5G. Mehr als nur ein Wireless-Upgrade.
Wireless dominiert die Nachrichten
Über Versuche und Proof of Concept-Studien für 5G sowie über Demonstrationen neuer Technologien wird seit über einem Jahr in den Nachrichten berichtet, und dies zu Recht. Die erwartete Leistungssteigerung von 5G gegenüber dem heutigen 4G LTE ist enorm und wirklich eindrucksvoll. Wenn wir die hohen Zielen erreichen, die in den folgenden Anwendungsfällen beschrieben sind, dann werde ich wirklich beeindruckt sein.
- Um bis zu 100x höhere Endbenutzer-Datenraten
- Um bis zu 100x mehr angeschlossene Geräte (hauptsächlich IoT)
- Um bis zu 10x niedrigere Latenzzeiten
- Ein um bis zu 1000x höheres Datenvolumen
Bei den meisten Meldungen in den Medien ging es um die Tests der neuen 5G Wireless-Technologien wie beispielsweise flexiblen Wellenformen, Antennen-Arrays für Massive Multiple-Input & Multiple-Output (MIMO), Millimeterwellenübertragung, flexible Codecs, neue Frequenzbänder sowie Strahlformung und -Tracking. Das macht auch Sinn, denn die ersten Bestandteile der heutigen mobilen Netze, die aufgerüstet werden müssen, befinden sich im Radio Access Network (RAN).
Die 5G New Radios (NR) werden an Standorten installiert, an denen sich heute bereits Funkstationen und Antennen für 2G, 3G und/oder 4G befinden. Aber bevor die Einführung von 5G NR im großen Stil beginnt, müssen Hersteller von Wireless-Geräten sowie Mobile Network Operators (MNOs) überzeugt sein, dass die neuen Wireless-Technologien zuverlässig entsprechend den Spezifikationen funktionieren. Die einfachste Möglichkeit, um diese kritisch wichtige Stufe zu erreichen, ist die Anbindung von 5G-NRs an die vorhandene drahtgebundene Netzwerkinfrastruktur, die bereits heute mehrere Generationen von Wireless-Technologien bedient. Sobald die 5G NR-Technologie erprobt ist, wird die Implementierung im großen Stil schnell und offensiv beginnen. Als ein Anzeichen hierfür mag die Aussage der GSMA gelten, dass „5G-Netze voraussichtlich bis zum Jahr 2025 ein Drittel der Weltbevölkerung erreichen werden, und dass bis dahin 1,1 Milliarden Verbindungen erreicht sein werden“.
Abbildung 1: Vorhersage der 5G-Einführung von 2020 - 2025 (Quelle: GSMA)
Genehmigung des 5G New Radio (NR) Non-Standalone (NSA)-Standards
Letzten Dezember wurde in Lissabon (Portugal) ein enormer Meilenstein zur Einführung von 5G erreicht. Der 5G NR NSA-Standard wurde genehmigt; damit begann offiziell das Standard-basierte 5G-Zeitalter, und gleichzeitig der Wettlauf der Anbieter, die Geräte verkaufen, und der MNOs, die Services anbieten. Dieser Meilenstein läutet die standard-basierten 5G-Versuche, Proof of Concept-Studien und Demonstrationen neuer Technologien ein, und ab 2018 wird diese Phase Fahrt aufnehmen. Dies zeigt sich auch in einer Ankündigung mehrerer Tier 1-Netzbetreiber und Lieferanten, die aussagt, dass die Verfügbarkeit des ersten 5G NR-Standards es der globalen Mobilbranche möglich macht, mit der Entwicklung von 5G NR im großen Stil zu beginnen, so dass Großversuche und kommerzielle Implementierungen bereits im Jahr 2019 möglich sein werden. Kurz gesagt, der Wettlauf bei 5G hat offiziell begonnen.
Die drahtgebundene Infrastruktur hält die mobilen Netze zusammen
Wie es Randall Stephenson, CEO von AT&T, so treffend ausdrückt: „Je mehr Wireless wir einführen, desto abhängiger werden wir von Festleitungen. Je mehr die Datenanforderungen der mobilen Netze steigen, desto dichter und dichter muss das Netz der Zellenstandorte sein. Dichter und dichter bedeutet, dass mehr Zellenstandorte benötigt werden. Diese Zellenstandorte müssen alle über Glasfaser und Ethernet verbunden sein. Im Grunde müssen wir ein massives Festleitungsnetzwerk aufbauen, an dessen Enden die Wireless-Antennen hängen.“ Ich muss sagen, das drückt es gut aus.
Ich glaube, dass der Standpunkt von Randolph den Migrationspfad zu 5G sehr treffend beschreibt: eine massive Aufrüstung der Festleitungen, an deren Edge neue 5G NRs implementiert werden. Das ganze ist natürlich viel komplexer als eine einfache Installation von neuen 5G NRs an Masten, Gebäuden und unterschiedlichen anderen städtischen Standorten. Beispielsweise muss für die Planung der 5G-Abdeckung genau bekannt sein, wo 5G NRs installiert werden müssen, wo neue kleine Zellen implementiert werden müssen und so weiter; diese Planung kann erst optimiert werden, wenn die Technologie unter echten Betriebsbedingungen gründlich getestet wurde. Allerdings stimmt die Grundaussage; das drahtgebundene Netzwerk verbindet mehrere Generationen von Wireless-Technologie mit den Rechenzentren, in denen der Content gespeichert wird, und mit der gesamten übrigen Infrastruktur.
Die harmonische Koexistenz der Generationen in den nächsten Jahren
5G wurde nicht entwickelt, um die älteren Generationen der Mobilnetztechnologie, wie beispielsweise 4G und dessen Varianten (das ältere LTE und das neuere LTE-A und LTE-Pro) sofort zu ersetzen. 5G wird neben 4G und sehr wahrscheinlich an vielen Standorten neben 3G und sogar 2G koexistieren, da die neueren Generationen nie die älteren Generationen vollständig ersetzt haben. Sie werden dies selbst feststellen, wenn Sie unterwegs sind und an ihrem Smartphone sehen können, wie je nach Standort die Netzverbindung zwischen 2G, 3G und 4G wechselt. Dies bedeutet, dass das drahtgebundene Netz, das die bisherigen Mobiltechnologien unterstützt, jetzt auch 5G unterstützen muss
Abbildung 2: Koexistenz mehrerer Mobiltechnologie-Generationen (Quelle: GSMA)
Die 5G NR NSA-Geräte werden an die vorhandenen drahtgebundenen Netze angeschlossen, die heute schon die 2G-, 3G- und/oder 4G-Technologien bedienen. Dadurch können 5G NRs schnell in einem großen Umfang implementiert und getestet werden, um die neuen Wireless-Technologie zu erproben, ohne dass das bisherige drahtgebundene Netz erweitert werden muss. Wenn man es bedenkt, ist das eine geniale Lösung. Wenn die 5G NR-Wireless-Technologie in realen Umgebungen getestet ist und sich als zuverlässig erweist, kann die Implementierung im großen Stil starten. Dann wird auch eine Skalierung der zugrundeliegenden drahtgebundenen Infrastruktur erforderlich, besonders wenn eine größere Zahl von 5G NRs angebunden wird, wenn die aufregende neue Netzwerkleistung von 5G auch umgesetzt werden soll. Wenn die Festleitungsseite nicht mit der drahtlosen Seite Schritt hält, können die Erwartungen an die End-to-End-Netzleistung von 5G schlicht nicht erfüllt werden.
Kein einzelner Hersteller hält in allen Punkten die Spitzenstellung
Die Migration auf 5G wird mehrere Jahre dauern und viele Herausforderungen und Chancen bringen, aber das war ja schließlich auch bei jeder Mobilfunkgeneration in der Vergangenheit so. Wir haben aus den Aufrüstungen der Vergangenheit eine Menge gelernt, und diese Erfahrung kann und wird bei 5G einfließen. Die Branche weiß auch, dass kein einzelner Hersteller glaubhaft behaupten kann, sowohl bei der drahtgebundenen als auch bei der drahtlosen Technologie die Spitzenstellung zu halten. Genau deshalb ist die Offenheit so ein Grundpfeiler des globalen Internets, und das mobile Netz kann und wird hier keine Ausnahme sein. Offenheit bietet eine größere Auswahl und ermöglicht den Aufbau von herausragenden Netzen.
Die (häufig unausgesprochene) Wahrheit ist, das manche Hersteller eine bessere Technologie haben als andere. Wenn aber das Netzdesign auf offenen Prinzipien und Standards basiert, können Mobilnetzbetreiber genau die gewünschten Technologien auswählen, wo und wann immer sie dies wünschen. Einfach gesagt, müssen für den Aufbau von überlegenen End-to-End-Netzwerken die Geräte mehrerer Hersteller ebenso zusammenarbeiten, wie 5G mit früheren Generationen der Mobiltechnologie auf einem gemeinsamen drahtgebundenen Netz koexistieren muss.
Die neuen Ciena 5G Netzwerklösungen
Wir haben heute die neuen Ciena 5G Netzwerklösungen vorgestellt, mit denen Mobilnetzbetreiber unterschiedliche Möglichkeiten zur Skalierung ihrer vorhandenen drahtgebundenen Infrastruktur haben, um nicht nur das zukünftige 5G, sondern auch die bisherigen Mobiltechnologiegenerationen zu unterstützen. Es ist eine Tatsache, dass 4G, und in vielen Teilen der Welt sogar 2G und 3G, nicht über Nacht verschwinden werden. Mehrere Mobiltechnologiegenerationen werden für viele Jahre koexistieren, und wir haben diese Tatsache erkannt. Genau deshalb ermöglichen wir es den MNOs, flexibel und auf Basis offener Technologien die benötigten Netzwerkbausteine auszuwählen, um branchenführende Mobilnetze und differenzierte MNO-Services aufzubauen.
Besuchen Sie uns auf dem Mobile Word Congress 2018!
Möchten sie mehr über unsere 5G Netzwerklösungen erfahren und die Zukunft der mobilen Netze diskutieren? Dann besuchen Sie uns auf dem Mobile World Congress in Halle 2, Stand 2J51. Auf Wiedersehen in Barcelona!
Oben abgebildet sind Mitglieder der SA2, der 3GPP-Architektur-Arbeitsgruppe, in Lissabon (Portugal) während der offiziellen Ankündigung des 5G-Systemarchitekturstandards im Dezember. Abbildung mit freundlicher Genehmigung von @GPPLive.