New Radio Access Network (RAN) Seminar

New Radio Access Network (RAN) Überblick:

RAN im Wandel

• Centralized RAN
• Distributed RAN
  • Distributed Unit (DU)
  • Central Unit (CU)
  • Lower-Layer Split und Higher-Layer Split
  • Basis Station und Protokolle
  • Radio Base Station Split (RBS), IEEE 802.1CM
  • Function Splits im Überblick
  • 802.1CM – Klassen und Profile
• Open RAN (O-RAN)
  • O-RAN Alliance Frame Work
• Virutalized RAN (vRAN)
  • vCU Funktionen
  • Intra-gNodeB Handover
  • vDU Containerized Network Function
  • VNF Infrastruktur mit Container as a Service
  • Virtualized Core mit MEC
  • Micro Services und Container Struktur
  • RAN Intelligent Controller (RIC)
• Cloud RAN (cRAN)
• RAN in 5G Private Networks
  • 5G Frequenzen in Deutschland
  • Campus Netze im Überblick
  • Wer nutzt Campus Netze?
  • Ortung
  • CoMP – Coordinated Multi Point im Campus
• Network Slicing im RAN
  • End-to-End Slicing
  • Network Slice Instance – Life Cycle
• Hollow Core Fibers im RAN
  • Beispiel NKT Photonics: HC-1550
  • Beispiel Lumenicity: SmartCore
  • Hollow Core Fiber im Front- und Midhaul
• Topologien für MEC

RAN Realisierungen

• Virtualisierung
  • Container-Virtualisierung
  • Linux Containers (LXC)
  • Container- vs. Server-Virtualisierung
  • Docker
  • Kubernetes
  • Kubernetes over bare metal
  • Orchestrierung: Puppet und Ansible
  • Ansible
• Cloud Computing
  • Service-Modelle des Cloud Computings
  • Public Cloud vs. Private Cloud
• Cloud RAN Komponenten
• Ethernet in Fronthaul, Midhaul und Backhaul
  • Fronthaul: 10 GE Schnittstellen
  • Midhaul und Backhaul: 40 GE und 100 GE
  • Backhaul: 200 GE und 400 GE
  • Bsp: 400GBASE-LR8
  • 800 G Ethernet
• Passive Optical Networks (PON)
  • PON im Fronthaul
  • vRAN Midhaul: F1 mittels PON
  • Optisches Verteilernetz für eMBB
  • Protection für PON
  • QSFP28 und SFP28 für PON
• Paketnetz oder Wellenlänge?
• WDM – Eine universale L1 Plattform für 5G
  • Fronthaul als WDM-Ring
  • CWDM – Coarse WDM für Fronthaul und Midhaul
  • CWDM Kanalabstand
  • CWDM – Vorteile und Nachteile
  • Passives WDM
• DWDM – Dense WDM für Midhaul und Backhaul
  • DWDM Komponenten
  • Aufbau eines DWDM Muxes
  • Aufbau einer WDM-Strecke
  • Wichtige Vorteile
  • DWDM Kanalabstände
  • Fixed Grid Spacing
  • Flexible Grid Spacing
  • CWDM und DWDM in der Gegenüberstellung
  • CWDM und DWDM kombiniert
  • Licht und Schatten – Nachteile von WDM
• Optical Transport Networks (G.709) im Front- und Midhaul
  • Überwachen der Netzabschnitte
  • Die Struktur von OTN
  • OTN – Rahmenaufbau
  • FEC nach RS (255, 239)
  • OTN Multiplexbildung
  • Alarme und Fehlerquellen
  • Fehlerkaskade – wer schickt wem was?
• Protection Mechanismen
  • Equipment Protection
  • Punkt-zu-Punkt Verbindungen
  • Optischer Schutz in Ringen

Von MIMO zum Beamforming

• Was müssen 5G Antennen können?
  • TDD und Transmission Periodicity
  • OFDMA Verfahren
  • Modulationsverfahren
  • Adaptive Modulation & Kodierung
  • MIMO bei 5G
  • Massive MIMO
• Antennen – von 4G zu 5G
• Vom massive MIMO zum Beamforming
  • So funktioniert Beamforming
  • Aufbau eines 5G Antennen Array
  • Array und Antennengewinn
  • Analoges Beamforming
  • Digitales Beamforming
  • Hybrides Beamforming

Synchronisation im RAN

• Coordinated Multi Point (CoMP) und Sync.
• 5G und PTP ( IEEE 1588)
  • Uhren und Aufgaben
  • Uhren und Netzdesign
• Abläufe im Überblick
• PTP Telecom Profile, G.8265
  • Korrektur des Offset
  • Messen des Delay
  • Delay-Request-Response, Teil 1
  • Delay-Request-Response, Teil 2
  • Peer-Delay
  • Transparent Clock End-to-End
  • Boundary Clock (BC)
• PTP im Detail
• Takt-Topologien
  • Hierarchische Topologie
  • Lineare Topologie
  • Quality Level für PTP, G.781
• PTP Domains
• PTP Monitoring – Ein Beispiel
• Security und Synchronität
  • Gefahren für die Slaves
  • Gefahren für den Master
  • Gefahren für Boundary und Transparent Clocks
• Synchronisation und Protection
  • Einfaches Konzept
  • Zeitoptimiert
  • Protection: Konzept 2
  • Ausfall des Masters – wie erkennen?
  • Was ist wenn …?
  • Protection: PTP + SyncE

Time-Sensitive Networking im RAN

• Time Sensitive Networking – IEEE 802.1 TSN
  • Überblick wichtiger Standards
  • TSN Basiswissen
  • Ein Beispiel
• Basis: Precise Synchronization IEEE 802.1AS
• Zeit und Präzision
• Redundante Synchronität, 802.1ASbt
  • Transmission Order
• Traffic Types des Industrial Internet Consortium (IIC)
  • Isochronous (Traffic Type I)
  • Cyclic (Traffic Type II)
  • Alarms & Events (Traffic Type III)
  • Configuration & Diagnostics (Traffic Type IV)
  • Network Control (Traffic Type V)
  • Best Effort (Traffic Type VI) und weitere
• TSN Netze
• Forwarding und Queueing
  • Cyclic Queueing and Forwarding (CQF)
  • Preemption und Interspersing Express Traffic 802.3br
  • Fime-Aware Shaper, IEEE 802.1Qbv
  • Guard Band
  • Zeitlich gesteuerte Gates, 802.1Qbv
  • Per Stream Filtering and Policing (PSFP)
  • TSN Streams identifizieren
• Path Control and Redundancy, 802.1Qca
• Seamless Redundancy, IEEE 802.1CB

Security

• Security im Open RAN
  • Security Risiken nach O-RAN Alliance
  • Security Risiken nach Open RAN MoU Group
  • Schutz des RAN Intelligent Controllers (RIC)
• Security im Cloud RAN
  • Open RAN: Sicherheitsanalyse
  • Welche Angriffsvektoren gibt es?
  • Schutz des RAN
• Synchronisation schützen
  • Security und Synchronität
  • Beispiel: GPS
  • GNSS Jammer
  • Assisted Partial Timing Support (APTS), G.8275.2
  • Full Timing Support (FTS), G.8275.1
• Angriffe über PTP
  • Sicherheit bei PTP

New Radio Access Network (RAN) Übungen

• Laufzeit
• Fronthaul: PON Reichweite
• Größe eines Antennen Array
• Größe der Resource Blocks (RB)
• Nutzbandbreite
• Bitrate und Funkgüte
• Maximale Bitrate!
  • Maximale Bitrate: Telekom, Vodafone
  • Maximale Bitrate: Telefónica
  • Maximale Bitrate: 1&1 Versatel
  • Maximale Bitrate: SBB, Schweiz
  • 5G gigantisch: Frequency Range 2