Was ist vRAN (Virtualized Radio Access Networks)?

17. Juni 2024

Virtual Radio Access Network (vRAN) ist ein innovativer Ansatz zum Aufbau und zur Verwaltung von Mobilfunknetzen. Durch die Entkopplung Hardware und Software ermöglicht vRAN mehr flexskalierbare Netzwerkarchitekturen. Es nutzt Virtualisierungstechnologien, um Netzwerkfunktionen auf Standard- servers anstelle von spezialisierter Hardware, was die Effizienz steigert und die Kosten senkt.

Was ist vRAN?

Was ist RAN?

Das Radio Access Network (RAN) ist eine wichtige Komponente mobiler Telekommunikationssysteme, die einzelne Geräte über Funkverbindungen mit anderen Teilen eines Netzwerks verbindet. Es umfasst die verschiedenen Technologien und Geräte, die zur drahtlosen Kommunikation zwischen Endgeräten wie Smartphones und Tablets und dem Kernnetz verwendet werden, das eine umfassendere Konnektivität und Dienste bietet. Ein typisches RAN-Setup umfasst Basisstationen und Antennen, die über ein geografisches Gebiet verteilt sind. Diese verwalten und übertragen Signale zu und von Benutzergeräten und ermöglichen so Datenübertragung und Kommunikation.

Die Effizienz und Leistung eines RAN sind ausschlaggebend für die allgemeine Servicequalität, die die Benutzer erfahren. Es übernimmt die komplexen Prozesse der Modulation und Demodulation von Funksignalen, der Frequenzverwaltung und der Gewährleistung sicherer und stabiler Verbindungen, wenn sich Benutzer durch verschiedene Versorgungsbereiche bewegen.

Fortschritte in der RAN-Technologie, wie die Entwicklung von 4G- und 5G-Netzen, haben deutlich zugenommen Datenübertragung Geschwindigkeiten, reduziert Latenzund verbesserte Netzwerkzuverlässigkeit, wodurch eine breite Palette von Anwendungen von einfachen Sprachanrufen bis hin zu Highspeed-Internetzugang und neuen Technologien wie dem Internet der Dinge (IoT).

Was ist vRAN?

Virtual Radio Access Network (vRAN) ist eine transformative Technologie in der Telekommunikationsbranche, die die Hardware- und Softwarekomponenten eines herkömmlichen Radio Access Network (RAN) trennt. Durch den Einsatz von Virtualisierungstechnologien ermöglicht vRAN die Bereitstellung von Netzwerkfunktionen auf Allzweck- servers anstatt sich auf proprietäre, spezialisierte Hardware zu verlassen. Diese Entkopplung ermöglicht eine größere flexFähigkeit, Skalierbarkeit, und Kosteneffizienz bei Netzwerkmanagement und -betrieb.

In einer vRAN-Architektur werden die Basisbandfunktionen, die in herkömmlichen RANs normalerweise von spezialisierter Hardware übernommen werden, virtualisiert und als Software auf kommerziellen Standardgeräten (COTS) ausgeführt. servers. Dieser Ansatz erleichtert Updates und Upgrades, da Softwareänderungen vorgenommen werden können, ohne dass die zugrunde liegende Hardware geändert werden muss. Darüber hinaus unterstützt vRAN die zentrale Verwaltung und Orchestrierung von Netzwerkressourcen, was die Möglichkeit verbessert, Netzwerkkapazitäten basierend auf der Echtzeitnachfrage dynamisch zuzuweisen und zu optimieren.

vRAN-Funktionen

Virtual Radio Access Network (vRAN) bietet mehrere wichtige Funktionen, die die flexabilität, Effizienz und Skalierbarkeit mobiler Netzwerke:

  • Virtualisierte Basisbandverarbeitung. Basisbandfunktionen, die traditionell auf dedizierter Hardware ausgeführt werden, werden als Software implementiert, die auf Allzweck- servers.
  • Zentralisierte und verteilte Einheiten. Die vRAN-Architektur umfasst Distributed Units (DUs) für die Echtzeitverarbeitung und Centralized Units (CUs) für Nicht-Echtzeitfunktionen und verbessert so die Netzwerkleistung. flexFähigkeit.
  • Integration von softwaredefinierten Netzwerken (SDN). vRAN nutzt SDN, um Netzwerkverkehrsflüsse dynamisch zu verwalten und zu optimieren und so eine effiziente Ressourcennutzung sicherzustellen.
  • Virtualisierung von Netzwerkfunktionen (NFV). Verwendet NFV, um virtuelle Netzwerkfunktionen (VNFs) auf handelsüblicher Hardware (COTS) bereitzustellen und zu verwalten, wodurch die Abhängigkeit von Spezialgeräten verringert wird.
  • Skalierbare Architektur. Der modulare Charakter von vRAN ermöglicht eine einfache, bedarfsgerechte Skalierung der Netzwerkressourcen und unterstützt unterschiedliche Arbeitslasten und Benutzerdichten.
  • Trennung von Fronthaul und Backhaul. Die klare Trennung von Fronthaul (Verbindung von RRUs mit DUs) und Backhaul (Verbindung von DUs mit CUs) vereinfacht die Netzwerkgestaltung und -verwaltung.
  • Automatisiertes Netzwerkmanagement. Enthält erweiterte Orchestrierungs- und Automatisierungstools zur Optimierung von Netzwerkbetrieb, Bereitstellung und Wartung.
  • Interoperabilität. Unterstützt die Interoperabilität mit verschiedenen Anbietern und Technologien, fördert ein Ökosystem mit mehreren Anbietern und reduziert Lieferantenbindung.

Wie funktioniert vRAN?

In einem vRAN-Setup werden die Basisband-Verarbeitungsfunktionen eines herkömmlichen RAN, die Aufgaben wie Kodierung, Dekodierung und Signalverarbeitung übernehmen, virtualisiert. Diese Funktionen werden als virtuelle Netzwerkfunktionen (VNFs) implementiert, die auf Allzweck- servers in data centers oder am Netzwerkrand. Diese Virtualisierung ermöglicht eine dynamische Ressourcenzuweisung, d. h. das Netzwerk kann je nach Bedarf hoch- oder herunterskaliert und die Nutzung der verfügbaren Ressourcen optimiert werden.

Die vRAN-Architektur besteht typischerweise aus drei Hauptkomponenten:

  1. Ferngesteuerte Funkeinheiten (RRUs). Dies sind die physischen Funkeinheiten, die an den Zellenstandorten verbleiben und für das Senden und Empfangen von Funksignalen zu und von Benutzergeräten verantwortlich sind.
  2. Verteilte Einheiten (DUs). Diese Einheiten übernehmen Basisbandverarbeitungsfunktionen in Echtzeit und werden häufig näher an den Zellenstandorten eingesetzt, um Latenzanforderungen zu erfüllen. Sie laufen auf COTS-Hardware und können zentral verwaltet werden.
  3. Zentralisierte Einheiten (CUs). Diese Einheiten verwalten nicht-Echtzeitfunktionen wie die Protokollverarbeitung auf höherer Ebene und das Netzwerkmanagement. Sie befinden sich normalerweise in zentralisierten data centers, indem die Leistungsfähigkeit einer zentralisierten Verarbeitung und Koordination genutzt wird.

Durch die Nutzung von Software-Defined Networking (SDN) und Network Functions Virtualization (NFV) ermöglicht vRAN Mobilfunkbetreibern, die Netzwerkleistung zu optimieren, Betriebskosten zu senken und die Bereitstellung neuer Dienste zu beschleunigen. Die flexDie Flexibilität von vRAN unterstützt zudem die Integration neuer Technologien und Anwendungsfälle wie 5G und Edge Computing und ebnet so den Weg für innovativere und reaktionsschnellere Mobilfunknetze.

Vorteile von vRAN

Virtual Radio Access Network (vRAN) bietet mehrere wesentliche Vorteile, die das Netzwerk verbessern flexbarkeit, Effizienz und Skalierbarkeit. Hier sind die wichtigsten Vorteile erklärt:

  • Kosteneffizienz. Durch die Verwendung handelsüblicher Hardware und die Reduzierung der Abhängigkeit von proprietären Lösungen senkt vRAN sowohl Hauptstadt und BetriebsausgabenDieser Wechsel zu standardisierter Hardware senkt die anfänglichen Investitions- und Wartungskosten.
  • Skalierbarkeit vRAN ermöglicht dynamische Skalierung von Netzwerkressourcen je nach Bedarf. Betreiber können die Kapazität problemlos erhöhen oder verringern, um den Benutzeranforderungen gerecht zu werden. So wird eine effiziente Nutzung der Ressourcen und eine bessere Handhabung von Verkehrsschwankungen gewährleistet.
  • FlexibilitätDie Entkopplung von Hard- und Software ermöglicht eine höhere flexibilität im Netzwerkmanagement. Netzwerkfunktionen können durch Softwareänderungen aktualisiert, aufgerüstet oder neu konfiguriert werden, ohne dass physische Hardwareänderungen erforderlich sind.
  • Zentrale Verwaltung. vRAN unterstützt zentrale Steuerung und Orchestrierung und ermöglicht so die effiziente Bereitstellung von Updates, Fehlerbehebungen und Optimierungen im gesamten Netzwerk.
  • Verbesserte Ressourcennutzung. Virtualisierung ermöglicht eine effizientere Nutzung von Netzwerkressourcen. Mehrere virtuelle Netzwerkfunktionen können auf derselben physischen server, Optimierung der Hardwarenutzung und Reduzierung der Verschwendung.
  • Schnellere Bereitstellung. Softwaredefinierte Netzwerkfunktionen ermöglichen eine schnellere Bereitstellung neuer Dienste und Funktionen. Diese Agilität ist in einer sich rasch entwickelnden Telekommunikationslandschaft von entscheidender Bedeutung, in der die rechtzeitige Einführung neuer Dienste einen Wettbewerbsvorteil darstellen kann.
  • Verbesserte Netzwerkleistung. vRAN kann die Netzwerkleistung durch erweiterte Algorithmen und Echtzeitanalysen optimieren. Es kann Ressourcen dynamisch zuweisen und den Datenverkehr effektiver verwalten, was zu einem verbesserten Benutzererlebnis führt.
  • Unterstützung für fortschrittliche Technologien. vRAN ist ein wesentlicher Bestandteil der Bereitstellung von 5G-Netzwerken und ermöglicht erweiterte Funktionen wie Network Slicing und Edge-Computing. Network Slicing ermöglicht die Erstellung mehrerer virtueller Netzwerke auf derselben physischen Infrastruktur, die jeweils auf bestimmte Anwendungen oder Dienste zugeschnitten sind.
  • Reduzierte Latenz. Durch die Integration mit Edge Computing ist eine Datenverarbeitung näher am Endnutzer möglich, was die Latenz und zur Verbesserung der Leistung für Anwendungen, die Echtzeitverarbeitung erfordern, wie etwa autonome Fahrzeuge und Augmented Reality.
  • Energieeffizienz. Durch die Optimierung der Ressourcennutzung und die Ermöglichung eines effizienteren Netzwerkbetriebs tragen vRANs zu einem geringeren Energieverbrauch bei und unterstützen umweltfreundlichere und nachhaltigere Netzwerkinfrastrukturen.
  • Zukunftssicherheit. Die Software-basierte Natur von vRAN stellt sicher, dass Betreiber neue Funktionen und Standards durch Software-Updates statt durch Hardware-Änderungen implementieren können, wodurch Netzwerke sich zusammen mit dem technologischen Fortschritt weiterentwickeln können.
  • Verbesserte Sicherheit. Zentralisiertes Management und softwarebasierte Kontrollen ermöglichen die Implementierung erweiterter Sicherheitsmaßnahmen. Betreiber können schnell auf Sicherheitsbedrohungen und Schwachstellen reagieren und so einen robusten Schutz des Netzwerks gewährleisten.

Andere Arten von RAN

Hier sind weitere Arten von Radio Access Networks (RAN) mit den dazugehörigen Erklärungen:

  • Traditionelles RAN (TRAN). In einem herkömmlichen RAN verfügt jeder Zellstandort über seine eigene dedizierte Hardware für die Basisbandverarbeitung, Funkeinheiten und Antennen. Diese Systeme sind häufig proprietär, was bedeutet, dass Geräte verschiedener Anbieter möglicherweise nicht kompatibel sind.
  • Zentralisiertes RAN (C-RAN). Diese Architektur zentralisiert die Basisband-Verarbeitungsfunktionen an einem zentralen Ort, während die Funkeinheiten und Antennen über das Versorgungsgebiet verteilt bleiben. Die Zentralisierung ermöglicht eine effizientere Ressourcennutzung und eine einfachere Netzwerkverwaltung.
  • Offenes RAN (O-RAN). Open RAN ist eine Initiative zur Schaffung eines offeneren und interoperableren RAN-Ökosystems. Der Schwerpunkt liegt auf der Definition offener Schnittstellen und Standards zwischen verschiedenen RAN-Komponenten, sodass Geräte verschiedener Anbieter nahtlos zusammenarbeiten können.
  • Verteiltes RAN (D-RAN). In einem Distributed RAN sind die Basisband-Verarbeitungseinheiten und Funkeinheiten an jedem Zellenstandort gemeinsam untergebracht. Diese Konfiguration bietet geringe Latenz und hohe Leistung, da die Basisband-Verarbeitung in der Nähe der Funkeinheiten erfolgt.
  • Cloud RAN. Ähnlich wie bei zentralisiertem RAN, Cloud RAN zentralisiert auch Basisband-Verarbeitungsfunktionen, nutzt aber cloud Computing Technologien, um dies zu tun. Durch den Einsatz cloud Infrastruktur, Cloud RAN kann eine höhere Skalierbarkeit erreichen und flexFähigkeit.
  • Hybrid-RAN. Hybrid RAN kombiniert Elemente sowohl zentralisierter als auch verteilter RAN-Architekturen. Es ermöglicht Betreibern, den besten Ansatz für verschiedene Teile des Netzwerks zu wählen und so ein Gleichgewicht zwischen Leistung und Effizienz zu schaffen.
  • Kleine Zelle RAN. Diese Art von RAN verwendet kleine Zellbasisstationen, um Abdeckung und Kapazität in bestimmten Bereichen bereitzustellen, beispielsweise in dicht besiedelten städtischen Umgebungen oder in Innenräumen. Kleine Zellen ergänzen das Makrozellennetzwerk, indem sie die Abdeckung verbessern und die Kapazität dort erhöhen, wo sie am meisten benötigt wird.
  • Makro-RAN. Macro RAN bezieht sich auf die traditionellen großen Mobilfunkmasten, die eine großflächige Abdeckung gewährleisten. Makrozellen sind für die Bereitstellung einer umfassenden Abdeckung und die Handhabung einer großen Anzahl von Verbindungen unerlässlich.

Anastazija
Spasojević
Anastazija ist eine erfahrene Content-Autorin mit Wissen und Leidenschaft für cloud Computer, Informationstechnologie und Online-Sicherheit. Bei phoenixNAP, konzentriert sie sich auf die Beantwortung brennender Fragen zur Gewährleistung der Datenrobustheit und -sicherheit für alle Teilnehmer der digitalen Landschaft.