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Warum Software und die Cloud für den Betrieb von Mobilfunknetzen immer wichtiger werden

15. August 2023
:)) Eine Vielzahl von Netzbetreibern, Organisationen und Firmen steht hinter der gemeinsamen Initiative „GSMA Open Gateway“ beziehungsweise „Camara“
  • Moderne Mobilfunknetze basieren heute zu weiten Teilen auf Software. Ihre Infrastruktur wandert zunehmend „in die Cloud“. Dies senkt Kosten, macht die Netze flexibler und spart außerdem häufig Energie.
  • In naher Zukunft können Apps bestimmte Eigenschaften der Mobilfunkverbindung beim Netz anfragen und wenn verfügbar, „bestellen“ – zum Beispiel benötigte Übertragungsgeschwindigkeiten oder Reaktionszeiten. Möglich wird dies durch spezielle Programmierschnittstellen („APIs“) im Mobilfunknetz.
  • Auf diese Weise können Anwendungen die von ihnen benötigten Ressourcen für eine bestimmte, benötigte Zeit sicherstellen. Die entsprechenden Funktionen wurden in einer gemeinsamen Initiative entwickelt, an der viele wichtige internationale Mobilfunknetzbetreiber, Branchengremien sowie Infrastruktur- und Technologie-Lieferanten beteiligt sind. Der kommerzielle Start ist fürs Jahresende 2023 geplant.

 

„Die Cloud“ hat sich als Sammelbegriff für Speicherkapazitäten und Dienste im Internet etabliert. Aus technischer Sicht stecken dahinter Server in Rechenzentren, auf die die Anwender mit ihren Endgeräten zugreifen. Fast jeder Smartphone- oder Computeranwender nutzt heute Cloud-Dienste zur Ablage und zum Austausch von Dokumenten, für E-Mail-Kommunikation und ähnliches mehr.

Cloud-basierte Dienste können aber auch hochspezialisierte Aufgaben übernehmen. Dazu zählt zunehmend etwa die Steuerung und Verwaltung von Mobilfunknetzen. Diese Anwendung bezeichnet man als „Software-defined Networking“ (SDN). Tatsächlich läuft bereits ein Großteil der Infrastruktur moderner Mobilfunknetze als Software in der Cloud. Auch dafür gibt es einen Fachbegriff: „Networks Functions Virtualization“ (NFV). Er drückt aus, dass die Steuer- und Transportfunktionen für Datenpakete in „virtuelle IT-Umgebungen“ verlagert werden.

Das Grundprinzip: Früher basierten Mobilfunknetze auf spezialisierter Hardware – in Prinzip ähnliche Geräte, wie man sie etwa auch in Heimnetzwerken findet, nur für den professionellen Einsatz wesentlich leistungsfähiger ausgelegt. Solche Spezialgeräte werden etwa als Switches, Router, Netzwerk-Controller oder Gateways bezeichnet. Auf die eine oder andere Weise sind solche Geräte darauf spezialisiert, Datenpakete über Netzwerkverbindungen weiterzuleiten.

Wenn bestimmte Voraussetzungen erfüllt werden, können solche Funktionen aber auch durch spezialisierte Software übernommen werden. Die muss natürlich auf einer Hardware ablaufen – das sind dann aber standardisierte Server statt hochspezialisierter Netzwerk-Komponenten. So erklärt sich der Fachbegriff „Software-defined Networking“ – übersetzt ganz einfach: durch Software definierte Vernetzung.

Dass solche spezialisierte Software auf eher handelsüblicher Hardware abläuft, ist ihr großer Vorteil. Statt teurer Spezialgeräte für den Einsatz in Mobilfunknetzen nutzen Netzbetreiber dieselben Server und Speichersystemen, die auch in Rechenzentren oder Unternehmens-Netzen eingesetzt werden. Das senkt die Kosten und macht die Netz-Infrastruktur gleichzeitig flexibler. Auf SDN basierende Mobilfunknetze können schneller auf wechselnde Anforderungen reagieren – zum Beispiel unterschiedlichen Kapazitätsbedarf oder besondere Anwendungen. Zudem arbeiten die Standard-Rechner-Komponenten häufig auch energieeffizienter als hochspezialisierte Netzwerk-Hardware.

Hinzu kommt, dass die Software-Steuerung bestimmte Funktionen überhaupt erst möglich macht. In 5G-Mobilfunknetzen gilt dies etwa für fortgeschrittene Funktionen wie Network Slicing. Was dahinter steckt, erklären wir hier in unserem Glossar.


Schnittstellen für Anwendungen

Weil insbesondere 5G-Netze schon heute bereits in weiten Teilen auf dieser Softwaresteuerung basieren, ergeben sich noch weitere Möglichkeiten. Eines der jüngsten Beispiele sind die sogenannten Netzwerk-APIs. Die Abkürzung steht für „Application Programming Interfaces“ – deutsch: Programmierschnittstellen: Die per Software im Netz realisierten Steuerungsfunktionen lassen sich darüber auch von Apps beziehungsweise Anwendungen ansprechen und einstellen.

So können Apps in Zukunft zum Beispiel bestimmte Eigenschaften des Netzes für eine definierte Zeit nach ihrem Bedarf „bestellen“. Oder sie können Informationen zur bestehenden Verbindung zwischen Mobilfunknetz und Endgerät abfragen. Ermöglicht wird diese erweiterte Kommunikation zwischen Gerät und Netz durch festgelegte Funktionsaufrufe, die das Netz für die Kommunikation mit Apps zur Verfügung stellt.

Einige Praxisbeispiele machen deutlicher, warum diese Funktion in der Praxis große Vorteile bietet: So könnte etwa ein Servicetechniker, der am Einsatzort eine Virtual-Reality-Brille nutzen will, für die Dauer seines Einsatzes bestimmte Mindestwerte für Datenrate und Llatenz im Netz „bestellen“. In einem Fußballstadion könnten die Mobilfunk-Verbindungen, die für Sanitätskräfte oder TV-Übertragungen benötigt werden, gegenüber den Smartphones der Zuschauer priorisiert werden. Bezahl-Apps oder andere sicherheitskritische Anwendungen könnten überprüfen, ob die vom Anwender angegebene Mobilfunknummer dieselbe ist, mit der sein Smartphone im Netz angemeldet ist. Eine weitere Schnittstelle informiert darüber, ob die dazu genutzte SIM-Karte erst vor wenigen Minuten aktiviert wurde – dies könnte ein Hinweis auf einen Betrugsversuch sein. Lieferdrohnen könnten in Zukunft für ihre Flugroute die von ihnen benötigte Datenrate sicherstellen. Und in etwas weiterer Zukunft könnte ein Rettungswagen dem Netz seine geplante Route zum Krankenhaus vorab melden, um sicherzustellen, dass er während seiner Fahrt immer die bestmögliche Verbindungsqualität erhält.

Mit APIs im Netz lassen sich sowohl bestehende Anwendungen verbessern als auch ganz neue Anwendungsfälle überhaupt erst ermöglichen.

Gemeinsamer branchenweiter Standard

Auf die Funktionen und Schnittstellen, die für solche Anwendungen benötigt werden, hat sich die gesamte Mobilfunkbranche im Rahmen einer Initiative geeinigt, die vom Standardisierungsgremium GSM Association und den darin organisierten Netzbetreibern sowie der für das Betriebssystem Linux zuständigen „Linux Foundation“ ausgeht. Diese Initiative heißt „GSMA Open Gateway“ oder auch „Camara“. Der Name „Camara“ steht im Altgriechischen für „Dach, Bogen, Gewölbe“ – das Wort soll symbolisieren, dass die APIs unter einem gemeinsamen Dach organisiert sind.

Zu den Unterstützern der Initiative zählen alle deutschen Telekommunikationsanbieter, die hierzulande bereits ein Mobilfunknetz betreiben – also Deutsche Telekom, Telefónica (o2-Netz) und Vodafone. Daneben sind auch viele andere internationale Mobilfunkbetreiber wie die österreichische A1, die US-Anbieter AT&T und Verizon, der in vielen europäischen Ländern aktive Anbieter Orange, die südkoreanische SK Telekom, die Schweizer Swisscom und der italienische Anbieter TIM dabei. Und Telekom beziehungsweise T-Mobile, Telefónica und Vodafone unterstützen Camara über ihre jeweiligen internationalen Gesellschaften, die Mobilfunknetze in mehreren Ländern betreiben.

Zusätzlich zu den Netzbetreibern sind auch weitere Branchengremien wie die NGMN Alliance (Next Generation Mobile Networks), Netzwerktechnik-Lieferanten wie Ericsson, Huawei und Nokia sowie viele Technologiekonzerne wie Cisco, Google, IBM, Intel, Microsoft oder Oracle an dem gemeinsamen API-Standard beteiligt.

 

Eine Vielzahl von Netzbetreibern, Organisationen und Firmen steht hinter der gemeinsamen Initiative „GSMA Open Gateway“ beziehungsweise „Camara“.

 

Im Rahmen der Camara-Initiative wurden Schnittstellen unter anderem zu Bezahlvorgängen, zu Identifikation des verwendeten Endgeräts und seines aktuellen Standorts, temporären Priorisierungen, Identitäts- und Einwilligungsmanagement, Bereitstellung und Verifizierung eines Einmal-Passworts sowie Informationen über kürzlich erfolgen SIM-Karten-Wechsel festgelegt. Weitere Funktionen sollen im Lauf der Zeit ergänzt werden.

Ab Sommer 2023 stehen die APIs interessierten App-Entwicklern zunächst im Rahmen von sogenannten Early-Adopter-Programmen zur Verfügung. Wer die neuen Funktionen frühzeitig ausprobieren will, kann sie also schon mal testen. Den kommerziellen Start planen die meisten Netzbetreiber bis Ende 2023 oder Anfang 2024. Bis dahin soll auch festgelegt werden, welche Kosten für die Nutzung solcher Netz-Schnittstellen anfallen und wie diese abgerechnet werden. Doch klar ist, dass viele der genannten Beispiele einen so klaren Mehrwert bringen, dass die Nutzer dieser speziellen Funktionen auch bereit sein werden, dafür in gewissem Rahmen Extrakosten zu tragen.

Veröffentlicht am 15.08.2023

Hier finden Sie weiterführende Informationen zu „GSMA Open Gateway“ beziehungsweise „Camara“

 

Das Projekt „GSMA Open Gateway“ beziehungsweise „Camara“ stellt sich auf einer eigenen Website ausführlich, jedoch in englischer Sprache, vor.

Die Deutsche Telekom stellt die Idee hinter APIs im Mobilfunknet hier vor.

Telefónica informiert hier auf Englisch über die Camara-Initiative.

Vodafone erklärt die Hintergründe der Netzwerk-APIs hier

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