Smart Core Network Slicing für IoT und MVNOs: 5G-Potenzial in 3G/4G-Netzen freisetzen

Network Slicing wird als eine der transformativsten 5G-Innovationen gefeiert, doch viele Betreiber übersehen seine unmittelbare Anwendbarkeit. Bart Salaets, Systems Engineering Director bei F5 Networks, weist darauf hin, dass die Technologie bereits heute genutzt werden kann, um maßgeschneiderte Netzwerkerlebnisse zu liefern.

Im Kern lässt Network Slicing einen Betreiber eine einzelne physische Infrastruktur in mehrere logische Netze partitionieren – jedes engineered für distincte Performance-Kriterien wie Throughput, Latenz und Priorität.

Diese Fähigkeit ist entscheidend, da sich 5G-Netze entwickeln, um ein breites Spektrum an Vertikalen zu unterstützen – von Automotive und Agriculture bis Healthcare, Logistics und mehr. Dynamisches End-to-End-Slicing ermöglicht Services, Netzwerkressourcen in Echtzeit zu skalieren und Traffic-Demand präzise zu matchen.

Beispielsweise benötigt High-Definition-Video-Streaming substantial Bandbreite, toleriert aber moderate Latenz, während autonome Fahrzeuge ultra-niedrige Latenz für Sicherheit verlangen. Durch dedizierte Slices können Betreiber den richtigen Ressourcen-Mix für jedes Szenario garantieren.

Traditionelle IP-Transportnetze erreichen begrenztes Slicing durch VPN-Technologien. Im Gegensatz dazu erstreckt sich 5G-Slicing tief in die Radio-Domäne, sodass Ressourcen vom Radio Access Network bis zum Core provisioniert werden können. Diese End-to-End-Isolation ermöglicht beispielsweise, ein selbstfahrendes Auto auf einen Slice zu mappen, der Low-Latency-Bearer von der Basisstation zum Core garantiert.

Network Slicing heute

Angesichts wachsender Anforderungen durch Internet of Things (IoT) und Mobile Virtual Network Operators (MVNOs) wenden sich Betreiber Core-Level-Slicing in legacy 3G- und 4G-Infrastrukturen zu – Netzen, die Radio-Level-Slicing nicht unterstützen.

Aktuelle Ansätze nutzen DNS, indem Location und Access Point Name (APN) Daten genutzt werden, um Subscriber-Sessions zu Serving Gateways (SGW) und Packet Data Network Gateways (PGW) zu routen. Diese Methoden haben jedoch Schlüsselbeschränkungen: Sie können Gerätegruppen nicht allein basierend auf Location spezifischen SGWs zuordnen, und das Erstellen eines neuen APN für jede Geräte-Kohorte ist umständlich und behindert Isolation diverser IoT-Use-Cases.

F5 Networks bietet eine praktische Lösung: den GTP Session Director, der konventionelles DNS-Routing durch granulare, policy-getriebene Entscheidungen auf der GTP-Schicht ersetzt.

Jede von einem Endnutzer-Gerät initiierte GTP-Session wird vom Session Director abgefangen. Lokale Policies – wie IMSI-Ranges, Gerätetypen oder Applikations-Identifikatoren – leiten die Session zu einem gewählten SGW oder PGW. Beispiel: Ein Smart-Metering-Deployment könnte alle Geräte mit IMSIs in einem spezifischen Range einem dedizierten Satz SGWs zuordnen, um vorhersehbare Performance zu gewährleisten.

Dasselbe Prinzip gilt für MVNOs, die einen Betreiber-APN teilen. Durch Mapping des MVNO-IMSI-Ranges routet der Session Director dessen Traffic zu einem dedizierten PGW, der exklusiv MVNO-Sessions handhabt, und bietet so klare Isolation ohne zusätzliche APNs.

Während 3GPP Pre-5G-Slicing-Konzepte wie DECOR und eDECOR eingeführt hat, sticht der GTP Session Director hervor, indem er Slice-ähnliche Granularität ohne neue Attribute oder Core-Network-Upgrades liefert. Betreiber können so ihre bestehenden SGW- und PGW-Assets nutzen, um neue Use Cases zu unterstützen und Flexibilität zu wahren.

Autor: Bart Salaets, Systems Engineering Director, F5 Networks