Maximale Flexibilität in 5G durch Service-Based Architecture

12.01.2018

Der Mobilfunkstandard 5G verspricht immens hohe Datenraten, minimale Latenz und die Erschließung völlig neuer Anwendungsgebiete. Um diese ambitionierten Ziele zu erreichen, sind neben technischen Innovationen auf der Luftschnittstelle auch Änderungen in der Architektur des Netzes geplant.

Ein zentraler Anspruch an moderne Netze ist, dass sie in der Lage sind sich in Abhängigkeit der Belastung oder auch bei temporären Ausfällen einzelner Elemente den aktuellen Gegebenheiten anzupassen. Erreicht wird dies unter anderem durch die Virtualisierung von Netzwerkfunktionen. Die größte Neuerung im Kern des 5G-Netzes, um diese Funktionalität zu begünstigen, ist die Einführung der sogenannten Service-Based Architecture, kurz SBA. Statt wie in früheren Generationen dedizierte Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zu spezifizieren, beschränkt man sich bei 5G auf das Beschreiben von Interfaces ebenjener Netzfunktionen und den von ihnen angebotenen Diensten. Eine Methodik, welche sich bereits seit Jahren für webbasierte Anwendungen bewährt hat. Aus dieser weniger engen Kopplung einzelner Funktionen resultiert ein komplett neues Kommunikationsmodell, welches die Grundlage für die einfache und flexible Definition neuer Dienste schafft. Darüber hinaus hat eine solche Architektur vor allem Auswirkungen auf die nötigen Sicherheitsmaßnahmen, insbesondere in der Kommunikation zwischen verschiedenen Netzbetreibern. Solide Authentifizierung und Autorisierung der Funktionen untereinander werden wichtiger denn je. Daher müssen diese Faktoren besonders gewissenhaft studiert werden.

Mit der beschriebenen Umstellung geht außerdem die Einführung neuer Signalisierungsprotokolle einher. Auch hier sind Einflüsse aus dem Bereich der Web-Technologien zu erkennen. Anstelle von DIAMETER und SCTP, welche nahezu ausschließlich in der Telekommunikationsbranche Einsatz fanden, treten das weitaus populärere HTTP und TCP. Die Vorteile dieser Protokolle liegen in ihrer weiten Verbreitung: Implementierungen müssen nicht extra für den 5G-Anwendungsfall geschaffen werden, sondern sind zu Genüge vorhanden und über lange Zeit praxiserprobt. Nicht zuletzt sollte sich die Wahl des Anwendungsprotokolls HTTP positiv auf sichere Entwicklung und Tests auswirken, da wesentlich mehr Softwarebibliotheken und Werkzeuge zur Verfügung stehen, u.a. zur statischen Überprüfung der zu entwickelnden Programme. Denkbar wäre bspw. automatisiertes Testen der zuvor genannten Service-Interfaces.

SBA verspricht durch eine moderne Struktur sowie die Anwendung bewährter und offener Technologien mehr Flexibilität und könnte somit deutlich zur Innovation im Telekommunikationssektor beitragen. Es bleibt abzuwarten, inwieweit von diesen Möglichkeiten Gebrauch gemacht werden kann, sobald die finale 5G-Spezifikation zum Ende des Jahres vorliegt. Die aktuelle Beschreibung der Architektur ist online auf der Website der 3GPP einsehbar (www.3gpp.org/DynaReport/23501.htm).

Über den Autor

Hans Christian Rudolph ist für die Deutsche Telekom AG im Bereich Netzwerksicherheit tätig und arbeitet in der 3GPP an den Sicherheitsaspekten internationaler Mobilfunkstandards. Ende 2017 erhielt Rudolph den IfKom-Preis für seine hervorragende Bachelorarbeit auf dem Gebiet der Massendatenverarbeitung an der Hochschule für Telekommunikation Leipzig.

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