冯娜

【摘要】 5G网络架构是当下国内业界以及国外业界都在不断探索和研究的重要课题，随着虚拟化技术、云计算技术以及软件定义网络技术的不断发展和深入，促使蜂窝网结构的重新设计逐渐得以实现。本文就5G网络架构设计的几个重要问题进行深入分析，并对这些问题的影响因素进行初步探讨，希望能够为我国5G网络架构设计带来一定参考帮助。

【关键词】 5G 网络结构设计 重要问题

当下4G网络快速扩大的商用部署规模，进一步体现出了移动互联网对现代人们日常生活和工作的影响和重要性。由此，5G移动通信系统逐渐开始不断研发和探索。由于香农极限对频谱效率提升空间的阻碍，再加上日渐稀缺的频谱资源，国内外业界逐渐开始认识到想要实现5G需求，不但要突破当下的空中接口技术，同时创新网络结构也是其重要推动力。为了让更快的速度、更低的时延、更多的连接以及更高效率的5G网络愿望得以尽早实现，就必须全新设计现有的网络结构以及网元功能形态。

一、集中和分布的网络架构问题

集中和分布的网络结构一直以来都是业界人士所争论的关键问题之一。在业界的应用中二者也是此消彼长。以互联网为基础来讲，从初始阶段的C/S，然后到分布式的P2P应用，最后又到云计算中心，从表面上来看发展思路都存在着很大差异，其实不然，其主要是因为业务发展和设备处理能力限制而引发的结果。以人为例，人体本身就是一个非常出色的集中控制以及分布式处理与感知的一个系统。人的大脑的主要作用在于处理和管理人体的各个器官及肢体所获取到的信息。如果按以往的网络结构设计，因为设备处理能力限制的原因必须使用分布式处理方法，那么云计算技术的不断创新，必将让中心处理和优化目标的实现几率得到进一步提升。

Google最新项目“仙女座”所运用的就是集中控制的方法，以此来服务于虚拟网络。就目前而言，Google数据中心在全球已高达四十多个。Google的一位工程师曾指出：“已经看到逻辑集中及分层的控制与分布式的数据面比全分布更优”，并且还指出当下已经确定，借助于对集中管理方式的充分发挥，不再运用传统的分布式管理模式，构建出一个具有高效率的系统[1]。Google的GFS数据处理平台等诸多服务系统都是运用的该理论。通过对IT公司的组网模式进行分析和借鉴，无线网设计了一种全新的架构，及集中式基带池。通过研究气元间的协作化能够得出，越高集中程度的BBU，则具有更高的实施处理效率和更大的协作化增益，而且还能够让重叠覆盖的干扰更加容易降低。此外，从传输的角度上看，集中程度越高，BBU则需要越高的传输成本需求。无线网是这样，核心网的控制与转发同样也是这样。

网络结构的设计，从本质上来讲就是计算、优化以及传输成本的中间值。5G网络结构是选用集中式还是分布式，又是一何种程度，是当下5G网络结构设计过程中必须要重点分析和研究的关键问题之一。

二、接入网与核心网的界限

传统移动网结构主要采用的模式是无线接入网+核心网，网络结构的总体演进方向大都是趋向于简化和扁平化。按照不同阶段，接入网可划分为2G、3G以及LTE；而核心网也能够划分为三个阶段，分别为电路交换核心网、分组核心网以及IMS核心网。而从接入网的角度上来说，排除空中接口创新，其在不同阶段的结构更突显扁平化，如LTE网络中，通过融合Node B和RNC节点，衍生出来单一的eNode B节点[2]。核心网的变化进程主要是从电路域→电路和分组域共存→分组域。但是直至今日，移动网络锁延续的一直都是分层架构，即无线接入网+核心网。

而实际上网络扁平化的探索过程中，已经开始讨论和分析接入网和核心网功能之间的结合，例如业界中以往所设计并实现了的“三合一”与“四合一”节点等。就目前的相关研究进展而言，无线接入网和核心网功能的有机结合趋势越发明显。核心网在IP化和扁平化的促使下，其功能逐渐开始和接入网相融合。本地IP接入及中继等技术，已经开始融合核心网络的功能。以LIPA结构来看，PGW功能逐渐在HeNB上得以实现，促使地址分配、路由的核心网功能有机结合无线接入功能的目的逐渐达到。集中化和虚拟化逐渐实现了接入网功能项核心域的转移。而其上移的重要推动力无外乎集中处理、优化需求等。以C-RAN为核心的网络结构基带处理等计算工作，能够在IT数据中心上实施，这也就实现了其与核心网控制面的计算资源共享目标[3]。接入网及核心网在5G网络结构中应该以怎样的形式出现，或者说核心网是否还存在、其与接入网之间是否融合，这也是5G网络结构急需进行深入研究并解答的重要问题。

三、总结

总而言之，随着5G技术研发和探索力度的不断加强，作为整个系统中的基础，网络结构必然会对5G技术研究带来深远影响。就目前而言，5G网络结构的设计和探索依旧还处于起步阶段，本文就其结构设计中的几个问题进行简要探讨，希望能够为业界的研究带来一定的帮助。

参 考 文 献

[1]李晖，付玉龙.5G网络安全问题分析与展望[J].无线电通信技术，2015，04：1-7.

[2]赵明宇，严学强.SDN和NFV在5G移动通信网络架构中的应用研究[J].移动通信，2015，14：64-68.

[3]王胡成，徐晖，程志密，王可.5G网络技术研究现状和发展趋势[J].电信科学，2015，09：156-162.