的解析流程过于烦琐，为此，要引入基于硬件OVS的虚拟机数据转发，通过FPGA开发板的以太网光接口和PCIe接口进行硬件转发，其功能模块主要包括有：①管理模块。该模具具有对数据包与控制命令的区分功能，可以从控制层面经PCIe到硬件转发层面，对数据包和流表模块命令等下行数据进行新的封装和承载，从硬件转发层面经PCIe到控制层面，对上行数据进行信息读取和发送。②预处理模块。主要实现对数据包类型的区分，提取不同数据包的关键字信息，并将其发送给流表模块，将原始数据缓存于RAM之中，具体处理流程为：数据包类型侦测——关键字提取。③流表模块。主要实现对流表项的维护，包括流表项的新增、删除、查询和修改等，并对关键字进行流表项匹配，较好地优化流表结构和匹配方式。④操作模块。以流表模块输出的操作地址信息进行操作，进行原始数据的字段修改、丢弃、转发等。⑤发送模块。主要是将操作模块修改的数据包发送至对应的端口。⑥PCIe数据分发模块。该模块主要实现回复命令和数据的区分，并通过PCIe接口进行数据信息的上发，能够对数据进行优先级选择，使之进入到PCIe通道的队列之中，进行数据信息的传输。

（3）硬件OVS在5G移动网络中的应用。为了解决覆盖多应用场景、多业务需求，可以采用硬件OVS降低数据包在虚拟机之间的转发时延，实现硬件转发层面的流表控制、流表缓存和驱动管理，可以将硬件OVS嵌入到5G移动网络的DU处，实现5G前传网络接入流量在切片内多个虚拟机的疏导和传送。也可以将硬件OVS嵌入到5G移动网络的CU处，合理区分不同类型的业务，实现不同业务的定制化处理，有效提升CU中虚拟机之间数据的转发效率[2]。

25G核心网的网络架构

5G核心网采用控制转发分离架构，同时实现移动性管理和会话管理的独立进行，用户面上去除承载概念，QoS参数直接作用于会话中的不同流。通过不同的用户面网元可同时建立多个不同的会话并由多个控制面网元同时管理，实现本地分流和远端流量的并行操作，5G的核心网络架构分为两种架构呈现，即参考点方式呈现和服务化架构方式呈现。服务化架构是在控制面采用API能力开放形式进行信令的传输，在传统的信令流程中，很多的消息在不同的流程中都会出现，将相同或相似的消息提取出来以API能力调用的形式封装起来，供其他网元进行访问，服务化架构将摒弃隧道建立的模式，倾向于采用HTTP协议完成信令交互。5G网络架构借鉴IT系统服务化和微服务化架构的成功经验，通过模块化实现网络功能间的解耦和整合，解耦后的网络功能可独立扩容、独立演进、按需部署;控制面所有NF之间的交互采用服务化接口，同一种服务可以被多种NF调用，降低NF之间接口定义的耦合度，最终实现整网功能的按需定制，灵活支持不同的业务场景和需求[3]。

3结束语

综上所述，随着科学技术不断创新与进步，想要促进社会经济长久稳定发展就需要跟进时代步伐，互联网已经成为人民生活中必要存在的一部分，所以在5G移动通信技术的发展与应用上，需要技术人员不断完善和改进5G移动通信技术，保证网络安全性和稳定性，提高网络信息传输速率和处理效果，更好地改善人民生活质量，进一步提升社会整体经济发展水平。

参考文献

[1] 许志虎.5G网络新技术及核心网架构[J].电子技术与软件工程，2018，（17）：10.

[2] 许碧洲，路遥，高立剑.关于5G移动网络新技术及核心网架构的几点思考[J].中国新通信，2017，19（18）：8.

[3] 焦金涛.5G网络新技术及核心网架构研究[J].中国新通信，2017，19（16）：9.