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面向未来移动通信的核心网架构研究

范文

张帆

【摘要】面向未来移动通信的5G网络可以更加快速、有效缩短时延、拥有更多用户、具备更加快速的移动性，可以支持超密集网络、可靠通信以及大规模机器终端的接入。5G网络的发展不仅给无线技术带来挑战，而且对核心网也提出了更高要求。本文对面向未来移动通信的核心网架构进行研究。

【关键词】面向未来移动通信核心网架构网络

以虚拟化网络以及软件定义网络为基础的虚拟化核心网架构，不仅可以使核心网的接口与协议更加简化，而且还对智能化管理模块进行构建，可以使未来移动网络更具自动化，使5G网络可以在各种环境中正常通信。同时虚拟化核心架构可以对功能进行集成，将处理模块与用户模块进行分离，使核心网更好的进行分布式处理。

一、以4G网络为基础的核心网虚拟化

在4G网络架构中，核心网是由一系列的物理网元构成的，同时物理网元之间有标准化接口进行连接通信。在4G网络架构中控制面与用户面是分开的，其中控制面負责用户的接入管理、鉴权、会话管理等；而用户面主要是对用户的数据包进行转发、隧道管理、地址管理等。虽然4G网络架构中控制面与用户面是分开的，但用户面的相应网元中依然有部分控制面的功能，主要负责IP地址分配、会话管理等功能。对核心网虚拟化时，最简捷的方法就是对物理网元分别进行虚拟化。

二、面向未来的移动通信核心网架构

1、集成虚拟核心网架构。虚拟核心网架构构建的前提是不改变4G架构。在虚拟化平台上网元之间的数据是共享的，明显减少网元之间的接口以及信令交互，从而缩短时延，提升通信效率。同时在虚拟化平台上可以更加容易实现核心网元的功能。而集成的核心网软件包可以减少网元之间的接口，简化流程，有效缩短时延，提升系统的便捷程度。

2、多张网络并存的核心网。5G网络具有较强的多样性，可以满足各种场景的不同需求。5G网络不仅需要支持超密集网络，而且需要支持海量连接，同时还需要确保高速传输与可靠性。在5G网络场景中并不需要同时对所有性能进行支持，如果在同一张网络中对所有需求进行支持，不仅会提升网络要求，而且不利于对网络性能的优化。而在5G时代，网络需求会更多、更高，用一张网络对各种功能进行支持的难度越来越大。而运用网络虚拟化技术，可以对新的移动核心网进行有效构建，只需要把不同版本与功能的虚拟核心网网元的相应原件与需求告诉编排器，就可以自动的为核心网分配硬件资源，对相应软件进行加载，对网元进行实例化与配置，并对网元之间的链路进行分配。如图1所示，为多张核心网并存的未来网络运营模式。

图中运营商同时运用两张虚拟核心网，其中一个是针对人与人之间进行通信的网络，另一个是针对物联网的专用核心网。运营商可以运用专用网络作为物联网的终端服务，可以以物联网的特点为依据对网络进行有针对性的优化。同时不同的虚拟核心网可以对基础设施与转发设备进行共享。

3、智能管理。智能管理可以自动的对网络进行配置，对正在运行的网络进行实时监控，并以网络的运行情况为依据进行恰当、有效的调整，以确保网络达到最佳的运行状态。5G网络时代，NFV的引入与应用使多个专用核心网同时运行成为可能。但是核心网的配置与维护工作量会提升。所以需要对网络自动安装、部署、配置与维护的实现进行重点研究。为了对网络智能管理进行支持，首先需要对正在运行的网络相应状况信息进行收集；其次，需要对空闲资源的情况进行收集；最后，还需要对与业务有关的信息进行收集。在所需信息收集完全后，对信息进行分析。而收集信息的主要目的就是对终端的行为模式进行了解与掌握，并以此为依据对网络进行优化。网络智能管理系统不仅需要对各种信息进行收集，并进行有效的分析处理，而且还需要提供接口，可以使运营商管理人员对必要信息进行配置。例如：策略信息、可以选择的、新型的网络服务需求。其中策略信息可以是网络部署策略、优化策略等，而网络服务需求就是企业、政府、运营商等大客户的需求。网络智能管理系统需要根据相应要求进行网络部署与优化。如图2所示，为未来核心网中的网络智能管理系统。

结束语：以虚拟化4G核心网为依据，利用5G网络的热点技术进行有效简化，提出了一种集成的虚拟化核心网架构，可以支持网络智能管理，并实现多种核心网的并存。集成的虚拟化核心网架构可以对核心网功能进行集成，并将处理模块以及用户模块分离，从而使网络可以更好地进行分布式处理。同时智能管理模块的引入与应用，可以使网络实现运行与维护的自动化。

参考文献

[1]杨国健，侯慧峰，张晓龙.移动核心网络技术发展研究[J].信息安全与技术.2013（10）.

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