Die Evolution zu einem 5G-Corenetz

Die Generationen von Mobilfunknetzen werden anhand verschiedener Faktoren definiert, zu denen die verwendete Technologie, die Geschwindigkeit der Datenübertragung und die Netzwerklatenz zählen.

Die Netzwerke der ersten Generation ermöglichten einfache kabellose Sprachanrufe. Die zweite Generation führte SMS (Short Message Service) und MMS (Multimedia Message Service) ein. In der dritten Generation konnte die Datenübertragung von 200 Kbit/s (Kilobit pro Sekunde) auf 40 Mbit/s (Megabit pro Sekunde) stark beschleunigt werden. Die vierte Generation führte neue Funktionen ein und hat die Datengeschwindigkeiten mit 100 Mbit/s mehr als verdoppelt. Die Netzwerke der fünften Generation ermöglichen Geschwindigkeiten von 10 Gbit/s (Gigabit pro Sekunde).

5G-Netze werden schnellere Geschwindigkeiten und eine größere Unmittelbarkeit bieten, die sich von der Echtzeit kaum unterscheiden lassen wird. Ein Hauptunterscheidungsmerkmal von 5G (gegenüber 4G) ist die Fähigkeit, bis zu 1 Million Verbindungen pro Quadratkilometer zu unterstützen. Diese Art von Dichte wird nötig sein, um Smart Cities, Smart Homes, selbstfahrende Autos und das wachsende IoT (Internet of Things) zu unterstützen. Die Erwartungen von Konsumierenden und Unternehmen unterliegen ständigem Wandel und stellen immer höhere Anforderungen an die Funktionen des 4G-Netzes. Aufgrund der Nachfrage und der Möglichkeiten, die diese neueste Technologiegeneration bietet, wechseln momentan viele Telekommunikationsanbieter von einem 4G-Netz zu einem 5G-Corenetz.

Diese 3 Kategorien von Use Cases zeigen die Vorteile von 5G und was es von vorherigen Generationen unterscheidet:

eMBB (Enhanced Mobile Broadband)

5G verbessert Multimedia-Erlebnisse mit einer höheren Bandbreitenzuweisung und erhöhtem Durchsatz.

uRLLC (Ultra-Reliable, Low-Latency Communication)

5G unterstützt vertikale Branchenanforderungen für missionskritische und latenzintolerante Anwendungen mit einer Latenzzeit von unter einer Millisekunde.

mMTC (Massive Machine Type Communications)

5G ermöglicht kosteneffiziente und stabile Verbindungen für eine große Anzahl an Geräten, ohne dass dabei eine Netzwerküberlastung auftritt.

Die neuen Geschäftschancen, die 5G ermöglicht, sind enorm und branchenübergreifend. Hier finden Sie Beispiele für einige dieser Geschäftschancen:

Automobilindustrie

Prädiktive Wartung, autonomes Ridesharing und Fahrerassistenzsysteme

Energiebranche

Prädiktive Infrastrukturwartung, Netzbetrieb und Speicherung sowie Smart Metering

Finanzdienstleistungen

Handel, persönliche Finanzplanung, Betrugserkennung und Abläufe im Kundenbereich

Gesundheitswesen

Verbesserte Diagnose und Bildanalyse, frühe Pandemie-Erkennung

Produktion

Prozesskorrektur und -optimierung sowie On-Demand-Produktion

Einzelhandel

Personalisierte Produktion, Nachfragevorhersage und -analyse sowie Lieferung

Telekommunikation, Medien und Unterhaltung

Netzwerkwartung und -optimierung, selbstlernende Sicherheit, neuronale Netze und personalisierte Inhalte

Transport und Logistik

Autonomer Transport und Lieferung, Verkehrsleitsystem

Das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) beschreibt mehrere Optionen für den Wechsel von Serviceanbietern zu einem 5G-Corenetz. Option 1 ist der aktuelle Status für Serviceanbieter mit einem 4G-Netz.

Option 1

Ein Standalone-EPC (Evolved Packet Core, wobei EPC der Branchenbegriff für einen 4G-Core ist) mit einem LTE-RAN (Long-Term Evolution Radio Access Network). Das ist der Ausgangspunkt für einen Wechsel von 4G zu 5G.

Option 2

Ein neuer Standalone-5G-Core mit einem 5G NR-Netz (New Radio). Option 2 ist für neue Netzwerkimplementierungen (auch als Greenfield-Serviceanbieter bekannt) und die ultimative Endphase für Anbieter, die bereits ein 4G-Netz betreiben (auch als Brownfield-Serviceanbieter bekannt).

Option 3

EPC und LTE-Netz beibehalten und 5G NR-Netzwerktechnologie hinzufügen. 

Option 4

Vorhandene LTE-Netze auf eLTE (Enhanced LTE) upgraden und einen 5G-Core sowie 5G NR-Technologie einführen. Das eLTE-Netz gehört zur User Plane (eine Erweiterung des 5G-Netzes), ist aber nicht Teil der Control Plane.

Option 5

Vorhandene Netzwerke auf eLTE upgraden und einen neuen 5G-Core hinzufügen.

Option 7 (Hinweis: Es gibt keine Option 6)

Vorhandene LTE-Netze auf eLTE upgraden und einen 5G-Core sowie 5G NR-Netzwerktechnologie einführen. Diese Architektur ähnelt Option 4, aber in diesem Fall ist das eLTE-Netz auch Teil der Control Plane. 

Optionen 1, 2 und 5 sind Teil der „Standalone“-Gruppe von Optionen, bei denen es nur ein Radio Access Network gibt. Das wird als ideal betrachtet, allerdings haben sich die meisten Serviceanbieter ursprünglich für ein Nicht-Standalone-Szenario entschieden, um bestehende Investitionen zu erhalten und die Ausgaben für neue Netzwerkinfrastruktur zu minimieren. Option 2 ist das ideale Ergebnis mit einem End-to-End-5G-Netz. 

Ein 5G-Core hat eine servicebasierte Architektur mit orthogonalen Funktionen, die unabhängige Skalierung ermöglichen. EPC-Funktionen weisen hingegen sich überschneidende Zuständigkeiten auf und basieren auf einer Point-to-Point-Architektur. Mit dem 5G-Core wird die Integration neuer Funktionen mit einem Message-Bus-Konzept für Control-Plane-Interaktionen vereinfacht. Dabei werden RESTful APIs implementiert, die (HTTP/2)-Anfragen für ein hohes Maß an Flexibilität verwenden. 

Der 5G-Core sollte cloudnativ, verteilbar, skalierbar und agil sein. Ein 4G-Core ist einfach nicht dazu in der Lage, dieselben Dienste wie ein 5G-Core anzubieten. Cloudnative, containerbasierte Netzwerke sind am besten dazu geeignet, die Möglichkeiten von 5G auszuschöpfen. Ein cloudnativer Ansatz für einen 5G-Core beinhaltet das Refactoring bestehender Anwendungen und das Entwickeln neuer Corenetzwerkanwendungen als Microservices, die containerbasierte Technologie verwenden.

Die Verwendung containerbasierter Technologie bedeutet, dass die Microservices, aus denen eine 5G-Coreanwendung besteht, mit den zur Ausführung benötigten Komponenten paketiert werden. Dazu zählen Libraries und anwendungsspezifische Abhängigkeiten an einem dezidierten und isolierten Ort. Der Ausfall einzelner Komponenten oder Microservices führt nicht zum Ausfall der gesamten 5G-Coreanwendung. Wenn 5G-Coreanwendungen so aufgebaut sind, ist ihr Verhalten in Bezug auf Fehlertoleranz, Skalierbarkeit und die Verwendung von zugrunde liegenden Cloud-Ressourcen besser vorhersehbar. 

Ein Open Source-Partner für den Aufbau eines 5G-Corenetzes

Für eine effektive und anbieterübergreifende Lösung für den 5G-Core ist eine cloudnative Anwendungsplattform erforderlich, die Tools, Technologien und Workloads zusammenbringt. Eine Anwendungsplattform, die auf Open Source basiert, unterstützt unterschiedliche Workloads in beliebigen Footprints an verschiedenen Orten und gibt Serviceanbietern die Flexibilität, die passende Lösung für Ihr Unternehmen aufzubauen.

Red Hat bietet eine cloudnative Anwendungsplattform, die in vielen Umgebungen und an vielen Orten bereitgestellt werden kann. Dadurch erhalten Sie die notwendige Flexibilität, Sicherheit und Performance, um mehrere 5G-Funktionen in einem Netzwerk zu platzieren.

Red Hat® OpenShift® ist eine sicherheitsorientierte und stabile Kubernetes-Plattform für Telekommunikationsanbieter, die eine einheitliche Verwaltung sowie Tools für verschiedene Infrastrukturen bietet. Dadurch können Sie sich voll und ganz auf eine Hybrid- und Multi-Cloud-Strategie einlassen und effektiver in einem Markt mithalten, in dem Kundinnen und Kunden hohe Ansprüche an schnellere Innovation haben.

Serviceanbieter können das End-to-End-Management ihres Netzwerks mit Red Hat® Ansible® Automation Platform optimieren und mit Red Hat Advanced Cluster Management for Kubernetes skalieren. Mit Red Hat OpenShift Data Foundation erhalten Serviceanbieter persistenten Storage, der die optimale Ausführung ihrer Systeme unterstützt. 

Das 5G-Angebot von Red Hat bietet eine bewährte Referenzarchitektur, die vorab integrierte und zertifizierte 5G-Anwendungen unterstützt. Telekommunikationsanbieter profitieren von einem umfassenden Partnernetzwerk mit erweiterten SLAs (Service Level Agreements) und Consulting Services von Red Hat, mit denen sie 5G schneller und erfolgreicher bereitstellen können.