Was ist 5G?

Unternehmen profitieren voraussichtlich am meisten von den 5G-Technologien, da diese die Produktivität, Agilität und Skalierbarkeit der von ihnen angebotenen Services erhöhen. Die größten Veränderungen werden dabei beispielsweise in der industriellen Automatisierung erwartet, bei der Produktionsstätten zukünftig von drahtlos gesteuerten Robotern bedient werden. In derartigen Umgebungen werden selbst die kleinsten beweglichen Teile entlang der gesamten Produktionslinie drahtlos erfasst, betrieben und verwaltet.

Das Gesundheitswesen ist ein weiterer Schwerpunkt für 5G-Anwendungsfälle. Ferngesteuerte Operationen und vernetzte Ambulanzen helfen Leben zu retten, vor allem in Gegenden, die von Ärzten anders nicht erreicht werden können. Dank 5G können Einzelhändler ihren Kunden völlig neue Erfahrungen bieten (z. B. AR, VR und MR), wenn es darum geht, Produkte im Ladengeschäft oder außerhalb von Geschäften auszuprobieren, zu entwerfen und zu kaufen.

Auf der Verbraucherseite ist Cloud-Gaming eine aufkommende Anwendung, die keine anspruchsvollen Gaming-Clients erfordert, da Spiele direkt über das 5G-Netzwerk-Edge gerendert werden. AR- und VR-Datenverkehr entsprechen nun rund 20 % des Datenverkehrs in einigen frühen 5G-Bereitstellungen. Auch die Verwendung von Fixed Wireless Access (FWA) für die Bereitstellung von 5G-Breitbanddiensten für private Nutzer setzt sich zunehmend durch.

Auf staatlicher Seite profitieren Smart Citys, Versorgungsunternehmen und die öffentlichen Sicherheitsagenturen immens von 5G-Funktionen. Vernetzte Fahrzeuge und andere automobiltechnische Lösungen können zur Sicherheit auf den Straßen beitragen und Leben retten.

Wie funktioniert 5G?

Um die neuen Kapazitäts- und Latenzanforderungen von 5G zu erfüllen, sind neuartige technologische Komponenten erforderlich:

• Neues Frequenzspektrum: Für das Erreichen hoher Datenübertragungsraten ist es erforderlich, dass 5G neue Frequenzbänder über 6 GHz, im Zentimeter (cm)-Wellenbereich (6 bis 30 GHz) und im Millimeter (mm)-Wellenbereich (> 30 GHz), verwendet. 5G wird auch in Frequenzbändern unter 6 GHz bereitgestellt. Die niedrigen Bereiche sorgen für Abdeckung, die hohen Bereiche liefern die Kapazität.
• MIMO im großen Stil: Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) bedeutet, dass die Kapazität einer Funkverbindung durch mehrerer Sende- und Empfangsantennen multipliziert wird. MIMO im großen Stil bedeutet also, dass ein MIMO-System mit besonders vielen Antennen ausgestattet ist (z. B. 8, 16, 64, 128 usw.). MIMO im großen Stil erhöht die spektrale Effizienz und die Netzwerkabdeckung.
• 5G New Radio (5G NR): Bei der neuen 5G-Funkzugangstechnologie handelt es sich um 5G NR, die von 3GPP für das mobile 5G-Netzwerk entwickelt wurde. 5G NR setzt auf eine extrem schlanke Bauweise und verringert somit die Signalisierung und den Energieverbrauch. Außerdem wurde 5G NR mit einer flexiblen Rahmenstruktur versehen, die eine effiziente Bündelung diverser 5G-Services ermöglicht und Aufwärtskompatibilität für zukünftige 5G-Services gewährleistet.
• Open RAN: Open RAN steht für Open Radio Access Network. Insbesondere ist Open RAN eine fortlaufende Verschiebung der Mobilfunknetzarchitekturen, die es Service Providern ermöglicht, nicht proprietäre Teilkomponenten von einer Vielzahl von Anbietern zu verwenden. Spezifische proprietäre Komponenten wie Baseband Units (BBU) und Remote Radio Head (RRH) werden jetzt in zentralisierte Einheiten (CU), verteilte Einheiten (DU) und Funkeinheiten (RU) aufgeteilt. Mit Open RAN können die neuen disaggregierten Funktionen auch virtualisiert oder containerisiert werden. Die O-RAN Alliance geht noch einen Schritt weiter, indem sie sicherstellt, dass die Schnittstellen zwischen diesen Komponenten offen und interoperabel sind.
• 5G Core Network (5 GC): 5 GC wurde von 3GPP als servicebasierte Architektur (SBA) konstruiert. Sämtliche Kernfunktionen des Netzwerks werden anhand Cloud-nativer Grundsätze implementiert, u. a. die Trennung der Nutzer- und Steuerebenen, zustandslose Netzwerkfunktionen, offene Schnittstellen und APIs. Die Kernfunktionen des Netzwerks können leicht bereitgestellt, aktualisiert und skaliert werden, sodass neue Services kostengünstiger eingeführt werden können.
• 5G-Transport: Für die Erfüllung neuer 5G-Anwendungsfälle, wie eMBB, URLLC und mMTC, ist ein Transportnetzwerk erforderlich, das nicht nur eine immense Steigerung des Datenverkehrs bewältigen kann, sondern auch eine breite Palette an Netzwerkeigenschaften bietet mit der die einzelnen Anwendungsfälle abgedeckt werden. Es muss die Bedürfnisse einer wachsenden Anzahl von Geräten, Diensten und neuen Geschäftsmodellen erfüllen. Die benötigte enorme Kapazität kann nur erreicht werden, wenn die Transportnetzwerke Unterstützung bieten für: 25G, N x 25G in der Zugriffs-/Vor-Aggregationsschicht, 100G, N x 100G in der Aggregationsschicht und bis zu 400G im Service Provider-Core. Zusätzlich muss das Transportnetzwerk strenge Zeitanforderungen erfüllen, um eine Latenz von unter 10 ms unterstützen zu können.
• Network Slicing: Mithilfe von Network Slicing (Netzwerkaufteilung) können mehrere unabhängige, ganzheitliche logische Netzwerke auf einer gemeinsam genutzten physischen Infrastruktur ausgeführt werden. Jedes Slice kann einen spezifischen Quality of Services (QoS) für einen Service oder eine Anwendung bereitstellen. Ein solcher Netzwerkanteil kann dabei mehrere Bereiche des Netzwerks umfassen (Zugriffsnetzwerk, Kernnetzwerk und Transportnetzwerk).
• Edge-Computing: Datenverarbeitung, Speicher und Netzwerkressourcen können mit Edge-Computing näher an die Anwender und Endnutzer herangerückt werden. Die Nähe zum Nutzer sorgt für schnellere Reaktionszeiten und spart Bandbreite. Edge-Computing wird auch als Edge-Cloud bezeichnet und kann innerhalb der Räumlichkeiten des Kunden, z. B. im Unternehmensgebäude oder in Fabrikationshallen, bereitgestellt, verwaltet und gehostet werden.
• Telco-Cloud: Bei der Telco-Cloud handelt es sich um eine offene Plattform, mit der eine Anbieterabhängigkeit verhindert wird und die es Service Providern ermöglicht, ein breites Spektrum Cloud-nativer Funktionen zu nutzen, um die Infrastruktur zu erweitern, Abläufe zu optimieren und eine höhere Servicegeschwindigkeit zu erzielen. Die Telco-Cloud sorgt für Serviceflexibilität und rasche Serviceinnovationen, sodass Service Provider die Möglichkeit haben, eine Vielzahl neuer Anwendungen und Services auf den Markt zu bringen und ihre Geschäftsmodelle neu zu beleben.
• Sicherheit: 5G, IoT, Network Slicing und Edge-Computing bieten neue Angriffsflächen. Bedrohungen können aus dem Nichts auftauchen, treten in steigender Zahl sowie häufiger auf und werden immer komplexer. Wenn der bestehende Sicherheitsansatz nicht verbessert wird, kann 5G-Sicherheit zu einem Leistungsengpass führen. Isolierte Systeme und manuelle Reaktionen reichen einfach nicht mehr aus. Das Netzwerk und das externe Ökosystem müssen in einem vernetzten Ansatz ganzheitlich betrachtet werden, damit Sie sich sämtlicher Bedrohungen bewusst werden, dynamische Anpassungen vornehmen und Sicherheitsrichtlinien konsequent im gesamten Netzwerk umsetzen können.
• Management und Orchestrierung (MANO): 5G kann die Anzahl vernetzter Endnutzergeräte, Knoten und Services innerhalb des Netzwerks erheblich erhöhen. Netzwerkaktivitäten können im erforderlichen Umfang und in der notwendigen Qualität nicht länger manuell verwaltet werden. Die einzige praktische Methode für die Handhabung der Größe und Komplexität zukünftiger Cloud- und 5G-Netzwerke ist das Automatisieren von Abläufen mit voller Unterstützung für offene APIs, damit in Umgebungen mit mehreren Anbietern und Clouds (Multicloud) gearbeitet und das Wissen ständig mithilfe von KI- und ML-Funktionen erweitert werden kann.

Pionierphase der 5G-Netzwerktechnologie

5G ist Teil einer breitgefächerten Revolution, in der auch Cloud- und Automatisierungs-Technologien genutzt werden, um eine stabilere und nachhaltigere Plattform für Service Provider zu schaffen. Juniper Networks ist davon überzeugt, dass 5G allein nicht ausreicht, um die geschäftliche Transformation der Service Provider voranzutreiben. Um die Vorteile dieser Technologien voll auszunutzen, müssen Service Provider Cloud, 5G und Automatisierung gemeinsam nutzen. Die Technologien bauen aufeinander auf und können in einigen Fällen sogar nur gemeinsam funktionieren.

So kommen beispielsweise viele Vorteile von 5G nur in Cloud-Umgebungen voll zum Tragen. Dabei kann es sich um die Telco-Cloud, NFV-Infrastrukturen, verteilte Edge-Clouds oder virtualisierte, containerisierte (VNF/CNF) bzw. disaggregierte Funktionen handeln. Allerdings führt die gemeinsame Nutzung von Clouds und 5G nicht nur zu massiven Verbesserungen bei Skalierbarkeit, Leistung und Agilität, sondern steigert auch die Komplexität der Betriebsabläufe, die folglich nur mit Netzwerkautomatisierung vereinfacht und effizient verwaltet werden können.

5G und Cloud versprechen neue Erfahrungen für Verbraucher und Unternehmen. Um in der heutigen 5G/Multicloud-Service-Landschaft erfolgreich zu sein, benötigen Service Provider eine Strategie, die den Netzwerkbetrieb vereinfacht und differenzierte Kundenerlebnisse bietet. Bei Juniper bezeichnen wir dies als Experience-first Networking.

Unser Ansatz für Experience-first Networking für Service Provider konzentriert sich auf drei zentrale
Lösungsbereiche:
•    Skalierbare IP-Services-Fabric für effizienten IP-Transport
•    Cloud-First-Ansatz zur Simplifizierung von Telco und Edge Cloud
•    Managed Enterprise Services für sichere Serviceerfahrungen

Jeder dieser Lösungsbereiche wird durch unsere Experience Enabler untermauert:
•    Connected Security schützt Benutzer, Geräte, Anwendungen und Infrastruktur
•    Intelligente Automatisierung vereinfacht die Komplexität für ein besseres Kundenerlebnis