摘要：第三代合作伙伴计划（3GPP）技术规范组自2016年开始加速5G标准R15、R16的研究进展，满足5G各垂直行业和切片应用完全标准化的R16预计在2019年底完成；国际电信联盟（ITU）于2016年2月启动了5G技术评估工作，5G标准化工作将于2020年完成；由我国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合推动成立的IMT-2020(5G)推进组目前已经发布了多份白皮书，并大力开展5G相关技术和服务功能的研发。核心网在演进过程中，依托与NFV基础设施结合，可提供网络切片、边缘计算等新型业务功能，同时5G核心网基于云化平台设计思路和服务化架构将提供更广泛的接入、更灵活的功能和更友好开放的业务提供能力。
关键词：5G；核心网；关键问题
1、5G核心网架构
5G核心网实现网络功能模块化以及控制功能与转发功能的完全分离。控制面可以集中部署，对转发平面的资源进行调度控制。用户面可以集中或者分布部署，当用户面接近网络边缘部署时，本地流量可以就近提供服务，提供端到端毫秒级时延。5G核心网控制平面功能借鉴了IT系统中服务化架构，服务模块可自主注册、发布、发现，规避了传统模块间紧耦合带来的繁复互操作，提高功能的重用性，简化业务流程实现。
2、5G移动通信核心网关键问题
2.1服务化架构
在SBA服务架构下的5G网络与4G网络，从功能层面上看，5G移动通信网络重新规划了功能，并做出了相应的调整，进而优化通信功能，增强合理化。SBA服务架构有四大优点，一是具有便捷性，主要体现在网络的部署、维护与升级三个方面；二是具有较强的扩展性，无需再引进新接口；三是具有灵活性；能够以模块化的方式将网络功能进行组合，进而与网络切片的灵活组网需要相一致；四是具有开放性，新接口能够为运营商提供便利，又能够以新的形式满足第三方业务的调用功能。与4G移动网路相比，5G拥有网元设计，传统的2/3/4G网络使用的网络架构为点对点的方式，具体来讲，就是要先对两个网元间接口进行提前定义域配置，并且被定义的接口只可用在特定网元中，灵活性较差，但5G网络能够使每个网元之间进行相互联系，可以按照实际需求进行灵活的连接。
2.2网络切片
5G网络主要有三大应用场景，eMBB移动高带宽，mMTC海量机器连接，URLLC低时延高可靠性，不同场景对网络资源的需求是不同的，如果都使用同一套网络资源，则网络很难在不同类型业务下都提供高质量服务，如果各自建设一张专用网络，则网络资源重复建设严重。而通过网络切片技术可以适应各种不同应用场景。网络切片是指将物理存在的网络通过NFV虚拟化技术构建出多个虚拟化网络，每个虚拟网络称为一个网络切片，为不同应用场景提供相应的网络功能。电信运营商提供丰富的核心网组件库和服务模板，通过动态编排和自动化部署，可以基于用户需求进行定制、快速构建和自动开通网络。网络功能又可以基于用户所处的位置信息、当前基站容量和负荷等信息，对网络切片进行智能选择。网络切片可以分为公共部分和独立部分：公共部分是可以共用的功能，一般包括签约信息、鉴权、策略等相关功能模块；独立部分是每个切片按需定制的功能，一般包括会话管理、移动性管理等相关功能模块。
2.3网关控制转发分离
在4GEPC网络中，虽然核心网网元设备在功能上实现了控制和转发，但是网元设备本身属于专有设备，在控制和转发实现上既缺乏灵活性，同时信令交互及管理较为困难。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在5G核心网网络架构体系下，基于SDN和网络功能虚拟化（NFV）思想，将在网关控制处引入更为灵活的控制转发（C/U）分离，与现网混合组网，最终形成控制面融合云化、用户面云化的5G核心网架构。在运营商传统的2/3/4G核心网中，由于核心网网元及功能模块是集中放置，所以在网络层级上地理位置较高，使得传统核心网对于低延迟业务支持能力较弱，并且信令交互复杂。而在5G核心网中区域DC、本地DC、边缘DC/MEC的分层可以针对不同应用场景提供不同层级服务，重要的是C/U分离可以实现用户面分布式部署，尤其是针对MEC的网关设备可以采用分布式部署，它使得核心网用户面将更靠近用户，并且可以按需灵活部署，支持更多的高可靠性、低时延服务业务（自动驾驶、工业控制等）。
2.4边缘计算
边缘计算是一种部署方案，把数据中心、缓存、计算节点部署在离用户较近的网络边缘，一可以减少核心网负载，二可以降低业务时延，提升用户感知，三可以实现网络能力开放，向第三方应用提供所需网络信息，优化业务体验。边缘计算是实现5G低时延的重要技术，也是5G超大连接模式下减轻核心网负荷的必然选择。边缘计算服务垂直行业、满足差异化应用场景，应用场景包括本地视频业务、车联网、物联网和本地能力开放等。边缘计算部署一般有三个层级，一是地市级的DC机楼，二是区县级骨干汇聚节点，三是汇聚机房和基站，边缘计算并不是离用户越近越好，而是要根据对网络质量的要求和应用需要的时延合理选择。越靠近用户，核心网负载越小，时延越小，但是部署成本也会级数增长。一般对于低时延场景，部署基站级节点，对于高流量大流量场景，部署于区县节点，对于海量连接场景，部署于地市级。
2.5网络功能虚拟化
SDN/NFV是5G核心网必不可少的关键技术。核心网网络结构从来都是运营商网络中最复杂的环节，主要体现在网元种类繁多、专用设备软硬件难以解耦和实现资源共享。随着NFV技术的引入，原有刚性的核心网网元结构将会被网络虚拟化系统架构下的跨功能统一资源管理架构取代，它包括硬件资源层、虚拟资源层和虚拟网络功能层。硬件资源层主要包括硬件基础设施，它可由多个厂家通用硬件设备构建，并且可以灵活采购分地域多DC部署。虚拟资源层是在硬件资源层基础上构建的成熟、开放、兼容的CloudOS平台，它是NFV三层解耦的核心因素，可以实现资源统一分配、向上保证支撑多租户、向下保证硬件无关性。虚拟网络功能层除了可以提供核心网的vIMS和vEPC功能平台外，还可以支撑第三方的APP系统，它不但具备高效弹性、业务无状态的特点，而且可以跨区域CD部署，其灵活性、可靠性和业务实现速度比传统核心网得到大幅度提升。因此随着SDN/NFV技术的引入，5G核心网体系架构将会更好的协调和敏捷，并具备高可靠性和高资源利用率的特点。
3、结语
综上所述，电信运营商移动网络核心网在向5G架构演进过程中，新技术和新业务功能不断更新和应用是一个较长的过程，并且在这个过程中，随着相关标准和规范的完善，5G移动核心网的部署策略也会不断调整优化，这些都将成为以后研究的重点和难点。
参考文献
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论文作者:姚永波,张振杰 你焦小龙,童欣宇,李欢
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年10期
论文发表时间:2019/10/30
标签：网络论文; 核心网论文; 功能论文; 架构论文; 切片论文; 用户论文; 业务论文; 《当代电力文化》2019年10期论文;