Network Slicing ist eine der wichtigsten 5G-Innovationen, die Mobilfunkbetreibern zur Verfügung stehen.
Branchenweit überbieten sich Experten gegenseitig darin, die künftigen Vorteile zu preisen. Weniger bekannt ist jedoch, dass sich einige der technologischen Möglichkeiten bereits heute nutzen lassen. Network Slicing ermöglicht es einem Mobilfunkbetreiber, ein physisches Netzwerk in mehrere logische Netzwerke (Network Slices) zu unterteilen. Jeder „Slice“ wird so bereitgestellt, dass er je nach zugrunde liegendem Anwendungsfall bestimmte Netzwerkeigenschaften wie Durchsatz, Latenz und Priorität bietet.
Dies ist besonders wichtig, da 5G-Netze zur Unterstützung einer Vielzahl von Anwendungsfällen in unterschiedlichen Branchen eingesetzt werden – von der Automobilindustrie und Landwirtschaft über das Gesundheits- und Transportwesen bis hin zur Logistik und darüber hinaus. Mit dynamischem End-to-End-Network-Slicing kann die Branche den Übergang zu einem Modell einleiten, bei dem Dienste die Netzwerkressourcen je nach Datenverkehrsaufkommen flexibel erweitern oder reduzieren.
Videostreaming beispielsweise, das mit 5G immer stärker verbreitet sein wird, erfordert einen hohen Datendurchsatz, kommt jedoch in der Regel mit mittleren bis hohen Latenzzeiten zurecht. Ein selbstfahrendes Auto hingegen ist auf Verbindungen mit extrem niedriger Latenz angewiesen, um die Verkehrssicherheit zu gewährleisten.
In IP-Transportnetzen lässt sich Network Slicing bis zu einem gewissen Grad mithilfe von VPN-Technologien realisieren. Im Gegensatz dazu zeichnet sich 5G Network Slicing dadurch aus, dass es bis in das Funkzugangsnetz hinein erweitert werden kann. Ressourcen können dann verschiedenen Netzwerk-Slices zugewiesen und exklusiv für diese reserviert werden. So kann beispielsweise ein Anwendungsfall wie autonomes Fahren einem Netzwerk-Slice zugeordnet werden, der durchgängig vom Funkzugangsnetz bis zum Kernnetz Übertragungskanäle mit geringer Latenz gewährleistet.
Network-Slicing heute
Angesichts des wachsenden Drucks, den Anforderungen des Internets der Dinge (IoT) und virtueller Mobilfunknetzbetreiber (MVNO) stets einen Schritt voraus zu sein, zeigen Mobilfunkbetreiber zunehmend Interesse an Network Slicing auf der Ebene des Mobilfunk-Kernnetzes in bestehenden 3G- und 4G-Netzen, die Network Slicing auf Funknetzebene nicht unterstützen.
Aktuelle Verfahren zur Zuordnung von Teilnehmersitzungen zu Elementen des Mobilfunk-Kernnetzes wie Serving Gateways (SGW) und Packet Data Network Gateways (PGW) basieren auf Domain Name Systems (DNS) und nutzen Standortinformationen sowie Angaben zum Access Point Name (APN).
Diese Art von Ansatz ist nur eingeschränkt geeignet. Erstens ist es nicht möglich, eine Gruppe von Geräten oder Benutzergruppen bestimmten SGWs zuzuweisen, da Standortinformationen für die Zuordnung der Benutzer verwendet werden. Darüber hinaus können Benutzergruppen oder Gerätegruppen nur dann unterschiedlichen PGWs zugeordnet werden, wenn für jede neue Benutzergruppe oder Gerätegruppe ein neuer APN erstellt wird. Dies ist eine umständliche Methode, um verschiedene IoT-Anwendungsfälle auf der Ebene des Mobilfunk-Kernnetzes zu isolieren und zu segmentieren.
Glücklicherweise gibt es hierfür technische Lösungen. F5 Networks kann beispielsweise Serviceprovider schon heute dabei unterstützen, diese Schwierigkeiten zu überwinden. Anstatt sich bei der Auswahl des SGW und/oder PGW für jede Benutzersitzung auf standardmäßige DNS-Verfahren zu verlassen, kann der F5 GTP Session Director wesentlich differenziertere Entscheidungen treffen.
Jede vom Endgerät initiierte GTP-Sitzung wird abgefangen und anhand lokal konfigurierter Richtlinien verarbeitet. Anschließend wird die GTP-Sitzung gemäß der lokalen Richtlinie an ein SGW und/oder PGW weitergeleitet. Bei einem Smart-Metering-Anwendungsfall könnten beispielsweise IoT-Geräte mit SIM-Karten ausgestattet sein, die einem bestimmten Bereich internationaler Mobilfunk-Teilnehmerkennungen (International Mobile Subscriber Identity, IMSI) angehören. Die lokale Richtlinie im GTP Session Director kann diesen spezifischen IMSI-Bereich einer Gruppe bestimmter SGWs und/oder PGWs zuordnen.
Dasselbe Prinzip lässt sich anwenden, wenn MVNOs denselben APN-Namen wie der Mobilfunknetzbetreiber verwenden. Auch hier sorgt der IMSI-Bereich dafür, dass der GTP Session Director die Benutzersitzungen des betreffenden MVNO an ein dediziertes PGW weiterleitet, das ausschließlich MVNO-Sitzungen verwaltet.
Das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) hat neue Elemente und Verfahren (DECOR und eDECOR) definiert, um bestimmte Slicing-Techniken für Mobilfunknetze vor der Einführung von 5G bereitzustellen. Der Session Director von F5 zeichnet sich dadurch aus, dass er weder auf neue Attribute angewiesen ist noch Upgrades von Netzelementen erfordert, um Network Slicing auf SGW- und PGW-Ebene zu ermöglichen. So können Mobilfunkbetreiber die Kapazität ihrer bereits installierten SGWs und PGWs aus der Zeit vor 5G intelligent für neue Anwendungsfälle nutzen, ohne neue APNs erstellen zu müssen.
Weitere Informationen zu den Lösungen von F5 für Service Provider finden Sie unter: https://f5.com/solutions/service-provider
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