Mobilfunk einfach erklärt: Die Vorteile der Open-RAN-Architektur
Funkzugangsnetze (RAN) sind das Rückgrat des Mobilfunks. Derzeit handelt es sich bei konventionellen RAN um geschlossene und herstellergebundene Systeme. Der sogenannte Open-RAN-Ansatz verspricht eine flexiblere und dynamische Architektur. Wir erklären euch, welche Vorteile sich daraus ergeben.
Der Mobilfunk verbindet weltweit Milliarden von Menschen und ist ein integraler Bestandteil des Alltags. Damit das reibungslos funktioniert, kommunizieren Basisstationen unter Nutzung bestimmter Übertragungstechnologien und Standards wie UMTS (3G) oder LTE (4G) über Funksignale mit Smartphones, Tablets oder Laptops. Dieses Bindeglied zwischen Endgeräten und dem sogenannten Kernnetz wird mit weiterer Technik in seiner Gesamtheit als Funkzugangsnetz, Englisch: Radio-Access-Network (RAN), bezeichnet.
Derzeit basieren solche Funkzugangsnetze auf vergleichsweise starren, meist vom einem Hersteller abhängigen technischen Lösungen. Aber die Datenmengen, die das Netz bewältigen muss, nehmen stetig zu und so wird beim Netzausbau und -betrieb nach Alternativen gesucht. Telefónica testet mit Partnern „offene Funkzugangsnetze“. Dies wird auch als Open-RAN-Ansatz bezeichnet. Tests laufen bisher auf dem südamerikanischen Kontinent in Peru, Kolumbien und Argentinien. Jetzt soll Open-RAN aber auch in Europa zum Einsatz kommen – in Deutschland hat Telefónica/O2 als erster Netzbetreiber diese Zukunftstechnologie live gestellt. Was hat es mit Open-RAN auf sich und welche Vorteile verspricht solch ein „offenes Netz“?
Funkzugangsnetzwerke sind derzeit geschlossene Systeme
Ein Funkzugangsnetz (RAN) umfasst Basisstationen und die Technik zur Kommunikation mit dem Kernnetz. Die zentralen Hardware-Komponenten einer Basisstation sind die Funkeinheit (Radio Unit), welche die Funksignale zum Senden erzeugen und Funksignale der Endgeräte empfangen, und die Basisbandeinheit (Baseband Unit), die mit dem Kernnetz verbunden ist und die auszustrahlenden und empfangenen Daten digital verarbeitet. Aktuell ist die jeweilige RAN-Architektur ein geschlossenes System und von herstellergebundener Hard- und Software geprägt, die neben standardisierten Schnittstelle und Funktionen auch mit herstellerspezifischen Schnittstellen und Funktionen arbeiten. Die in den Funkeinheiten verwendeten Prozessoren, sogenannte Single-Purpose-Prozessoren arbeiten dadurch sehr effizient und energiearm. Gleichzeitig kann es problematisch sein, von bestimmten System und Herstellern zu stark abhängig zu sein. Ein Thema, das auch in der aktuellen Debatte zum 5G-Netzaufbau eine zentrale Rolle spielt.
Die bisherige RAN-Architektur erfordert zudem einen umfassenden Austausch oder Neuaufbau von Hardware, um einen neuen Mobilfunkstandard einzuführen, was daran liegt, dass jeder Mobilfunkstandard eine spezielle Kombination von Hard- und Software erfordert. Damit eine Basisstation beispielsweise UMTS sowie LTE abdeckt, muss sie derzeit für beide Standards jeweils technisch unterschiedlich ausgerüstet sein.
Open-RAN als herstellerneutraler und flexibler Ansatz
In Abgrenzung zu einem traditionellen RAN verfolgt der Open-RAN-Ansatz die Trennung von Hardware und Software. Hierzu setzt man ähnlich wie beim Cloud-Computing auf einen Software-definierten Ansatz. Dafür wird eine universell nutzbare Hardware vorausgesetzt: Beispielsweise werden sogenannte General-Purpose-Prozessoren statt den bisherigen Single-Purpose-Prozessoren verbaut. Die gesamten Komponenten sollen modular und flexibel einsetzbar sein, um somit herstellerübergreifend die bestmöglichen Komponenten miteinander kombinieren zu können. Ziel ist es, durch den offenen Charakter auch neuen Anbietern von Mobilfunktechnik die Chance zu geben, am Mobilfunkausbau teilzunehmen. Theoretisch sind damit aufwendige Umrüstungen der Basisstationen zukünftig nicht mehr notwendig: Die Infrastruktur muss nicht mehr ersetzt oder ausgetauscht werden, da eine Aktualisierung der Software ausreicht. Vereinfacht gesagt, ist es das Ziel, dass der nächste Mobilfunkstandard „6G“ durch ein simples Softwareupdate eingeführt werden kann.
Open-RAN soll es zudem ermöglichen, Komponenten und Software verschiedener Anbieter in ein Funkzugangsnetz zu integrieren. Damit soll die Entwicklung eines herstellerneutralen Netzes auf der Grundlage offener Schnittstellen realisiert werden. Netzbetreiber erhalten dadurch mehr Flexibilität beim Aufbau und im Betrieb ihrer Netze – zudem werden auch Kosten gespart. Darüber hinaus kann im Rahmen der Open-RAN-Architektur auch der sogenannte Single-RAN-Ansatz realisiert werden, bei dem es darum geht, alle Mobilfunkstandards mit einem Modul abzudecken. Somit kann auch der kostenintensive und aufwendige Betrieb paralleler Strukturen zukünftig vermieden werden. Bisher kann Single-RAN nur herstellerspezifisch eingesetzt werden.
Derzeit befindet sich Open-RAN noch im Frühstadium. Aktuelle Ergebnisse zeigen aber, dass sich damit die Netzausbaukosten verringern lassen. Experten gehen davon aus, dass der Open-RAN-Ansatz in zwei bis fünf Jahren so weit ist, dass er flächendeckend zum Einsatz kommen könnte.
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