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5G核心网演进需求及关键技术的探讨

作者:邓玮 来源:科学与财富 202019期 时间:2020-11-19

摘要:近年来,我国已经正式启动5G商用进程,也已经清楚明确5G核心网架构以及关键技术。但是要使5G业务得到有效运行维护,必须要对其不断完善和演进。对于5G核心网演进...

  摘要:近年来,我国已经正式启动5G商用进程,也已经清楚明确5G核心网架构以及关键技术。但是要使5G业务得到有效运行维护,必须要对其不断完善和演进。对于5G核心网演进来说,其从多个方面进行实现,比如:灵动网络以及确定网络等等。基于此,本文主要介绍了5G核心网的演进需求,而且分析了5G核心网演进的关键技术,希望可以为有需要的人提供参考意见。

  关键词:5G核心网;演进需求;关键技术

  5G核心网的创新动力来自于两个方面,一是5G业务场景需求,二是新兴的ICT使能技术,目的在于建立性能强、自由调配的广域网络基础设施,加强网络运营能力。5G系统架构所运用的设计思路是以原生云化设计为主,其关键特性涉及到很多方面,比如:服务化架构以及网络切片等等。

  一、5G核心网的演进需求

  (一)5G核心网的现状分析

  5G将全业务和全连接的时代正式启动。与4G核心网相比之下,5G通信网可以在同一时间提供多项服务,比如:超可靠低时延通信以及eM-BB等等,可以实现一网有多种使用,让行业可以进行数字化转型,首先,不同的屏蔽接入方法,可以实现以用户体验为关键的多接入网络[1]。其次,边缘计算机以及网络切片可以为社会各个行业提供按照需求服务。现阶段,已经启动独立组网的5G核心网商业部署。5G核心网关键技术已经获取重大的进展,主要体现在以下几点:

  第一,云化部署。就5G核心网来讲,其中心在于云化部署。现如今,大区集中全云化核心网技术越来越成熟。云化部署可以建立以业务感知为依托的弹性网络,让业务容量突破传统硬件限制的约束,可以真正实现网络功能根据需求生产、资源根据需求合理分配,确保5G网络建设具有更强的稳定性以及高效性。目前,在中心云部署中5G核心网依旧处在初步探索阶段,需要引进边缘云,而且中心云技术架构有待进一步演进。第二,服务化架构。5G网络将传统网元变成服务,将传统的网元间接口变成服务和的服务之间的操作。通过引进服务,对组件化充足是非常有利的。以超文本传输协议为依托的服务化接口,使业务以及网络可以实现灵活化设计。现阶段,5G核心网控制面板已经都运用服务化架构,然而该架构依旧缺乏较强的灵活性,而且用户面功能网元也不能实现服务化。第三,网络切片。网络切片可以在同一时间支持多样化的业务场景以及用户定制网络服务,直接关乎到运营商今后的运营商业模式。当前,不管是无线接入网还是5G核心网,都可以支持网络切片,传输网还可以利用多项技术,达到逻辑隔离的目的,比如:虚拟局域网等等[2]。然而切片标准定义包含很多行业组织,比如:电信管理论坛以及全球移动通信系统联盟等等。不同组织之间彼此协同进展速度较为缓慢,直接影响端和端之间切片的商用发展,造成当前网络切片依旧主要是技术验证以及示范等等,端和端之间切片依旧局限在同一个厂家设备。

  (二)业务发展需求,5G核心网不断加强

  在5G商用日益深入的背景下,5G应用重点不再是消费互联网,二是产业互联网。相对于消费互联网服务而言,产业互联网应用将确定性的服务提供给用户。这些服务在很多行业都有需求,比如:交通以及能源等等。现阶段3GPPRell5是5G核心网的前提,其eMBB业务场景是以实时游戏以及高清视频等等为主。必须要支持URLLC与mMTC服务,不只是要加强接入网,还要加强核心网。

  二、5G核心网演进的关键技术

  5G核心网演进的关键技术主要表现在以下几点:

  (一)网络架构

  第一,网络切片演进。5G核心网主要特性是切片。与传统的服务质量有很大的差异,切片能够提供端和端之间的专用网络,可以满足行业不同用户的网络化需求。但是QOS只可以提供单一类型用户的性能保障,APN和DNN只可以选择服务接入点,不能对无线能力进行准确区分。选择4G或者5G互通切片。就4G来讲,其不能进行网络切片[3]。在4G与5G网络互通过程中,怎样正确选择5G网络切片,进而防止或者降低对4G网络造成重要的影响,这是必须要着重解决的主要问题。因此,必须要不断加强网络切片技术,在4GEPC中选择移动性管理功能以及通用的接性,然后从会话管理功能中AMF获得目前会话的一种网络切片,选择适合的辅助信息,最后选择相应的5G切片。并且在切片内认证鉴权方面,在接入网络切片过程中,运营商不仅要认证终端,而且切片所有者必须要认证终端,进而使5G网络具有更强的安全性。因此,必须要不断加强网络切片技术。在注册中,加入切片以及终端的认证与鉴权交互,达到切片和终端之间的彼此认证。同时,切片AAA可以在任何时候,将终端的认证取消。

  (二)垂直行业使能技术

  首先,5G时间敏感网络。音视频桥接任务组是在2007年建立的,使用高清多媒体接口以及同轴电缆[4]。AVB属于L2桥接网络。在2102年其将名字改成TSN任务组,可以提高实时性、然而TSN还是仅仅可以支持L2桥接网络。在2015年成立确定性网络工作组,力求让TSN可以局域网扩大到广域网,真正实现L2或者L3的确定传输渠道,进而提供确定的时延。就工业控制领域来讲,以往的有关机制已经远远无法满足现代需求。要想为工业控制领域应用提供大力支持,5G除了有URLLC的通信服务基础,也必须要有新增时间同步以及时延,添加可靠性的指标,而且必须要无线化TSN网络,成为5GTSN,其将5G网络作为TSN桥,保证用户终端与UPE之间具有较强的流通调度能力,能够确保不同类型业务流量的共网优质传输。

  (三)5G非公开网络

  部署专有网络的方法主要有两种,分别是独立的网络和与公共网络集成部署。其中,就与公共网络集成部署来讲,其运用先进的NPN技术得以真正实现[5]。5GNPN根据网络切片与闭合接入网的有机结合,让不同端之间的资源可以隔离,要求非垂直行业终端可以接进专属基站以及频段,确保行业每个用户的信息独立享受以及网络安全,将专有的网络提供给工业领域中的一些特定用户,比如:在工厂中可以专门建立网络服务于机器人控制。为了区分公网,NPN网络的网络标识是单独的,可以选择私网,也可以接进公网。

  三、结语

  总而言之,随着计算机技术、网络技术的不断发展,当前人类即将全面进入5G时代,在4G的基础上升级和更新。在5G核心网的演进中,其经历多个阶段,不同的阶段,有不同的特点。并且5G核心网的关键技术有很多,比如:网络架构、垂直行业使能技术以及5G非公开网络等等。因此,为了可以保证通信质量,满足现代人的需求,运营商必须要紧紧围绕其关键技术,合理运用,这样才可以提高通信的时效性、安全性和稳定性,而且进一步促进我国通信行业稳定发展,

  参考文献:

  [1] 王卫斌,朱进国,王全.5G核心网演进需求及关键技术[J].中兴通讯技术,2020,26(01):67-72.

  [2] 陈亚权,方琰崴.5G核心网NSA和SA演进方案[C].TD产业联盟、《移动通信》杂志社.5G网络创新研讨会(2019)论文集.TD产业联盟、《移动通信》杂志社:中国电子科技集团公司第七研究所《移动通信》杂志社,2019:242-246.

  [3] 许飞滨.基于应用场景的5G核心网演进策略分析[J].數字技术与应用,2019,37(02):21-22.

  [4] 张亚飞,阎东.5G核心网演进及部署方案研究[J].中国新通信,2019,21(04):60.

  [5] 康艳萍,王赣清,杨国涛.传送网承载5G业务的关键技术研究[J].广东通信技术,2017,37(06):74-79.

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