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面向未来的移动通信核心网架构
刘博士 中国移动通信集团设计院有限公司内蒙古分公司
【摘 要】 在当前信息化技术的高速发展中,移动通信网络正处在进一步创新与发展阶段.本文提出了一种立足于虚拟化与软件定义网络基础上的虚拟核心网架构,并由此对面向未来的移动通信核心网架构做出了进一步探讨.
【关键词】 移动通信 核心网 架构
从现阶段的实际发展情况来看,针对把虚拟化与软件定义网络作为基础的虚拟化核心网架构而言,其不但能够建立智能化管理模块,让未来移动网络真正实现自动化,进而推动网络在不同环境中均能够正常通信.并且,虚拟化核心架构还能够集成各项功能,把处理模块和用户模块实行分离,以至让核心网能够在最大程度上实施分布式处理.
一、立足于 4G 架构基础上的核心网虚拟化
针对 4G 网络构架来讲,核心网主要是通过一系列物理网元才得以组成,而此类物理网元之间则可经过标准化的通信接口完成信息的通信和互换.4G 网络构架关键是把用户面与控制面分离的构架作为主体,而在这之中,移动管理实体及其服务 GPRS 支持节点等控制面网元,则关键是对用户接入管理、鉴权与及策略控制等所具备的各项功能负责.服务网关与 PDN GW 属于用户面网元,其关键是对用户数据包的转发与地址管理等所具备的各项功能负责.对于 4G 网络架构而言,尽管其属于控制面与用户面分离的关键构架,不过服务网关与 PDN GW 之中依旧蕴含一些控制面所具备的功能,而此类功能则关键是对会话管理、IP 地址分配等相关方面负责.
在核心网虚拟化过程中,最为简捷的方式便是把 4G 网络架构的物理网元分别实施虚拟化,实际上就是在通用硬件与软件平台上让 MME、HSS 等控制面网元的功能各自实现.同时,把用户面网元 SGW 与 PDN GW 拆分为 GW 控制面功能与 GW 转发面功能,并将此之中的 GW 转发面功能在 SDN交换设备当中进行集成.进而把 SGW、PDN GW 的控制面功能虚拟化成 GW 控制器,这样虚拟化的 GW 控制器便可以利用 SDN 接口协议对 SDN 交换设备当中的 GW 转发面进行有效控制.
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.建立虚拟核心网架构的基本要求就是 4G 架构不会发生任何变化,不过在设计 4G 构架的初步阶段,相关设计人员假定网元为物理网元,4G 构架的设计并未根据虚拟化平台做出进一步优化.在虚拟化平台上,网元之间的数据为共享状态,这可以在很大程度上让网元间的接口与信令交互得到有效减少,进而使得时延下降、提高通信效率.除此之外,在虚拟化平台上经过软件实现核心网网元的功能要比以往更容易,同时,集成的核心网软件包还能够缩减网元间的接口,使之具体流程更加简化,这不仅在一定程度上减少了时延,并且还让系统的便捷度得到了有效提升.
2、多张网络并存的核心网.5G 的网络需求有着多样化特征,其将成为可以让任何场景与各种需求均可得到较好满足的一种网络.5G 网不但需对密集型网络与大量连接予以全力支持,并且还需支持超高速与超可靠性.不过,并非每一个 5G 需求场景均需具有全部的性能指标,部分场景仅需具有实时性,无需高宽带,部分甚至仅需较低宽带便可；而部分场景则需运用很高的宽带, 对于可靠性却没有很高要求,并且也无需实时性；另外,还有部分场景仅需支持高速下的移动性,不过部分场景却无需支持移动性.因此,如若要求全部的 5G 网络都具有统一性能,那么这不仅对网络会有较高要求, 并且对于进一步优化与改善网络性能也将十分不利.在现阶段的 4G 网络架构之中,为了对所有场景予以支持,对网络施加了各种补丁.不过在 5G 网络之中,各个不同场景对于网络的实际需求相对更多且更高,具有十分明显的差异,因此,使用一张网络支持不同功能的难度也必将会更大.而通过应用网络虚拟化技术,则能够更好的建立一个新型的移动核心网构架,仅需在编排器中把各种版本与各种功能的虚拟网核心网元的软件及其将网络的具体需求加以设置,便能够根据用户的实质需求,对核心网的资源分配与相关软件的加载进行自动调整,同时还可以对核心网网元实行实例化和配置,并合理分配网元间的链路.比如,运营商可将车联网当作物联网的终端服务,把物联网所具备的特征作为主要依据有针对性的优化网络.并且,不同的虚拟核心网还能够让基础设施和相关转发设备之间的共享得以真正实现.
结束语：随着科技技术的快速发展,移动通信已将逐步成为人们生活中不可或缺的重要部分.因此,本文主要根据网络虚拟化、SDN 等热点技术进一步简化了虚拟化 4G 核心网,并提出了一种集成的虚拟化核心网架构对多种核心网的并存予以支持.此核心网架构把核心网功能进行集成,通过分离处理模块与用户模块,进而让网络能够更好的实施分布式处理.面向未来移动通信的核心网络架构,对于网络速度、时延、用户数量以及移动性功能必将会予以更大支持,5G网络的需求,不单只是对无线技术带来的一个挑战,同时对移动核心网也一样提出了非常高的要求.
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