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[摘 要]现代信息技术和网络技术的融合与发展对使得移动通信技术的覆盖率与应用率更高，逐渐深入人们的生活与工作中。当前5G移动通信系统日益完善，技术逐渐成熟，SDN和NFV技术的出现以及理论的完善，可有效解决现有移动通信网络中存在的问题，并且满足未来人们对于通信服务的多元化需求，明确了通信网络与技术的发展方向，促进通信行业的整体发展。
[关键词]5G移动；网络架构；SDN和NFV
中图分类号：TN711 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）01-0095-01
1 移动网络架构现状及其发展趋势
目前移动用户的爆炸式增长、频率资源紧缺、数据传输速率的几何级数式增长需求、能源的巨大消耗以及网络的优化问题等都将是5G中亟待解决的核心问题。由于频谱资源的稀缺以及空口技术频谱效率提升空间也受限，因此在5G系统的研究中，研究人员逐渐认识到网络架构对网络容量提升的重要性。而移动通信系统从2G、3G逐步演进到现在的LTE，相对于接入网技术的变革，核心网络架构并没有发生根本性的变化。
目前针对5G网络架构，有改进性和革命性2种路线。改进性路线希望基于现有网络，通过协议更新、网元改造等来适应网络的发展。革命性的路线考虑可以复制计算机领域的成功经验来解决现有网络所遇到的问题，认为将来的网络必将是这样的——底层的数据通路（交换机、路由器）是“哑的、简单的、最小的”，并定义一个对外开放的关于流表的公用的API，同时采用控制器来控制整个网络。
而IT领域涌现的新技术如云计算、虚拟化、软件定义网络（SDN）等，正不断对无线和移动通信技术产生重大的影响。如云计算技术在无线接入网中的应用（C-RAN）、虚拟化技术在EPC中的应用（vEPC）等都为革命性路线提供了有力的技术支持。国际主流运营商也开始考虑如何借助虚拟化技术和SDN技术在电信网络中的应用，提升网络效率、降低网络CAPEX/OPEX，以实现移动网络高效的建设、扩容及运营，实现新网络能力的快速开发和新业务的灵活应用。
2 基于SDN和NFV的移动通信网络构架的优势
SDN（软件定义网络）和NFV（网络功能虚拟化）是5G移动通信网络构架的重要组成部分，在实际应用过程中，二者有着各自独特的优势，这对于促进5G移动通信网络发展来说，具有重要的推动作用。SDN是一种网络创新结构，与5G移动通信网络进行有机结合，可以更好地发挥自身优势，并对5G移动通信网络构建来说，具有一定的指导性意义。
SDN应用与5G移动通信网络结构中，可以使网络设备控制面与数据进行分离，保留网络硬件的转发功能的同时，上层可进行集中控制，使网络应用和功能可编程化。5G移动通信运营商在利用SDN时，能够利用软件定义网络替代昂贵的专业设备，使技术成本大幅度降低，为企业带来较大的经济回报。同时SDN和NFV使网络更加开放，更具编程能力，为运营商进行网络和应用革新打下了坚实的技术基础。SDN在5G移动通信网络中应用，使移动网络功能更加合理和高效，能够满足日后不断增加的介入速率，更好地满足用户的上网需要。
5G移动通信网络未来发展过程中，除了SDN（软件自定义网络）的应用，还离不开NFV的关系进行了有效分析，二者之间存在很强的互补性，是二者一起应用于5G移动通信网络构架中的重要保障。二者在应用过程中，SDN侧重于网络架构的重新定义，而NFV则注重对网元设备结构的重新定义，可以将网络服务从特定的硬件紧耦合关系中分离开来，为SG移动通信网络构架提供技术基础。SDN和NFV的网络架构对比如图1所示：
两者的互补性体现在SDN能增强NFV的兼容、易操作等性能，而NFV通过虚拟化及IT编排等技术能提高SDN的灵活性。
3 基于SDN和NFV的5G移动通信网络架构
3.1 网元功能分解
当前的通信网络较为封闭，部分功能重复，需要对现有的通信网络架构进行优化，并对网络功能进行梳理。为了实现控制与转发的分离，并进行软件与硬件的解耦，将控制功能设置与SDN控制器上，转发面依据当前标准的通用转发设备进行信息传送，从而降低成本。控制面板和转发面需要进行扩容以及升级，网路架构功能运行更加高效，调控更加灵活。对软硬件进行解耦，可以使得网元设备的功能模块更加独立，实现了虚拟化。各功能可以通过软件予以实现，接口标准化，运行高性能，可以建立在X86通用硬件平台上对设备进行优化组合，减少设备的投入金额。
3.2 网络功能抽象
对当前个网元功能进行分解，需要进行共性提取和总结，对逻辑架构进行抽象的概括与封装处理，细化功能模块，但是经过分解后处理后的接口以及协议也会更加复杂，对于现有网元内部各接口进行合理部署，而接口的私有化、软件化和组件化，也使得运营商的业务部署更加的便利。网络功能抽象，各功能模块可以采用API接口并按照现行的标准进行重组，将新的网元功能以全网视图的形势进行展示，并结合全部的上下文，对业务需求进行综合考量，为用户提供业务数据流传输服务，可对网络终端的数据流进行合理处理，提高网络服务质量，发挥资源的利用价值。例如，不同的接入系统，移动性管理也存在共同之处，主要功能有切换管理、合法侦听、跟踪与寻呼、网络边缘设备选择，为面向异构接入系统的融合流移动性管理功能的实现奠定了基础。
3.3 网络功能重构
对于开放接口的各功能子模块进行重新组合，实现功能、组件的独立运行，对于新增加的业务进行深度开发，并对功能模块进行性能检测，实现功能的拓展。此类资源共享并且基于现有业务需求进行重新组合，对业务需求进行部署，弹性伸缩，对故障进行隔离，实现故障的自动处理。移动通信网络可以充分发挥出IT技术的优势，5G时代的网络架构不能局限于传统架构的约束，可通过虚拟化技术进行分析。模块化的功能组件、开放的API接口，可以依据业务的实际要求进行模块组合，可以针对某类业务或者是某个用户的业务数据流的特殊要求提供相应的网络资源。模块的划分和重构实现了现有网络的功能，同时也具有减持冗余功能。例如，某些功能模块以及业务达到了一定的使用期限，可以及時退市。现有电路交换机具有2000多个功能，而实际使用中只发挥出1%的作用，模块化的运行模式下，运营商可以依据个性化的发展需求以及经营策略对投资进行优化配置，减少成本，并减少冗余。
4 结语
利用SDN和NFV技术发展5G移动通讯网络已经成为了未来通信技术的主要发展方向。对于移动通讯技术的改革，不仅是通讯领域的创新，更是我国战略稳定发展的保障。该网络构架，对于现今的数据储存与传输进行分离，还有对应用与控制层的分离，都将会对信息资源的传输和利用带来更高的效率，而且会提高网络设备和技术的使用年限，进而实现经济成本的节约。
参考文献
[1] 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.
[2] 柴蓉，胡恂，李海鹏，蒋桂香.基于SDN的5G移动通信网络架构[J].重庆邮电大学学报（自然科学版），2015，05：569-576.
[关键词]5G移动；网络架构；SDN和NFV
中图分类号：TN711 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）01-0095-01
1 移动网络架构现状及其发展趋势
目前移动用户的爆炸式增长、频率资源紧缺、数据传输速率的几何级数式增长需求、能源的巨大消耗以及网络的优化问题等都将是5G中亟待解决的核心问题。由于频谱资源的稀缺以及空口技术频谱效率提升空间也受限，因此在5G系统的研究中，研究人员逐渐认识到网络架构对网络容量提升的重要性。而移动通信系统从2G、3G逐步演进到现在的LTE，相对于接入网技术的变革，核心网络架构并没有发生根本性的变化。
目前针对5G网络架构，有改进性和革命性2种路线。改进性路线希望基于现有网络，通过协议更新、网元改造等来适应网络的发展。革命性的路线考虑可以复制计算机领域的成功经验来解决现有网络所遇到的问题，认为将来的网络必将是这样的——底层的数据通路（交换机、路由器）是“哑的、简单的、最小的”，并定义一个对外开放的关于流表的公用的API，同时采用控制器来控制整个网络。
而IT领域涌现的新技术如云计算、虚拟化、软件定义网络（SDN）等，正不断对无线和移动通信技术产生重大的影响。如云计算技术在无线接入网中的应用（C-RAN）、虚拟化技术在EPC中的应用（vEPC）等都为革命性路线提供了有力的技术支持。国际主流运营商也开始考虑如何借助虚拟化技术和SDN技术在电信网络中的应用，提升网络效率、降低网络CAPEX/OPEX，以实现移动网络高效的建设、扩容及运营，实现新网络能力的快速开发和新业务的灵活应用。
2 基于SDN和NFV的移动通信网络构架的优势
SDN（软件定义网络）和NFV（网络功能虚拟化）是5G移动通信网络构架的重要组成部分，在实际应用过程中，二者有着各自独特的优势，这对于促进5G移动通信网络发展来说，具有重要的推动作用。SDN是一种网络创新结构，与5G移动通信网络进行有机结合，可以更好地发挥自身优势，并对5G移动通信网络构建来说，具有一定的指导性意义。
SDN应用与5G移动通信网络结构中，可以使网络设备控制面与数据进行分离，保留网络硬件的转发功能的同时，上层可进行集中控制，使网络应用和功能可编程化。5G移动通信运营商在利用SDN时，能够利用软件定义网络替代昂贵的专业设备，使技术成本大幅度降低，为企业带来较大的经济回报。同时SDN和NFV使网络更加开放，更具编程能力，为运营商进行网络和应用革新打下了坚实的技术基础。SDN在5G移动通信网络中应用，使移动网络功能更加合理和高效，能够满足日后不断增加的介入速率，更好地满足用户的上网需要。
5G移动通信网络未来发展过程中，除了SDN（软件自定义网络）的应用，还离不开NFV的关系进行了有效分析，二者之间存在很强的互补性，是二者一起应用于5G移动通信网络构架中的重要保障。二者在应用过程中，SDN侧重于网络架构的重新定义，而NFV则注重对网元设备结构的重新定义，可以将网络服务从特定的硬件紧耦合关系中分离开来，为SG移动通信网络构架提供技术基础。SDN和NFV的网络架构对比如图1所示：
两者的互补性体现在SDN能增强NFV的兼容、易操作等性能，而NFV通过虚拟化及IT编排等技术能提高SDN的灵活性。
3 基于SDN和NFV的5G移动通信网络架构
3.1 网元功能分解
当前的通信网络较为封闭，部分功能重复，需要对现有的通信网络架构进行优化，并对网络功能进行梳理。为了实现控制与转发的分离，并进行软件与硬件的解耦，将控制功能设置与SDN控制器上，转发面依据当前标准的通用转发设备进行信息传送，从而降低成本。控制面板和转发面需要进行扩容以及升级，网路架构功能运行更加高效，调控更加灵活。对软硬件进行解耦，可以使得网元设备的功能模块更加独立，实现了虚拟化。各功能可以通过软件予以实现，接口标准化，运行高性能，可以建立在X86通用硬件平台上对设备进行优化组合，减少设备的投入金额。
3.2 网络功能抽象
对当前个网元功能进行分解，需要进行共性提取和总结，对逻辑架构进行抽象的概括与封装处理，细化功能模块，但是经过分解后处理后的接口以及协议也会更加复杂，对于现有网元内部各接口进行合理部署，而接口的私有化、软件化和组件化，也使得运营商的业务部署更加的便利。网络功能抽象，各功能模块可以采用API接口并按照现行的标准进行重组，将新的网元功能以全网视图的形势进行展示，并结合全部的上下文，对业务需求进行综合考量，为用户提供业务数据流传输服务，可对网络终端的数据流进行合理处理，提高网络服务质量，发挥资源的利用价值。例如，不同的接入系统，移动性管理也存在共同之处，主要功能有切换管理、合法侦听、跟踪与寻呼、网络边缘设备选择，为面向异构接入系统的融合流移动性管理功能的实现奠定了基础。
3.3 网络功能重构
对于开放接口的各功能子模块进行重新组合，实现功能、组件的独立运行，对于新增加的业务进行深度开发，并对功能模块进行性能检测，实现功能的拓展。此类资源共享并且基于现有业务需求进行重新组合，对业务需求进行部署，弹性伸缩，对故障进行隔离，实现故障的自动处理。移动通信网络可以充分发挥出IT技术的优势，5G时代的网络架构不能局限于传统架构的约束，可通过虚拟化技术进行分析。模块化的功能组件、开放的API接口，可以依据业务的实际要求进行模块组合，可以针对某类业务或者是某个用户的业务数据流的特殊要求提供相应的网络资源。模块的划分和重构实现了现有网络的功能，同时也具有减持冗余功能。例如，某些功能模块以及业务达到了一定的使用期限，可以及時退市。现有电路交换机具有2000多个功能，而实际使用中只发挥出1%的作用，模块化的运行模式下，运营商可以依据个性化的发展需求以及经营策略对投资进行优化配置，减少成本，并减少冗余。
4 结语
利用SDN和NFV技术发展5G移动通讯网络已经成为了未来通信技术的主要发展方向。对于移动通讯技术的改革，不仅是通讯领域的创新，更是我国战略稳定发展的保障。该网络构架，对于现今的数据储存与传输进行分离，还有对应用与控制层的分离，都将会对信息资源的传输和利用带来更高的效率，而且会提高网络设备和技术的使用年限，进而实现经济成本的节约。
参考文献
[1] 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.
[2] 柴蓉，胡恂，李海鹏，蒋桂香.基于SDN的5G移动通信网络架构[J].重庆邮电大学学报（自然科学版），2015，05：569-576.