Mit Blick auf die Entwicklungen im mobilen Bereich und deren frühere Prognosen, kann heute wohl keiner sagen, welche Anforderungen mobile Netze im Jahre 2020 erfüllen müssen. Dennoch einige Innovationsbereiche lassen sich identifizieren.
In vielen mobilen Netzen hat das durchschnittliche Datenvolumen pro Teilnehmer im Monat heutzutage schon die Marke von 500 Megabyte erreicht. Das ist bereits eine Menge, doch die Nachfrage nach mobilen Breitbanddiensten und damit die Anforderung an die Netze wird im Laufe des nächsten Jahrzehnts weiter exponentiell steigen. Denn mobile Endgeräte werden immer leistungsfähiger, neue Bildschirm-Technologien ermöglichen immer höhere Auflösungen und eine Vielzahl neuer Echtzeit-Anwendungen testen aktuell die Grenzen unserer Netze aus.
Immer mehr Daten werden zudem nicht auf den Endgeräten, sondern in der Cloud abgelegt und die zunehmende Verbreitung von Machine-to-Machine-Anwendungen (M2M) wird zu Milliarden an neuen, vernetzten Endgeräten führen.
Bis 2020 sechzigfache Steigerung des Datenverbrauchs pro Nutzer
Die Informations- und Kommunikationsbranche hat sich in den letzten Jahren rasant weiterentwickelt, was die genaue Vorhersage von bevorstehenden Veränderungen auf diesem Gebiet schwierig macht. Bei Nokia Solutions and Networks (NSN) geht man davon aus, dass mobile Netze bis zum Jahr 2020 in vielen Märkten jeden Tag ein durchschnittliches Datenvolumen von einem Gigabyte (1 GB) pro Nutzer zu bewältigen haben werden. Gleichzeitig erwarten die Nutzer, dass mobile Breitbanddienste bezahlbar bleiben. Und aus Sicht der Netzbetreiber muss natürlich auch in Zukunft ein profitabler Betrieb der Netze möglich sein.
Wie können wir dieser Herausforderung begegnen? NSN hat dazu für sich sechs Innovationsbereiche definiert, um die technologischen Voraussetzungen für die mobilen Netze der Zukunft zu schaffen.
1. Tausendfache Kapazität
Wie genau mobile Netze der fünften Generation aussehen, ist heute noch nicht festgelegt und die Diskussion dazu hat in der Industrie gerade erst begonnen. Wir sind jedoch sicher, dass der flexible Einsatz von mehr Spektrum, Technologien zur Steigerung der spektralen Effizienz sowie der gezielte Netzausbau mittels so genannter „Small Cells“ in Regionen mit hohem Verkehrsaufkommen wesentliche Bausteine sein werden, um eine bis zu tausendfach höhere Kapazität im mobilen Zugangsnetz bereitstellen zu können.
2. Latenz im Bereich von Millisekunden
Die Zeit für die Übertragung eines Datenpakets durch das Netz, die sogenannte Latenz, hat entscheidenden Einfluss auf das Benutzererlebnis bei vielen mobilen Datenanwendungen. Zahlreiche Netze erreichen heute Latenzzeiten im Bereich von 200 bis 500 Millisekunden – für die meisten Echtzeitanwendungen noch deutlich zu hoch. Während aktuell weltweit ausgerollte LTE-Netze die Latenzzeit weiter verkürzen, werden zukünftige audio-visuelle Echtzeitanwendungen wie zum Beispiel Cloud-Gaming, taktile Anwendungen und M2M-Interaktionen die Latenzanforderungen an mobile Netze auf einstellige Millisekunden reduzieren. Zur weiteren Reduktion der Latenz ist es entscheidend, die Übertragungsraten zu steigern, Inhalte und Dienste nahe am Endnutzer bereitzustellen sowie Mechanismen zur Steuerung und Differenzierung der Dienstgüte vorzuhalten.
3. Kognitive Netze
Heutzutage entfallen etwa 15 bis 20 Prozent der Betriebskosten von mobilen Netzen auf deren Administration und Optimierung. Die Einführung neuer Zugangstechnologien, heterogener Zellstrukturen sowie einer hohen Anzahl an neuen, kleineren Basisstationen steigert die Komplexität der Netze und birgt das Risiko, deren Betriebskosten weiter zu erhöhen. Die Antwort auf diese Herausforderung sieht Nokia Solutions and Networks in kognitiven Netzen, die durch den Einsatz von Big Data und „künstlicher Intelligenz“ selbst komplexe Administrations- und Optimierungsaufgaben weitgehend selbstständig ohne manuelle Intervention übernehmen können.
4. Personalisierte Netze
Das sogenannte „Customer Experience Management“ (CEM) hat sich in den letzten Jahren zu einem wichtigen Hilfsmittel für Netzbetreiber entwickelt. Anhand von CEM-Metriken kann der Netzbetreiber die aktuelle Nutzererfahrung im Netz verfolgen und optimieren. Durch die Kombination von CEM und den oben beschriebenen kognitiven Netzen wird es in Zukunft möglich sein, selbst komplexe Netzoptimierungen anhand von CEM-Metriken automatisiert und in Echtzeit durchzuführen.
5. Virtuelle Netze
Cloud-Technologien und die Möglichkeit, Rechen- und Speicherkapazität je nach Bedarf zur Verfügung zu stellen, haben die IT-Industrie in den letzten Jahren in Bezug auf Effizienz und Flexibilität revolutioniert. Vergleichbare Vorteile können erzielt werden, indem diese Techniken auch auf Telekommunikationsnetze angewandt werden. Klassische Netzelemente, bestehend aus integrierter Hard- und Software, werden dabei zu Software-Anwendungen, die basierend auf einer standardisierten und virtualisierten IT-Infrastruktur ausgeführt werden. Schritt für Schritt hat NSN schon frühzeitig mit der „Cloudifizierung“ von Software-Elementen in seinem CEM- und Operations Support Systems-Bereich (OSS) begonnen. Dies setzt sich fort mit den Funktionen im mobilen Kernnetz, wie zum Beispiel dem IP-basierten Multimedia Subsystem (IMS). Aber auch Netzelemente wie Gateways, Router oder Basisstationen lassen sich auf diese Art transformieren, sodass letztendlich eine komplett Software-definierte Infrastruktur entsteht, die sowohl effizient als auch äußerst flexibel ist.
6. Energieverbrauch reduzieren
In Märkten mit einer gut ausgebauten Energieinfrastruktur stellen die Energiekosten einen Anteil von 10 bis 15 Prozent der gesamten Netz-Betriebskosten dar. Bei einer weniger gut ausgebauten Infrastruktur kann dieser Anteil sogar bis zu 50 Prozent erreichen. Aufgrund des prognostizierten Verkehrswachstums ist daher klar, dass die Optimierung der Energieeffizienz ein wichtiger Innovationsbereich für mobile Netze sein muss. Der Schwerpunkt dabei ist das mobile Zugangsnetz, das für rund 80 Prozent des gesamten Netz-Energieverbrauchs verantwortlich ist. Neue, effiziente Verstärkertechnologien, eine stärkere Integration der digitalen Komponenten in Basisstation und der gezielte Netzausbau mit Small-Cells sind essenzielle Grundpfeiler eines energieeffizienten Netzes der Zukunft. Studien von Nokia Solutions and Networks haben zudem gezeigt, dass die erreichbare Energieeffizienz ebenso stark von der Geschwindigkeit der Netz-Modernisierung durch die Netzbetreiber beeinflusst wird.
Nachhaltiges Geschäft für Netzbetreiber und neue Möglichkeiten für Nutzer
Innovationen aus diesen sechs Bereichen der Technologie-Vision 2020 von Nokia Solutions and Networks werden es Mobilfunkbetreibern ermöglichen, im Jahr 2020 täglich ein Gigabyte an personalisierten Daten pro Nutzer profitabel zur Verfügung zu stellen. Gleichzeitig wird die Übertragungskapazität und Echtzeitfähigkeit zukünftiger mobiler Netze dem Nutzer – ob Mensch oder Maschine – völlig neue Anwendungsmöglichkeiten erschließen.
Angesichts dieser Ansprüche bleiben mobile Netze auch in der nächsten Dekade ein äußerst spannendes Betätigungsfeld für in mobilem Breitband spezialisierte Unternehmen.
Über den Autor
Dipl.-Ing. Heiko Straulino ist Head of Network and Technology Visioning bei NSN.
Bezug: ip-insider.de