【摘要】    5G通信技术的不断普及，使得技术的应用给人们的生活带来改善，并且也现实为通信技术的发展提供了技术支持。因此，随着通信技术水平的不断提升，势必就会使人们在日常应用5G技术的同时，所要接触到的通信服务种类也会越来越多。对此，本文主要探究了5G核心网创新技术的相关内容，并对技术的应用进行了分析，希望能够以此来实现为技术认知提供帮助，同时以此来匹配万物联网市场发展的创新需求。

【关键词】    5G核心网    技术创新   应用

引言：

想要保证技术应用的效果，同时体现技术的应用特性，那么在时代发展的背景下，就要在5G网络的构建上，保证网络的反应速度更加精准，而且要更加快速，同时也需要保证其自身的应用性能能够得以体现。但是，依据现有技术的发展实际情况来看，5G核心网在现实应用的过程中也会随着时代的发展而接受更多的挑战。对此，这就需要通过技术创新来实现硬度仪挑战，这样才能使5G核心网真正应用在行业发展当中，并以其特性来方便人们的日常生活。

一、5G核心网创新技术特点

5G网络是指移动互联网背景下的第五代网络，与之前的4代网络进行对比分析，5G网络的传播速度等功能非常强大，比4G网络的传播速度快很多，且5G核心网络创新技术的特点有如下几个方面：

其一，流量大、速度快。与4G网络相比，5G网络的传播速率提升不低于100倍，即10Gbit/s;当发生紧急情况时，传播速率可以最高值可达到100Gbit/s;随着网络数据存储量的持续性增加，数据量也会随之发生大幅度增加。

其二，海量连接。网络的大范围普及，用户端的数量也随之不断增加，按照平方公里进行计算，每平方公里范围内可满足100万用户同时使用网络的需求，并且能够保证数据传输速度不变。用户可以根据自己的需求使用网络，并且能够满足用户的多元化需求。

其三，延迟现象得到明显改善。延迟现象能够被控制在毫秒级，用户在正常使用网络的情况下不会察觉到出现延迟现象，信息的传输可能仅仅需要一秒钟时间，并且能够保证数据的可靠性与真实性。

其四，有较高的可靠性。经济与科学技术的发展，促进智能化技术的发展，5G核心网络创新技术的实用性较强，并且能够为各行业的生产运营提供可靠的技术支持。此外，5G网络在智能交通、智能建筑等众多领域都有广泛应用，方便各行业对相关技术进行创新和优化，从而促进行业本身的发展，进而促进社会整体的发展进步。

二、5G核心网创新技术

（一）跨域多维切片技术

对于5G独立组网来看，最关键的因素之一，就是切片技术。因为，在现实应用切片技术时，它能够实现利用动态的处理模式，并以自动化匹配来实现独立创建，这时就能实现对网络资源进行有效调度，而且也能根据现实需求，实现快速制定，并实现对SLA 进行差异化的兑现，从而就能满足各类垂直行业差异化应用网络的现实需求[1]。一般来讲，在网络切片技术使用的过程中，需要按照组网的方式来实现让运营商能够在同一基础设施上进行分离，这时就能产生多个虚拟端的端，并将其接入到端网络当中，这样在应用的过程中，一个单一的网络切片，就能够以实例供给来实现提供多个或单个的业务场景，这时就能有效保证应用的需求能够得以满足。

相较于5G技术的使用来看，4G技术在现实使用的过程中，能够通过利用专用的核心网技术来实现提升其自身的性能。在使用的过程中，这种概念其实类似切片的概念。但是，对于4G的专用核心网技术使用来看，只是以核心网单切片为主进行应用支持的4G专用核心网，这时不能够实现支持端到端，并且在管理工作开展中，也不具备的灵活性，更无法实现延伸到5G切片技术上。因此，对于5G技术的使用来看，利用这种跨域多维切片技术的使用，能够真正做到面对不同行业的现实需求来实现制定，这时就能依据企业需求来实现对特定的切片进行定义，并且也能通过部署来实现优化切片的效果，从而就能够实现建立专属的网络。

（二）超低延时应用技术

随着云技术的不断发展，想要保证云技术的应用效果，那么这时在业务创建上，势必就会对网络的应用要求更高，而这时就要保证网络的超低延时能够符合应用需求，同时要通过超大宽带来满足现实需求。因此，对于性能优化的改善来看，实现利用超低延时应用技术，能够真正实现保证5G核心网的创建能够满足云技术发展与应用需求，而且也能针对自动驾驶、云游戏等进行有效的服务，这时就能以其技术优势来满足现实应用的场景需求，并通过纯软件加速方案的使用来实现对矢量包处理的优化，从而就能够通过技术特性来实现提高信息的处理能力，并通过批量处理来实现降低逻辑任务对CPU的消耗，这样就能够通过技术使用来实现提升信息处理速度，并真正滿足业务的应用需求。与此同时，相较于过去的软件加速来看，在现实使用该技术的过程中，智能网卡加速的使用可以使用户在使用的过程中，获得全新的体验，还能够有效突破当前虚拟化转发的性能以及延时问题带来的影响，这时在技术应用的过程中，就能够以其超高的性能来实现超低延时，进而就能以技术的特性来实现满足自动化生产、自动驾驶等用户所追求的超低延时效果。

（三）TSN引入IEEE技术

对于时间敏感网络来看，它是以太网发展的下一步计划，更是实现通过技术优化来实现提升对延迟问题和抖动性能指标的优化，所以它所针对的客户是完全独立的供应商。在使用过程中，该技术所面向的是后兼容的以太网，因此在应用的过程中，并不是针对宽带或物理层的技术突破[2]。在使用过程中，该技术支持的是具备着典型的时间关键控制技术的应用，该技术常常被应用到安全可靠回路的构建上，同时也能对一些高速运动的控制机械、通讯机器人、变电站、采样信号等进行使用。当出现有限时间限制的循环通信时，该技术在使用的过程中，能够实现将信号同时传送到控制信息当中，这时就能够使其应用效果获得提升。此外，由于该技术在使用的过程中，需要通过确定的指令来进行使用，这时它的应用的安全性能则会得到极大的提升，并且也能在同时传送的过程中，实现对信息进行有效控制，更能实现对确定的信号进行循环通信，所以它在使用的过程中，具备着的延时控制强且应用可靠性高的特点。

（四）MEC之5G核心技术

移动边缘计算技术是5G核心技术之一，它在现实应用的过程中，能够提升连接+计算的能力。因此，在该技术使用的过程中，能够真正实现将云计算技术从中心实现拓展到边缘，而且也能实现提升其算力。在使用过程中，该技术能够保证技术的应用效果更贴近用户的实际需求。

对于5G网络的构建来看，需要实现以基础构架为内容来优化升级，所以需要在核心地区以及本地边缘三级DC+基站机房为主来进行处理，这时在进行虚拟化网元功能的构建上，则可以按照实际需求的场景要求来进行部署，并使其在网络相应的位置上能够得以体现，这时就能够满足客户所追求的低延时、高宽带业务的应用。此外，通过在运营商站点机房以及其他连接点的共同使用，那么这时移动边缘计算技术的应用，则会更加贴近用户，并且也能更快、更好的保证延时的控制效果，这时能够通过流量就近转发来满足现实应用的需求。

（五）运维自动化技术

随着云技术的不断普及，在5G核心网的构建上，其实需要以云化处理为部署点来进行优化，这时5G核心网必须要以云核心来实现对网络进行整合，同时利用云+网来实现提供一体化服务的构建，这时就能通过全面整合来实现为客户提供最短的路径，从而就能使用户得到最好的应用体验，并且也能保证技术的使用，能够为客户提供更加安全的网络通道。与此同时，通过引入自动化工具来实现优化，这时能够在现实处理的过程中，对网络进行快速部署，以此就能保证网络部署的速度能够满足云业务的开通需求。此外，实现通过打造一体化流程，能够实现对整个工作的运行流程进行整合，并通过形成工具链来实现为自动化工作的开展提供准备，这时在技术应用之后，就能够实现有效缩短网络建设的时间，同时也能解决运营商虚拟化网络部署以及运维当中所存在的一些关键点问题。

（六）软硬件加速技术

目前，人们日常生活中的云游戏、自动驾驶、高清视频以及VR等业务对带宽、网络延时有着极高的要求。想要满足这些性能的需求，需要提高网络用户面的使用性能能，为用户提供快速、高效的数据转发以及处理速度。在eMBB条件下，可以采用纯软件加速的方法，以矢量包处理思想作为基础，将矢量转发技术应用在数据报文的下载方面，进而提升转发处理效果，批量处理并且转发热点报文，使得业务逻辑运行过程中所消耗的CPU能够显著降低，并且解决传统运行模式下部分类、逐包处理所产生的缓存未命中以及缓存抖动等问题。充分利用并行计算架构以及数据平面开发套件技术，同一个用户IP地址的报文会投放在相同的线程中，可以有效避免同一个数据同时被多个线程读写，能够实现信息的无锁化处理，并且能够有效消除锁等待，从而提高数据的处理速度，实现高并发的数据处理效果。对数据平面开发套件的缓存和内存进行合理规划，执行频率高的代码常住指令Cache，对访问存储范围加以合理限制，降低页面切换操作所产生的消耗，在报文处理时使其速度能够得到显著提升。

在IMT-2020的特性中，非常关键的一点包括URLLC在保证可靠性的基础上，将延时时间控制在1毫秒，并且非空口的传输延时需要尽量减少，核心网用户转发延时需要从原本的100微秒～200微秒缩短到10微秒。虽然在使用架构技术时，用户面和控制面分离技术的合理使用使得用户面下沉，但是纯软件的加速目前已经无法满足用户对延时的需求，需要结合硬件加速技术。现阶段，常用的硬件加速卡主要有网络处理器、可编程门阵列、专用的集成电路。其中，可编程门列阵的灵活性以及通用性更好，方便将新的特性引入其中，适合作为5G核心网硬件加速中的虚拟化平台。以X86服務器作为基础的可编程门列阵智能化网卡加速用户面，其性能可以与专用硬件相比。利用VNF层面学习业务首包，形成转发流表，并且将其发送到智能网卡，且相同用户的后续数据报文都会由智能网卡负责接受、解码以及处理、转发等，能够改善节点内的转发处理效果，能够显著减少内存读取、CPU计算、外设部件标准的瓶颈等，使得单服务器的性能密度得到有效提升。

三、5G核心网应用探索

（一）5G在工业行业的应用

5G技术在工业行业的应用当中，能够以切片技术的使用来实现端到端的处理，这时在应用的过程中，就能以工业化建设为基础来实现提供优质的服务，并且也能为企业构建好高效、安全的虚拟专用网络，从而就能以其安全性为主，实现满足提供网络渠道构建的安全性，并且也能通过延时控制来实现为工业建设生产提供稳定的信息支持。在实际应用的过程中，能够以数据访问为基础进行优化，这时技术的使用不仅能够实现对数据进行有效储存，还能在数值控制中，保证数据能够以指引内部流传的形式进行应用，并且也能将公共网隔离工作进行有效落实，进而就能保证数据传输时的安全性[3]。

此外，对于工业生产来看，它需要通过自动化处理来实现对信息进行应用，因此在生产过程中，利用该技术与之进行融合，那么在数据采集的过程中，就能够实现快速分流，并实现以数据应用为基础，将用户面下沉到边缘，这时就能保证宽带的应用效果，并且也能将现实采集到的数据进行快速分流，这样在数据应用的过程中，就能够以数据运转的高效性来实现快速分析，这时就能为工业企业提供高效的数据支持保障。

（二）5G在教育行业的应用

新兴技术的不断发展，使得教育行业也发生了翻天覆地的变化。因此，将5G技术融入现行的教育行业当中，能够以其场景化应用模式的不断增加，实现保证教育的服务质量获得升级。对此，对于当前教育行业所利用的远程技术来看，实现通过5G技术的有效匹配，能够以低延时的特性和大宽带的匹配来满足现实应用的需求，这时对于5G核心网的使用来看，它能够满足远程教育的现实需求，并且能够实现以真人化处理来进行模拟，这时学生即使在家中也能够感受到与课堂教学一样的体验。

当然，5G核心网创新技术在教育领域中的应用不仅带来便利条件，也随之产生一些问题，只有解决这些问题，才能发挥出5G技术在教育中的价值。例如：学校建设5G网络，有很多的设备以及硬件设施可能都需要升级、更换，即便教育经费能够满足网络技术更新的需求，而智慧教育资源也可能会集中在数学、语文等主要学科上，出现教育资源分配不均的情况;并且5G技术在教育领域中的应用也需要很长一段时间的建设、探索和实践，而后才能在教育中普及。因此，5G核心网创新技术在教育领域中的应用，需要寻找到合适的措施。

（三）5G在医疗行业的应用

在医疗行业当中，有时需要通过远程支持来满足医疗工作的开展，但是为了实现保证医疗工作开展的安全性，那么就需要通过的延时保障来实现降低远程所带来的一些影响。对此，通过网络切片技术的使用以及低延时保障技术的应用，则能够有效规避此类问题的发生。在现实使用的过程中，利用这种技术能够实现将远程会诊与普通业务的安全性获得提升，同时也能通过布置不同的专用网络来进行隔离，这时就能确保网络应用的安全性和高效性。5G核心网创新技术在医疗领域中的应用，由于该技术本身具有显著的耗能低、传播速度快、性能安全性和可靠性更为突出等优点，在医疗领域中的应用能够实现智慧导诊、远程医疗、移动医疗、临床监测和护理、院前急救等方面，并且能够实现医疗数据共享。医疗行业在应用5G技术时，医院方面需要注意网络安全管理、专网建设、建设完善的标准体系等方面的工作，保证有效应用5G技术。

（四）5G在电力行业的应用

在电力行业中，利用5G技术来实现增强隔离的效果，就能保证在电力生产时以专用网络的构建来进行使用。这时，在生产的过程中，设备之间所带来的信息干扰问题将不再出现。此外，通过将办公系统进行优化，并将所有内容上传到云端，这时利用边缘云资源部署工作的开展，就能对办公工作进行系统的优化处理。

四、结束语

作为中央处理器来看，5G核心网络的应用与创新，能够为后续行业的发展提供有效的技术支持与保障，同时也能够以其技术优势来实现满足行业发展的现实需求，这时就能真正实现利用5G技术来帮助各行各业进行数字化转型工作开展，并提供高质量的技术保障。

参  考  文  献

[1]熊杰.基于5G关键技术的行业应用研究[J].长江信息通信，2021，34（10）：206-208.

[2]冯骥.MEC边缘计算技术及其产业应用和专利分析[J].科技创新与应用，2021，11（29）：134-138.

[3]陆光辉，毛磊，冯建业.5G核心网创新技术研究及应用探索[J].中兴通讯技术，2020，26（03）：49-55.

作者单位：郎睿    天津市电信公司