5G网络新技术及核心网架构的研究

庞友

【摘要】    5G是一种基于4G技术基础上发展而来的新一代移动网络通信技术，5G网络具有低延迟高速率的优势，本文主要对5G网络新技术及核心网架构进行研究，希望能够促进5G网络建设。

【关键词】    5G网络    网络架构    核心网

引言：

5G网络的发展建设事关国家产业升级转型的战略布局，同时5G网络也是第四次工业革命的关键技术，目前我国也正在积极推进5G网络建设，从而为工业的智能化發展以及物联网的普及创造基础网络通信条件。在推进5G网络建设的过程中需要进一步明确5G网络的新技术以核心网构架，只有在充分了解5G网络技术的基础上才能保证5G网络真正的发挥作用。

一、5G网络概述

1.1 5G网络应用场景

目前来看，我国5G网络建设已经初具规模，5G网络的发展也在很大程度上带动了物联网相关应用的发展，在家具电器管理，运程医疗以及智能电网建设中，5G网络由于具有低延迟，高带宽的优势能够为以上应用场景提供基础网络服务。

而以上应用场景，往往对无线网络的接入速率以及接入延迟有较高要求，在相关领域应用5G网络，能够促进5G网络的优势得到充分的发挥，尤其在急救跟踪，入侵监测等公共安全领域，5G网络所发挥的价值得到了进一步的凸显。

1.2用户终端需求

从5G网络的应用上来看，在很大程度上是一种面向终端客户的网络服务。在5G网络发展建设的过程中，用户对于5G网络的体验对于5G网络的发展具有重要的影响。理论上5G网络的延迟仅有1毫秒，因此在应用于在线游戏，云存储，增强现实等领域中能够提供无延迟感知的网络服务。另外在公共医疗以及公共安全领域，如病疫，自然灾害等场景中，完善的5G网络体系能够为紧急事故提供高效的通信服务，较高的网络速率能够事故的救援以及应急系统的启动提供更多具有参考性的信息。

目前5G网络的建设需要解决在飞机，高铁等快速移动场景下，网络的稳定性问题。现代社会是一个讲求低碳环保的社会5G网络，但是5G网络信号传播的氛围相对有限，因此往往需要部署更多的5G基站，满足网络建设的需求，这就需要消耗大量的电力能源，而这也是未来5G网络在发展的过程中需要重点解决的问题。

二、5G网络核心架构研究现状

5G网络是未来移动网络建设的重点，从目前国际上对于5G网络技术的研究上来看，对于5G网络核心架构的研究是研究的重点，国际上大量的企业以及科研组织对5G网络核心架构进行研究，以求进一步完善5G网络技术，推动5G网络的发展。

从现有的研究路径上来看，主要可以分为架构的拆分，重组研究、频率波动的研究以及5G网络周边技术的研究。目前对于5G网络空间结构以及技术手段的研究取得了较大的进展，根据现有的研究成果SDN 技术以及 NFV 技术将很快被应用于5G核心网的构建中。

总的来说，5G网络核心构架在技术上具有很强的综合性，网络技术模块的构建经过了研究人员对现有网络技术的多次充足、拆分、实验以及数据分析，目前来说5G网络核心架构已经逐步趋于完善。

三、5G网络核心架构分析

从现有的网络构架来看，UE更改分组数据网网关（P-GW）及IP地址时，在很大很大程度上需要依赖重新附着的方式，因此在频繁网间切换过程中存在很大的困难。同时受网络构架中固定固定锚定点影响，因此想要进一步提升核心路由的效率也存在很大的困难，针对这一问题需要建立一个具有大量数据接入能力的核心网络，在此网络构架下，所有运营商都可以通过IP接入，在此技术构架下，运营商的成本能够得到有效的降低，同时网络结构也会更加简单，在这个过程中通过减少端与端之间的连接能够进一步减低网络延迟。

从5G网络现有的发展方向上来看，网络构架扁平化是主要的发展方向，在全IP的扁平网络构架下，GW之间能够实现更加具有效率的灵活切换，同时网络切换的过程不影响网络的独立性，在5G网络构架中自动接入技术（RAT）也是重要的技术组成部分，该技术主要服务于用户终端，且具有一定的独立性。

在5G移动通信网络时代下，基站小型化发展的方向十分明显，同时5G网络下的小型基站也需要实现更多的功能，从而保证通信场景的适应性。在完善的5G网络环境下，用户可以随时随地的接入5G网络，获取高品质的网络服务。但是，目前的5G网络构架中由于EPC网络使用固定网元P-GW作为分层结构，因此在网络拓展的灵活性上还有所不足，难以适应现代移动高速的增长要求。针对这一问题，在5G网络发展建设的过程中，需要重视引进扁平化的IP架构，与传统的IP架构相比，扁平化的IP架构能够直接通过名称来识别终端，并且具有较强的可改造能力，符合M-ICT时代的业务特性。

扁平化的IP架构所带来的改变将是首先体现在运营商的的CAPEX和OPEX，在数据传输的过程中能够实现更小的传输损耗，并且能够在很大程度上降低现有网络通信的延迟，系统具有无限链路延迟的识别功能，这为无限网络以及核心网的独立维护提供了良好的条件，同时也有利于对网络的规划以及部署，在实现更好灵活性以及拓展性的同时保证网络部署的科学性。

四、5G网络新技术分析

4.1纳米技术

早在二十世纪八十年代就已经出现了纳米技术概念，在本世纪纳米技术逐渐发展成熟，纳米技术能够将原子、分子的精度控制在0.1～100 nm范围内，纳米技术在通信领域的延伸应用，将为通信技术的进一步发展提供技术支持。5G移动通信网络发展建设的过程中，以纳米技术制造的芯片将被更加广泛的植入移动终端，在降低移动终端能耗的同时，也将进一步提升移动终端的性能，让移动终端实现更为强大的计算以及通信能力。

4.2云计算技术

目前移动端网络快速发展，大量的移动端用户催生了大量的有业务需求，但是IMS平台及第三方业务的部署更加困难。

尽管目前宽带业务以及移动数据业务已经发展成熟，但是对于运营商来说，CAPEX和OPEX的壓力较为明显，同时现有的网络环境下，每天都会产生大量的数据流量，大量的媒体内容给移动核心网带来了很大的压力。而5G网络的出现将在很大程度上解决这一问题，由于5G网络本质上是一种基于云计算的异构网络，因此能够有效缓解运营商的数据流量压力。

但是在应用云计算技术的过程中，需要解决新无线接入方式与传统网络制式的兼容问题，为了解决这一问题需要一种新型的控制机制来进行不同制式之间不同频段之间无线资源的协调，从而进一步提升用户的网络接入体验。在进行网络建设的过程中可以将无线资源管理以及调度功能云化，根据网络运行的情况以及网络资源的需求，来进行更加合理的网络资源划分，同时在云计算技术的支撑下，能够将无线接入以及移动节点虚拟化，而这能够在很大程度上降低网络建设以及维护的成本。

4.3全IP网络技术

由前文表述可知，在5G网络建设过程中，扁平化IP结构将发挥重要的作用。而全IP网络构建的相关思路最早出现与3GPP的R4版本中，在网络技术不断发展的过程中，全IP网络技术理论得到了进一步完善。

该技术在5G网络建设中的应用将进一步提升无线通信业务的发展水，在该技术的支撑下，用户能够更加便捷的进行无线网络的接入，为无线应用提供数据支持，同时全IP网络技术也能够为运营商提供具有可持续更新以及发展能力的技术解决方案，在该技术支持下的网络将更加具有性能优势以及成本竞争力。

参  考  文  献

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[4]赖光何.5G移动网络新技术及核心网架构的几点思考[J].信息通信，2020（03）：245-246.