5G核心网架构探究翟江华

5G核心网架构探究翟江华

翟江华

中国电信股份有限公司东莞分公司广东东莞52300

摘要：随着通信网络的更新迭代，5G网络的研发与应用已被提上日程。5G网络技术的出现是科学技术领域的一项重大成果，因此，必须要加大对于5G网络技术研究的投入力度。

关键词：5G移动网络技术；核心网架构；思考

随着科学技术的飞速发展、信息化时代的到来，移动通信产业迎来了前所未有的发展机遇，人们的生活方式和工作方式都发生了翻天覆地的变化，但是在繁荣发展的同时也面临着巨大的挑战。移动通信技术在不断升级演进和发展的同时，移动通信网络架构也需要不断革新。从1G到目前的4G乃至临近的5G，移动通信技术在不断升级、演进和发展。移动通信为满足每一代新系统的性能和业务要求，与其相对应的网络架构也必须要进行实时动态的调整。因此，为了移动通信系统网络架构能够匹配新系统性能和业务要求，就亟需对5G时代核心网的架构进行重新规划。

一、接入网结构的基本内涵

5G移动通信技术的接入网结构和融合针对于传统的接入方式来说，代替单一的无线控制接入方法，并且形成集中化的处理结果。通过基站来实现一些虚拟资源的分配和使用，这是对于第5代移动通信技术接入网络管理的前提。基站的作用确实并不少，在实现虚拟资源的分配时，基站可以帮助人们部署促使资源分配更为合理。研究者所普遍认为的业务类型，基于多样化的业务服务，需要给客户提供差异性的服务：

1.eMBB该种应用场景主要是在车站、体育馆等等人流和流量非常密集的区域，这些区域往往数据流量比较密集，用户体验速率往往是以数10倍的峰值速率和流量密度，所体验的流量承载量过大，实际上是对于移动网络数据的一种深度挑战，因此，采用这种模式能够保证用户在高移动输出下动态、移动的找到业务连续性的广泛覆盖场景。

2.uRLLC这种模式所面临的是机器和机器之间、传感器、智能城市、森林防御系统等的系统和设备流量的载入，它的载入可以满足设备低功率大连接的场景化需求，满足接入设备数量巨大，功耗比较低的情况，最大使用需求可以达到100万每平方千米，连接树的密度和性能指标是特定的。要求信息不能够出现拥堵的情况，而目前移动数据流量难以解决信息快速拥堵和阻塞的问题，是第5代移动通信技术所急需改变的现状。

二、5Ｇ在移动通信应用总体架构中的安全问题

1.移动终端丰富，成为攻击的主要目标终端层包括各种移动终端、平板、机动通信车辆、卫星终端、物联网设备等。终端形式多样，因实现功能业务而不同。例如:①可以使用普通手机，在平时可以正常使用，通过定制安全切换后，可以进行不同程度的保密业务;②支持海量的物联网终端，在特定场景下可以有效部署物联网终端进行低功耗低速数据业务，实现对环境的数据采集、上报;③终端之间可以实现设备到设备(D2D)等技术，在未来终端直通D2D技术可以缩短终端发送和接收距离，也可以实现数据分流，满足用户体验速率和网络整体频谱利用率。丰富的移动终端，随看使用范围的显著拓展，被移动僵尸网络、移动恶意软件攻击的概率将大大提高。3GPP里，从机密性保护的用户与信令数据，安全化处理与存储的签约凭证，隐私保护化的用户方等方面人手，对终端安全进行了统一要求。终端安全防护是个系统工程，需要从硬件、系统、应用三个层面通盘考虑，体系防护。

2.基础设施脆弱

随着5G技术、SDN技术的创新和飞速发展，使得互联网与各行各业的联系更加紧密。5G网络架构主要包括数据接入云、数据转发云和业务控制云三部分组成，更加开放、多元的网络环境导致各个层次和网络单元面临更加严重的网络安全威胁。5G技术的核心网络运行过程中需要大量的基础设施保驾护航，包括物理机、网络设备、虚拟存储设备、网络控制器和管理平台等。5G应用维度的扩展也使得大量的物联网设备终端、网络传感器、服务接口、应用接口和网络节点也融入到网络体系中。但是由于协议的多元化和设备的多元化导致了尚未形成统一的安全防护措施，使得5G网络遭受恶意攻击的可能性增加，操作网络终端和数据被窃取的风险。

三、5G移动通信技术核心网架探索

1.如今，5G移动通信技术在核心构架环节还处于研发与探索阶段。技术的研发需要解决多种复杂的问题，因此不同的研发者有不同的研发背景和目标，导致出现多种不同的研发方向。比如一些研发者注重解决频谱和满足社会需求不断增长的问题；一些研发者则更加重视研究移动通信技术的结构建设方面。但在移动通信技术的基础技术和结构建设环节各个部门已经有了相同的研究方向。在解决社会需求和频谱方面已经制定了以提高移动通信网络的效率和运行的速度的主要发展方向。除此之外，SDN和NFV技术要快速地广泛应用在5G移动通信网络基础技术中，并把核心网与接入网更合理的整合在一起，同时科学地对技术的移动性通讯环节进行管理，使网络用户的通信体验能到改善。

2.控制平面与转发平面进行分离根据移动通信网络演进趋势的启发，5G核心网络架构的设计方向需要将5G网络中控制面与转发面进行相分离，这里分别由不同的网络节点承载，形成两个独立的功能平面。控制面与转发面分离优势是使得网元功能更加独立，这样灵活性和伸缩性都提高了。针对控制面和用户面不同的需求与特征，可以分别进行进一步优化与独立扩展，最终才能满足5G不同应用场景的核心网络需求。

3.面向多样化服务的网络切片第5代移动通信网络针对不同的服务需求和性能指标，将网络划分成一个又一个的网络功能实体，这些网络功能实体的组合，实际上相当于被切片之后形成了小型网络，小型网络与目标用户和终端所提供的指令，是紧密连接的面向每一个不同服务制定网络用户采用编排架构的接入方式，这样使得网络的开放程度更大，也就是人们所说的AnythingasaService。

4.快速的灵活响应SG快速的灵活响应即超低时延，为自动驾驶、无人机高清视频传输、远程手术等提供了技术支持。目前的4G网络理想状态下端到端时延为lOms,5G理想状态下端到端时延为1ms，我们可以发现5G的时延仅为4G时延的1/l005G通过大幅降低空口传输时延，减少转发节点，缩短源至目的节点距离等思路实现。其安全需求主要表现为:需要提供低时延的安全算法和协议，最优化原有密钥管理等流程，支持涉密数据保护，支持边缘计算架构。

5.解决思路及方法在国家层面上，需要加强互联网安全和相关违法行为的监控力度，尽可能出台相关的法律政策，做到有法可依、依法治网。随着近年来互联网应用的普及，越来越来的网络安全问题引发的恶性事件不断爆发，国家以制定了相关的法律法规，遏制相关事件的发生。《中华人民共和国网络安全法》的出台为我国互联网问题的解决提供了有效的法律依据。但是随着网络新技术的不断发展，各种新型的网络违法案件类型不断涌现，目前的法律恐无法解决后续存在的问题，因此建议相关部门加强网络安全和违法案件立法工作。“生态共治”理念是目前需要政府部门进行推广和实施的。目前的形势下，网络安全的防护无法仅仅通过一个部门或者一个机构来完成，需要全社会参与，共同推送互联网安全标准体系的构建和安全联盟的建设。

结束语

综上所述，不断研究和开发5G移动通信网络的技术和核心构架，对实际的网络技术的探究有重要的积极意义。本文对未来５Ｇ应用场景及可能面临的安全需求和在移动通信应用总体架构中的安全问题上，进行了分析和探讨，对下一步５Ｇ移动通信系统组织运用的安全问题思考，具有一定的参考意义。

参考文献

[1]易辉.5G技术应用浅谈[J].信息通信,2017(05):204-205.