In unserer evolutionsgetriebenen Welt unterliegen Technologien und Geschäftsmodelle einem ständigen Wandel. Bestehende Kommunikationsnetzwerke müssen je nach Anwendungsfall niedrigen Latenzen, hohen Verbindungsdichten und hohen Durchsätzen gewachsen sein.
Im Zuge des rasanten Aufstiegs von 5G werden Mobilnetze von der Internationalen Fernmeldeunion (ITU) in drei Kategorien eingeteilt: 1) Enhanced Mobile Broadband (eMBB), 2) Ultra-reliable and Low-latency Communications (uRLLC) und 3) Massive Machine Type Communications (mMTC).
Was bedeuten eMBB, uRLLC und mMTC?
Die Kategorie eMBB betrifft Services, die besonders hohe Anforderungen an die Bandbreite stellen, wie das Streaming von HD-Videos, Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR). Die zweite Kategorie, uRLLC, betrifft die wachsende Nachfrage der Industrie nach latenzempfindlichen Services, unter anderem für selbstfahrende Autos und Remotemanagement. mMTC betrifft Services mit hohen Anforderungen an die Anzahl der Verbindungen wie Smart Cities und IoT.
E2E Network Slicing ist das Schlüsselelement für die Evolution zu 5G-Mobilnetzen
5G-Mobilnetze werden für Service-getriebene Lösungen ausgelegt sein, die auf die zukünftigen Anforderungen mobiler Dienste flexibel und effizient reagieren. Mit Software-Defined Networking (SDN) als Basis und Network Functions Virtualization (NFV) als Unterstützung für die zugrunde liegende physische Infrastruktur wird 5G den Zugriff auf das Mobilfunknetz und Packet Core Elements cloudifizieren. Wenn Sie Ihre Mobilnetzinfrastruktur mit der Cloud verknüpfen oder in die Cloud verschieben, können Sie Ihre 5G-Services diversifizieren und On-Demand-Bereitstellung realisieren. Kapazitätsplanung und E2E Network Slicing der 5G-Netzwerkfunktionen können auf diese Weise stärker automatisiert werden.
Das Schlüsselelement für die Evolution zu 5G-Mobilnetzen ist E2E Network Slicing. Es ist eine zwingende Voraussetzung für die Unterstützung diversifizierter 5G-Services. Die Infrastruktur des zukünftigen 5G-Mobilnetzes beruht auf SDN/NFV-Technologie und einer Three-Layer-Rechenzentrumsarchitektur. Damit die verschiedenen RAN-Funktionen (5G, LTE und WLAN) im Three-Layer-Rechenzentrum flexibel verwaltet werden können, werden erhebliche Rechenkapazitäten, Echtzeit-Performance, spezifische dedizierte Hardware und ausreichend Storage benötigt.
Reduzierte Wartungs- und Installationskosten für Betreibernetzwerke dank Network Slicing
Wir werfen nun einen genaueren Blick auf das Three-Layer-Rechenzentrum. Die untere Schicht ist als zentrales Office-Rechenzentrum definiert. Sie befindet sich besonders nahe am Zugangsnetzwerk. Die mittlere Schicht wird als lokales Rechenzentrum betrachtet. Die obere Schicht als regionales Rechenzentrum. Die letztgenannte Schicht verknüpft alle Schichten über Transportnetzwerke wie zum Beispiel MPLS.
Das 5G-Netz wird in der Rechenzentrumsinfrastruktur mit NFV für die einzelnen Services jeweils einen Satz von Netzwerktopologien und Network Slices generieren. Network Slicing stellt in der gemeinsam genutzten Netzwerkinfrastruktur sicher, dass jedem Service genau die richtigen Ressourcen zugewiesen werden. Die Folge sind reduzierte Wartungs- und Installationskosten für Betreibernetzwerke. Die Network Slices sind als individuelle Frameworks voneinander getrennt, die sich jeweils stark anpassen lassen und unabhängig betrieben werden können.
Network Slicing-Anforderungen an eMBB, uRLLC und mMTC
Wie in der Abbildung oben gezeigt, erfordert eMBB-Slicing eine hohe Bandbreite, um Caching in der Mobile Cloud Engine des lokalen Rechenzentrums bereitzustellen. Dieses ermöglicht High-Speed-Services in kurzer Distanz zu den Benutzern zu geringeren Betriebskosten. Für uRLLC-Slicing gelten strenge Latenzanforderungen zur Unterstützung von selbstfahrenden Autos und Remotemanagement. Die RAN-Real-Time- und RAN-Non-Real-Time-Funktionen werden an der jeweils vorteilhaftesten Position für die Benutzer angeordnet. Bei RAN-RT ist dies eine Position in der Nähe des Zugangsnetzwerks. RAN-NRT wird näher am Rechenzentrum positioniert.
Kommunikationsservices für selbstfahrende Einheiten werden über die Mobile Cloud Engine (MCE) im zentralen Office-Rechenzentrum abgewickelt, um für möglichst geringe Latenz zu sorgen. Die Control-Plane-Funktionen liegen weiter vom Benutzer entfernt in den lokalen und regionalen Rechenzentren.
Die Anwendungen des mMTC-Slicings benötigen nur geringe Mengen an Netzwerkdaten. Deshalb kann die Mobile Cloud Engine im lokalen Rechenzentrum bereitgestellt werden. Zusätzliche Funktionen und Anwendungen können im regionalen Rechenzentrum installiert werden. Dadurch werden die Ressourcen des zentralen Office-Netzwerks entlastet und die Betriebskosten reduziert.
Verschiedene Funktionen, die in 5G genutzt werden, haben jeweils sehr unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich Durchsatz, Latenz und Anzahl der verbundenen Geräte. Network Slicing ermöglicht eine optimale Nutzung bestehender Hardware und damit auch eine Optimierung der Investitions- und Betriebskosten.
