5G网络新技术及核心网架构研究

石 宇



5G网络新技术及核心网架构研究

石 宇

中国移动通信集团设计院有限公司四川分公司，四川 成都 610045

网络、科技的不断发展以及手机、电脑等终端设备的普及，促使信息流通变得更加快速、便捷、简单、准确。而5G网络技术不仅体现科技的迅速发展，而且还具备传输迅速、信息容量大的特点。所以，在未来信息社会的发展中，5G网络必定是主流，会为人们的生活带来巨大改变。基于此，对5G通信的应用展望进行了分析，并对5G核心网架构进行了研究。

5G网络；新技术；核心网架构；智能网络通信

随着信息技术的不断发展，网络通信为人们带来了许多便利，所以5G网络通信技术的开发受到业界的广泛关注[1]。5G网络将会为用户带来更多便利，可以满足用户智能网络通信的需求，可以让用户在任意情况下都能够体验到几乎静止的通信。同时5G网络将会是一个完整的无线通信系统，不会受到任何限制，从而为人们带来更加完美的通信体验。

1 5G网络的应用展望

5G网络不仅具备更高的传输速率，而且还具备低时延、低功耗、高可靠等特点，能够帮助人们实现无缝连接，还能够增强人与物、物与物之间的连接。5G网络的应用会在多平台环境下进行开发，能够增强人们的新型体验。（1）虚拟导航：用户可以对城市街道、建筑物实景等大型地图数据库进行实时访问；（2）移动远程医疗：在高速行驶的列车上，用户可以通过网络视频系统获取医生的帮助；（3）环境监测：通过5G网络中物联网系统以及边缘地区的无缝覆盖，可以对环境进行实时监控，从而有效获取相应数据，对环境的动态变化进行准确掌握；（4）智慧农业：农民可以从卫星图片中对全球农作物的生长情况进行查看，还可以对病虫害以及旱涝状况进行观察，从而对产量进行预测；（5）应急通信：由于受到自然灾害的破坏，通信系统出现瘫痪状况，而5G网络可以使瘫痪的通信系统快速的恢复工作状态。

2 5G核心网架构与新技术

2.1 扁平化IP网络

扁平化IP网络架构的运用，可以通过名称对终端进行有效识别，同时以M-ICT时代的业务特点为依据实施扁平化改造。如图1所示，扁平化IP架构利用分布云的移动核心信息传递功能、网络功能虚拟化、逻辑GW等技术，对网络架构进行水平分布。扁平化IP架构的运用可以为运营商提供一个更加有竞争力的平台，为运营商创造更好的经济效益。例如：扁平化IP架构可以有效降低数据通道中网元的数量，减少信息传输过程中的损耗。缩短系统时延，使系统可以对无线链路的任意时延进行有效识别。此外，还可以独立地对无线网与核心网进行维护与改善，使网络在规划与部署过程中具备更好的灵活性与拓展性。

图1 统一扁平架构

2.2 纳米核心网技术

（1）纳米技术

纳米技术就是在操作控制过程中应用纳米科学，精度必须控制在0.1～100 nm之间。在5G网络中，将纳米技术芯片植入移动终端，可以显著提升终端的感应、计算、通信等能力，为用户带来更好的网络通信体验。

（2）云计算

目前,所运用的网络中存在着诸多问题，例如：现有的网络架构不断提升新业务的需求，但是却不能进行有效部署；多媒体内容迅速增长，但是所带来移动核心网络瓶颈以及传输时延，导致大量无效信息地分发等。而5G网络是以云计算为基础的异构网络。而对新技术进行应用的过程中，需要满足现在的无线接入控制要求，所以需要构建一种新的控制机制对各种机制方式、频段以及小区之间的无限资源进行协调，以有效增强用户在各种环境中数据接入的能力。将无限资源的管理、调度功能进行云化，按照相应需求对资源进行管理与划分。此外，通过云端对无线接入节点与移动节点进行虚拟化，运用智能化传输网络SDN，可以显著提升网络建设与管理的经济效益，从而实现5G与现有网络的统一管理运营[2]。

（3）全IP网络

全IP网络可以最大限度地满足无线通信业务的发展要求，用户可以在任意时间、地点通过无线网络对相应数据进行访问。可以为运营商提供一个持续改革创新与优化的方案，从而提升运营商在产品性能、价格方面的竞争力，为其创建良好的发展平台，促进社会经济的良好发展。

2.3 统一鉴权与多路径管理

图2是5G核心网的典型架构，此架构还具有相应特点：（1）利用聚合接入的方式，集成多种接入技术，为统一通信提供解决策略。缩短时延，从而确保用户的体验质量；（2）利用虚拟应用模式，从数据层中将控制层分离出来；（3）应用简单的层次结构对完全分布式的网络架构进行构建，从而对无线资源进行更加高效的管理，并实现GW-GW之间的无缝切换；（4）利用多种无线接入技术为用户提供有效服务；（5）BS与GW对业务缓存进行共同使用，可以显著减少时延。

图2 5G核心网的典型架构

目前，各种无线接入技术都具备独立的ID以及鉴权方式，同时还有GW边缘的相应认证以及私密会话业务。所以每种无线接入都具有其独立的资源管理，并且相互之间不相通。而5G网络可以对功能块进行相应的优化设计，并对各种无线接入技术进行有效融合，从而对接入控制、鉴权、安全密钥等进行统一。此外，5G网络还采用了多路径管理机制，利用独立的数据路径管理、会话管理、多技术载波聚合等方式，从而完成多中无线接入技术之间的无损切换以及动态调整，同时对用户层和控制层进行有效隔离。

3 结束语

5G网络可以对多种无线通信技术进行融合，可以为频率许可以及频谱管理问题提供有效的解决方案，为运营商创造更大的经济收益，同时在安全性、私密性方面可以给用户带来更加完美的体验。5G网络技术将会从每个细微的地方对人们的生活方式进行改变，促进社会以及人们生活的良好发展。

[1]李广达，孙晨华，刘刚.卫星网络与地面网络融合的5G网络架构[J].无线电工程，2016（3）：63.

[2]杨随虎.5G移动通信相关技术与国内发展趋势展望[J].自动化与仪器仪表，2016（11）：104.

5G network technology and the core network architecture research

Shi yu

China Mobile Group Design Institute Co.,Ltd., Sichuan branch，Sichuan Chengdu 610045

With the continuous development of network， science and technology， and the popularity of mobile phones， computers，terminal equipment，prompt information flows become more rapid， convenient， simple and accurate. And 5G network technology not only reflects the rapid development of science and technology， but also to act quickly， the features of large capacity of information transmission. So in the future development of the information society， 5G network must be mainstream，can bring about huge change for people's life. In this paper the application prospect of 5G communication is analyzed，and the 5G core network architecture are studied.

5G network；new technology；core network architecture；intelligent network communication

TN929.5

A

1009-6434（2017）01-0009-02