NPN-Integration von 5G mit Verticals mobilisiert die Serviceorientierung besser (Bild: Screenshots von 5G-PPP)

Das 5G PPP Technology Board hat kürzlich ein Whitepaper veröffentlicht, in dem die Rolle der nicht-öffentlichen Netze (NPNs) bei der Förderung der Integrationsfähigkeit von 5G hervorgehoben wird. Es wird auch erörtert, wie ein ganzes Konzept der Infrastrukturbereitstellung rund um vertikale Anwendungsfälle aufgebaut ist.

Das im November 2022 veröffentlichte Whitepaper beleuchtet den aktuellen Stand der Technik von NPNs im 5G- und darüber hinausgehenden 5G-Kontext. Darin sind auch Prognosen von Brancheninsidern über mögliche Entwicklungspfade zusammengestellt. Ein älteres Zenodo-Whitepaper argumentiert, dass die Integration von 5G mit Vertikalen als die bedeutendste Verschiebung in der Serviceorientierung im Vergleich zu früheren Generationen des mobilen Subsystems angesehen wird. Viele der neuen Funktionen, wie z. B. ultraniedrige Latenzzeiten oder Edge Computing, zielen darauf ab, die vielen vertikalen Anwendungsfälle zu berücksichtigen, die die 5G-Community identifiziert hat.

Non-Public Networks (NPNs)

Da die Einführung privater LTE-Netze allmählich zu Betreibernetzen heranreift, stehen neue Herausforderungen im Vordergrund, wenn es um die Anwendbarkeit der 5G-Technologie in privaten Netzen geht. In Anlehnung an die 3GPP-Terminologie werden diese privaten Netze als nicht-öffentliche Netze (NPN) bezeichnet. Ein NPN ist ein 5G-System (5GS), das für die ausschließliche Nutzung durch einen bestimmten Kunden (z. B. einen vertikalen Kunden, eine Regierung, die Industrie usw.) bereitgestellt wird und für die Unterstützung von Diensten für die nichtöffentliche Nutzung, einschließlich Infrastrukturdiensten, Kommunikationsdiensten und anderen digitalen Diensten, ausgelegt ist. Vor diesem Hintergrund haben die Autoren bei der Analyse der aktuellen 5G-Technologie und insbesondere der 5G-NPN-Technologien die folgenden Lücken in den aktuellen NPN-Produkten festgestellt:

Scaling down: Im Vergleich zu anderen Technologien wie Wi-Fi, die einen sehr einfachen Begriff von “Sitzung” oder “Verbindung” verwenden und keine Kernnetzfunktionalität vorschreiben, ist sowohl die Einrichtung als auch die Verbindung mit dem eigentlichen Dienstendpunkt (vgl. “local breakout”) kompliziert.

Ease of use: Typische NPN-Nutzer streben letztlich eine zuverlässigere und kosteneffizientere Realisierung von Unternehmensdiensten an. Insbesondere ist es jedoch unnötig schwierig, eine End-to-End-Anwendung zu implementieren und stabile Dienste von den angeschlossenen Endgeräten aus bereitzustellen.

MNO-driven architecture: Die derzeitige NPN-Technologie nutzt das 5G-Kernnetz (5GC), das gemäß den MNO-zentrierten 3GPP SA1-Anforderungen aufgebaut ist. 5GC kann zwar angepasst werden (z. B. durch Network Slicing, bestimmte UPF-Instanzen und Anwendungsfunktionen), ist aber auf die für die Betreiber typischen Dienste der Kontroll- und Verwaltungsebene beschränkt, und selbst mit Anpassungsoptionen unterstützt das verwendete Kernnetz nicht die Bereitstellung von End-to-End-Unternehmensanwendungen.

In seiner minimalen Ausprägung stellt 5GC bereits eine nicht zu vernachlässigende Komplexität sowohl bei der anfänglichen Konfiguration und Einrichtung als auch bei der späteren Wartung dar, was die Betriebskosten erhöht. Die Konfiguration von Benutzerprofilen, möglicherweise mit den entsprechenden SIM-Karten in den Endgeräten, könnte für viele KMU und Roaming-Nutzer ein No-Go sein.

Ausweitung des 5G PPP-Akteursrollenmodells für NPN-Unterstützung

Die größten Chancen ergeben sich aus der fortschreitenden Digitalisierung vieler vertikaler Branchen. In Bereichen, in denen in den letzten Jahrzehnten eine Mischung aus sehr unterschiedlichen drahtgebundenen und drahtlosen Kommunikationstechnologien eingesetzt wurde und in denen die alten Lösungen nicht mehr den Kundenerwartungen entsprechen, gibt es ein großes Potenzial für Geschäftsmöglichkeiten. Zu den wichtigsten Triebkräften für die Migration gehören:

  • Das Ende der Lebensdauer bestehender Schmalbandnetze, die für den Betrieb entscheidend sind. Solche Netze sind in vielen vertikalen Sektoren zu finden, vor allem in der Fertigung, der öffentlichen Sicherheit, dem Transportwesen und der Logistik.
  • Die Produktivität in Industrie-4.0-Umgebungen ist zunehmend an die Fähigkeit gekoppelt, den Fertigungsprozess und die Konfiguration der Produktionsstätten schnell und flexibel entsprechend den Kundenbedürfnissen in einer Just-in-time-Fertigung zu ändern. Diese Flexibilität muss von der IKT-Installationsbasis unterstützt werden.
  • Entstehung großer Datenmengen durch Anwendungsfälle mit hochauflösender Bildgebung, Augmented und Extended Reality, Überwachung sowie einer großen Anzahl von Sensoren, die eine flexible Aggregation und Bereitstellung von Daten an die Verarbeitungsebenen erfordern.
  • Hohe Anforderungen an die Cyber- und Datensicherheit in allen End-to-End-Netzwerkkonfigurationen. Diese Anforderungen werden durch häufige Änderungen der Netzkonfiguration noch verstärkt.
  • Anforderungen an die Zusammenschaltung mehrerer NPNs, die bei verteilten Unternehmen eine logische Einheit bilden.
  • Bereitstellung externer Schnittstellen für die Zusammenschaltung mit Partnerdomänen in B2B2C-Szenarien

Zusammenfassend

Insgesamt führt der Übergang zu NPN zu einer noch nie dagewesenen Mischung von Technologieakteuren von sehr unterschiedlicher Größe, mit funktional sehr unterschiedlichen Anwendungsfällen und radikal unterschiedlichen Unternehmenskulturen, Empfindlichkeiten und daraus resultierenden Anforderungen (zusätzliche funktionale Anforderungen, funktionale Sicherheit, Ausfallsicherheit, Sicherheit usw.). Das Whitepaper hebt die Rolle von Systemintegratoren hervor, die eine entscheidende Rolle bei der Einführung von 5G-Netzen und deren Integration in öffentliche Netze spielen.

Spezialisierte Integratoren mit Kenntnissen des vertikalen Sektors werden in der Lage sein, ihren Kunden aus dem vertikalen Sektor schlüsselfertige Lösungen zu liefern. In der Regel planen und entwerfen Systemintegratoren die Lösung, stellen die Geräte bereit und entwickeln die erforderlichen Funktionen für die Verwaltung, Orchestrierung und Sicherung der Lösung. Die Ergänzung des Aufbaus und der Bereitstellung der Lösung durch die Fähigkeit, das 5G-NPN vollständig zu betreiben, verspricht jedoch eine langfristige, stetige Einnahmequelle für den Systemintegrator im Austausch für eine sorgenfreie 5G-NPN-Lösung für den Kunden.

Über die 5G PPP:

Die öffentlich-private Partnerschaft für die 5G-Infrastruktur (5G-PPP) ist eine gemeinsame Initiative der Europäischen Kommission und der europäischen IKT-Branche (IKT-Hersteller, Telekommunikationsbetreiber, Diensteanbieter, KMU und Forschungseinrichtungen).  Die 5G-PPP befindet sich nun in ihrer dritten Phase, in der im Juni 2018 in Brüssel zahlreiche neue Projekte vorgestellt wurden. Die 5G-PPP zielt darauf ab, Lösungen, Architekturen, Technologien und Normen für die allgegenwärtigen Kommunikationsinfrastrukturen der nächsten Generation des kommenden Jahrzehnts zu entwickeln. Die Herausforderung für die öffentlich-private 5G-Partnerschaft (5G PPP) besteht darin, Europas Führungsrolle in den Bereichen zu sichern, in denen Europa stark ist oder in denen das Potenzial für die Schaffung neuer Märkte besteht, z. B. in den Bereichen intelligente Städte, E-Health, intelligenter Verkehr, Bildung oder Unterhaltung und Medien. Die 5G PPP-Initiative wird die europäische Industrie stärken, damit sie auf den globalen Märkten erfolgreich konkurrieren und neue Innovationsmöglichkeiten erschließen kann.