Hyperscaler und Telkos pushen 5G aus der Cloud 5G-Campusnetze als Service

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Die letzten gallischen Dörfer werden weniger: Auch die großen Telkos betreiben ihre Netze zunehmend unter Verwendung der Public Cloud. Doch mit den Hyperscalern erwächst ihnen neue Konkurrenz, zumindest für privates 5G – eine Chance für den Mittelstand.

Cloud Computing hat sich auch in den eher Risiko- und Experimenten abgeneigten deutschen Unternehmen auf breiter Front durchgesetzt. Laut dem letzten Bitkom Cloud-Monitor von 2021 [PDF] nutzen mehr als 82 Prozent die Cloud. Die Zahlen sagen jedoch auch: Es gibt noch gallische Dörfer. Dazu gehören neben anderen die Telekommunikations-Carrier. Sie setzen Cloud-Lösungen eher in den Randbereichen ein, beispielsweise für das Kundenmanagement oder im Office. Das Kerngeschäft, also das Aufbauen und Betreiben von Kommunikationsnetzen wird häufig noch auf traditionelle Weise betrieben.

Doch inzwischen ist ein bemerkenswerter Wandel eingetreten. Bereits seit einigen Jahren setzen die Telkos auf Standard-Hardware und -Software aus der IT-Welt. Sie verzichten auf die klassischen, proprietären Netzwerkgeräte und verwenden Virtualisierung, Standardserver und offene Software. Zunehmend kommt Cloud-native Technologie zum Einsatz. Allerdings handelt es bei dieser "Telco-Cloud" in aller Regel um eine Private Cloud. Typischerweise misstrauen nationale Telekommunikationsunternehmen den Hyperscalern und wollen die kritischen Kommunikationsinfrastrukturen nicht von ihnen abhängig machen.

Öffentliche Mobilfunknetze aus der Public Cloud

Im letzten Jahrzehnt ist eine gewisse, durchaus ernstzunehmende Abhängigkeit von den Angeboten einzelner Netzwerk-Ausrüster entstanden. Generell hat sich der Markt für diese Geräte stark verengt, letztlich sind es nur noch vier Unternehmen, die eine marktführende Stellung haben: Huawei mit gut 35 Prozent und dann folgen Cisco (15 %), Nokia (12 %) und Ericsson (8 %).

Um die Abhängigkeit zu senken, insbesondere von politisch angezweifelten "High Risk Vendors" (HRVs), verbreitet sich bei den Telkos seit längerem immer mehr Standard-Hardware und -Software für den Netzbetrieb, wie sie auch in jedem Rechenzentrum zu finden ist – etwa Virtualisierung und Kubernetes. Nun folgt der Gang in die Public Cloud, und wie meist im IT-Umfeld, sind auch hier die USA der Vorreiter. Vor ein paar Monaten ging die Meldung durch die Technikmedien, dass AT&T sein 5G-Mobilfunknetz ausschließlich auf Microsoft Azure betreiben will.

Ermöglicht wurde diese Entwicklung durch ein Paradigma namens "Control and User Plane Separation" (CUPS) im Design neuer Telekom-Netzwerksoftware, etwa für 5G-Netze. Gemeint ist damit die Trennung der User Plane Function (UPF) – über die der Datenverkehr des Netzes läuft – von den administrativen Funktionen der "Control Plane". Diese bietet sich für die Auslagerung zu einem Hyperscaler an, währen die UPF weiterhin in der Private Cloud bleiben.

5G-Edge-Computing für industrielle Anwendungen

Der Neuaufbau von 5G-Netzen erfordert Investitionen, die besser in Cloud und Services aufgehoben sind als in Hardware. Aus strategischer Sicht werden die Karten neu ausgespielt. So arbeiten inzwischen Carrier und Hyperscaler zusammen, um Services für 5G-Edge-Computing anzubieten. Dafür fassen sie die Infrastrukturen für das 5G-Netz und den Betrieb von Edge-Applikationen zusammen. Das heißt bei den Telkos „Multi-Access Edge Computing" (MEC), da sie selbst Edge-Server für Teile des RAN (Radio Access Network) benötigen und damit zugleich Edge-Apps anbieten.

MEC eignet sich gut für Echtzeitdatenverarbeitung in der Industrie. Beispiele sind Prozessautomatisierung, die Auswertung von Videostreams mit Künstlicher Intelligenz (KI) sowie hochauflösendes Live-Videostreaming für verzögerungsfreie Interaktionen zwischen Nutzern. Diese Technologie kennt zwei Varianten: öffentlich und privat.

Bei öffentlichem MEC wird die Edge-Infrastruktur mit einem öffentlichen Netz kombiniert; in der Regel gibt es auch einen "Market Place" mit allgemein nutzbaren, auf dem MEC-System lauffähigen Edge-Applikationen. Privates MEC hingegen verwendet ein privates Netz. Doch auch hier können die Edge-Apps von der engen Verbindung mit "ihrem" Netzwerk profitieren – sie können dieses überwachen, steuern (etwa Bandbreiten reservieren) oder Funktionen nutzen wie die 5G-Peilung zur geografischen Lokalisierung der Endgeräte.

5G: Hohe Datenraten, niedrige Latenzen

Doch die Kooperation mit den Telkos reicht den Hyperscalern allein nicht aus. Zunehmend bieten Cloud-Provider wie AWS oder Microsoft den Betrieb kompletter private 5G-Campusnetze mit Hilfe ihrer Cloud-Infrastruktur an, in ähnlichem Sinne wie SaaS (Software as a Service). Das ist zwar Konkurrenz für die Telkos, doch der Sektor bietet Platz für viele Player, da die Nachfrage nach 5G stetig steigt. Analysten beziffern die aktuelle Größe des Marktes für private 5G-Netze auf mehr als 1,3 Milliarden US-Dollar und erwarten ein jährliches Wachstum von knapp 40 Prozent.

Hier sollten Unternehmen aufhorchen, denn in der jüngeren Vergangenheit hat kaum ein Thema rund um die 5G-Technologien mehr Aufmerksamkeit bekommen. Zur Sache: Private Campusnetze sind 5G-Installationen, die unabhängig sind von öffentlichen Netzen. Sie erlauben 5G-basierte Kommunikation bspw. auf dem Betriebsgelände eines Industrieunternehmens. Das Verbinden einzelner physischer Netze zu einem übergreifenden Firmennetz ist ebenfalls möglich.

Die nutzenden Unternehmen haben dabei die Wahl zwischen einem völlig vom öffentlichen Netz abgeschirmten 5G-Eigenbetrieb und einer Vielfalt von Zwischenlösungen, bei denen Teile der Infrastruktur eines öffentlichen Netzes zur Kostenreduktion mitgenutzt werden – etwa der Netzwerkkern (5G-Core) oder ganz oder anteilig die Zugangsinfrastruktur (RAN = Radio Access Network). Netzbetreiber bietet alternativ auch die Bereitstellung privater "Slices" mit eigenen Bandbreiten- und Latenzgarantien. Das sind vom restlichen Netzwerkbetrieb isolierte "Scheiben" eines öffentlichen Netzwerks. Allerdings entsteht hier genau genommen kein isoliertes Privatnetz.

Kommunikationsinfrastrukturen für das Industrial IoT

Durch den stetigen Ausbau von Lösungen für das Industrial IoT lernen viele Unternehmen die Vorteile eines eigenen 5G-Campusnetzes zu schätzen: Hohe Datenraten (1-20 Gbit/s), niedrige Latenzzeiten (1 ms), Sicherheit, Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit. Damit ist es für eine Vielzahl an unterschiedlichen Industrieanwendungen geeignet, die parallel betrieben werden müssen. Das könnte beispielsweise die Videoüberwachung des Betriebsgeländes mit vielen Kameras sein und parallel die Übertragung von Maschinendaten in größerem Umfang, etwa Echtzeitdaten für einen digitalen Zwilling. Gleichzeitig sind auch interne Telefonate möglich, wenn dies erwünscht ist. Die meisten 5G-Campusnetze werden jedoch nur für den Datenverkehr genutzt.

Die Unternehmen erhalten also mit einem privaten 5G-Campusnetz ihre eigene Kommunikationsinfrastruktur, in erster Linie für das Industrial IoT. Der Vorteile von 5G wegen werden sie in Zukunft sicher einen Teil der bisherigen Technologien wie Industrial Ethernet oder Wi-Fi ersetzen. Selbst moderne Entwicklungen wie Wi-Fi 6 (802.11ax) mit 10 GBit maximaler Bandbreite sind auch unter Idealbedingungen nicht unbedingt ein Ersatz. Wi-Fi-Netze haben kein deterministisches Zeitverhalten, wie es für Fertigungssteuerung und Industrial IoT unentbehrlich ist. Erst das künftige Wi-Fi 7 soll hier punktuell Abhilfe schaffen. Umgekehrt kann ein 5G-Campusnetz auf der Basis von Micro-, Nano- und Femtozellen realisiert und ähnlich aufgebaut werden wie ein Wi-Fi-System.

Nicht verschwiegen sei freilich, dass Private 5G nicht nur deutlich leistungsfähiger, sondern auch deutlich komplexer aufzubauen ist als ein Wi-Fi-Netz – und dementsprechend teurer ist. Auch braucht man 5G-fähige Endgeräte, seien es IoT-Devices oder Zugangsrouter. Im Moment erfordert das noch höhere Investitionen, doch dieses Problem wird von der Zeit gelöst: Denn durch den raschen Ausbau des öffentlichen 5G-Netzes kommen immer mehr Geräte mit 5G auf den Markt.

Über den Autor

Carsten Mieth ist Senior Vice President und Head of Telecommunications, Media & Technology bei Atos. Er hat mehr als 20 Jahre Erfahrung im ITC-Bereich und war vor seiner Karriere bei Atos in verschiedenen großen IT-Unternehmen wie TechMahindra, Wipro Technologies und T-Systems in leitenden Funktionen für Kunden und Unternehmen tätig.

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