Eine Open-RAN-Architektur bietet TK-Betreibern mehr Flexibilität beim Bereitstellen von 5G-Services für Unternehmen. Dabei wird das Funkzugangsnetz zu einer virtuellen Funktion.
TK-Unternehmen nutzen die Virtualisierung von Netzwerkfunktionen (Network Functions Virtualization, NFV), um ihre Kernnetze flexibler, innovativer und kostengünstiger zu machen. Der nächste Teil des Netzwerks, der von der Virtualisierung erfasst wird, ist das Radio Access Network (RAN), das den Zugang zum schnellen 5G-Netz ermöglicht.
Das RAN aka Funkzugangsnetz stellt die Funkverbindung zwischen einem (mobilen) Endgerät und dem Kern eines drahtlosen Netzwerks bereit. Ein RAN besteht typischerweise aus einer Basisstation inklusive Antenne und Controllern für die Basisstation. Virtuelle RANs (vRAN) verändern die traditionelle RAN-Architektur, indem sie die Steuerung der drahtlosen Funktionen aufteilen und zentralisieren, um Leistung und Kosten zu optimieren.
Die virtuelle oder Cloud-RAN-Architektur hat drei Hauptkomponenten:
eine zentralisierte Baseband Unit (BBU) mit Rechenressourcen;
dezentrale Funkeinheiten (Remote Radio Unit, RRU); und
ein Transportnetzwerk, das die vielen RRUs mit der BBU verbindet, typischerweise über Glasfaser.
Aktueller Status von Open RAN
Die vollständige Einführung von 5G wird noch Jahre dauern. Dies gibt Mobilfunkbetreibern die Möglichkeit, die Vorteile von verteilten oder Open-RAN-Implementierungen zu testen. Open RAN unterteilt den drahtlosen Zugang in Komponenten wie zum Beispiel Funkmodul, Fronthaul und Backhaul, Compute und Funksteuerung, die Unternehmen von einer Vielzahl von Anbietern beziehen können.
Der Einsatz von Open RAN befindet sich noch in der Anfangsphase. Eine Ausnahme bilden einige wenige neue Betreiber wie etwa Rakuten. Open RAN steht grundsätzlich vor den gleichen Herausforderungen wie die frühen NFV-Implementierungen, sprich fehlenden ausgereiften Standards, schlechte Interoperabilität zwischen den Anbietern und begrenzte Integrationsressourcen.
Möglicherweise bietet Open RAN den Mobilfunkbetreibern sogar zu viele Optionen für die Auswahl der Bereitstellungsarchitektur. Es gibt mehrere Optionen für Serverhardware (mit oder ohne Beschleunigungskarten), Funkmodule, Funksteuerung, xHaul und andere Komponenten. Mobilfunkanbieter, die Systeme von mehreren Anbietern einsetzen, benötigen eine ausgeklügelte Integration, um sicherzustellen, dass ihre Netzwerke nicht nur mit Gigabit-Geschwindigkeiten arbeiten, sondern auch die Anforderungen an eine hohe Verfügbarkeit von 99,999 Prozent erfüllen.
Wo das Open RAN-Modell Fuß fassen wird
Doyle Research geht davon aus, dass die Open RAN-Architektur bis 2026 etwa zehn Prozent des RAN-Marktes ausmachen wird. Die führenden Einsatzbereiche sind komplette Neu-Implementierungen, ländliche Gebiete, privates 5G und Small Cell. Die Open RAN-Architektur unterscheidet sich je nach Region und Anwendungsfall erheblich bei Compute-Plattformen, Funkmodulen, Steuerungssoftware und Integrationspartnern.
Befürworter von vRAN versprechen den Providern eine Vielzahl von Vorteilen, darunter eine höhere Leistung, geringere Investitionskosten und niedrigere Latenzzeiten. Open RAN bietet wie NFV die Möglichkeit, verschiedene virtualisierte Anwendungen auf gemeinsamen Hardwareplattformen zu betreiben. Darüber hinaus ermöglicht Open RAN eine intelligente Steuerung des Datenverkehrs zwischen verteilten Standorten, unterstützt den Einsatz von lokal zwischengespeicherten Daten für eine niedrigere Latenz und bietet eine höhere Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit.
5G-Architekturen erfordern viel mehr Zellstandorte unterschiedlicher Größe als vergleichbare 4G-Architekturen, um die versprochenen Leistungsverbesserungen zu erzielen. Daher ist Open RAN entscheidend für die Steuerung und den Betrieb neuer 5G-Basisstationen.
Open RAN bietet wie NFV die Möglichkeit, verschiedene virtualisierte Anwendungen auf gemeinsamen Hardwareplattformen zu hosten.
Herausforderungen beim Einsatz von Open RAN
Da die Virtualisierung von RAN-Funktionen Verbindungen mit geringer Latenz und hoher Bandbreite zwischen dem Zellstandort und einem zentralen oder verteilten Kontrollpunkt erfordert, sind in den meisten Fällen Glasfasernetzwerke notwendig. Mehrere konkurrierende Standardisierungs-Organisationen entwickeln derzeit Open-RAN-Standards, darunter die O-RAN Alliance und das Telecom Infra Project. RAN ist ein kritischer Aspekt des Mobilfunknetzes, und die Integration virtueller Elemente von verschiedenen Anbietern bleibt eine besondere Herausforderung.
Die Vorteile von NFV mit niedrigeren Investitionskosten könnten zumindest anfangs durch die erhöhten Betriebskosten für die Bereitstellung virtueller RANs mit Geräten von verschiedenen Anbietern aufgehoben werden. Viele Betreiber werden sich daher wohl an einen einzigen Anbieter wenden, um eine umfassende Open-RAN-Plattform für einen zuverlässigen und effizienten Betrieb bereitzustellen.
Status von Virtual-RAN-Implementierungen
vRAN ist für die meisten 5G-Netzwerke noch ein Novum, obwohl viele große Betreiber das Konzept derzeit testen. Dennoch haben einige große TK-Provider mitgeteilt, dass sie bis 2025 einen erheblichen Prozentsatz ihrer Mobilfunkbudgets für Open RAN einsetzen werden. Als Folge der Corona-Pandemie haben sich allerdings in der Zwischenzeit einige Tests und Implementierungen verzögert.
Open RAN-Plattformen
Wie auch bei NFV wird vRAN den signifikanten Einsatz von x86-basierten Servern von HPE, Dell Technologies und anderen Serveranbietern vorantreiben. Provider und Integratoren haben eine Reihe von Serveroptionen, darunter die folgenden:
Customized Box mit x86 und FPGA (Field Programmable Gate Array) und
andere Chip-Anbieter wie Arm, Broadcom, Marvell, Nvidia und Qualcomm.
Die Software für Open RAN läuft auf Containern mit Software von Red Hat, VMware und Wind River.
Mobilfunkbetreiber können unter vielen Open-RAN-Anbietern wählen. Dazu zählen große Hersteller wie Ciena, Cisco, Ericsson, Huawei, NEC, Nokia, Samsung und ZTE. Zu den kleineren Anbietern gehören Altiostar, Celona, IP Infusion, JMA Wireless, Mavenir, Parallel Wireless Inc. und Volta Networks.
