网络新技术及核心网架构研究

徐婷婷

（河南交通技师学院，河南 驻马店 463000）

0 引 言

5G时代网络架构颠覆了传统的网络架构，5G通信是一种人和物、物和物之间的通信，具有大连接、低延迟、高效率以及高速度等优点。在5G时代，核心网网络具有关键性作用。近年来，人们的生活水平不断提升，网络通信需求愈加复杂。在这种情况下，只有不断创新5G移动网络的关键技术、优化核心网络架构以及加强集中控制与分布控制管理相结合的移动性网络管理体系，才能使整体部署更加合理、灵活以及高效。

1 5G移动网络的概念

5G网络是我国目前最新的蜂窝移动通信技术。社会经济不断发展的过程中，人们对移动网络的要求越来越高，使得传统的4G技术无法满足人们的通信需求。因此，5G通信技术应运而生，且成为当前最重要的通信技术。和4G网络技术相比，5G网络通信技术具有多重优势。首先，5G网络通信技术的数据传输速率较快，比4G传输速率快100倍左右。其次，降低了延迟率，扩大了系统容量。5G通信技术应用了低频短距离接入技术，可以有效扩大频率范围，提升频谱利用率，为用户提供更优质的通信服务。同时，对于一些使用密度相对较高的用户，它多采用高阶MIMO技术，并利用D20设备的终端和基站同步连接通信，以有效保障网络通信的安全性。5G通信技术中的SDN是利用中心控制器对软件进行控制，且将路由器从控制软件中抽出一部分，以优化网络控制流程，增强网络控制的灵敏性，从而有效控制网络。再次，5G通信技术具有虚拟功能，可以对网络硬件进行虚拟模仿，有利于降低网络损耗，提高网络资源的利用效率，扩大系统空间，减少信号干扰，增强移动信号。最后，过去移动通信技术一直应用FDD和TDD等技术，只能够单独接收信号和发射信号，存在一定的限制性，而5G网络技术可以同时为不同的用户提供网络资源并接收资源。总的来说，5G网络通信技术在数据传输速率和资源利用率等各个方面都具有较大的优势，可以改善用户体验[1]。

2 5G移动网络新技术

2.1 云技术

作为5G移动网络研发过程中的重要研究对象，云技术是一种不可或缺的通信技术，由多项技术构成。它现已发展成为大数据应用和跨区服务的主要解决方案，具有虚拟化、大规模以及空间性等特征，提高了网络通信技术的安全性[2]。云技术是一种资源管理技术，具有多重优势，如成本相对较低但价值高，有利于节约资源并为用户提供便利，可以为研发者和消费者提供更多便利。对于研发者来说，利用微型计算机代替超级电脑进行研发，不仅可以节约时间，降低成本，还可以同时进行不同软件的开发，具有重要意义[2]。对于消费者来说，云空间可以为用户提供大量的存储空间，提高存储效率，帮助消费者节约时间。同时，云计算可以进行专业管理，有利于减轻管理人员的工作压力，节约管理人员的时间。对于国家发展来说，云技术的产生与发展代表着国家软实力的提升。国家可以利用云技术与大数据优化人民档案管理，加强对民生问题的关注。因此，云技术未来会成为一种发展趋势，也会广泛出现在各个领域。从实际情况来看，云技术仍然处于发展阶段，还存在诸多问题，需要加大研发力度，不断进行优化。

2.2 网络虚拟技术

网络功能虚拟化（Network Functions Virtualization，NFV）是5G网络通信技术中的重点，包括很多内容。第一，NFVI即网络功能虚拟化组件，由虚拟机和服务器等硬件设施承载功能模块进行数据资源的传输和处理。第二，VNFS即虚拟化网络功能需要利用NFV技术进行功能的部署和执行，如防火墙和IP地址转换系统等。第三，NFV编排管理。5G网络通信技术中含有很多NFV，需要明确NFV的具体数量及其之间的连接关系和排列方式，之后需要通过底层的NFVI构建服务链，从而充分发挥网络的各种功能，对网络资源进行移动管理[3]。

2.3 UFP硬件加速技术

UPF硬件加速技术的应用主要体现在5G核心网的用户界面功能上，可以进行系统内外移动性锚点，还可以将流量路由转发到数据网络上。UPF技术应用中，UE会将上行链路用户的数据发出，并通过无线信道传输到基站上。基站会将用户的数据进行封装并传输至GTP-U报文中，并通过N3接口发送至UPF。这种情况下，UPF可以从GTP-U中获得从UE发出的用户数据，之后通过N6将数据发送到DN。下行链路则与之相反。为了有效控制和管理用户数据，UPF不仅可以为与网络连接的外部PDU会话点提供支持，还可以检查数据包并为用户平面的策略实施和上行链路分类器提供支持[4]。

3 5G网络安全问题

3.1 终端安全

5G技术不仅作用于手机电脑上，还能应用于一切互联网网络设备，因此会导致出现某些安全问题。互联网智能终端的使用无法避免人为攻击、设备漏洞以及病毒等问题。如今，各种智能场景都需要实名认证，以便获得更加周到和量身定制的服务，但导致存在的相关问题。例如，恶意攻击者可以利用非法软件进行入侵，从而进行收集个人信息、篡改用户隐私信息以及非法传播不良信息等活动。

3.2 网络安全

5G网络通信技术中应用了软件定义网络（Software Defined Network，SDN）和网络功能虚拟化等技术，实现了网元的虚拟化。这样网络功能不会过于依赖硬件资源，实现了资源的灵活共享，且可以向第三方开放一些管理运维功能。但是，对虚拟网元逻辑组成进行网络切片的方式存在一些问题，为一些恶意攻击者提供了机会。恶意攻击者能够利用漏洞攻击网络系统，如进行干扰、窃听甚至阻断等，严重影响了5G网络的正常运行[5]。

4 网络安全保护策略

4.1 安全保障技术

现在人们对信息的安全性和保密性的要求越来越高。5G网络通信技术中不仅包括网络虚拟技术等关键技术，也包括安全保障技术。安全保障技术的应用可以在一定程度上保障5G网络运行的安全性，但是5G网络发展过程中仍然存在一些不可忽视的安全问题，因此需要合理应用安全保障技术。应用该技术时，需要在传输层和网络层上科学应用加密技术，使信息在接收之前不能解密，以保障信息传输的安全性，确保在传输过程中系统内部不会被攻击，更不会出现信息泄露等问题。操作过程中，不仅需要联合管理同一物体的身份和账号等信息，还需要增强操作的安全性，构建专业的密钥管理系统，加强对控制层的保护，从而为5G的未来发展提供支持[6]。

4.2 市场监管

大量专业人员通过市场监管方式为普通人提供可信且透明的网络服务。该方式能够在第一时间有效传输相关的信息，防止信息在使用过程中出现丢失和盗窃的现象，提高了信息的辨识度和网络的安全性，从而保护网络环境。

5 5G移动网络核心网的网络构架分析

5G移动网络的核心网采用的是控制转发分离架构，可以实现会话管理与移动性管理互不影响的目的，且QoS参数可以直接作用于会话中的不同数据流。利用不同的用户面网元可以在同一时间构建大量不同的会话，也可以利用多个控制面网元进行同步管理，使本地分流与远端流量两种操作能够同时进行。5G移动网络的核心网络架构主要包括服务化架构呈现方式和参考点呈现方式两种呈现类型。其中，服务化架构呈现方式主要是在控制面中采用了API能力开放的传输信令形式。在传统的信令传输过程中，很多消息会在不同的流程中展现出来，而利用API可以提取相似的消息并对其进行封装，从而使得其他网元进行访问。5G移动网络核心网的网络架构借鉴了微服务化架构和IT系统服务化架构的经验，利用模块化的方式实现了网络功能的整合与解耦，使网络功能可以独立扩容并演进。因为网络架构中控制面所有的NF之间的交互采用的是服务化接口，所以多种NF可以同时调用同一种服务，有利于降低NF接口定义的耦合度[7]。

6 结 论

5G移动网络新技术的时代已经到来，但是从实际情况来看仍然存在一些问题，需要科研人员加大对5G移动网络技术和网络架构的分析力度，以解决技术中存在的问题。随着生活条件的改善和社会的发展，人们对移动网络通信的要求越来越高，而5G移动网络具有较多优点，可以提高通信质量，满足人们的通信需求。