Die vorliegende Erfindung betrifft die Steuerung von Funkzugangsressourcen in einem Kommunikationsnetzwerk mit voneinander getrennten Subnetzwerken, beispielsweise Slices eines 5G-Kommunikationsneetzwerks.

In modernen Kommunikationsnetzwerken ist die Dienstgüte (Quality of Service) ein wichtiger Faktor zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit einer Kommunikationstechnologie. In LTE-Kommunikationssystemen ist die Dienstgüte im Rahmen des 3GPP-Standards beschrieben. Gemäß 3GPP14-23203 ist die Dienstgüte benutzerspezifisch in Abhängigkeit von Dienstgüteparametern wie Durchsatz, Latenz, Bitfehlerrate definiert. Diese Dienstgüteparameter werden beispielswiese in einer Basisstation wie eNodeB in einem LTE-Netzwerk benutzt, um beispielsweise das Scheduling der Daten eines Benutzers zu bestimmen, bei dem die geforderte Dienstgüte sichergestellt wird. Die nachfolgenden Generationen der mobilen Technologien, beispielsweise die fünfte Generation der mobilen Technologie (5G), verändern jedoch die klassische Netzwerkarchitektur zugunsten von heterogenen Subnetzwerken, sog. Slices, welche logisch voneinander separiert sind. In 5G können insbesondere unterschiedliche Funkzugangstechnologien für die Kommunikation über die Slices verwendet werden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein effizientes Dienstgüte-Konzept in einem Kommunikationsnetzwerk mit heterogenen Subnetzwerken, welche über Funkzugangstechnologien erreichbar sind, zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Beschreibung, der abhängigen Ansprüche, sowie der Figuren.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass heterogene Subnetzwerke eines Kommunikationsnetzwerks, beispielsweise Slices eines 5G- Kommunikationsnetzwerks, Dienstgüten zugeordnet werden können, welche für das jeweilige Subnetzwerk an sich gelten. Diese Dienstgüten sind Subnetzwerken des Kommunikationsnetzwerks zugeordnet. Die Subnetzwerke sind beispielsweise für unterschiedliche Dienste vorgesehen und führen daher dienstspezifische Datenströme mit Dienstgüten, welche gemäß Dienstgütevereinbarungen vorgesehen sind. Daher können unterschiedlichen Subnetzwerken desselben Kommunikationsnetzwerks unterschiedliche Dienstgüten zugeordnet werden. Darüber hinaus können innerhalb eines Subnetzwerks unterschiedliche Dienstgüten für unterschiedliche Datenströme vorgesehen oder vereinbart werden. Die Dienstgüten können beispielsweise die Mindestanforderungen an Dienstgüte definieren, welche einzuhalten sind, beispielsweise zu 95% der Übertragungszeit soll zumindest mit der Dienstgüte bereitgestellt werden. Daher können über die Subnetzwerke auch Datenströme mit höheren Dienstgüten als die zumindest vereinbarte Dienstgüte für das jeweilige Subnetzwerk geführt werden. Im Allgemeinen kann das jeweilige Subnetzwerk mehrere Datenströme mit einer oder unterschiedlichen Dienstklassen führen, wobei die für das jeweilige Subnetzwerk vereinbarte Dienstgüte die niedrigste Dienstgüte ist. Mit zunehmender Dienstgüte nimmt beispielsweise auch die Übertragungsqualität zu. Die Dienstgüten können sich beispielsweise in Datenrate, Bandbreite, Latenzzeit oder Bit- bzw. Blockfehlerrate unterscheiden.

Ein Subnetzwerk kann auch weitere Dienstgüten unterstützen, welche höhere

Dienstgüten als die Dienstgüte gemäß der jeweiligen Dienstgütevereinbarung aufweisen.

Zur Einhaltung der Dienstgüten in den Subnetzwerken wird beispielsweise die Vergabe der Funkzugangsressourcen bzw. Kommunikationsressourcen, wie beispielsweise Zeit und/oder Frequenzressourcen in beispielsweise einem OFMDA-System, der Funkzugangstechnologien, sog. RAT (Radio Access Technology), Dienstgüten abhängig bewirkt. Hierbei können einem Subnetzwerk, beispielsweise einem Slice, durch eine Funkzugangsentität wie Basisstation zusätzliche Funkzugangsressourcen bereitgestellt werden, um die dem Subnetzwerk zugewiesene Dienstgüte zu gewährleisten.

Zur Angabe der Dienstgüten werden die Datenströme bzw. Datenverkehre der Subnetzwerke mit Dienstgüteindikatoren versehen. Dadurch werden die Datenverkehre für sämtliche Netzentitäten, also auch Funkzugangsentitäten, gekennzeichnet, sodass diese Netzwerkentitäten den gekennzeichneten Datenströmen die Kommunikationsressourcen, insbesondere Funkzugangsressourcen, gemäß den Dienstgüten zur Verfügung stellen, um die Dienstgüten einzuhalten. Für ein Subnetzwerk können eine oder mehrere Dienstgüten vereinbart sein und dem jeweiligen Subnetzwerk zugeordnet sein. Die Dienstgüten können beispielsweise unterschiedliche Dienstgütequalitäten für unterschiedliche Datenströme oder Services angeben, wie beispielsweise Best-Effort-Service mit einer geringeren Dienstgüte oder eine Ultra-Reliable-Communication mit einer höheren Dienstgüte.

Die Angabe über die Dienstgüte kann die jeweilige Dienstgüte spezifizieren. Die Angabe kann beispielsweise eine QoS-ldentifier aufweisen, welcher auf eine Dienstgüte (QoS, Quality of Service) hinweist. Die Subnetzwerke können unterschiedliche Services bereitstellen. So kann ein erstes Subnetzwerl ein LTE-Subnetzwerk mit einer Dienstgüte, ein weiteres Subnetzwerk kann ein mMTC-Subnetzwerk mit einer oder mehreren Dienstgüten, und ein weiteres

Subnetzwerk kann ein Car-to-X-Subnetzwerk sein, welches zwei Dienstgüten unterstützt, wie beispielsweise Best Effort oder Ultra-Reliable-Communication.

Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Netzwerkentität in einem

Subnetzwerk einer Mehrzahl von Subnetzwerken eines Kommunikationsnetzwerks, wobei dem Subnetzwerk zumindest eine vorgegebene Dienstgüte gemäß zumindest einer Dienstgütevereinbarung zugeordnet ist, wobei die Netzwerkentität die folgenden

Merkmale aufweist: eine Kommunikationsschnittstelle zum Empfangen des Datenverkehrs des Subnetzwerks, und einem Indizierer, welcher ausgebildet ist, dem Datenverkehr einen Dienstgüteindikator hinzuzufügen, um einen indizierten Datenverkehr zu erhalten, wobei der Dienstgüteindikator die Dienstgüte angibt. Dadurch können sämtliche

Netzentitäten des Kommunikationsnetzwerks für einen Datenverkehr des Netzwerks diejenigen Kommunikationsressourcen wie beispielsweise Bandbreite zuordnen, welche für die Einhaltung der Dienstgüte im Subnetzwerk erforderlich sind. Die

Kommunikationsressourcen können in den Netzwerkentitäten den Dienstgüten eindeutig zugeordnet sein, beispielsweise in der Form eine Look-up-Tabelle. Gemäß einer Ausführungsform ist der Indizierer ausgebildet, den Dienstgüteindikator zumindest einem Datenpaket oder jedem Datenpaket des Datenverkehrs des

Subnetzwerks hinzuzufügen, um den indizierten Datenverkehr zu erhalten. Auf diese Weise können für die Datenpakete diejenigen Kommunikationsressourcen bereitgestellt werden, welche der Dienstgüte zugeordnet sind.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Indizierer ausgebildet, den Dienstgüteindikator in ein Datenpaketfeld eines Datenrahmens des Datenverkehrs, insbesondere eines

Datenrahmens eines Datenpaketes des Datenverkehrs hineinzuschreiben. Das

Datenpaketfeld kann ein freies Feld des Datenrahmens sein, das für Daten oder

Kontrollinformation gemäß einem Kommunikationsprotokoll wie IPV6 freigehalten ist.

Gemäß einer Ausführungsform definiert die Dienstgüte zumindest eine der folgenden Kommunikationsressourcen in dem Subnetzwerk: Bandbreite, Datenrate, Bitrate,

Bitfehlerrate, Blockfehlerrate, Übertragungsverzögerung, Anzahl und/oder Zeitlage von Zeitschlitzen, Frequenzspektrum. Durch diese Angaben kann eine Netzentität wie beispielsweise eine Basisstation dem Datenverkehr diejenigen

Kommunikationsressourcen, beispielsweise Anzahl der Zeitschlitze oder Bandbreite, zuweisen, welche für die Dienstgüte vorgesehen sind.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Dienstgüteindikator ferner einen Subnetzwerk- Identifikator, welcher das Subnetzwerk bezeichnet. Auf diese Weise kann die Dienstgüte dem Subnetzwerk zugeordnet werden.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Dienstgüteindikator ferner einen SLA-Indikator (SLA: Service Level Agreement) auf, wobei der SLA-Indikator die Dienstgütevereinbarung des Subnetzwerks anzeigt, in welcher die Dienstgüte spezifiziert ist. Auf diese Weise können weitere Angaben übertragen werden, welche nicht zwingend die

Kommunikationsressourcen angeben, beispielsweise die prozentuale Angabe der Kommunikationszeit, in welcher die jeweilige Dienstgütevereinbarung und somit

Dienstgüte gültig sind. Diese Angabe kann beispielsweise spezifizieren, dass die

Dienstgütevereinbarung in 95% der Kommunikationszeit gilt. Dadurch können die

Netzwerkentitäten entscheiden, die Kommunikationsressourcen in der restlichen Zeit beispielsweise anderen Datenströmen bzw. verkehren zuzuweisen.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Dienstgüteindikator ferner einen Status-Indikator auf, wobei der Status-Indikator den gegenwärtigen Dienstgüte-Status des Datenverkehrs anzeigt. Durch den Status-Indikator kann daher angezeigt werden, inwiefern die jeweilige Dienstgütevereinbarung bereits eingehalten wurde, beispielsweise dass 99% der bisherigen Kommunikationszeit mit der vereinbarten Dienstgüte bewirkt wurde. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Funkzugangsentität entscheiden, die

Kommunikationsressourcen freizugeben, falls die Dienstgütevereinbarung erreicht wurde, oder aufrechterhalten bzw. zu erhöhen, um die Dienstgüte gemäß der

Dienstgütevereinbarung bereitzustellen.

Gemäß einer Ausführungsform definiert die Dienstgüte eine Mindestdienstgüte für den Datenverkehr in dem Subnetzwerk. Daher ist es möglich, dass Datenverkehre bzw.

Datenströme des Subnetzwerks mit einer höheren Dienstgüte übertragen werden als diese durch die Dienstgüte gekennzeichnet ist.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Dienstgüteindikator ferner einen Datenverkehr- Indikator auf, wobei der Datenverkehr-Indikator zusätzlich eine Dienstgüte des

Datenverkehrs anzeigt. Die Dienstgüte des Datenverkehrs kann beispielsweise höher als die Dienstgüte des Subnetzwerks gemäß der Dienstgüte sein und beispielsweise dem Datenverkehr an sich oder einem Benutzer zugeordnet sein. Auf diese Weise können die Netzwerkentitäten des Kommunikationsnetzwerks dem Datenverkehr noch mehr

Kommunikationsressourcen zuweisen, um diese höhere Dienstgüte zu erreichen. Gemäß einer Ausführungsform ist die Kommunikationsschnittstelle ausgebildet, den indizierten Datenverkehr an eine weitere Netzentität des Subnetzwerkes oder an eine Funkzugangsentität, insbesondere eine Basisstation, eines Funkzugangsnetzwerkes auszusenden. Die weitere Netzentität kann beispielsweise eine Funktion des

Subnetzwerks sein, wie beispielswese Router, Firewall etc. Die Funkzugangsentität ist bevorzugt für den Funkzugang zu dem Kommunikationsnetzwerk bzw. zu dem

Subnetzwerk, beispielsweise durch ein mobiles Endgeräte wie ein Smartphone, vorgesehen.

Die Funkzugangsentität bzw. die Netzwerkentität weist dem Datenverkehr bzw. dem Subnetzwerk diejenigen Kommunikationsressourcen bzw. Funkzugangsressourcen zu, welche für die Einhaltung der jeweiligen Dienstgütekasse benötigt werden. Hierzu kann die Funkzugangsentität bzw. die Netzwerkentität jeweils eine Datenbank oder eine Look- up-Tabelle aufweisen, in welcher die Funkzugangsressourcen und/oder die Verarbeitungsressourcen den Dienstgüten zugeordnet sind. Die Funkzugangsentitat kann die Funkzugangsressourcen bzw. die Kommunikationsressourcen jedoch anhand der Angaben über die Dienstgüten ermitteln. Hierzu können beispielsweise

Optimierungsprogramme ausgeführt werden, welche die Funkzugangsressourcen für die jeweiligen Dienstgüten ermitteln.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Kommunikationsschnittstelle eine optische

Kommunikationsschnittstelle. Die Kommunikationsschnittstelle kann ferner ausgebildet sein, den indizierten Datenverkehr auszusenden. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Kommunikationsnetzwerk mit einer Mehrzahl von Subnetzwerken, wobei jedem Subnetzwerk zumindest eine

Dienstgüte zugeordnet ist, und wobei in jedem Subnetzwerk eine Netzwerkentität nach dem ersten Aspekt angeordnet ist, um dem Datenverkehr in jedem Subnetzwerk jeweils einen Dienstgüteindikator hinzuzufügen, welcher die Dienstgüte des jeweiligen

Subnetzwerks anzeigt.

Die Subnetzwerke sind beispielsweise Netzwerk-Slices eines Kommunikationsnetzwerks, beispielsweise eines 5G-Kommunikationsnetzwerks. Gemäß einer Ausführungsform sind die Subnetzwerke Punkt-zu-Punkt-Netzwerke, welche kommunikationstechnisch voneinander getrennt sind.

Gemäß einer Ausführungsform ist das Kommunikationsnetzwerk ein

Kommunikationssetzwerk zumindest der fünften (5G) Generation ist, wobei die

Subnetzwerke Netzwerk-Slices sind.

Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Indizieren eines Datenverkehrs in einem Subnetzwerk eines Kommunikationsnetzwerks mit einer

Mehrzahl von Subnetzwerken, wobei dem Subnetzwerk zumindest eine vorgegebene Dienstgüte gemäß zumindest einer Dienstgütevereinbarung zugeordnet ist, mit:

Empfangen des Datenverkehrs des Subnetzwerks (305); und Indizieren des Datenverkehrs mit einem Dienstgüteindikator, um den indizierten

Datenverkehr zu erhalten, wobei der Dienstgüteindikator die Dienstgüte angibt.

Das Verfahren kann mittels der Netzwerkentität nach dem ersten Aspekt ausgeführt werden.

Gemäß einer Ausführungsform wird der indizierte Datenverkehr an eine weitere

Netzentität des Subnetzwerkes oder an eine Funkzugangsentität des

Kommunikationsnetzwerks, insbesondere eine Basisstation, eines

Funkzugangsnetzwerkes ausgesendet. Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung eine Funkzugangsentität eines

Funkzugangsnetzwerks, insbesondere eine Basisstation, für die Kommunikation zwischen einem mobilen Endgerät und einem Subnetzwerk eines Kommunikationsnetzwerks mit einer Mehrzahl von Subnetzwerken, wobei dem Subnetzwerk zumindest eine

vorgegebene Dienstgüte gemäß zumindest einer Dienstgütevereinbarung zugeordnet ist, mit: einer Kommunikationsschnittstelle zum Empfangen eines indizierten Datenverkehrs von dem Kommunikationsnetzwerk, wobei der indizierte Datenverkehr einen

Dienstgüteindikator aufweist, welcher die Dienstgüte des Subnetzwerks angibt; und einem Ressourcenmanager, welcher ausgebildet ist, dem indizierten Datenverkehr

Kommunikationsressourcen zuzuweisen, welche der Dienstgüte zugeordnet sind.

Die Kommunikationsschnittstelle kann eine optische Kommunikationsschnittstelle sein.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Dienstgüteindikator ferner einen Status-Indikator auf, wobei der Status-Indikator den gegenwärtigen Dienstgüte-Status des Datenverkehrs anzeigt. Durch den Status-Indikator kann daher angezeigt werden, inwiefern die jeweilige Dienstgütevereinbarung bereits eingehalten wurde, beispielsweise dass 99% der bisherigen Kommunikationszeit mit der vereinbarten Dienstgüte bewirkt wurde. Auf diese Weise kann die Funkzugangsentität bzw. der Ressourcenmanager entscheiden, die Kommunikationsressourcen freizugeben, falls die Dienstgütevereinbarung erreicht wurde, oder aufrechterhalten bzw. zu erhöhen, um die Dienstgüte gemäß der

Dienstgütevereinbarung bereitzustellen. Gemäß einer Ausführungsform ist der Ressourcenmanager ausgebildet, dem indizierten Datenverkehr zumindest eine der folgenden Kommunikationsressourcen gemäß der Dienstgüte zuzuweisen: Bandbreite, Datenrate, Bitrate, Bitfehlerrate, Blockfehlerrate, Übertragungsverzögerung, Anzahl und/oder Zeitlage von Zeitschlitzen,

Frequenzspektrum. Der Ressourcenmanager kann

Die Funkzugangsentität entscheidet gemäß einer Ausführungsform eigenständig über die zu verteilenden Funkzugangsressourcen. Der Ressourcen-Manager kann die

Funkzugangsressourcen bzw. Kommunikationsressourcen auf der Basis der Dienstgüte steuern bzw. dem Datenverkehr zuweisen. Dies kann beispielsweise auf der Basis einer Look-up-Tabelle erfolgen, in welcher unterschiedlichen Dienstgüten unterschiedliche Funkzugangsressourcen bzw. Kommunikationsressourcen zugeordnet sind.

Gemäß einer Ausführungsform entsprechen die Dienstgüten den QCI-Klassen (QCI: QoS Class Identifier), beispielsweise eines LTE-Kommunikationssystems.

Gemäß einer Ausführungsform weisen die Funkzugangsressourcen zumindest eine der folgenden Funkzugangsressourcen auf: Bandbreite, Frequenzspektrum, Zeitressourcen, Anzahl von Übertragungsrahmen, Anzahl von Zeitschlitzen, Sendeleistung, Zeitlage von Zeitschlitzen, Zeitlage von Übertragungsrahmen.

Gemäß einer Ausführungsform definiert die jeweilige Dienstgüte zumindest einen der folgenden Parameter auf: Bandbreite, Datenrate, Bitrate, Bitfehlerrate, Blockfehlerrate, Übertragungsverzögerung. Gemäß einer Ausführungsform ist die Funkzugangsentität für eine der folgenden

Funkzugangstechnologien ausgelegt: LTE, WLAN, UMTS, GSM, 5G, und

Kommunikationstechnologien für Maschine Type Communication (MTC).

Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine beispielhafte 5G-Systemarchitektur; Fig. 2 eine schematische Darstellung eines 5G-Kommunikationsnetzwerks;

Fig. 3 ein Kommunikationssystem;

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer Netzwerkentität; und

Fig. 5 ein Blockdiagramm einer Funkzugangsentität.

Die im Folgenden vorgestellten Verfahren und Systeme können von verschiedener Art sein. Die einzelnen beschriebenen Elemente können durch Hardware- oder

Softwarekomponenten realisiert sein, beispielsweise elektronische Komponenten, die durch verschiedene Technologien hergestellt werden können und zum Beispiel

Halbleiterchips, ASICs, Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren, integrierte elektrische Schaltungen, elektrooptische Schaltungen und/oder passive Bauelemente umfassen.

Die im Folgenden vorgestellten Geräte, Systeme und Verfahren sind dafür geeignet, Informationen über ein Kommunikationsnetzwerk zu übertragen. Der Begriff

Kommunikationsnetzwerk oder Kommunikationsnetz bezeichnet dabei die technische Infrastruktur, auf der die Übertragung von Signalen stattfindet. Das Kommunikationsnetz umfasst im Wesentlichen das Vermittlungsnetz, in dem die Übertragung und Vermittlung der Signale zwischen den ortsfesten Einrichtungen und Plattformen des Mobilfunknetzes oder Festnetzes stattfinden, sowie das Funkzugangsnetz, in dem die Übertragung der Signale zwischen einer Netzwerkzugangseinrichtung und dem Kommunikationsendgerät stattfindet. Das Kommunikationsnetz kann hierbei sowohl Komponenten eines

Mobilfunknetzes als auch Komponenten eines Festnetzes umfassen. Im Mobilfunknetz wird das Funkzugangsnetz auch als Luftschnittstelle bezeichnet und umfasst

beispielsweise eine Basisstation (NodeB, eNodeB, Funkzelle) mit Mobilfunkantenne, um die Kommunikation zu einem Kommunikationsendgerät wie beispielsweise einem Mobiltelefon bzw. Smartphone oder einer mobilen Einrichtung mit Mobilfunkadapter aufzubauen. Im Festnetz umfasst das Funkzugangsnetz beispielsweise einen DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer), um die Kommunikationsendgeräte mehrerer Teilnehmer draht- bzw. kabelgebunden anzuschließen. Über das Vermittlungsnetz kann die Kommunikation in weitere Netze, beispielsweise anderer Netzbetreiber, z.B.

Auslandsnetze, weitervermittelt werden.

Die im Folgenden vorgestellten Geräte, Systeme und Verfahren sind dazu vorgesehen, die Kommunikation in Kommunikationsnetzen zu steigern, insbesondere in

Kommunikationsnetzen gemäß der im Folgenden vorgestellten 5G Systemarchitektur. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer solchen 5G Systemarchitektur 100. Die 5G Systemarchitektur 100 umfasst einen Bereich mit 5G Kommunikationsendgeräten 101 , die über verschiedene Zugangstechnologien 102 mit einer mehrschichtigen

Kommunikationsstruktur verbunden sind, welche eine Infrastruktur- & Ressourcenschicht 105, eine Aktivierungsschicht 104 und eine Anwendungsschicht 103 umfasst, die über eine Management- & Instrumentierungsebene 106 verwaltet werden.

Die Infrastruktur- & Ressourcenschicht 105 umfasst die physikalischen Ressourcen einer konvergenten Netzwerkstruktur aus Festnetz- und Mobilfunknetzkomponenten (sog.

Fixed-Mobile Convergence) mit Zugangsknoten, Cloud-Knoten (bestehend aus

Verarbeitungs- und Speicherknoten), 5G Geräten wie z.B. Mobiltelefonen, tragbaren Geräten, CPEs, Maschinenkommunikationsmodulen und anderen, Netzwerkknoten und zugehörigen Links. 5G Geräte können vielfältige und konfigurierbare Fähigkeiten umfassen und beispielsweise als Relay oder Hub agieren oder abhängig von dem jeweiligen Kontext als Computer/Speicher Ressource arbeiten. Diese Ressourcen werden den höheren Schichten 104, 103 und der Management- & Instrumentierungsebene 106 über entsprechend APIs (Anwendungsprogramm-Schnittstellen) zur Verfügung gestellt. Das Überwachen der Leistungsfähigkeit und der Konfigurationen sind inhärenter Teil solcher APIs.

Die Aktivierungsschicht 104 umfasst eine Bibliothek von Funktionen, die innerhalb eines konvergierten Netzwerks in Form von Bausteinen einer modularen Architektur benötigt werden. Diese umfassen Funktionen, die durch Softwaremodule realisiert werden, die von einem Aufbewahrungsort der gewünschten Lokation abgerufen werden können, und einen Satz von Konfigurationsparametern für bestimmte Teile des Netzwerks, z.B. den

Funkzugang. Diese Funktionen und Fähigkeiten können auf Anforderung durch die Management- & Instrumentierungsebene 106 aufgerufen werden durch Nutzung der dafür vorgesehenen APIs. Für bestimmte Funktionen können mehrfache Varianten existieren, z.B. verschiedene Implementierungen derselben Funktionalität welche verschiedene Leistungsfähigkeit oder Charakteristik haben. Die verschiedenen Grade der

Leistungsfähigkeit und der angebotenen Fähigkeiten können dazu verwendet werden, um die Netzwerkfunktionalitäten wesentlich weiter zu unterscheiden als es in heutigen Netzen möglich ist, z.B. als Mobilitätsfunktion eine nomadische Mobilität, eine Fahrzeugmobilität oder eine Luftverkehrsmobilität in Abhängigkeit der spezifischen Bedürfnisse anzubieten.

Die Anwendungsschicht 103 umfasst spezifische Anwendungen und Dienste des

Netzwerkbetreibers, des Unternehmens, des vertikalen Operators oder von Drittparteien, die das 5G Netzwerk nutzen. Die Schnittstelle zu der Management- &

Instrumentierungsebene 106 erlaubt zum Beispiel, bestimmte, d.h. dedizierte Netzwerk Slices (Netzwerkscheiben bzw. Subnetzwerke) für eine Anwendung aufzubauen, oder eine Anwendung einem existierenden Netzwerk Slice zuzuweisen.

Die Management- & Instrumentierungsebene 106 ist der Kontaktpunkt, um die

geforderten Anwendungsfälle in tatsächliche Netzwerkfunktionen und Slices umzusetzen. Sie definiert die Netzwerk Slices für ein gegebenes Anwendungsszenario, verkettet die dafür relevanten modularen Netzwerkfunktionen, ordnet die relevanten

Leistungsfähigkeitskonfigurationen zu und bildet alles auf die Ressourcen der

Infrastruktur- & Ressourcenschicht 105 ab. Die Management- & Instrumentierungsebene 106 verwaltet auch die Skalierung der Kapazität dieser Funktionen als auch ihre geographische Verteilung. In bestimmten Anwendungsfällen kann sie auch Fähigkeiten aufweisen, die es Drittparteien erlauben, durch Nutzung der APIs ihre eigenen Netzwerk Slices zu erzeugen und zu verwalten. Aufgrund der vielzähligen Aufgaben der

Management- & Instrumentierungsebene 106 handelt es sich dabei nicht um einen monolithischen Block von Funktionalität sondern vielmehr um eine Sammlung modularer Funktionen, die Fortschritte integrieren, die in verschiedenen Netzwerkdomänen erzielt wurden, wie beispielsweise NFV (Network Function Virtualization,

Netzwerkfunktionsvirtualisierung), SDN (Software-defined Networking, Software-definierte Vernetzung) oder SON (Self-organizing Networks, selbstorganisierende Netzwerke). Die Management- & Instrumentierungsebene 106 nutzt dabei datenunterstützte Intelligenz, um alle Aspekte der Dienstanordnung und -bereitstellung zu optimieren. Die hier vorgestellten Geräte, Systeme und Verfahren sind dazu vorgesehen, die

Kommunikation in Kommunikationsnetzen zu verbessern, insbesondere in 5G

Kommunikationsnetzen mit mehreren Netzwerk Slices (Netzwerkscheiben), wie im Folgenden beschrieben. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines 5G-Kommunikationsnetzwerks 200 mit mehreren Netzwerk Slices (Netzwerkscheiben). Das 5G-Kommunikationsnetzwerks 200 umfasst eine Infrastruktur- & Ressourcenschicht 105, eine Aktivierungsschicht 104 und eine Anwendungsschicht 103.

Die Infrastruktur- & Ressourcenschicht 105 umfasst alle physikalischen Aktiva, die einem Netzwerkbetreiber zugeordnet sind, d.h. Standorte, Kabel, Netzwerkknoten etc. Diese Schicht 105 bildet die Grundlage für alle Netzwerk Slices. Sie ist so generisch wie möglich aufgebaut ohne zu viele spezialisierte physikalische Einheiten. Die Infrastruktur- & Ressourcenschicht 105 verschleiert jede Art von anwenderspezifischer Implementierung gegenüber den oberen Schichten, so dass die verbleibenden Systeme für verschiedene Slices bestmöglich genutzt werden können. Komponenten der Infrastruktur- &

Ressourcenschicht 105 basieren auf Hardware und Software bzw. Firmware, die für die jeweilige Operation benötigt wird und dabei als Infrastruktur- & Ressourcenschicht 105 den darüber liegenden Schichten als Ressourcenobjekte zu Verfügung gestellt wird. Beispielsweise umfassen Objekte der Infrastruktur- & Ressourcenschicht 105 virtuelle Maschinen, virtuelle Links bzw. Verbindungen und virtuelle Netzwerke, z.B. virtuelle Zugangsknoten 231 , 232, 233, virtuelle Netzwerkknoten 234, 235, 236, 237 und virtuelle Computerknoten 238, 239, 240. Wie der Begriff„virtuell" bereits sagt, stellt die

Infrastruktur- & Ressourcenschicht 105 die Objekte in der Form einer„Infrastruktur als Dienst" 251 , d.h. in einer abstrahierenden, virtualisierten Form der nächsthöheren Schicht 104 zur Verfügung.

Die Aktivierungsschicht 104 ist oberhalb der Infrastruktur- & Ressourcenschicht 105 angeordnet. Sie nutzt die Objekte der Infrastruktur- & Ressourcenschicht 105 und fügt diesen zusätzliche Funktionalität in Form von Software Objekten A/NFs hinzu um das Erzeugen von jeder Art von Netzwerk Slices zu ermöglichen und so eine Plattform als Dienst der nächsthöheren Schicht 103 bereitzustellen. Softwareobjekte können in jeder Granularität existieren, und ein winziges oder ein sehr großes Fragment eines Netzwerk-Slice umfassen. Um die Erzeugung von Netzwerk Slices auf einem geeigneten Abstraktionslevel zu erlauben können in der

Aktivierungsschicht 104 verschiedene abstrahierte Objekte 221 mit anderen abstrahierten Objekten und mit virtuellen Netzwerkfunktionen 222 kombiniert werden, um kombinierte Objekte 223 zu bilden, die in aggregierte Objekten 224 überführt werden können und in einer Objektbibliothek 225 der nächsthöheren Ebene zur Verfügung gestellt werden. Damit kann die Komplexität hinter den Netzwerk Slices verborgen werden. Beispielsweise kann ein Nutzer einen mobilen Breitband-Slice erzeugen und dabei lediglich KPI (Key Performance Indikator) definieren ohne dabei spezifische Features wie individuelle lokale Antennenbedeckung, Backhaul-Verbindungen und spezifische Parametrisierungsgrade spezifizieren zu müssen. Um eine offene Umgebung zu unterstützen und es zu erlauben, Netzwerkfunktionen auf Anforderung hinzuzufügen oder zu löschen, ist eine wichtige Fähigkeit der Aktivierungsschicht 104, dass sie die dynamische Umordnung von

Funktionen und Konnektivitäten in einem Netzwerk Slice unterstützt, z.B. durch

Verwendung von SFC („Service Function Chaining" = Dienstfunktionenverkettung) oder modifizierender Software, so dass die Funktionalität eines Slice vollständig vordefiniert werden kann und sowohl näherungsweise statische Softwaremodule als auch dynamisch hinzufügbare Softwaremodule umfassen kann. Ein Netzwerk Slice kann dabei als software-definierte Entität betrachtet werden, die auf einem Satz von Objekten basiert, welche ein vollständiges Netzwerk definieren. Die Aktivierungsschicht 104 spielt für den Erfolg dieses Konzepts eine Schlüsselrolle da sie alle Softwareobjekte umfasst kann, die notwendig sind, um die Netzwerk Slices und die entsprechenden Fertigkeiten zum Handhaben der Objekte bereitzustellen. Die

Aktivierungsschicht 104 kann als eine Art von Netzwerk-Betriebssystem betrachtet werden komplementiert durch eine Netzwerkerzeugungsumgebung. Eine Aufgabe der Aktivierungsschicht 104 ist das Definieren der entsprechenden Abstraktionsebenen. So haben Netzwerkbetreiber ausreichend Freiraum um ihre Netzwerk Slices zu designen während der Plattform-Betreiber immer noch die physikalischen Knoten instandhalten und optimieren kann. So wird beispielsweise die Ausführung der alltäglichen Aufgaben wie das Hinzufügen oder Ersetzen von NodeBs etc. ohne das Einschreiten der

Netzwerkkunden unterstützt. Die Definition geeigneter Objekte, welche ein vollständiges Telekommunikationsnetz modellieren, ist eine der wesentlichen Aufgaben der

Aktivierungsschicht 104 beim Entwickeln der Netzwerk Slices Umgebung.

Ein Netzwerk Slice, auch als 5G Slice bezeichnet unterstützt die Kommunikationsdienste eines bestimmten Verbindungstyps mit einer bestimmten Art der Handhabung der C (Control bzw. Steuerungs-) und U-(User Data bzw. Nutzerdaten) Schicht. Ein 5G Slice setzt sich zusammen aus einer Sammlung von verschiedenen 5G Netzwerkfunktionen und spezifischen Funkzugangstechnologie- (RAT) Einstellungen, die zusammen kombiniert werden zum Nutzen des spezifischen Anwendungsfalls bzw. Use Case. Daher kann ein 5G Slice alle Domänen des Netzwerks umspannen, z.B. Softwaremodule, die auf Cloud-Knoten laufen, spezifische Konfigurationen des Transportnetzwerks, die eine flexible Lokation der Funktionen unterstützen, eine bestimmte Funkkonfiguration oder selbst eine bestimmte Zugangstechnologie so gut wie einer Konfiguration der 5G Geräte. Nicht alle Slices enthalten dieselben Funktionen, einige Funktionen die heute als wesentlich erscheinen für eine mobiles Netzwerk können sogar in einigen Slices nicht vorkommen. Die Intention des 5G Slice ist es, nur die Funktionen bereitzustellen, die für den spezifischen Use Case notwendig sind und alle anderen unnötigen Funktionalitäten zu vermeiden. Die Flexibilität hinter dem Slice Konzept ist der Schlüssel sowohl für das Ausweiten existierender Anwendungsfälle als auch für das Erzeugen neuer

Anwendungsfälle. Drittpartei-Geräten kann damit Erlaubnis gewährt werden, bestimmte Aspekte des Slicing über geeignete APIs zu steuern, um so maßgeschneiderte Dienste bereitstellen zu können.

Die Anwendungsschicht 103 umfasst alle erzeugten Netzwerk Slices 210b, 21 1 b, 212b und bietet diese als„Netzwerk als Service" verschiedenen Netzwerknutzern, z.B.

verschiedenen Kunden an. Das Konzept erlaubt die Wiederbenutzung von definierten Netzwerk Slices 210b, 21 1 b, 212b für verschiedene Anwender, z.B. Kunden,

beispielsweise als eine neue Netzwerk Slice Instanz 210a, 21 1 a, 212a. D.h. ein Netzwerk Slice 210b, 21 1 b, 212b, welcher beispielsweise einer Automotive Anwendung zugeordnet ist, kann auch für Anwendungen verschiedener anderer industrieller Anwendungen genutzt werden. Die Slices Instanzen 210a, 21 1 a, 212a, die von einem ersten Anwender erzeugt wurden, können beispielsweise unabhängig von den Slice Instanzen sein, die von einem zweiten Anwender erzeugt wurden, und das obwohl die gesamte Netzwerk Slice Funktionalität dieselbe sein kann. Die Slices 210b, 21 1 b, 212b formen Ausführungsbeispiele von Subnetzwerken eines Kommunikationsnetzwerks.

Fig. 3 zeigt eine Netzwerkentitat 301 in einem Subnetzwerk 305 einer Mehrzahl von Subnetzwerken eines Kommunikationsnetzwerks 300, wobei dem Subnetzwerk 305 zumindest eine vorgegebene Dienstgüte gemäß zumindest einer Dienstgütevereinbarung zugeordnet ist. Die Netzwerkentitat umfasst eine Kommunikationsschnittstelle 303 zum Empfangen des Datenverkehrs des Subnetzwerks 305, und einen Indizierer (307), welcher ausgebildet ist, dem Datenverkehr einen Dienstgüteindikator hinzuzufügen, um einen indizierten Datenverkehr zu erhalten, wobei der Dienstgüteindikator die Dienstgüte angibt.

Fig. 3 zeigt ein Kommunikationssystem, in welchem die Elemente gemäß den Aspekten der Erfindung gemeinsam dargestellt sind, mit einem Kommunikationsnetzwerk 300 mit einer Mehrzahl von Subnetzwerken 305, beispielsweise mit einem ersten Subnetzwerk 305-1 und mit einem zweiten Subnetzwerk 305-2, wobei jedem Subnetzwerk 305 eine vorgegebene Dienstgüte gemäß einer Dienstgütevereinbarung zugeordnet ist. Die Dienstgüten (QoS) definieren die Kommunikationsqualität für die Subnetzwerke 305-1 , 305-2 an. Die Dienstgüten können beispielsweise eine Datenrate, eine Latenzzeit, eine Bit- oder Blockfehlerrate, Frequenz- und/oder Ressourcen wie Bandbreite oder

Zeitschlitze spezifizieren bzw. angeben. Die Dienstgüten können gemäß einer

Dienstgütevereinbarung (SLA: Service Level Agreement) für die Subnetzwerke 305 bzw. für die Datenströme der Subnetzwerke 305 definiert sein. Die Dienstgüten der Subnetzwerke 305 sind gemäß einer Ausführungsform Benutzer unabhängig. Die Subnetzwerke 305 können darüber hinaus jedoch Benutzer abhängige Dienstklassen berücksichtigen.

In jedem Subnetzwerk 305 ist eine Netzwerkentität 301 , 301 -1 , 301 -2 angeordnet, wobei die Netzwerkentitäten 301 vorgesehen sind, einen Datenverkehr 306, 306-1 , 306-2 des jeweiligen Subnetzwerks gemäß einer Dienstgüte, welche dem jeweiligen Subnetzwerk 305 zugeordnet ist, zu indizieren, um jeweils einen indizierten Datenverkehr 308, 308-1 , 308-2 zu erhalten. Die Subnetzwerke 305 kommunizieren beispielsweise über ein Funkzugangsnetzwerk 303 (RAN, Radio Access Network) mit mobilen Endgeräten 31 1 , 31 1 -1 , 31 1 -2.

Das Funkzugangsnetzwerk 303 umfasst Funkzugangsentitaten 309, 309-1 , 309-2, beispielsweise Basisstationen, Router oder Remote Radio Units (RRU).

Die Funkzugangsentitaten 309, 309-1 , 309-2 können unterschiedlichen

Funkzugangstechnologien (RAT: Radio Acces Technology) zugeordnet sein, wie beispielsweise LTE, WLAN, WiFi, UMTS, GSM, und Funkzugangstechnologie für Machine Type Communication (MTC). Auf diese Weise können die mobilen Endgeräte (UE) 31 1 -1 , 31 1 -2 über die Subnetzwerke 305-1 , 305-2 kommunizieren. Im Funkzugangsnetzwerk 303 kann auch eine einzige Funkzugangsentität angeordnet sein.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform sind die Netzwerkentitäten 301 mit dem Funkzugangsnetzwerk 303 verbunden und übermitteln dem Funkzugangsnetzwerk 303 die indizierten Datenströme 308, d.h. die indizierten Datenverkehre. Die

Netzwerkentitäten 301 können jedoch zwischen beliebigen Netzwerkentitäten in den Subnetzwerken 305 angeordnet sein, beispielsweise Routern, Firewalls oder Gateways. Die weiteren Netzwerkentitäten verändern die Indizierung der Datenströme nicht.

Die indizierten Datenverkehre 308 enthalten jeweils einen Dienstgüteindikator, welcher die Dienstgüte des jeweiligen Subnetzwerks 305 angibt. Die Funkzugangsentitäten 309 können auf dieser Basis den indizierten Daten verkehren 308 die

Kommunikationsressourcen zuweisen, um die Dienstgüten zu erfüllen. Dies kann beispielswese durch die Zuweisung von mehr Kommunikationszeit, Bandbreite oder Frequenzspektren, beispielsweise im Falle einer Multiträgerübertragung wie OFDM, bewirkt werden.

Die Funkzugangsentitäten 309 weisen die eigenen Funkzugangsressourcen gemäß den geforderten Dienstgüten den indizierten Datenverkehren 308 eigenständig zu.

Hierzu können die Funkzugangsentitäten 309 die in Fig. 5 dargestellten Ressourcen- Manager 603 aufweisen, welche die Ressourcen der Funkzugangsentitäten wie Bandbreite, Sendeleistung dem jeweiligen Subnetzwerk 305-1 , 305-2 zuordnen. Die Ressourcenmanager 603 können Scheduler sein.

Die Dienstgüte kann beispielsweise angeben, dass einem Subnetzwerk 95% der Kommunikationszeit mit 10 Mbps zugesichert werden. Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm einer Netzwerkentität 301 mit einer

Kommunikationsschnittstelle 401 zum Empfangen des Datenverkehrs 306 des

Subnetzwerks 305, welchem die Netzwerkentität 301 zugeordnet ist.

Die Netzwerkentität 301 umfasst einen Indizierer 403, welcher ausgebildet ist, dem Datenverkehr 306 einen Dienstgüteindikator hinzuzufügen, um einen indizierten

Datenverkehr 308 zu erhalten, wobei der Dienstgüteindikator die Dienstgüte angibt, welche dem Subnetzwerk 305 zugeordnet ist.

Der Indizierer 403 kann ausgebildet sein, den Dienstgüteindikator einem oder jedem Paket des Datenverkehrs 307 hinzuzufügen. Dies kann beispielswese dadurch geschehen, dass der Dienstgüteindikator in ein Datenfeld eines Datenrahmens, in welchem das jeweilige Datenpacken angeordnet ist, hineingeschrieben wird.

Der indizierte Datenverkehr 308 wird der Kommunikationsschnittstelle 401 zugeführt und ausgesendet, beispielsweise an eine Funkzugangsentität 309. Die

Kommunikationsschnittstelle 401 kann hierzu eine netzseitige Schnittstelle für den Datenverkehr 306 sowie eine zugangsseitige Schnittstelle für den indizierten

Datenverkehr 308 aufweisen. Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm einer beispielhaften Funkzugangsentität 309 für die

Kommunikation zwischen einem mobilen Endgerät 31 1 und einem Subnetzwerk 305 des Kommunikationsnetzwerks 300. Die Funkzugangsentität 309 umfasst eine

Kommunikationsschnittstelle 601 zum Empfangen des indizierten Datenverkehrs 308 von dem Kommunikationsnetzwerk 300, beispielswiese von der Netzwerkentität 301 , wobei der indizierte Datenverkehr einen Dienstgüteindikator aufweist, welcher die Dienstgüte des Subnetzwerks 305 angibt, und den vorstehend erwähnten Ressourcenmanager 603, welcher ausgebildet ist, dem indizierten Datenverkehr 308 Kommunikationsressourcen zuzuweisen, welche der Dienstgüte zugeordnet sind.

Die Kommunikationsschnittstelle 601 kann ausgebildet sein, den Dienstgüteindikator aus dem indizierten Datenverkehr 308 zu extrahieren und den Dienstgüteindikator dem Ressourcenmanager 603 zu übermitteln.

Der Ressourcenmanager 603 kann die Verarbeitungsressourcen der Funkzugangsentitat 309 derart steuern, dass die Kommunikationsressourcen gemäß der Dienstgüte eingestellt werden. Hierzu kann der Ressourcenmanager 603 Hardware- und/oder Softwareressourcen wie beispielsweise einen Modulator, einen Codierer, Filter der Funkzugangsentitat 309 steuern. Der Ressourcenmanager 603 kann ferner als Scheduler arbeiten und dem indizierten Datenstrom 308 Zeit- und/oder Frequenzressourcen gemäß der Dienstgüte zuweisen. Hierzu kann der Ressourcenmanager 603 eine Datenbank aufweisen, in welcher Dienstgüten bzw. Dienstgüteindikatoren Kommunikations- bzw. Funkzugangsressourcen zugeordnet sind.