5G網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)及核心網(wǎng)架構(gòu)探究

郭金棟

【摘 要】這個(gè)時(shí)代，被稱之為信息時(shí)代，隨著網(wǎng)絡(luò)的興起、科技的發(fā)展、手機(jī)電腦等終端的普及，信息的流通變的簡單、準(zhǔn)確、快捷。而5G網(wǎng)絡(luò)不僅僅代表著人類科技的高度進(jìn)步，還以傳輸速度快、信息容量大的優(yōu)點(diǎn)完勝現(xiàn)有的3G、4G網(wǎng)絡(luò)，可以預(yù)見，在未來的世界中，5G網(wǎng)絡(luò)一定是社會(huì)的主流，在本研究中，我們將探究5G網(wǎng)絡(luò)及其核心網(wǎng)的架構(gòu)。

【關(guān)鍵詞】5G；核心網(wǎng)架構(gòu)；探究

0 前言

隨著3G、4G網(wǎng)絡(luò)的普及，人們漸漸的體會(huì)到了網(wǎng)絡(luò)通信的便利，由此5G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的開發(fā)業(yè)被提上日程，5G網(wǎng)絡(luò)能給人帶來更多的便利，其概念的產(chǎn)生不僅僅只是一個(gè)空話，而是被業(yè)界所認(rèn)可的、新的無線通信概念，對(duì)于現(xiàn)代的人們來說已經(jīng)不再僅僅滿足于更加快速的通信，而是追求智能的網(wǎng)絡(luò)通信。人們堅(jiān)信這種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)真的“無線的世界”，即人們無論在何種的環(huán)境下都能夠體驗(yàn)近乎靜止的通信，如果實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目標(biāo)，無論是對(duì)于人類的通信或其他領(lǐng)域都將是質(zhì)的飛越。

1 5G網(wǎng)絡(luò)前景展望

5G網(wǎng)絡(luò)的設(shè)想一旦成功將會(huì)是人類科學(xué)史上的一大步，它不僅會(huì)在通信方面有巨大的用途，還將在其他領(lǐng)域有不小的建樹，那么首先它將在通信領(lǐng)域?yàn)槿藗兲峁┍憷?，?jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)全球的網(wǎng)民高達(dá)20億人次，手機(jī)用戶更是網(wǎng)民的2.5倍，達(dá)到了驚人的50億人次，網(wǎng)絡(luò)的通訊負(fù)荷逐漸加重，因此人們迫切的希望出現(xiàn)新的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)來改變這一現(xiàn)狀，而可以支持3D電影和超高清視頻的的5G網(wǎng)絡(luò)顯然符合人們的需求，由此可見5G網(wǎng)絡(luò)一定會(huì)是未來的主流通訊技術(shù)。其次5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不僅僅只有傳輸速率快這一優(yōu)點(diǎn)，在其傳輸?shù)倪^程中，還表現(xiàn)出了延遲低、可靠性高、能耗低的特點(diǎn)，根據(jù)這幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，我們就可以想象出5G網(wǎng)絡(luò)在未來的生活中一定會(huì)發(fā)揮出巨大的作用，例如，人們可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)旅游，利用5G網(wǎng)絡(luò)將旅游景點(diǎn)的風(fēng)景投射到自己的家中，構(gòu)成一個(gè)虛擬的、逼真的景象，就像人們?cè)趯?shí)地旅游一樣；當(dāng)發(fā)現(xiàn)突發(fā)狀況時(shí)，像突發(fā)疾病、自然災(zāi)害、軍事沖突等事件，人們可以用5G遠(yuǎn)程通信技術(shù)進(jìn)行實(shí)地的指揮，省的到時(shí)因指揮人員無法及時(shí)趕到而造成不可估量的損失；在工農(nóng)業(yè)方面，5G網(wǎng)絡(luò)也會(huì)“大展宏圖”，它可以在施工過程中，時(shí)時(shí)監(jiān)察施工情況，在農(nóng)業(yè)方面，它可以讓農(nóng)民坐在家中操控機(jī)械進(jìn)行務(wù)農(nóng)，十分的方便快捷，它也可以時(shí)時(shí)刻刻的監(jiān)察環(huán)境，為地球的環(huán)境保護(hù)盡自己的一分力量；而且如果應(yīng)用大范圍的5G網(wǎng)絡(luò)通信，未來的通信將會(huì)更加的穩(wěn)定，不會(huì)輕易地受到雪災(zāi)、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害的影響，不用讓家人為你擔(dān)心。由此可見5G網(wǎng)絡(luò)通信真的是“神通廣大”，當(dāng)然也會(huì)有我們沒有想到的用途，在列舉的時(shí)候遺忘了，但是這并不妨礙我們對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)的渴望，5G網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)是勢(shì)在必行的。

2 5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)梗概

既然5G網(wǎng)絡(luò)是未來的發(fā)展趨勢(shì)，那么所有的人理應(yīng)重視這項(xiàng)技術(shù)，事實(shí)上也正是如此，從現(xiàn)在的情況來看，國際上已經(jīng)有許多的組織開始著手研發(fā)這項(xiàng)技術(shù)，即5G網(wǎng)絡(luò)及其架構(gòu)的研究。國際電信聯(lián)盟、歐洲、韓國、日本、我國都已經(jīng)成立了專門的研究小組進(jìn)行這項(xiàng)技術(shù)的研究，但由于人們對(duì)這項(xiàng)技術(shù)只有概念上的闡述并沒有詳盡的介紹，因此各國與各個(gè)組織對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)的研究方向各有不同，有的從人們的需求、頻譜方面研究，有的從架構(gòu)方面研究，還有的從技術(shù)方面研究。從這些研究來看，目前關(guān)于5G的研究仍然處于需求的滿足以及空中接口技術(shù)公關(guān)階段，并沒有提出明確的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架以及成熟的技術(shù)，但是各個(gè)研究單位已經(jīng)在一些基礎(chǔ)的技術(shù)和架構(gòu)的設(shè)計(jì)上形成了一些共識(shí)，而在滿足人們需求的這方面，研究單位普遍的將靈活、高效、支持網(wǎng)絡(luò)服務(wù)當(dāng)作自己的基本設(shè)計(jì)目標(biāo)，而在技術(shù)方面，5G網(wǎng)絡(luò)被公認(rèn)的最可能應(yīng)用的基礎(chǔ)技術(shù)便是SDN、NFV技術(shù)，而核心網(wǎng)與接入網(wǎng)融合、移動(dòng)性管理、策略管理、網(wǎng)絡(luò)功能重組等技術(shù)也有待于研究，有可能成為未來5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。

3 5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)所遇到的問題

在通往5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵道路上并不是一帆風(fēng)順的，其中還有許多的問題等待著我們的解決。首當(dāng)其沖的便是終端問題，雖然現(xiàn)在的手機(jī)、電腦等的發(fā)展非常好，技術(shù)異常發(fā)達(dá)，但如果應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)、資料的傳輸，手機(jī)及電腦的芯片的處理速度非常可能跟不上數(shù)據(jù)的傳輸量，因此終端問題的解決勢(shì)在必行；如果要實(shí)現(xiàn)正真的5G時(shí)代，基站的改變不可避免，因?yàn)橐獫M足人們隨時(shí)隨地都可以進(jìn)行通信的目標(biāo)，基站的設(shè)計(jì)必須是小型化、功能強(qiáng)大多樣化的，小型化的基站可以保證安裝在任何場景，并能與周圍的環(huán)境融為一體，像變色龍一樣，這樣設(shè)計(jì)可以在不影響環(huán)境美觀的情況下為用戶提供方便，滿足了人們的需求，但在現(xiàn)階段由于現(xiàn)在使用的是EPC網(wǎng)絡(luò)，而EPC網(wǎng)絡(luò)使用的是固定網(wǎng)元P-GW作為分層結(jié)構(gòu)，不能夠滿足5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸需求，這會(huì)很大的影響5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度，因此這項(xiàng)技術(shù)也需要改進(jìn)；上面我們已經(jīng)說到了關(guān)于5G終端、5G傳輸過程中出現(xiàn)的問題，接下來就是我們?cè)?G的控制方面所遇到的難題，集中或者分布的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架一直是研究者互相爭論的焦點(diǎn)，兩方的觀點(diǎn)也是各有各的道理，從互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的歷史來看，首先是C/S分布，之后是P2P應(yīng)用，最后是現(xiàn)在的云計(jì)算中心，這些不同時(shí)代的或集中式或分布式的構(gòu)架各有各的優(yōu)點(diǎn)，也各自有各自的局限性，以我們古代的國家為例，實(shí)行的是中央集權(quán)制度，卻也出現(xiàn)了大唐盛世，而在西方，實(shí)行的是分布式管理，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也是良好的。由此可見，兩種管理制度的選擇非常困難，而我們則是要做出這道艱難的選擇題。

4 解決5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)問題的建議

上文已經(jīng)提到了一些實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)所出現(xiàn)的問題，在這里我們將提出解決這些問題的建議，首先在終端的芯片的處理功能不足的情況下，我們可以使用納米技術(shù)制作芯片，因?yàn)榧{米非常的微小，將其用在制作芯片上，即使芯片非常的小納米技術(shù)也會(huì)有非常大的操作空間，它將會(huì)賦予芯片超高的精度、復(fù)雜程度及完善的功能，所以納米技術(shù)絕對(duì)是制作芯片的不二選擇；其次在5G的傳輸過程中，我們可以引入扁平化的IP架構(gòu)，扁平化的IP構(gòu)架是以業(yè)務(wù)量為依據(jù)，打破行政區(qū)域，實(shí)現(xiàn)跨省匯聚，減少匯聚節(jié)點(diǎn)，減少匯聚層次；在核心節(jié)點(diǎn)、匯接節(jié)點(diǎn)和邊緣節(jié)點(diǎn)重疊的節(jié)點(diǎn)，內(nèi)部簡化為一個(gè)層次；根據(jù)業(yè)務(wù)量，任何邊緣節(jié)點(diǎn)可以直接連接核心節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)跨省直聯(lián)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的IP化。這種架構(gòu)的轉(zhuǎn)變會(huì)減少數(shù)據(jù)通道中的網(wǎng)元數(shù)量，進(jìn)而將信息的傳輸?shù)膿p耗降到最低，非常的有利于5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的建設(shè)；而對(duì)于集中或分布的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架選擇而言，本文更加傾向于選擇集中式的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，因?yàn)楝F(xiàn)在云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展使得計(jì)算機(jī)的運(yùn)算變得更加的精準(zhǔn)迅速，集中式的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架更加有利于數(shù)據(jù)的處理，相當(dāng)于統(tǒng)一的思想接管分布式的“小構(gòu)架”，這與我們的人體結(jié)構(gòu)十分相像，相信這種構(gòu)架的選擇一定會(huì)為未來的5G網(wǎng)絡(luò)通信的發(fā)展鋪平道路，會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的迅速處理、收集、分類有十分大的幫助。

5 結(jié)語

我國已經(jīng)提出了全面建成小康社會(huì)的目標(biāo)，而建成這個(gè)目標(biāo)的前提除了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民素質(zhì)的全面提高外，顯然5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)也應(yīng)該包含在內(nèi)，因?yàn)閺氖聦?shí)上看，5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)對(duì)我國的各方面的提高都有很大的幫助，但除了技術(shù)層面上提高外，我們還應(yīng)該注意關(guān)于5G普及方面的問題，即很好的控制使用5G網(wǎng)絡(luò)通信的成本，如果這項(xiàng)技術(shù)使用的代價(jià)過于昂貴，那么在普及這項(xiàng)技術(shù)的時(shí)間就會(huì)被無限的延長至人們可以接受這個(gè)成本為止，而這樣對(duì)于先研究出這項(xiàng)技術(shù)的研究方來說明顯是非常不利的，因此希望研究方可以注意到這方面的問題并事先準(zhǔn)備出解決方案，而且在研究的過程中要與各研究方相互交流，爭取少走一些彎路。

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[責(zé)任編輯：王偉平]