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5G kann eine neue Ära für vRAN einläuten
Dank 5G beschäftigen sich viele Mobilfunkbetreiber mit virtualisierten RANs. Doch vRAN befindet sich noch in einem frühen Entwicklungsstadium, und es fehlen Standards.
Die Virtualisierung von Netzwerkfunktionen (NFV, Network Functions Virtualization) bietet ihren Befürwortern zufolge einige Vorteile für den Mobilfunk, darunter bessere Agilität, neue Anwendungen und niedrigere Kosten.
Etablierte Anbieter von TK-Infrastruktur wie Ericsson AB, Huawei Technologies und Nokia setzen für den laufenden 4G-Netzaufbau in erster Linie auf traditionelle RAN-Architekturen (Radio Access Network). In den nächsten fünf bis sieben Jahren wird die Migration auf den neuen Mobilfunkstandard 5G den Betreibern neue Möglichkeiten bieten, Lösungen für virtuelles RAN (vRAN) zu erforschen, die durch Standardisierungskonsortien und kleinere Start-up-Anbieter entwickelt werden.
Für diesen Artikel verwenden wir die Begriffe Cloud und virtuelles RAN als Synonym.
Definition von RAN und vRAN
Radio Access Networks oder Funkzugangsnetze bieten als Teil von Mobilfunknetzen drahtlose Verbindungen zwischen Endgeräten wie Smartphones, PCs oder IoT-Geräten und dem Kern eines Funknetzwerks. RANs werden in verschiedene Formfaktoren von Netzwerkgeräten implementiert und bestehen typischerweise aus einer Basisstation am entfernten Funkzellenstandort sowie Controllern für die Basisstation.
Ein vRAN verändert die traditionelle RAN-Architektur. Es teilt und zentralisiert die Steuerung von Funktionen im Mobilfunknetz, um Leistung und Kosten zu optimieren. Die drei Hauptkomponenten von Cloud- oder virtuellen RAN-Architekturen sind:
- eine zentralisierte Basisband-Einheit (BBU, Baseband Unit) mit Rechenressourcen;
- entfernte Funkeinheiten (RRU, Remote Radio Units); und
- Transportnetze, die mehrere RRUs mit der BBU verbinden, im Idealfall über Glasfaser.
Die Vorteile eines vRANs
Virtualisierte RANs versprechen eine Reihe von Vorteilen, darunter verbesserte Leistung, geringere Investitionskosten (Capex) und niedrigere Latenzzeiten. Ein vRAN stellt virtualisierten Anwendungen mit Hilfe von NFV-Prinzipien (Network Functions Virtualization) unterschiedliche Hosting-Funktionen auf gängigen Hardwareplattformen zur Verfügung. Weitere Vorteile von vRAN sind die intelligente Steuerung des Datenverkehrs zwischen verteilten Mobilfunkzellen, höhere Zuverlässigkeit sowie das lokale Zwischenspeichern von Daten im Cache, um die Latenzzeiten zu senken.
Damit 5G-Architekturen die versprochenen Leistungssteigerungen erreichen, benötigen sie mehr Funkzellenstandorte unterschiedlicher Größen als das bei 4G-Architekturen der Fall war. Diese vRAN-Architekturen sind entscheidend für die Steuerung und den Betrieb neuer 5G-Basisstationen.
Die Virtualisierung von RAN-Funktionen erfordert geringe Latenzzeiten und Verbindungen mit hoher Bandbreite zwischen Zellstandorten und zentralen oder verteilten Kontrollpunkten – was im Prinzip den Einsatz von Glasfasernetzwerken bedeutet beziehungsweise erfordert. Eine Vielzahl konkurrierender Normungsorganisationen wie die O-RAN Alliance (PDF) und das Telecom Infra Project entwickeln derzeit vRAN-Standards.
Ein RAN stellt einen durchaus wichtigen Teil eines Mobilfunknetzes dar, und die Integration virtueller Elemente verschiedener Anbieter ist nach wie vor eine besondere Herausforderung.
Optionen von Lieferanten für vRAN
Mobilfunkbetreiber haben eine Reihe von vRAN-Anbietern zur Auswahl, darunter etablierte Unternehmen wie Ericsson, Nokia, Huawei, Samsung und ZTE. Zu den kleineren Anbietern gehören Altiostar Networks, Asocs, Mavenir Systems und Saguna. Doch vRAN fehlt es an Tiefe und Breite im Hinblick auf ein Ökosystem unabhängiger Softwareanbieter – nur die größten Hersteller haben daher im Moment die Ressourcen, 5G vRAN zu implementieren.
Rakuten, ein japanischer E-Commerce-Anbieter von Wireless-Lösungen, ist ein Aushängeschild für disaggregierte drahtlose Netzwerke, einschließlich vRAN-Architekturen. Rakuten baut derzeit ein Greenfield-Netzwerk in Japan auf und steht damit in Konkurrenz zu japanischen Mobilfunkbetreibern wie NTT, KDDI und SoftBank, die Ende 2019 mit vRAN in Betrieb gehen werden.
Weitere Lieferanten, mit denen Rakuten zusammenarbeitet, sind unter anderem Altiostar, Cisco, Fujitsu, Intel, Mavenir und Red Hat. Rakuten plant, sein Netzwerk etwa 2020 auf 5G umzustellen, abhängig von der behördlichen Genehmigung.
Empfehlungen für Mobilfunkbetreiber
vRAN befindet sich derzeit noch in der Anfangsphase der Entwicklung. Eine Reihe führender Mobilfunkbetreiber arbeiten derzeit an Proof of Concepts, und Rakuten ist gerade dabei, sein vRAN für 4G-Implementierungen aufzubauen.
Fehlende Standards und eine Vielfalt von spezifischen vRAN-Implementierungen durch etablierte und Start-up-Lieferanten können die schnelle Einführung von vRAN bremsen. Frühe vRAN-Dienste werden wahrscheinlich auf Greenfield-Implementierungen wie die von Rakuten abzielen. Die sehr schnelle Kommunikation zwischen den Funk- und Rechenelementen – etwa von RRU zu BBU – wird den Einsatz in dicht bebauten Regionen mit hohem Glasfaseranteil begünstigen, wie beispielsweise in Großstädten wie Singapur.
Da 5G spezielle Funktechnologien benötigt, werden sich wohl Lieferanten mit großen Budgets für Forschung und Entwicklung durchsetzen. Implementierungen mit den vRAN-Lösungen verschiedener Anbieter werden aufgrund der Komplexität der Integration und mangels ausgereifter Standards eine Herausforderung darstellen.
