试论5G移动通信核心网关键技术研究

2019-11-28滕张岷

商品与质量 2019年45期

滕张岷

国网湖南省电力有限公司水电分公司湖南长沙 410000

4G网络的普及，使我们日程的出行、工作和生活等更加便利。相关数据显示，截止到今年上半年，使用手机上网的用户已经高达12.2亿人，而使用4G网络的用户已经高达9亿人。使用的人数过多，就给4G网络的运行带来了更大的挑战。5G网络在试用期间，其优势逐渐显露出来。

1 5G部分关键技术

1. 大规模MIMO技术

传统的TDD网络的天线基本是2天线、4天线或者8天线，而大规模MIMO技术的通道数达到64/128/256个。该技术适用于宏蜂窝小区和中心基站。

1.2 超密集组网（UDN）

在5G的典型热点高容量典型场景中，为了实现5G网络的高流量密度、高峰值速率、高用户体验速率，将采用宏微异构的超密集组网架构进行部署[1]。

1.3 新型多址技术

以PDMA、SCMA和MUSA为代表的新型多址技术通过多用户信息在相同资源上的叠加传输，在接收侧采用先进的接收算法分离多用户信息，相比于OFDM，不但可以提供更高的频谱效率，支持更多的用户连接数，还可以有效降低时延。该技术可以作为未来5G系统的基础性核心技术之一。

1.4 新型多载波技术

基于滤波器组的正交频分复用（FB-OFDM）技术，即在收发端通过多相滤波器进行子载波级滤波，简化实现的复杂度，能根据不同场景的需求侧重点，选择合适的波形函数调制发射数据，从而灵活地适用于不同的业务。

1.5 认识无线电技术（CR）

认识无线电技术就是在不产生干扰的前提下，终端通过对频段进行持续的频谱侦听，获取某一频段在时域、频域、空域的使用空隙，从而实现对频谱见缝插针的利用，提高了频谱利用率。

2 5G核心网及无线网络搭建

2. 核心网

5G网络以SA作为目标架构，初期采用NSA架构进行规模试验，产业链成熟后，采用SA架构进行规模部署。NSA阶段，对于有切片需求的区域，可采用NSA/SA双模组网，支撑2B（政企客户）业务发展。NSA组网是以现有的LTE接入和核心网作为移动性管理和覆盖的锚点，新增5G接入的方式。引入双连接概念，信令面由主站处理，用户面可选择走主站或者从站，以Option3为例，LTE做为主站，5/4G互操作由主基站控制完成。SA组网，是指5G—NR独立组网，直接接入5G核心网。终端同时只保持4G或5G的用户面连接，4G和5G可采用切换流程进行互操作，可能涉及4G/5G核心网间互操作[2]。

2.2 控制和转发分离

当前，运营商的4GEPC核心网的网关使用的是S-GW与P-GW合设的设备，形成一种Serving—Area覆盖整个省的业务。在用户端发起移动互联网业务后，可以通过eNodeB向运营商做好IP承载网接入工作，在省会汇聚业务流量后，再向S-GW/P-GW接进，之后将其从移动网转出来，更加方便用户访问互联网。5G核心网运用用户平面与控制平面全部分离的架构，其主要优势在于控制平面功能模块可以在省会进行集中部署，科学调度转发平面的资源；就用户平面网络功能模块来讲，其能够结合实际需求运用分布式方法或者集中方法，合理的部署。如果用户平面功能下沉至边缘DC，就能够实现本地流量分流，且减少端之间的时延。

2.3 网络功能虚拟化和网络切片

切片技术是5G网络中的一项关键技术，让其可以实现各种业务场景和业务类型，根据需求科学定制网络。5G核心网利用SDN技术，让5G核心网的硬件平台和网络功能可以解耦，形成各种网络功能模块，通过组合这些模块，形成特殊的网络切片。网络切片主要包括接入网络及核心网络等，各个网络切片间能够完成不同网络切片之间的资源共享，也能够将不同网络切片间的资源进行相互隔离。核心网络又包括两部分，控制平面以及用户平面。控制平面所采用的架构是服务化架构，而用户平面所采用的架构模式则可以根据转发性能的需求进行合理的选择。无线网接入在确保网络质量和系统容量等重要指标不受干扰的情况下，无线网络切片必须要基于无线网络DU分层架构，能够运用虚拟化技术，将一些基础设施资源进行共享。必须要重视空口时频资源的合理运用，采用相应的帧结构等不同技术相融合的方法，实现无线资源的智能调度，还可以利用无线网络参数对功能重新配置，以实现不同的切片功能。其中，网络切片管理功能可以实现切片编排管理，还可以将切片的SLA分解成切片子网的SLA。而通信业务管理能够实现从业务需求映射到网络切片需求[3]。

2.4MEC技术的应用

MEC技术在校园和企业当中的应用比较广泛。因为，MEC技术有深度解析的功能，能直接识别出业务类型是本地业务还是非本地业务。如果是非本地业务，那么可以将数据转发到核心网进行集中处理。如果识别为是本地，这样就能够直接分流到本地的服务器当中。这种MEC技术在校园和企业当中的应用主要能够对本地业务实行分流，这样就能够减少许多不必要的消耗，而业务访问时间问题也能够得到解决。对于核心网的压力来讲，也能够起到很好的缓解作用。这样一来，用户体验就会不断地提高，本地数据的安全性能也能够得到强化。最重要的一点，也能够开展相应的增值服务，并不断促进5G网络的发展。