5G Campusnetze: Was steckt dahinter?

5G Campusnetze sollen als „private“ Mobilfunknetze die Basis für eine zukunftsfähige Infrastruktur in vielfältigen Bereichen wie z. B. Industrie, Medizin oder der Forschung bilden. Hinter dem Begriff Campusnetz verbirgt sich eine der zahlreichen Neuerungen, die die 5. Generation des Mobilfunkstandards bereithält. Unternehmen oder Institutionen können auf diese Weise zum eigenen Mobilfunkbetreiber werden. Entweder indem sie eine eigene, völlig autarke 5G Infrastruktur betreiben, oder einen virtuell abgetrennten Bereich eines öffentlichen 5G Netzes (einen sogenannten Slice) für ihre eigenen Zwecke exklusiv nutzen können.

Im Forschungsprojekt ODEA.5G werden 5G-Campusnetze für den Einsatz an Hochschulen, insbesondere für E-Assessments evaluiert. Hierfür werden an der Hochschule Bonn-Rhein Sieg, sowie an der Universität zu Köln entsprechende Infrastrukturen errichtet. Im Zuge einer Markterkundung konnten zahlreiche Aspekte identifiziert werden, die für die Auswahl der passenden Infrastruktur zu berücksichtigen sind. Im Folgenden geben wir einen Überblick über die vielfältigen Themenbereiche, die es im Zusammenhang mit 5G Campusnetzen zu berücksichtigen gilt.

Frequenzen

Campusnetze nutzen einen Frequenzbereich, der sich von dem öffentlicher Mobilfunknetze unterscheidet. Er befinden sich im Band n78 um 3,6 GHz.

Standalone / Non-Standalone

5G Non-Standalone Netze bestehen aus seiner Kombination von LTE und 5G Komponenten. Reine 5G Netze bezeichnet man als 5G Standalone Netze.

Indoor / Outdoor

Große Mobilfunkantennen sind fester Bestandteil urbaner Landschaften. 5G Netze können jedoch auch in Gebäuden betrieben werden. Das Erscheinungsbild der Antennen erinnert hier an herkömmliche W-LAN Access Points.

3GPP Release

Der 5G Standard ist noch lange nicht fertig. Die einzelnen Entwicklungsstufen werden als Releases bezeichnet. Ab Release 15 sind rudimentäre 5G Standalone Netze möglich. Viele weitere Funktionen werden erst in höheren Stufen verfügbar.

Infrastruktur

5G Campusnetze erfordern eine leistungsfähige Infrastruktur. Neben der Servertechnik für das Kernnetz wird eine hoch-performante Netzwerkinfrastruktur benötigt. Ein Grund ist die Übertragung hochpräziser Zeitsignale über das Precision Time Protocol (PTP). Bei Indoor-Netzen muss hierfür auch eine externe GPS-Antenne vorhanden sein.

Lizenz

Wer ein 5G-Campusnetz betreiben möchte, muss eine Lizenz bei der Bundesnetzagentur beantragen. Hierfür müssen Angaben zum auszuleuchtenden Gebiet sowie zur verwendeten Sendetechnik gemacht werden.

Dimensionierung

Wer ein 5G-Campusnetz betreiben möchte, muss sich frühzeitig Gedanken über die Anzahl der Teilnehmer (Endgeräte im Netz) machen. Je nach gewähltem System werden Lizenzgebühren abhängig von der Anzahl der möglichen Teilnehmer fällig.

Authentifizierung

Auch ein 5G-Campusnetz ist zunächst ein gewöhnliches Mobilfunknetz. Zur Authentifizierung eines Endgerätes ist somit eine SIM-Karte notwendig. Diese muss speziell für das eigene Netz provisioniert werden. Zukünftig soll jedoch auch eine Authentifizierung ohne SIM-Karte möglich sein (EAP-TLS).

Datendurchsatz

Wie viele Bits und Bytes ein Campusnetz pro Sekunde insgesamt übertragen kann, hängt in der Regel von der Dimensionierung der verwendeten Sendeinfrastruktur ab. Durch den Einsatz mehrerer Antennen kann der maximale Datendurchsatz des Gesamtsystems skaliert werden.

Support

Die wenigsten Betreiber eines 5G-Campusnetzes werden erfahrene Mobilfunkexperten sein. Zahlreiche Anbieter sehen hierfür eine Fernsteuerung, insbesondere der für die Funkübertragung relevanten Parameter an.

Endgeräte

Nicht jedes Gerät mit dem Aufdruck 5G kann in einem Campusnetz verwendet werden. Hier ist zunächst zu beachten, ob das erforderliche Frequenzband (n78) unterstützt wird. Zudem muss sichergestellt werden, dass die Firmware des Gerätes eine Verbindung mit privaten 5G-Netzen erlaubt.