Experten-Blog

Mobilnetz-Modernisierung auf dem Weg zu 5G

5G ist der Mobilnetzstandard der nächsten Generation. 5G ist ein smartes Ökosystem, das universelle Services und geringe Latenz bietet, sowie gleichzeitig die nötige Agilität mitbringt, mit der Serviceprovider maßgeschneiderte Business Services mit erhöhtem Mehrwert anbieten können.

In diesem Blog erläutere ich technische Details der Netzwerkmodernisierung, die für eine erfolgreiche Reise zu 5G wichtig sind.

Branchenanforderungen an 5G

Die Telekommunikationsbranche hat frühzeitig drei Hauptanwendungsfälle als Basis für die geschäftliche Nutzung zukünftiger 5G-Netzwerke spezifiziert:

  • Enhanced Mobile Broadband: Schnelleres Netzwerk, das Spitzendatenraten bis 10 Gbit/s erreicht
  • Massive Machine Type Communication: Massive Konnektivität mit mehr als 100.000 Geräten pro Quadratmeter
  • Low Latency Applications: Ziel ist es, eine Latenzzeit von weniger als 1 Millisekunde für kritische Services zu erreichen

Figure 1: Branchenanforderungen an zukunftssichere Netzwerke

Um die QoS-Anforderungen nach ITU IMT 2020 zu erfüllen, müssen IP-Netzwerke einschließlich Backhaul, Midhaul und Fronthaul unter Berücksichtigung der CU+DU+RU-Szenarien und des Spektrums des jeweiligen Mobilfunkproviders konzipiert und dimensioniert werden. Es ist sehr wahrscheinlich, dass Serviceprovider mehrere Deployment-Szenarien parallel anwenden, weil sie in einem breiten Spektrum arbeiten, wie: Kombinationen aus Millimeterwellen und RU+DU und Kombination aus Centralized Radio Deployment und CU+DU. Dabei sind jeweils unterschiedliche Bereitstellungsstrategien für die Funktechnik erforderlich. Letztlich müssen beim Aufbau des 5G-Netzwerks IP-Planung und Funktechnikplanung Hand in Hand erfolgen.

3GPP und 5G Core Network-Integration

Das 3GPP hat nicht nur ein neues 5G Core Network definiert, das als 5GC bezeichnet wird, sondern auch eine neue Technologie für den Zugriff auf das Mobilfunknetz mit der Bezeichnung 5G „New Radio“ (NR). Mit 5G ist es möglich, Elemente verschiedener Generationen in heterogenen Konfigurationen zu integrieren, darunter:

  • Standalone mit nur einer Radio Access-Technologie
  • Nicht-Standalone mit einer Kombination mehrerer Radio Access-Technologien

5G-Deployment-Szenarien

Im September 2016 hat die Deutsche Telekom einen Viewpoint erstellt, um zu zeigen, wie viele verschiedene Architekturoptionen innerhalb eines 5G-Ökosystems möglich sind. Sie stellte dabei insgesamt acht Optionen heraus. Diese gelten nach wie vor als „Goldstandard“ und werden heute als Industrienorm angesehen.

Im Schema unten ist die Position der Deutschen Telekom weiterentwickelt. Zusätzlich sind die Optionen 3x und 7x dargestellt.

Figure 2:5G-Deployment-Szenarien

Mobilfunkprovider versuchen ihre Investitionen zu amortisieren, indem sie neue 5G-Services anbieten und ihre Markteinführungszeiten verkürzen. Option 3x hilft Serviceprovidern, beim Start von 5G ihren bestehenden EPC Core zu nutzen.

In diesem Fall benötigen die Provider keinen 5G Core. In den frühen Phasen der 5G-Bereitstellung werden die Optionen 3/3a/3x für viele Betreiber die wahrscheinlichste Wahl sein. Weil dieser Ansatz mit LTE verknüpft ist, kommt es darauf an, das bestehende Netzwerk nicht zu stören. Die Betreiber haben die Möglichkeit, eine verdoppelte Konnektivität für Daten bereitzustellen, zum Beispiel mit hohem Durchsatz im NR-Downlink und bester Abdeckung im LTE-Uplink, während der Sprachverkehr vollständig über LTE läuft.

Option 3 steht für ein Netzwerk mit LTE- und NR-Funkzugriff, wobei nur der EPC Core von LTE für das Routing der 5G Steuersignale verwendet wird. Bei dieser Option wird LTE als Control Plane Anchor für NR verwendet. Nutzdatenverkehr (User Plane) wird sowohl über LTE als auch über NR geleitet.

Für ein vollständiges Deployment eines 5GC-Netzwerks mit Option 3 können Mobilfunkprovider viele unterschiedliche Migrationspfade wählen, unter anderem:

  • NSA-Option 3 zu NSA-Option 7 und SA-Option 5
  • NSA-Option 3 zu NSA-Option 3 und SA-Option 2
  • NSA-Option 3 zu NSA-Option 4 und SA-Option 2

Die Vielfalt der verfügbaren Optionen und Migrationsschritte für das Deployment von 5G ermöglicht es den Betreibern, verschiedene Strategien zu entwickeln, die an spezifische Marktsituationen, Geschäftsmodelle und Herausforderungen des Wettbewerbs angepasst sind.

Walid Ansrah - 15 Juli 2019

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