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Mobilfunk: 5G auf den Weg bringen

5G verspricht Gigabit-Geschwindigkeiten, Latenzen im einstelligen Millisekundenbereich und selbst für kritische Anwendungen eine hohe Zuverlässigkeit. Um das halten zu können, müssen Betreiber und die sie unterstützenden Dienstleister einen grundlegend anderen Ansatz der IT-Infrastruktur verfolgen.

Rakete Start Bildquelle: © Dmytro Iakhiia-123rf

Nur eine solide Infrastruktur mit einer vollständig integrierten vertikalen Lösung, von VNF bis hin zur physischen Hardware, bildet eine solide Grundlage für die vielseitigen Anforderungen von Edge Computing.

Die Grundlage für diesen neuen Ansatz bilden Technologien wie  Software Defined Networking (SDN) und Network Function Virtualization (NFV). Diese ermöglichen Netzwerkelemente wie Radio Access Network (RAN) und Evolved Packet Cores (EPC), die dann auf kommerziellen Standard-IT-Geräten (COTS) laufen wie Servern, Speichersystemen und Netzwerk-Switches. Eine solche grundlegende Änderung bietet Mobilfunkbetreibern mehrere geschäftliche Vorteile:

  • COTS-Hardware ist kostengünstiger als eine zweckgebundene und hochspezialisierte Telekommunikationsinfrastruktur: Diese Einsparungen helfen Betreibern, ihre 5G-Dienste wettbewerbsfähig anzubieten und dennoch profitabel zu gestalten – ein besonders wichtiger Vorteil für die Bedienung des preissensitiven Marktes des „Internet of Things“ (IoT).
  • RAN und EPC werden zu Anwendungen, die von Rechenzen-trumsbetreibern bereitgestellt werden können: Dies ermöglicht es Mobilfunkbetreibern, die gesamte Infrastruktur für eine bessere Ressourcenverteilung zu nutzen und dadurch die Bandbreitenkosten des Internetzugangs zu reduzieren. Zudem können Mobilfunkbetreiber die eigenen Datencenter auch nutzen, um Unternehmen an verschiedenen Standorten – zentrale sowie periphere – Infrastruktur als Service (IaaS) anzubieten.
  • Die virtualisierte Infrastruktur ermöglicht Mobilfunkbetreibern mehr Optionen zur Verwaltung und Koordinierung des Datenverkehrs: Zum Beispiel wird mit der 5G-Technologie auch das „Network Slicing“ eingeführt, das in einer virtualisierten Umgebung einfacher zu konfigurieren und zu unterstützen ist. Dies wiederum hilft Mobilfunkbetreibern Anwendungen anzubieten, die vom Netzwerk-Slicing profitieren, wie IoT-Anwendungen oder vernetzte Fahrzeuge.
  • Virtualisierung ermöglicht es, dass Rechenressourcen näher an den Netzwerkrand rücken: Dies erhöht die Anwendungsleistung und kann die Datenlast im Kernnetzwerk verringern, da jetzt mehr Rechenvorgänge am Netzwerkrand verarbeitet werden können.

Ortsnetzbetreiber (LECs) sind besonders gut positioniert, den gehosteten 4G-/5G-Markt zu nutzen, da sie mehrere zentrale Standorte (CO) haben, welche auf die jeweiligen Metropolregion verteilt sind, die sie betreuen. Ihre zentralen Standorte, die wie die meisten Zellen-Standorte bereits Glasfaserverbindungen haben, können als Datencenter nachgerüstet werden. Diese Kombination aus Glasfaserzugang und Nähe zu den Zellen-Standorten in dicht besiedelten Regionen ist der Schlüssel, um die „Backhaul“-Latenzanforderungen der 4G- und 5G-Technologie zu erfüllen. Einige Mobilfunkbetreiber wie Deutsche Telekom, Telefónica und Orange haben bereits daran gearbeitet, Teile ihrer 4G-Netze zu virtualisieren. Dieser Schritt half ihnen, Kosten zu senken und die Flexibilität ihrer 4G-Netze zu erhöhen. Doch genauso wichtig ist es, dass sie durch die infrastrukturelle Veränderung und ihre daraus resultierende praktische Erfahrung gleichzeitig den Grundstein für 5G gelegt haben, eine Technologie, bei der Virtualisierung eher die Regel als die Ausnahme sein wird. Gleichzeitig finden sich immer mehr gemeinnützige Organisationen, darunter ETSI (European Telecommunications Standards Institute) und andere „Open Communities“ zusammen, um die Komplexität der virtualisierten Architektur zu lösen und auf eine Standardisierung hinzuarbeiten.

Erfolgsfaktoren einer neuen Architektur
Unabhängig davon, ob die virtualisierte Infrastruktur gehostet wird oder sich im Rechenzentrum des Mobilfunkanbieters befindet – sie  muss über besondere Funktionen und Eigenschaften verfügen. Mit anderen Worten: Nicht jeder COTS-Server oder Switch kann den besonderen Anforderungen der Mobilnetze gerecht werden. Zuerst müssen gewisse Standards geschaffen werden. Mobilfunkbetreiber möchten sich nicht nur an einen Anbieter binden. Stattdessen streben sie nach Flexibilität, um Lösungen verschiedener Hersteller kombinieren und so ihre Geschäftsanforderungen erfüllen sowie ihre Netzwerkarchitektur erstellen zu können. Diese Lösung muss prüfbare Standards wie OPNFV Yardstick einhalten. Ein anderes Beispiel ist der „Traffic Generator“ TRex, der hohe Datenverkehrsdichte simuliert, um zu bestimmen, ob eine Lösung unter realen Umständen zuverlässig arbeitet. Dies ist insofern von Bedeutung, als dass die Vorteile von COTS und Virtualisierung die Leistung und Zuverlässigkeit einer Lösung nicht beeinträchtigen dürfen.

Die ideale Lösung kommt von einem Hersteller, der eigene Server, Switches und Storage entwickelt hat. Denn diese Unternehmen verfügen über interne Entwicklungsteams, die in der Lage sind, neue Software schnell daraufhin zu testen, ob die vorgeschlagene Implementierung den Anforderungen der Mobilfunkbetreiber entspricht. All dies befreit Mobilfunkbetreiber von Aufgaben wie Leistungsbenchmarks verschiedener Implementierungsszenarien oder Optimierung der COTS-Hardware, um ihre Ziele zu erreichen. Der Hersteller sollte auch mit Anbietern von Hypervisor-, VNFs und anderen Systemen zusammenarbeiten, um besser zu verstehen, was die jeweilige Kombination von Hardware und Software zu leisten im Stande ist. Denn andernfalls kann der Anbieter nicht sicherstellen, dass eine Konfiguration die nahtlose, fehlerfreie Interoperabilität gewähr-leistet, welche eine COTS-basierte Umgebung benötigt, um dem herkömmlichen Benchmark der Telekommunikationsbranche von „five-nines“-Zuverlässigkeit (99.999 Prozent) zu entsprechen. In der Tat sagen Mobilfunkbetreiber, dass Interoperabilität eines ihrer Hauptanliegen ist, wenn sie auf virtualisierte Netzwerke migrieren. Aus diesem Grund bevorzugen sie einen geeigneten Anbieter, der ein Ökosystem von IT-Partnern und validierter Interoperabilität bieten kann. Nur eine solide Infrastruktur mit einer vollständig integrierten vertikalen Lösung – von VNF bis hin zur physischer Hardware – bildet eine solide Grundlage für die vielseitigen Anforderungen von Edge Computing.

Die Quintessenz ist, dass der Aufbau eines mobilen, virtualisierten COTS-Netzwerks nicht so einfach ist, wie es auf den ersten Blick erscheinen mag. Es muss immer noch so zuverlässig sein wie eine traditionelle, zweckgebundene Telekommunikationsinfrastruktur und gleichzeitig die Flexibilität bieten, die Mobilfunkbetreiber von einer softwaredefinierten Architektur erwarten. So gilt auch hier die allgemeingültige Regel: Die Wahl des Anbieters beziehungsweise IT-Partners ist entscheidend für Erfolg oder Misserfolg eines Mobilfunkanbieters.

Mike Yang ist Präsident von QCT