5G Netz
Ein 5G-Netz ist in 5G++ FlexiCell zentral. Die Idee ist, ein räumlich kleines Netz nur dort zu betreiben, wo es gewinnbringend (Return-on-Invest) eingesetzt werden kann.
Oft genügt dazu eine einzige Basisstation, die FlexiCell. Neben der Funktechnik (Basisstation) wird bei Mobilfunk ein Kernnetz (Core) benötigt, welches u.a. die SIM-Karten- und Zugangsverwaltung (z.B. wer darf Daten senden/empfangen?) sowie Dienstgüte-Überwachung bereitstellt. Jeder Mobilfunkbetreiber betreibt üblicherweise ein solches nur einmal für ganz Deutschland. Ein Kernnetz ist üblicherweise für Millionen von Endgeräten ausgelegt, was für den Bedarf fertigender KMU nicht nur von den Kosten her überdimensioniert ist. In der 5G++ FlexiCell ist dieses Kernnetz verschlankt und an der Basisstation latenzarm integriert. Ein gesamtes 5G-Netz passt so in den Formfaktor eines 19-Zoll-Racks mit 8 Höheneinheiten. Es existiert sogar bereits ein Prototyp in Handtaschengröße, der lediglich einen Anschluss besitzt, nämlich Ethernet für Netzwerkverbindung und Energieversorgung (Power over Ethernet). Die FlexiCell unterstützt jede IP-basierte Art der Datenübertragung und Dienste wie Messaging, Push-To-Video, Push-To-Talk, Voice-over-IP.
Besonders dabei ist, dass mehrere FlexiCells sich untereinander automatisiert Internet-artig in Form eines Mesh-Netzwerks föderieren können. Dabei können z.B. in Mobilitätsszenarien Nutzer-Verbindungen ohne Unterbrechung von einer Zelle zur nächsten übergeben werden, sodass immer über die Zelle mit der besten Verbindungsqualität kommuniziert wird. Dies wäre mit einem klassischen 5G-Kernnetz nicht möglich, weil es in einem 5G-Netz nur genau einen Kern geben darf. Die FlexiCell greift dabei auf das System der Firma Blackned zurück. Dieses entwickelt mit der Mesh-Flow-Technologie eine Art verteilt laufenden 5G-Core, der gleichzeitig auf allen FlexiCells synchronisiert läuft. Auf diese Weise besitzt jedes Endgerät z.B. lediglich eine identische IP-Adresse („Anker“) in allen Kernen. Dadurch lassen sich Zellen föderieren, sodass ein Ausfall oder die Entnahme einer FlexiCell toleriert wird, indem die Netzwerkrouten aktualisiert werden. Die Handoverzeiten zwischen Kernnetzen sind dabei aufgrund des durchlaufenden IP-Adressen-Kontexts so kurz, dass höhere Netzwerkschichten wie TCP oder UDP den Wechsel der Basisstation prinzipbedingt nicht bemerken.
Das Grundsystem selbst ist ein Linux-basierter Rack-Server mit virtuellen Maschinen (VMs), die über ein Software-Defined-Network (SDN) miteinander vernetzt sind, in das sich auch Mesh-Flow integriert. Alle IP-basierten Technologien, die sich an den Server anbinden lassen, lassen sich auch in das Netzwerk einbinden. Für kabelbasiertes Ethernet, WLAN/WiFi, Bluetooth Low-Energy und LoRaWAN ist dies bereits verfügbar, weitere Technologien wie der Low-Power-Wide-Area-Network-(LPWAN-)Standard mioty, I/O-Link Wireless und Industrial-Ethernet wie ProfiNET/ProfiSAFE sollen folgen. Natürlich lassen sich über weitere VMs auch Virtualisierungssysteme wie Docker oder Kubernetes Edge-Computing-Funktionalitäten realisieren.
