Offene Konzepte im Mobilfunk Wie Open RAN Interoperabilität fördert

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Mobile Netze sollen leistungsfähiger werden und der Ausbau kann nicht schnell genug gehen. Eine Schlüsseltechnologie ist dabei Open RAN. Das offene Funkzugangsnetz ermöglicht es, Mobilfunknetzbetreibern Equipment verschiedener Hersteller zu nutzen und gewährleistet Interoperabilität.

Das Funkzugangsnetz (Radio Access Network, RAN) verbindet mobile Endgeräte mit dem Netz. Dazu gehören Antennen und Basisstationen. Möchte ein Nutzer über mobile Daten bspw. ein Youtube-Video anschauen, sendet und empfängt die Antenne Signale vom Smartphone. Diese Signale werden in der Basisstation digitalisiert und weiterverarbeitet.

Das Kernnetz wiederum hat viele Funktionen. Es verwaltet Zugangskontrollen und stellt sicher, dass die Nutzer für die von ihnen genutzten Dienste authentifiziert sind, es leitet Telefonanrufe über das öffentliche Telefonnetz weiter, ermöglicht es Netzbetreibern, Gebühren zu erheben, und es verbindet die Nutzer über das Internet mit dem Rest der Welt. Außerdem sorgt es dafür, dass der Nutzer so schnell und reibungslos von einer Funkzelle zur nächsten wechseln kann, dass er es nicht bemerkt.

Interoperabilität der Netzte wurde vernachlässigt

Kaum eine andere Infrastruktur wird so oft erneuert wie Funknetze. Und jede neue Generation bringt neue Herausforderungen mit sich. Während es für Betreiber immer möglich war, einen Anbieter für ihr Kernnetz und einen separaten Anbieter für das Funkzugangsnetz zu haben, wurde die Interoperabilität zwischen den RAN-Geräten verschiedener Anbieter auf Kosten der allgemeinen Funktionsfähigkeit vernachlässigt. Infolgedessen ist es bei den aktuellen Lösungen schwierig, die Anbieter für die Funk- und Basisbandeinheit zu mischen, und in den meisten Fällen stammen sie vom selben Anbieter.

Die herstellerübergreifende Implementierung und Standardisierung zwischen spezifizierten Schnittstellen ist beispielsweise bei Funk- und Kernnetzanbietern im gleichen Netz seit Jahrzehnten üblich. Open RAN soll dies ändern und den Betreibern die Möglichkeit geben, Komponenten zu mischen und aufeinander abzustimmen, und soll darüber hinaus sogar die Schnittstellen innerhalb der Basisstation öffnen.

Ein offenes RAN mit drei Hauptbausteinen

Heute definieren die Netzbetreiber ihre Anforderungen an die Netzarchitektur neu und wünschen sich mehr technische Vielfalt. So eine offene RAN-Umgebung kann in drei Hauptbestandteile unterteilt werden:

• die Radio Unit (RU)

• die Distributed Unit (DU)

• und die Centralised Unit (CU).

In der RU werden die Funkfrequenzsignale gesendet, empfangen, verstärkt und digitalisiert. Die RU befindet sich in der Nähe der Antenne oder ist darin integriert. Die DU und die CU sind die Recheneinheiten der Basisstation, die das digitalisierte Funksignal in das Netz senden. Die DU befindet sich physisch an oder in der Nähe der RU, während die CU näher am Kernnetz liegen kann.

Der Kern von Open RAN ist die „Öffnung“ der Protokolle und Schnittstellen zwischen diesen verschiedenen Bausteinen (Funkgeräte, Hardware und Software) im RAN. Die O-RAN Alliance hat verschiedene Schnittstellen innerhalb des RAN definiert, einschließlich derer für ‚Fronthaul‘ zwischen der Radio Unit und der Distributed Unit und ‚Midhaul‘ zwischen der Distributed Unit und der Centralised Unit. Ein weiteres Merkmal von Open RAN ist der RAN Intelligent Controller (RIC), der dem RAN Programmierbarkeit verleiht, d.h. neue Funktionen ermöglicht.

Welche Vorteile ein Open RAN bietet

Durch eine offene Netzumgebung ergeben sich sowohl für die Anbieter als auch die Endkunden Vorteile:

• mehr Innovation durch Wettbewerb verschiedener Anbieter

• mehr Optionen für Netzbetreiber

• schnelle Zuschaltung neuer Dienste (z.B. KI über den RAN-Intelligent-Controller, um das Netz bei Fußballspielen zu optimieren)

CloudRAN (vRAN, virtualisiertes Funkzugangsnetz)

Die Virtualisierung des RAN ist zwar nicht dasselbe wie Open RAN, kann aber in Verbindung damit eingesetzt werden und macht das RAN wesentlich flexibler. Was früher in Hardware erledigt wurde, kann jetzt in Software erledigt werden, was die Eintrittsbarrieren in den Markt verringert. DU und CU sind praktisch Computer, auf denen Software läuft. Anstelle von kundenspezifischer Hardware können sie nun virtualisiert und auf einem beliebigen Cloud-Server ausgeführt werden, solange dieser sich in der Nähe der Basisstation befindet, um die Übertragungsverzögerung (Latenz) zu verringern. Nokia nennt dies Cloud RAN. Die Software ist die gleiche wie die, die auf maßgeschneiderter Hardware läuft. Nokia bietet Mobilfunkbetreibern ein umfassendes Lösungsportfolio mit einer Cloud-Computing-Hardwareplattform (Nokia AirFrame Open Edge) und Software. Ein Betreiber kann auch alternative Cloud-Computing-Hardware eines anderen Anbieters verwenden und darauf die Cloud RAN-Software von Nokia ausführen.

Dieser Beitrag stammt von unserem Schwesterportal Industry of Things.

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