Intelligente Backhaul-Lösungen für 4G-Mobilfunknetze

Erst Backhaul-Lösungen auf Carrier-Ethernet-Basis machen LTE möglich

| Autor / Redakteur: Torsten Mehl / Andreas Donner

Der Einsatz von Smartphones treibt die mobile Datennutzung und LTE bietet die nötige Bandbreite – braucht aber Carrier Ethernet als Backhaul (© pizuttipics - Fotolia.com)
Der Einsatz von Smartphones treibt die mobile Datennutzung und LTE bietet die nötige Bandbreite – braucht aber Carrier Ethernet als Backhaul (© pizuttipics - Fotolia.com)

Entscheidend für Bandbreite und Latenzzeiten in Mobilfunknetzen ist auch der Backhaul, der die Basisstationen mit dem Kernnetzwerk verbindet. Neue und im Vergleich zu 2G und 3 extrem gestiegene Anforderungen stellt das LTE-Backhauling, das daher nur mit Carrier Ethernet realisiert werden kann.

Für die heutigen Mobilfunknetze entstehen gerade durch mobile Multimedia-Anwendungen wie Apps, mobile Videodienste in HD-Qualität oder auch cloud-basiertes Online-Gaming große Herausforderungen, denn mit ihnen gehen immer größere Anforderungen an die Bandbreite einher. Nach Aussagen des Analystenhauses Infonetics Research sollen mobile Breitbandzugänge die kabelgebundenen Anschlüsse schon im Jahr 2010 überholt haben. Bis 2014 werden weltweit 1,5 Milliarden Smartphones, Netbooks, Tablet-PCs und weitere mobile Endgeräte online sein, so die Marktexperten.

Bereits der heute weit verbreitete 3G-Standard High Speed Packet Access (HSPA) ermöglicht im Prinzip die Nutzung interaktiver mobiler Anwendungen. Allerdings sorgt deren zunehmende Beliebtheit für ernstzunehmende Kapazitätsprobleme im Legacy-Netzwerk: Vor allem in Ballungszentren mit vielen Zugriffen kommen die Dienste durch die Bandbreitenbeschränkung bei der HSPA-Übertragung nicht in der nötigen Qualität beim Endanwender an. Als Grundlage für das künftige Wachstum des mobilen Multimedia-Vergnügens investieren die Betreiber deshalb in Long Term Evolution (LTE), das als Mobilfunk-Standard der nächsten Generation gilt.

Rasanter Aufstieg für LTE

Die Latenz im LTE-Netz ist durch hohe spektrale Effizienz und breite Frequenzbandnutzung wesentlich geringer als unter 2G oder 3G, und ist hier in etwa mit der Verzögerung in kabelgebundenen Netzwerken vergleichbar. Dadurch schafft LTE die Voraussetzungen für höchste Qualität bei mobilen Diensten wie Video-Streaming oder Live-Gaming und senkt darüber hinaus die Übertragungskosten für die komplexen Anwendungen, die in der Regel auf kombinierten Sprach-, Video- und Datendiensten basieren.

Da LTE für die packet-orientierte Datenübertragung zudem auf eine IP-Architektur setzt, ist Interoperabilität mit anderen kabelgebundenen und drahtlosen Netzwerktypen garantiert.

Für Deutschland rechnet die Bundesnetzagentur für das Jahr 2013 mit einer flächendeckenden, bundesweiten LTE-Versorgung – drei Jahre früher als ursprünglich gedacht. Die Auflage, in den bislang schlecht ans Internet angebundenen Regionen mindestens 90 Prozent der Bevölkerung mit einem mobilem Breitbandzugang zu versorgen, haben die Mobilfunkanbieter im 800-Megaherz-Bereich nach Aussage der Behörde momentan in sechs Bundesländern erfüllt.

Den Grund für den schnellen Ausbau sieht die Bundesnetzagentur besonders im nationalen Wettbewerbsgeschehen: Mit drei verschiedenen Anbietern verfügt Deutschland derzeit über die größte Zahl an LTE-Netzen weltweit. Der Erfolg des neuen Standards hängt jedoch nicht allein von der Netzabdeckung in Bezug auf die Endkunden ab. Entscheidend für Bandbreite und Latenzzeiten, also für die Qualität der mobilen Internetnutzung, ist auch der sogenannte Backhaul, der die Basisstationen mit dem Kernnetzwerk verbindet.

Herausforderung für den Backhaul

Während die Funktionalitäten der Basisstationen aus der UMTS-Architektur abgeleitet wurden, unterscheiden sich die Anforderungen an den Backhaul bedeutend von denen der 3G-Vorläufer. Im Gegensatz zu den 3G-Technologien setzt LTE nicht nur einen, sondern zwei zentrale Verbindungstypen ein: Um eine schlankere Architektur zu erhalten, wurde die Anzahl der Netzknoten und Schnittstellen reduziert.

Stattdessen sind die Basisstationen nun nicht mehr nur mit dem Core-Netzwerk verknüpft. Sie werden auch untereinander zu logischen Gruppen angeordnet. Diese Struktur reduziert die Signalisierungsmeldungen zwischen Basisstation und Backbone, beschleunigt so den Verbindungsaufbau und verringert die Latenz- und Verbindungszeit soweit, dass die Performance selbst bei Echtzeit-Anwendungen mit dem kabelgebundenen Breitband vergleichbar ist.

Die Kehrseite dieser hohen Qualität ist der exponentielle, sich noch weiter beschleunigende Nutzungszuwachs bei den IP-basierten Anwendungen.

Für den Backhaul bedeutet diese Entwicklung, dass er im Vergleich zum 3G-Netz ein Vielfaches an Datenvolumina verarbeiten muss, hunderte von Megabit pro Sekunde. Dabei geht es nicht nur darum, mehr Bandbreite zur Verfügung zu stellen oder die packetorientierte Datenübertragung zu ermöglichen – die Betreiber müssen beispielsweise auch sicherstellen, dass Sprachdaten mit ihrem geringen Übertragungsvolumen oder wichtige Anwendungen, die auf konsistente Übertragungsraten angewiesen sind, nicht durch Multimedia-Applikationen beeinträchtigt werden: Diese haben zwar in der Regel ein wesentlich höheres Volumen, jedoch eine geringere Priorität.

Im Wide Area Network (WAN) der Mobilfunkanbieter ist eine solchermaßen durchgängige Quality of Service (QoS) wesentlich schwieriger umzusetzen als beispielsweise in einem Local Area Network (LAN). Um diese Aufgabe dennoch zu stemmen, ist eine Optimierung der bestehenden Backhaul-Infrastruktur unumgänglich.

Carrier Ethernet: Effizient und funktional

Als effizienteste, kostengünstigste Möglichkeit zum Umgang mit dem geradezu explodierenden Datenaufkommen im Backhaul identifiziert Infonetics Research die Transition der bestehenden TDM-Strukturen der 3G-Netzwerke auf Ethernet-Technologie. Basiert der Backhaul auf Carrier Ethernet, bietet er außerdem zusätzliche Funktionalitäten, die weit über eine reine Verbindung zwischen dem Netzwerk des Mobilfunkbetreibers und dem Backbone hinausgehen.

Beispielsweise ermöglicht der Carrier-Ethernet-Backhaul in Bezug auf die QoS-Problematik die Arbeit mit Virtual Local Area Networks (VLANs), mit deren Hilfe sich die Einhaltung bestehender Service Level Agreements und damit die Servicequalität auch im WAN überprüfen und sicherstellen lässt.

weiter mit: bedarfsgerechten Topologien, präziser Synchronisation – und einem Fazit

Inhalt des Artikels:

Kommentare werden geladen....

Kommentar zu diesem Artikel

Der Kommentar wird durch einen Redakteur geprüft und in Kürze freigeschaltet.

Anonym mitdiskutieren oder einloggen Anmelden

Avatar
Zur Wahrung unserer Interessen speichern wir zusätzlich zu den o.g. Informationen die IP-Adresse. Dies dient ausschließlich dem Zweck, dass Sie als Urheber des Kommentars identifiziert werden können. Rechtliche Grundlage ist die Wahrung berechtigter Interessen gem. Art 6 Abs 1 lit. f) DSGVO.
  1. Avatar
    Avatar
    Bearbeitet von am
    Bearbeitet von am
    1. Avatar
      Avatar
      Bearbeitet von am
      Bearbeitet von am

Kommentare werden geladen....

Kommentar melden

Melden Sie diesen Kommentar, wenn dieser nicht den Richtlinien entspricht.

Kommentar Freigeben

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

Freigabe entfernen

Der untenstehende Text wird an den Kommentator gesendet, falls dieser eine Email-hinterlegt hat.

copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 31433320 / Mobile Networking)