淺析5G移動通信核心網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)
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摘要:5g通訊技術(shù)的出現(xiàn)，是移動信息技術(shù)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(shù)的概念，然后分析5G移動通訊關(guān)鍵技術(shù)的特點和應用，最后探討5G移動核心網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。
關(guān)鍵詞:5G;SBA;CUPS;網(wǎng)絡切片
5G網(wǎng)絡概念的提出可以從21世紀的中后期開始解讀，在4G網(wǎng)絡出現(xiàn)并在我國得到普遍運用后，開始著手深入研究，因此，5G網(wǎng)絡技術(shù)事實上一直在不斷的發(fā)展和完善。5G的核心網(wǎng)在技術(shù)標準及設備成熟度上還有待完善，目前國內(nèi)三大運營商都號稱啟動商用，但國際標準仍為完全凍結(jié)，因此應根據(jù)不同階段的業(yè)務需求特點，根據(jù)場景需求和標準的不斷演進，選擇適用的技術(shù)搭建網(wǎng)絡，從而實現(xiàn)的成熟商用。
一、5G通訊技術(shù)概述
(1)從行業(yè)層面來看:5G技術(shù)的發(fā)展，成為我國“十三五”規(guī)劃中的高科技產(chǎn)品，而且將成為新增點。目前，5G移動通信技術(shù)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(shù)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(shù)層面來看:5G技術(shù)的不僅要更加復雜、靈活，還需要有兼容性能。為實現(xiàn)物聯(lián)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(wǎng)新架構(gòu)。
二、5G移動通訊技術(shù)的特點和應用場景
(1)流量大，速率高:5G移動通訊技術(shù)相比于4G技術(shù)的網(wǎng)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(shù)據(jù)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(shù)具有支持大規(guī)模、多數(shù)量鏈接的特點。在短距離內(nèi)，甚至可以實現(xiàn)同時進行100萬個網(wǎng)絡通訊工作，極大迎合了我國目前的網(wǎng)絡使用者龐大的需求，并能夠滿足根據(jù)不同用戶對網(wǎng)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(shù)的理想轉(zhuǎn)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(shù)研究起到突破性。(4)高可靠:由于5G技術(shù)的高效率特點，成為推動其他行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，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(wǎng)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(wǎng)絡的理想狀態(tài)下，利用節(jié)約能源的設計，使網(wǎng)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(shù)研發(fā)的經(jīng)濟價值所在點，是促進5G技術(shù)商業(yè)化的基礎。由于5G信息技術(shù)有著龐大的信息容納系統(tǒng)，能夠適用于各類信息數(shù)據(jù)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(wǎng)架構(gòu)
5G核心網(wǎng)架構(gòu)采用原生云化設計思路，基于NFV和SDN等新技術(shù)，其控制面網(wǎng)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(gòu)，提出了兩大類下的8種細分的可選系統(tǒng)架構(gòu)。獨立組網(wǎng)(SA)包括Option1、Option2、Option5、Option6;非獨立組網(wǎng)(NSA)包括Option3、Option4、Option7、Option8。其中5G核心網(wǎng)同傳統(tǒng)網(wǎng)絡涉及改動較大的到的主要網(wǎng)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(shù)據(jù)管理)。⑥NSSF(網(wǎng)絡切片選擇功能)。⑦NRF(網(wǎng)絡功能注冊功能)。⑧NEF(網(wǎng)絡能力開放功能)。
四、移動通信核心網(wǎng)部分關(guān)鍵技術(shù)
(1)基于服務的架構(gòu)。5G對構(gòu)架進行了重組，采用服務化架構(gòu)(SBA，ServiceBasedArchitecture)區(qū)別于以往網(wǎng)絡構(gòu)架，使得網(wǎng)絡功能更合理地作用。該架構(gòu)具有四大特點:一是敏捷性，為網(wǎng)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(wǎng)絡功能的組合更契合，滿足網(wǎng)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?qū)Ω鞣N環(huán)境下的運營管理起作用。相比4G網(wǎng)絡，網(wǎng)元設計是它的突出點。(2)CUPS。CUPS(ControlandUserPlaneSeparation)，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(wǎng)絡的主要特點，也是研究5G技術(shù)要求較高的要求指標。一旦實現(xiàn)，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(wǎng)絡延遲延的高要求，考慮縮短在物理規(guī)定距離內(nèi)實現(xiàn)最大程度信息縮短時間。總結(jié)核心網(wǎng)發(fā)展流程，從R7開始就能夠?qū)崿F(xiàn)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(wǎng)絡用戶面功能更自由和靈活地作用，可關(guān)注核心網(wǎng)，接入網(wǎng)的部署研究，實現(xiàn)分布式部署。(3)網(wǎng)絡切片(NetworkSlice)。在5G技術(shù)中，網(wǎng)絡切片是關(guān)注度較多的技術(shù)研究內(nèi)容。相比4G網(wǎng)絡的服務性能而言，5G移動網(wǎng)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(wǎng)絡切片技術(shù)的出現(xiàn)，滿足不用類型網(wǎng)絡的計費、安全性、移動性、延時、策略控制等，使網(wǎng)絡技術(shù)作用范圍更廣。網(wǎng)絡切片的基礎是NFV(Networkfunctionvirtualization網(wǎng)絡功能虛擬化)。NFV將移動通信網(wǎng)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(xiàn)，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(xiàn)。
五、結(jié)語
5G通訊技術(shù)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(shù)，我國應對移動通訊技術(shù)的核心網(wǎng)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(shù)發(fā)展的進程。
參考文獻:
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［2］聶衡，趙慧玲，毛聰杰．5G核心網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究［J］．移動通信，2019，43(01):7-12+20．
作者：丁玲臺 單位：南京中興軟件有限責任公司