Untersubnetzwerk

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationsnetzwerk mit einer Mehrzahl von Subnetzwerken, insbesondere ein 5G-Kommunikationsnetzwerk mit mehreren Slices, wobei zumindest ein Subnetzwerk ein Untersubnetzwerk umfasst, das kommunikationstechnisch gekapselt in dem Subnetzwerk angeordnet ist, und eine erste Netzwerkentität in dem gekapselten Untersubnetzwerk, die ausgebildet ist, eine erste Netzwerkfunktion auszuführen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ausführen der ersten Netzwerkfunktion in dem gekapselten Untersubnetzwerk.

Die fünfte Generation der mobilen Technologie (5G) betrifft die Anforderungen und technischen Herausforderungen der künftigen Kommunikationsnetze ab etwa dem Jahr 2020 und darüber hinaus. Damit wird eine vollständig mobile und vernetzte Gesellschaft angesprochen, die durch ein enormes Wachstum an Datenverkehr sowie gegenseitiger Vernetzung auf mehreren Ebenen charakterisiert ist.

In 5G werden neue Funkschnittstellen benötigt, um den Anforderungen an die Nutzung höherer Frequenzen gerecht zu werden, beispielsweise für neue Anwendungen wie Internet der Dinge (loT), spezielle Fähigkeiten wie z.B. geringerer Laufzeit, welche über das hinausgehen was 4G Kommunikationsnetze fähig sind zu leisten. Dabei wird 5G als ein Ende-zu-Ende System betrachtet, das sämtliche Netzwerkaspekte beinhaltet mit einem Design, das einen hohen Grad an Konvergenz ermöglicht. 5G wird die heutigen Zugangsmechanismen und deren mögliche Weiterentwicklungen vollständig nutzten, einschließlich der heutigen Festnetzzugangstechnologien vieler anderer noch zu entwickelnder Zugangstechnologien.

5G wird in einem stark heterogenen Umgebung operieren, d.h. mit mehreren Typen von Zugangstechnologien, mehrschichtigen Netzwerken, vielfältigen Typen von Kommunikationsgeräten und Nutzerinteraktionen etc. Verschiedenste Anwendungen mit diametralen Anforderungen sollen optimal unterstützt werden, z.B. ausfallsichere, robuste Kommunikation, Kommunikation mit geringen Datenraten oder breitbandige Kommunikation in dicht besiedelten Räumen. In solch einer Umgebung gibt es ein fundamentales Verlangen nach 5G, um ein nahtloses und konsistentes Nutzererlebnis über Zeit und Raum zu erfüllen. Für den Betreiber eines 5G Kommunikationsnetzes besteht die Notwendigkeit die eingesetzten Ressourcen optimal und dynamisch an die jeweiligen Anforderungen anzupassen, um die Vielzahl an Anwendungen gleichzeitig unterstützen zu können. Deshalb besteht in 5G zum einen ein Bedürfnis daran, die Leistungsfähigkeit der Kommunikation zu steigern, insbesondere einen höheren Datendurchsatz, eine geringere Verzögerung, eine besonders hohe Zuverlässigkeit, eine weitaus höhere Verbindungsdichte und einen größeren Mobilitätsbereich bereitzustellen, zum anderen aber auch die Flexibilität im Betrieb zu erhöhen und maßgeschneiderte Funktionen mit dem geringstmöglichen Einsatz von Mitteln bereitzustellen. Diese erhöhte Leistungsfähigkeit wird zusammen mit der Fähigkeit zur Steuerung stark heterogener Umgebungen und der Fähigkeit zur Sicherung von Vertrauen, Identität und Privatsphäre der Nutzer erwartet. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Konzept zu schaffen, um die Flexibilität und Zuverlässigkeit der Kommunikation zu steigern, insbesondere in 5G bezüglich der oben genannten Anforderungen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

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 Zugangsnetz, 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 Zugangsnetz 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 Zugangsnetz 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 („Fixed- Mobile Convergence") mit Zugangsknoten, Cloud-Knoten (bestehend aus Verarbeitungsund 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) für eine Anwendung aufzubauen, oder eine Anwendung einem existierenden Netzwerk Slice zuzuweisen.

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

geforderten Anwendungsfälle (Use Cases, auch Geschäftsmodelle) 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 (z.B. nicht-physikalischen) 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 wesentliche 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 instand halten 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.

Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Kommunikationsnetzwerk mit einer Mehrzahl von Subnetzwerken, wobei zumindest ein Subnetzwerk folgendes umfasst: ein gekapseltes Untersubnetzwerk, das in dem Subnetzwerk kommunikationstechnisch gekapselt angeordnet ist; eine erste Netzwerkentität, welche ausgebildet ist, eine erste Netzwerkfunktion des Subnetzwerks auszuführen, wobei die erste Netzwerkentität innerhalb des Untersubnetzwerks angeordnet ist; und einen Funktionsmanager, welcher ausgebildet ist, die Ausführung der ersten Netzwerkfunktion durch die erste

Netzwerkentität in dem gekapselten Untersubnetzwerk zu verwalten, d.h. zu steuern und zu überwachen.

Die Aufgabe des Funktionsmanagers ist eine vollständige Verwaltung der Ressourcen innerhalb des Untersubnetzwerks bzw. Containers und geht daher deutlich über ein bloßes Monitoring hinaus. Damit wird eine„Innensicht" in das Untersubnetzwerk bzw. den Container ermöglicht. Bei bestimmten Anwendungsfällen kann diese Verwaltung auch in die Hand des Dienstbenutzers (Slice-User) gegeben werden.

Aufgrund des Subnetzwerk-Aufbaus des Kommunikationsnetzwerks kann die

Leistungsfähigkeit der Kommunikation gesteigert werden. Insbesondere kann damit ein höherer Datendurchsatz, eine geringere Verzögerung, eine besonders hohe

Zuverlässigkeit, eine weitaus höhere Verbindungsdichte und ein größerer

Mobilitätsbereich erlangt werden. Die Realisierung des gekapselten Untersubnetzwerks innerhalb des Subnetzwerks ermöglicht es, Funktionscode auf den Komponenten des Untersubnetzwerks laufen zu lassen ohne die restlichen Komponenten des Subnetzwerks außerhalb des gekapselten Untersubnetzwerks zu beeinflussen. Diese erhöht die Stabilität des gesamten Netzwerks, beispielsweise für den Fall, dass in dem gekapselten Untersubnetzwerk Testcode geladen wird, dessen Verhalten im Feldtest überprüft werden soll oder für den Fall, dass

Fremdcode eines anderen Netzwerkbetreibers auf dem Untersubnetzwerk geladen wird, dessen Verhalten im Verhältnis zum eigenen Code des Heimatnetzbetreibers nicht vorhersagbar ist. Der Aufbau des Subnetzwerks mit gekapseltem Untersubnetzwerk steigert die Flexibilität des gesamten Kommunikationsnetzwerks und zugleich ihre Zuverlässigkeit, da mögliche Instabilitäten sich nur lokal begrenzt (d.h. innerhalb des gekapselten Untersubnetzwerks) auswirken.

Zugleich gewährleistet der Funktionsmanager eine schnelle Erkennung von

Fehlerzuständen oder Unregelmäßigkeiten in den Komponenten des Untersubnetzwerks, so dass schnell auf das Vorhandensein solcher Zustände reagiert werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform des Kommunikationsnetzwerks ist das

Kommunikationsnetzwerk ein Netzwerk einer fünften Generation (5G) oder einer weiteren Generation, und das Subnetzwerk ist ein Slice des Kommunikationsnetzwerkes.

Damit können alle Vorteile der 5G Netzstruktur realisiert werden, wie beispielsweise höhere Funkfrequenzen mit höherem Datendurchsatz, neue Anwendungen, wie beispielsweise Internet der Dinge, spezielle Fähigkeiten wie z.B. geringere Laufzeit, welche über das hinausgehen was 4G Kommunikationsnetze fähig sind zu leisten. Das Kommunikationsnetz kann ein Ende-zu-Ende System bieten, das sämtliche

Netzwerkaspekte beinhaltet mit einem hohen Grad an Konvergenz. Ferner können die existierenden Zugangsmechanismen und deren mögliche Weiterentwicklungen vollständig genutzt werden. Gemäß einer Ausführungsform des Kommunikationsnetzwerks umfasst die erste

Netzwerkfunktion einen ersten Softwarecode oder ein erstes Softwaremodul zum

Betreiben der ersten Netzwerkentität. Mit diesen Softwarecodes können die Netzwerkfunktionen die verschiedensten

Netzwerkentitäten, wie z.B. Festnetz- und Mobilfunknetzkomponenten mit

Zugangsknoten, Cloud-Knoten, Verarbeitungsknoten, Speicherknoten, 5G Geräten wie z.B. Mobiltelefone, tragbare Geräte, CPEs, Maschinenkommunikationsmodule und andere Netzwerkknoten und zugehörige Links ansteuern bzw. betreiben. Die Softwarecodes der Netzfunktionen können 5G Geräten vielfältige und konfigurierbare Fähigkeiten verleihen und sie beispielsweise abhängig von dem jeweiligen Kontext als Computer/Speicher Ressource arbeiten lassen. Die Softwarecodes können entsprechende API

(Applikationsprogramm-Interface) bereitstellen, um diese Ressourcen zur Verfügung zu stellen. Damit lässt sich ein sehr flexibles Netzwerkdesign realisieren.

Gemäß einer Ausführungsform des Kommunikationsnetzwerks ist der Funktionsmanager ausgebildet, den ersten Softwarecode der ersten Netzwerkfunktion auf die erste

Netzwerkentität zu laden und eine Ausführung des ersten Softwarecodes auf der ersten Netzwerkentität zu steuern und zu überwachen.

Damit lässt sich der Funktionsmanager zur effizienten Steuerung und Überwachung der einzelnen Netzwerkfunktionen einsetzen und insbesondere zur Steuerung und

Überwachung der im gekapselten Untersubnetzwerk genutzten Netzwerkfunktionen. Die Netzwerkfunktionen können beispielsweise als eine Bibliothek von Funktionen realisiert sein, die innerhalb des konvergierten Kommunikationsnetzwerks in Form von Bausteinen einer modularen Architektur zur Verfügung stehen. Die Softwaremodule können beispielsweise einen Satz von Konfigurationsparametern für bestimmte Teile des Netzwerks, z.B. den Funkzugang, bereitstellen. Diese Funktionen und Fähigkeiten können auf Anforderung durch den Funktionsmanager aufgerufen werden, beispielsweise 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. Der

Funktionsmanager hat damit vielfältige Möglichkeiten der Steuerung der einzelnen Netzwerkfunktionen.

Gemäß einer Ausführungsform des Kommunikationsnetzwerks umfasst das Subnetzwerk eine zweite Netzwerkentität, welche ausgebildet ist, eine zweite Netzwerkfunktion des Subnetzwerks auszuführen, wobei die zweite Netzwerkentität innerhalb des

Untersubnetzwerks angeordnet ist.

Dies bietet den Vorteil, dass in dem gekapselten Untersubnetzwerk die verschiedensten Netzwerkfunktionen zusammengestellt werden können und auf Netzwerkentitäten des Untersubnetzwerks unabhängig von den Netzwerkentitäten außerhalb des

Untersubnetzwerks ausgeführt und getestet werden können. Damit bietet das

Untersubnetzwerk die gleiche Flexibilität wie das Subnetzwerk. Ein auf dem

Untersubnetzwerk erfolgreich getesteter Code kann somit 1 :1 auf dem Subnetzwerk implementiert werden ohne größere Anpassungen vornehmen zu müssen.

Gemäß einer Ausführungsform des Kommunikationsnetzwerks ist der Funktionsmanager ausgebildet, einen zweiten Softwarecode zum Betreiben der zweiten Netzwerkentität entsprechend der zweiten Netzwerkfunktion auf die zweite Netzwerkentität zu laden und eine Ausführung des zweiten Softwarecodes auf der zweiten Netzwerkentität zu steuern und zu überwachen.

Damit lässt sich der Funktionsmanager zur effizienten Steuerung und Überwachung des gekapselten Untersubnetzwerks sowie der einzelnen Netzwerkfunktionen innerhalb des gekapselten Untersubnetzwerk einsetzen. Er bietet die gleichen Vorteile wie bereits oben in Bezug auf den ersten Softwarecode der ersten Netzwerkentität beschrieben.

Gemäß einer Ausführungsform des Kommunikationsnetzwerks ist der Funktionsmanager ausgebildet, die zweite Netzwerkfunktion mit der ersten Netzwerkfunktion zu vernetzen. Durch die Vernetzung der einzelnen Netzwerkfunktionen untereinander kann der Funktionsmanager die Komplexität und Leistungsfähigkeit des gesamten

Kommunikationsnetzwerks erhöhen, die Komplexität aber zugleich hinter den Netzwerk Slices verborgen halten. Beispielsweise kann ein Nutzer lediglich über einen KPI (Key Performance Indikator) eine mobile Breitband-Slice erzeugen ohne dabei spezifische Features wie individuelle lokale Antennenbedeckung, Backhaul-Verbindungen und spezifische Parametrisierungsgrade spezifizieren zu müssen. Über die Vernetzung kann der Funktionsmanager eine offene Umgebung unterstützen und es ermöglichen, Netzwerkfunktionen auf Anforderung hinzuzufügen oder zu löschende nach Wunsch des Anwenders. Dies steigert den Funktionsumfang des gesamten

Kommunikationsnetzwerks.

Gemäß einer Ausführungsform des Kommunikationsnetzwerks umfasst das zumindest eine Subnetzwerk eine dritte Netzwerkentität, welche ausgebildet ist, eine dritte

Netzwerkfunktion des Subnetzwerks auszuführen, wobei die dritte Netzwerkentität außerhalb des Untersubnetzwerks angeordnet ist.

Damit lässt sich das Subnetzwerk mit eigenen Netzwerkentitäten mit eigenen

Netzwerkfunktionen unabhängig von dem gekapselten Untersubnetzwerk betreiben, was eine erhöhte Flexibilität im Netzwerk-Rollout bedeutet.

Gemäß einer Ausführungsform des Kommunikationsnetzwerks ist der Funktionsmanager ausgebildet, den ersten Softwarecode der ersten Netzwerkfunktion und/oder den zweiten Softwarecode der zweiten Netzwerkfunktion ohne Beeinflussung der dritten

Netzwerkfunktion auszuführen.

Dies führt zu einer erhöhten Stabilität des gesamten Kommunikationsnetzwerks. Der Netzwerkbetreiber kann sein Netz stabil halten auch wenn es in anderen Teilen des Netzes, d.h. hier dem Untersubnetzwerk, aufgrund eines Fremdcodes zu Instabilitäten oder Funktionsstörungen kommen kann.

Gemäß einer Ausführungsform des Kommunikationsnetzwerks umfasst das gekapselte Untersubnetzwerk zumindest eine Schnittstelle, die ausgebildet ist, das gekapselte Untersubnetzwerk mit dem Subnetzwerk zu koppeln und/oder das gekapselte

Untersubnetzwerk mit externen Netzwerkkomponenten zu koppeln.

Dies bietet den Vorteil, dass das Untersubnetzwerk über die Schnittstelle in definierter Weise an die Umgebung angepasst werden kann. Beispielsweise können die

Schnittstellen bestimmte Eingangsparameter aus dem Subnetzwerk dem

Untersubnetzwerk zur Verfügung stellen oder die Ausgänge des Untersubnetzwerks können in definierter Weise über den Ausgang des Subnetzwerks weiteren

Subnetzwerken zur Verfügung gestellt werden. Damit geht eine erhöhte Flexibilität des Kommunikationsnetzwerks einher. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Kommunikationsnetzwerk ferner einen Subnetzwerkmanager, der dem Subnetzwerk zugeordnet ist, und der ausgebildet ist, das gekapselte Untersubnetzwerk über die zumindest eine Schnittstelle mit der dritten Netzwerkfunktion der dritten Netzwerkentität zu vernetzen, und der ferner ausgebildet ist, die dritte Netzwerkfunktion der dritten Netzwerkentität zu steuern und zu überwachen.

Dies bietet den Vorteil, dass der Subnetzwerkmanager in definierter Weise das gekapselte Untersubnetzwerk an das Subnetzwerk anbinden kann. Damit kann vermieden werden, dass sich Instabilitäten oder Fehlerzustände im Untersubnetzwerk auf das Subnetzwerk auswirken. Insgesamt wird damit die Stabilität des Kommunikationsnetzes als solchem erhöht.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Kommunikationsnetzwerk ferner einen Schalter, der ausgebildet ist, in einer ersten Schalterstellung das gekapselte

Untersubnetzwerk in das Subnetzwerk zu schalten und in einer zweiten Schalterstellung das gekapselte Untersubnetzwerk in dem Subnetzwerk zu überbrücken.

Dies bietet den Vorteil, dass durch den Schalter eine flexible Konfiguration des Subnetzes möglich wird. So kann beispielsweise ein erfolgreich getestetes Untersubnetzwerk durch einfaches Schalterumlegen in das Subnetzwerk eingebunden werden oder, für weitere Tests wieder aus dem Subnetz herausgenommen werden. Damit vereinfacht sich der Testaufwand zum Testen neuer Netzwerkfunktionen.

Gemäß einer Ausführungsform des Kommunikationsnetzwerks ist der Schalter ferner ausgebildet, die erste Netzwerkentität und die zweite Netzwerkentität des gekapselten Untersubnetzwerks selektiv in das Subnetzwerk zu schalten oder zu überbrücken.

Dies bietet den Vorteil, dass eine weitere Differenzierung der einzelnen Netzwerkentitäten möglich ist. Beispielsweise kann eine bereits erfolgreich getestete Netzwerkfunktion für die Ausführung in das Subnetzwerk aufgenommen werden, während eine andere, noch nicht erfolgreich getestete Netzwerkfunktion noch im Untersubnetzwerk verbleibt. Damit wird ein sukzessives Testen der unterschiedlichen Komponenten eines Testcodes möglich. Gemäß einer Ausführungsform des Kommunikationsnetzwerks ist der Schalter ferner ausgebildet, die erste Netzwerkentität und die zweite Netzwerkentität des gekapselten Untersubnetzwerks mit der dritten Netzwerkentität außerhalb des Untersubnetzwerks selektiv zusammenzuschalten.

Dies bietet den Vorteil, dass durch den Schalter eine flexible Konfiguration des Subnetzes möglich wird. Durch den Schalter können die Netzwerkfunktionen im gekapselten

Untersubnetzwerk mit den Netzwerkfunktionen außerhalb des Untersubnetzwerks zusammengeschaltet bzw. gekoppelt oder vernetzt werden. Damit wird eine dynamische Zusammenstellung der einzelnen Netzwerkfunktionen innerhalb und außerhalb des

Untersubnetzwerks effizient realisierbar. Ein Testen des Untersubnetzwerks kann damit effizienter und weniger zeitaufwendig ausgeführt werden.

Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ausführen einer ersten Netzwerkfunktion in einem gekapselten Untersubnetzwerk eines

Kommunikationsnetzwerks mit einer Mehrzahl von Subnetzwerken, mit folgenden Schritten: Formen eines gekapselten Untersubnetzwerks in dem Subnetzwerk, so dass das gekapselte Untersubnetzwerk in dem Subnetzwerk kommunikationstechnisch gekapselt angeordnet ist; Anordnen einer ersten Netzwerkentität, welche ausgebildet ist, eine erste Netzwerkfunktion des Subnetzwerks auszuführen, innerhalb des

Untersubnetzwerks; und Überwachen der Ausführung der ersten Netzwerkfunktion durch die erste Netzwerkentität in dem gekapselten Untersubnetzwerk durch einen

Funktionsmanager. Aufgrund des Subnetzwerk-Aufbaus des Kommunikationsnetzwerks kann das Verfahren die Leistungsfähigkeit der Kommunikation steigern. Insbesondere kann mit dem Verfahren ein höherer Datendurchsatz, eine geringere Verzögerung, eine besonders hohe

Zuverlässigkeit, eine weitaus höhere Verbindungsdichte und ein größerer

Mobilitätsbereich der Kommunikation erlangt werden.

Die Realisierung des gekapselten Untersubnetzwerks innerhalb des Subnetzwerks ermöglicht es, Funktionscode auf den Komponenten des Untersubnetzwerks laufen zu lassen ohne die restlichen Komponenten des Subnetzwerks außerhalb des gekapselten Untersubnetzwerks zu beeinflussen. Diese erhöht die Stabilität des gesamten Netzwerks, beispielsweise für den Fall, dass in dem gekapselten Untersubnetzwerk Testcode geladen wird, dessen Verhalten im Feldtest überprüft werden soll oder für den Fall, dass

Fremdcode eines anderen Netzwerkbetreibers auf dem Untersubnetzwerk geladen wird, dessen Verhalten im Verhältnis zum eigenen Code des Heimatnetzbetreibers nicht vorhersagbar ist. Der Aufbau des Subnetzwerks mit gekapseltem Untersubnetzwerk steigert die Flexibilität des gesamten Kommunikationsnetzwerks und zugleich ihre Zuverlässigkeit, da mögliche Instabilitäten sich nur lokal begrenzt (d.h. innerhalb des gekapselten Untersubnetzwerks) auswirken. Zugleich gewährleistet das Überwachen durch den Funktionsmanager eine schnelle Erkennung von Fehlerzuständen oder Unregelmäßigkeiten in den Komponenten des Untersubnetzwerks, so dass schnell auf das Vorhandensein solcher Zustände reagiert werden kann. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Kommunikationsnetzwerk ein Netzwerk einer fünften Generation (5G) oder einer weiteren Generation, und das

Subnetzwerk ist ein Slice des Kommunikationsnetzwerkes.

Damit können alle Vorteile der 5G Netzstruktur realisiert werden, wie beispielsweise höhere Funkfrequenzen mit höherem Datendurchsatz, neue Anwendungen, wie beispielsweise Internet der Dinge, spezielle Fähigkeiten wie z.B. geringere Laufzeit, welche über das hinausgehen was 4G Kommunikationsnetze fähig sind zu leisten. Das Kommunikationsnetz kann ein Ende-zu-Ende System bieten, das sämtliche

Netzwerkaspekte beinhaltet mit einem hohen Grad an Konvergenz. Ferner können die existierenden Zugangsmechanismen und deren mögliche Weiterentwicklungen vollständig genutzt werden.

Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen: eine schematische Darstellung einer 5G Systemarchitektur 100; Fig. 2 eine schematische Darstellung eines 5G-Kommunikationsnetzwerks mit mehreren Slices (Netzwerkscheiben) 200;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzwerkes 300 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform mit einem 310 von mehreren

Subnetzwerken, welches ein gekapseltes Untersubnetzwerk 320 umfasst, in dem eine Netzwerkentität 321 angeordnet ist, die eine erste Netzwerkfunktion ausführt;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzwerkes 400 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, das ein Beispiel einer Realisierung des Kommunikationsnetzwerkes 300 gemäß Figur 3 darstellt;

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzwerkes 500 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, bei dem das Untersubnetzwerk 320 durch einen Bypass überbrückbar ist;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzwerkes 600 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, mit einem Schalter 503 zur Steuerung des Bypasses gemäß Figur 5; Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzwerkes 700 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, bei dem ein Schalter 603 die

Netzwerkfunktionen der einzelnen Netzwerkentitäten innerhalb und außerhalb des gekapselten Untersubnetzwerks selektiv auswählt; Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzwerkes 800 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, bei dem ein Schalter 703 die Ein- und Ausgänge der Netzwerkfunktionen der einzelnen Netzwerkentitäten innerhalb und außerhalb des gekapselten Untersubnetzwerks vernetzt; und Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Verfahrens 900 zum Ausführen einer ersten Netzwerkfunktion in einem gekapselten Untersubnetzwerk eines

Kommunikationsnetzwerkes mit einer Mehrzahl an Subnetzwerken gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Es versteht sich, dass auch andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen. Ferner versteht es sich, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist.

Die Aspekte und Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen sich im Allgemeinen auf gleiche Elemente beziehen. In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein eingehendes Verständnis von einem oder mehreren Aspekten der Erfindung zu vermitteln. Für einen Fachmann kann es jedoch offensichtlich sein, dass ein oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen mit einem geringeren Grad der spezifischen Details ausgeführt werden können. In anderen Fällen werden bekannte Strukturen und Elemente in schematischer Form dargestellt, um das Beschreiben von einem oder mehreren Aspekten oder Ausführungsformen zu erleichtern. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Wenngleich ein bestimmtes Merkmal oder ein bestimmter Aspekt einer Ausführungsform bezüglich nur einer von mehreren Implementierungen offenbart worden sein mag, kann außerdem ein derartiges Merkmal oder ein derartiger Aspekt mit einem oder mehreren anderen Merkmalen oder Aspekten der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie für eine gegebene oder bestimmte Anwendung erwünscht und vorteilhaft sein kann. Weiterhin sollen in dem Ausmaß, in dem die Ausdrücke„enthalten",„haben",„mit" oder andere Varianten davon entweder in der ausführlichen Beschreibung oder den

Ansprüchen verwendet werden, solche Ausdrücke auf eine Weise ähnlich dem Ausdruck „umfassen" einschließend sein. Die Ausdrücke„gekoppelt" und„verbunden" können zusammen mit Ableitungen davon verwendet worden sein. Es versteht sich, dass derartige Ausdrücke dazu verwendet werden, um anzugeben, dass zwei Elemente unabhängig davon miteinander kooperieren oder interagieren, ob sie in direktem physischem oder elektrischem Kontakt stehen oder nicht in direktem Kontakt miteinander stehen. Außerdem ist der Ausdruck„beispielhaft" lediglich als ein Beispiel aufzufassen anstatt der Bezeichnung für das Beste oder Optimale. Die folgende Beschreibung ist deshalb nicht in einem einschränkenden Sinne zu verstehen.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzwerkes 300 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform mit einem 310 von mehreren Subnetzwerken, welches ein gekapseltes Untersubnetzwerk 320 umfasst, in dem eine Netzwerkentität 321 angeordnet ist, die eine erste Netzwerkfunktion ausführt.

Die im Folgenden beschriebenen Netzwerkfunktionen können beispielsweise aus einer Bibliothek von Funktionen stammen, die innerhalb eines konvergierten Netzwerks in Form von Bausteinen einer modularen Architektur benötigt werden. Diese Netzwerkfunktionen können beispielsweise Funktionen der Aktivierungsschicht 104, wie oben zu den Figuren 1 und 2 beschrieben, umfassen, die durch Softwaremodule realisiert werden können, 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 Netzwerkfunktionen und Fähigkeiten können auf Anforderung durch die Management- & Instrumentierungsebene 106 aufgerufen werden, beispielweise durch Nutzung der dafür vorgesehenen APIs.

Das Kommunikationsnetzwerk 300 umfasst eine Mehrzahl von Subnetzwerken, von denen eines 310 beispielhaft für alle anderen in Figur 3 dargestellt ist. Das im Folgenden der Einfachheit halber als Subnetzwerk 310 oder Subnetz bezeichnete Subnetzwerk der Mehrzahl an Subnetzwerken umfasst ein gekapseltes Untersubnetzwerk 320, eine erste Netzwerkentität 321 und einen Funktionsmanager 330. Auch die anderen in Figur 3 nicht dargestellten können (müssen aber nicht) diese Komponenten umfassen. Das gekapselte Untersubnetzwerk 320 ist in dem Subnetzwerk 310

kommunikationstechnisch gekapselt angeordnet. Die Bezeichnung Untersubnetzwerk 320 bedeutet, dass es sich um ein weiteres Subnetzwerk des genannten Subnetzwerks 310 handelt, das unterhalb oder innerhalb des Subnetzwerks 310 angeordnet ist. Diese Bezeichnung soll es von den weiteren (nicht in Figur 3 dargestellten) Subnetzwerken unterscheiden, die jeweils auch eigene Untersubnetzwerke umfassen können.

Kommunikationstechnisch gekapselt bedeutet hier, dass ein Kommunikationspfad von den Komponenten des Untersubnetzwerks über die Schnittstellen des Untersubnetzwerks zu dem Subnetzwerk läuft, jedoch keine direkte Kommunikation (d.h. unter Umgehung der Schnittstellen des Untersubnetzwerks) von den Komponenten des Untersubnetzwerks zu Komponenten des Subnetzwerks oder zu Komponenten außerhalb des Subnetzwerks, beispielsweise zu anderen (nicht in Fig. 3 dargestellten) Subnetzwerken, vorgesehen ist.

Die erste Netzwerkentitat 321 ist dafür ausgebildet, um eine erste Netzwerkfunktion des Subnetzwerks 320 auszuführen. Die erste Netzwerkentitat 321 ist innerhalb des

Untersubnetzwerks 320 angeordnet.

Der Funktionsmanager 330 überwacht die Ausführung der ersten Netzwerkfunktion durch die erste Netzwerkentitat 321 in dem gekapselten Untersubnetzwerk 320.

Das Kommunikationsnetzwerk 300 kann beispielsweise ein Netzwerk einer fünften Generation (5G) oder einer weiteren Generation sein, wie z.B. in den Figuren 1 und 2 beschrieben. Das Subnetzwerk 310 kann ein Slice des Kommunikationsnetzwerkes 300 sein.

Die erste Netzwerkfunktion kann beispielsweise einen ersten Softwarecode zum

Betreiben der ersten Netzwerkentitat 321 umfassen. Der Funktionsmanager 330 kann den ersten Softwarecode der ersten Netzwerkfunktion auf die erste Netzwerkentitat 321 über die Schnittstelle 331 laden und eine Ausführung des ersten Softwarecodes auf der ersten Netzwerkentitat 321 steuern und überwachen.

Ferner kann das Subnetzwerk 310 eine zweite Netzwerkentitat 322 umfassen, welche eine zweite Netzwerkfunktion des Subnetzwerks 310 ausführt, wobei die zweite

Netzwerkentitat 322 innerhalb des Untersubnetzwerks 320 angeordnet ist. Das

Subnetzwerk 310 kann zusätzlich weitere Netzwerkentitäten 323 umfassen (von denen eine vierte Netzwerkentität 323 in Fig. 3 dargestellt ist), welche jeweils weitere

Netzwerkfunktionen des Subnetzwerks 310 ausführen, wobei die weiteren

Netzwerkentitäten 323 innerhalb des Untersubnetzwerks 320 angeordnet sind. Der Funktionsmanager 330 kann einen zweiten Softwarecode zum Betreiben der zweiten Netzwerkentitat 322 entsprechend der zweiten Netzwerkfunktion auf die zweite

Netzwerkentitat 322 laden und eine Ausführung des zweiten Softwarecodes auf der zweiten Netzwerkentitat 322 steuern und überwachen, z.B. über eine (nicht

eingezeichnete) Schnittstelle zu der zweiten Netzwerkentitat 322.

Der Funktionsmanager 330 kann die zweite Netzwerkfunktion mit beispielsweise der ersten Netzwerkfunktion oder den weiteren Netzwerkfunktionen von weiteren

Netzwerkentitaten 323 innerhalb des gekapselten Untersubnetzwerks 320 vernetzen.

Das Subnetzwerk 310 kann eine dritte Netzwerkentitat 31 1 umfassen, welche ausgebildet ist, eine dritte Netzwerkfunktion des Subnetzwerks 310 auszuführen, wobei die dritte Netzwerkentitat 31 1 außerhalb des Untersubnetzwerks 320 angeordnet ist. Daneben kann das Subnetzwerk 310 weitere Netzwerkentitaten (beispielsweise eine fünfte 312 und eine sechste 313) außerhalb des gekapselten Untersubnetzwerks 320 umfassen, die jeweils entsprechende Netzwerkfunktionen ausführen können.

Der Funktionsmanager 330 kann den ersten Softwarecode der ersten Netzwerkfunktion und/oder den zweiten Softwarecode der zweiten Netzwerkfunktion ohne Beeinflussung der dritten Netzwerkfunktion ausführen, steuern, überwachen und/oder auf seine

Funktionsfähigkeit überprüfen.

Das gekapselte Untersubnetzwerk 320 kann eine oder mehrere Schnittstellen 325, 326 aufweisen, welche das gekapselte Untersubnetzwerk 320 mit dem Subnetzwerk 310 koppeln und/oder das gekapselte Untersubnetzwerk 320 mit externen

Netzwerkkomponenten koppeln.

Das Kommunikationsnetzwerk 300 umfasst ferner einen Subnetzwerkmanager 340, der dem Subnetzwerk 310 zugeordnet ist. Der Subnetzwerkmanager 340 kann das gekapselte Untersubnetzwerk 320 über die zumindest eine Schnittstelle 325

beispielsweise mit der dritten Netzwerkfunktion der dritten Netzwerkentitat 31 1 vernetzen. Zusätzlich oder alternativ ist eine Vernetzung mit den weiteren Netzwerkfunktionen der weiteren Netzwerkentitäten 312, 313 außerhalb des gekapselten Untersubnetzwerks möglich. Der Subnetzwerkmanager 340 kann die dritte Netzwerkfunktion der dritten

Netzwerkentität 31 1 über die Schnittstelle 341 steuern und überwachen. Zusätzlich kann der Subnetzwerkmanager 340 die weiteren Netzwerkfunktionen der weiteren

Netzwerkentitäten 312, 313 außerhalb des gekapselten Untersubnetzwerks 320 über die Schnittstellen 342, 343 steuern und überwachen. Weiterhin kann der

Subnetzwerkmanager 340 das gekapselte Untersubnetzwerk 320 über die Schnittstelle 344 steuern und überwachen.

Das Kommunikationsnetzwerk 300 kann einen Schalter, wie beispielsweise zu Figur 6 näher beschrieben, umfassen, mit dem in einer ersten Schalterstellung das gekapselte Untersubnetzwerk 320 in das Subnetzwerk 310 geschaltet werden kann, und mit dem in einer zweiten Schalterstellung das gekapselte Untersubnetzwerk 320 in dem Subnetzwerk 310 überbrückt werden kann.

Der Schalter kann beispielsweise wie in Figur 7 näher beschrieben, ausgebildet sein, die erste Netzwerkentität 321 und die zweite Netzwerkentität 322 des gekapselten

Untersubnetzwerks 320 selektiv in das Subnetzwerk 310 zu schalten oder zu

überbrücken.

Der Schalter kann beispielsweise wie in Figur 8 näher beschrieben, ausgebildet sein, die erste Netzwerkentität 321 und die zweite Netzwerkentität 322 (und/oder weitere

Netzwerkentitäten 323) des gekapselten Untersubnetzwerks 320 mit der dritten

Netzwerkentität 31 1 (und/oder weiteren Netzwerkentitäten 312, 313) außerhalb des Untersubnetzwerks 320 selektiv zusammenzuschalten. Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzwerkes 400 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, das ein Beispiel einer Realisierung des

Kommunikationsnetzwerkes 300 gemäß Figur 3 darstellt.

Das Subnetzwerk 310 wird hier und in den folgenden Figuren gemäß der 5G Notation aus den Figuren 1 und 2 als Slice bezeichnet. Das Untersubnetzwerk 320 wird als Container bezeichnet. Der Funktionsmanager 330 wird als Container Control bzw. Container Control Steuerung bezeichnet. Der Subnetzwerkmanager 340 wird als Slice Management bezeichnet. Die Netzwerkfunktionen werden allgemein als Funktionen bezeichnet, die auf den jeweiligen Netzwerkentitäten 321 , 322, 31 1 , 312 ausgeführt werden.

Die Grundidee des hier vorgestellten Kommunikationsnetzwerks mit mehreren

Subnetzwerken bzw. Slices besteht darin, dass Slices einen oder mehrere gekapselte Ausführungsumgebungen (Container bzw. gekapseltes Untersubnetzwerk) aufweisen können, in denen Anwender („Slice User") eigenen bzw. nutzungsspezifischen

Funktionscode in eigener Verantwortung installieren, verwalten und ausführen lassen können. Der Container bietet eine abgesicherte Umgebung, die mit Demarkation die Integration von Fremdcode auf einer zum Slice-Betrieb betreiberseitig bereitgestellten Infrastruktur- Plattform ermöglicht. Im Container enthaltene Funktionen (bzw. Netzwerkfunktionen) kann der Slice User zur Laufzeit nicht nur überwachen, sondern in eigener Verantwortung einbringen (Rollout), verändern und operativ verwalten. Über geeignete Schnittstellen 331 a, 331 b wird das Einbringen des Codes, die Steuerung der Funktionen inkl.

Statuskontrolle, und die Vernetzung mit anderen Funktionen der Slice realisiert.

Die Grundarchitektur ist in Figur 4 dargestellt. Die Container Control Steuerung 330, in Verantwortung des Slice Users, hat volle Kontrolle über den gesamten Lebenszyklus des Software-Codes der Funktionen und ihres operativen Ausführungszustandes innerhalb des Containers. Container Control 330 kontrolliert die Vernetzung aller im Slice Container 320 betriebenen Funktionen, sowie deren Vernetzung mit externen

Übergabeschnittstellen (z.B. C1 , 325 und C2, 326). Der Container 320 wird durch Slice Management 340 (bzw. den Subnetzwerkmanager) kontrolliert, welches alle funktionalen Ressourcen innerhalb der Slice 310 steuert. Im Gegensatz zu den in der Slice regulär betriebenen Funktionen (Funktion III, 31 1 und Funktion IV, 312), die von Slice Management 340 gesteuert werden, kontrolliert das Slice Management 340 nur den oder die Container 320 als Block, nicht jedoch die darin enthaltenen Funktionen 321 , 322 und deren Status (keine Innensicht). Slice Management 340 steuert die Vernetzung des Containers 320 über die Container-Schnittstellen (C1 , 325 und C2, 326) mit anderen Funktionen innerhalb der Slice 310. Slice-Management 340 ist beispielsweise, im Kontext der NGMN-Architektur (siehe z.B. Figuren 1 und 2), in der Ressourcensteuerung oberhalb des Infrastruktur-Layers verortet und übernimmt die Slice- oder Ressourcensteuerung.

Das User Equipment (UE) 350 bzw. das Kommunikationsendgerät kann über das Radio Access Network (RAN) 351 gleichzeitig mit mehreren Slices verbunden sein.

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzwerkes 500 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Das Kommunikationsnetzwerk 500 entspricht dem Kommunikationsnetzwerk 400, wobei zusätzlich zu den in Fig. 4 beschriebenen

Funktionalitäten des Kommunikationsnetzwerks 400 das Untersubnetzwerk 320 durch einen Bypass 501 a überbrückbar ist.

Der Slice-Container 320 kann die Funktionen 321 , 322 bypassen bzw. überbrücken, so dass ein sicherer Slice-Test unter realen Bedingungen durchgeführt werden kann. Erfolgt ein Crash bzw. Zusammenbruch oder auch nur ein Fehlverhalten des Containers, so wird dadurch der Slice 310 als Ganzes nicht beeinträchtigt, sondern lediglich die Komponenten innerhalb des Containers bzw. Untersubnetzwerks 320.

Bei Überbrückung des Containers 320 mit dem Bypass wird der Eingang des Containers 320 auf den Ausgang des Slice 310 geschaltet, ansonsten wird der Ausgang des

Containers 320 auf den Ausgang des Slice 310 geschaltet.

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzwerkes 600 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Das Kommunikationsnetzwerk 600 entspricht dem Kommunikationsnetzwerk 500, wobei zusätzlich zu den in Fig. 5 beschriebenen

Funktionalitäten des Kommunikationsnetzwerks 500 ein ausgangsseitiger Schalter bzw. Switch 503 zur Steuerung des Bypasses bzw. zur Überbrückung des Untersubnetzwerks 320 durch den Schalter 503 implementiert ist. Mit dem Schalter 503 kann der Ausgang 501 b des Containers 320 bei erfolgreichem Test auf den Ausgang des Slice 310 geschaltet werden. Bei nicht erfolgreichem Test oder bei noch laufendem Test kann der Eingang des Containers 320 auf den Ausgang des Slice 310 geschaltet werden. Der Schalter 503 ist über Steuersignale von der Container Control Steuerung 330 und/oder von dem Slice Management 340 ansteuerbar. Der Switch 503 kann ein Teil des Slice 310 sein. Slice Management 340 bzw. der Subnetzwerkmanager kann den Switch (ggf. optional) steuern. Damit kann gezeigt werden, dass es sich um eine„an sich reguläre" Switch-Funktion innerhalb der Slice 310 handelt, die allerdings dem Container 320 (als Bypass-Umschaltung) zugeordnet wurde und für diesbezügliche Zwecke auch operativ Container-Control 330 unterstellt werden kann. Mit der damit implementierten sicheren Testumgebung können zum einen der Netzbetreiber selbst als auch andere Netzbetreiber oder Kunden des Netzbetreibers ihre eigenen (d.h. ihnen zugeordneten) Slices sicher austesten. Fig. 7 ist eine schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzwerkes 700 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.

Das Kommunikationsnetzwerk 700 entspricht dem Kommunikationsnetzwerk 600, wobei zusätzlich zu den in Fig. 6 beschriebenen Funktionalitäten des Kommunikationsnetzwerks 600 der Schalter 603 die Netzwerkfunktionen der einzelnen Netzwerkentitäten innerhalb und außerhalb des gekapselten Untersubnetzwerks selektiv auswählen kann.

Die alternative Variante der Figur 7 besteht darin, die Funktionen 321 , 322, 31 1 , 312 selbst mit einem zweiten Ausgang 614, 613, 612, 61 1 auszustatten und die zweiten Ausgänge 614, 613, 612, 61 1 jeweils mit dem Switch 603 in der Slice 310 zu verbinden. Dadurch kann das Slice Management 340 die Bypass-Abzweigung beliebig auswählen und neben dem Ausgang 615 über den Container 320 als zweiten Ausgang 604 des Slice 310 bereitstellen. Das ermöglicht eine beliebige Zusammenstellung der Funktionen in dem Container 320.

Fig. 8 ist eine schematische Darstellung eines Kommunikationsnetzwerkes 800 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.

Das Kommunikationsnetzwerk 800 entspricht dem Kommunikationsnetzwerk 700, wobei zusätzlich zu den in Fig. 7 beschriebenen Funktionalitäten des Kommunikationsnetzwerks 700 der Schalter 703 die Ein- und Ausgänge der Netzwerkfunktionen der einzelnen Netzwerkentitäten innerhalb und außerhalb des gekapselten Untersubnetzwerks vernetzt. Diese Variante ermöglicht auch eine dynamische Zusammenstellung der Container- Funktionen, beispielsweise durch eine Schaltmatrix des Schalters 703. In Fig. 8 sind zwei mögliche Zustände einer solchen Schaltmatrix aufgezeigt.

Die Ausgänge der Funktionen der Netzwerkentitäten 321 , 322, 31 1 , 312 sind jeweils auf den Switch 703 geführt. Die Funktionen der Slice 310 werden durch den Switch 703 zusammengeschaltet. Die Steuerung dieser Zusammenschaltung übernimmt das Slice Management 340. Somit kann der Container 320 beliebig und vor allem dynamisch zusammengestellt werden. Die eingezeichneten Verbindungen zeigen die Verschaltungen durch den Switch 703, welcher ein Matrix-Switch sein kann. Die Realisierung ist einfach, in jeder Slice ist eine weitere Funktion enthalten, welche den Switch 703 realisiert. Es können auch mehrere solcher Switches 703 vorgesehen sein. Beispielsweise kann in einer ersten Schalterstellung des Schalters 703 der Ausgang 71 1 von Funktion IV auf den Eingang 713 von Funktion III geschaltet sein, der Ausgang 714 von Funktion III kann auf den Eingang 715 von Funktion II geschaltet sein, der Ausgang 716 von Funktion II kann auf den Eingang 717 von Funktion I geschaltet sein und der Ausgang 718 von Funktion I kann auf den ersten Ausgang 720 des Schalters 703 bzw. den Ausgang des Slice 310 geschaltet sein.

Beispielsweise kann in einer zweiten Schalterstellung des Schalters 703 der Ausgang 71 1 von Funktion IV auf den Eingang 713 von Funktion III geschaltet sein und der Ausgang 714 von Funktion III kann auf den zweiten Ausgang 721 des Schalters 703 bzw. den Ausgang des Slice 310 geschaltet sein.

Fig. 9 ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens 900 zum Ausführen einer ersten Netzwerkfunktion in einem gekapselten Untersubnetzwerk eines

Kommunikationsnetzwerkes mit einer Mehrzahl an Subnetzwerken gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Das Verfahren 900 umfasst in einem ersten Schritt 901 das Formen eines gekapselten Untersubnetzwerks in dem Subnetzwerk, so dass das gekapselte Untersubnetzwerk in dem Subnetzwerk kommunikationstechnisch gekapselt angeordnet ist.

Das Verfahren 900 umfasst in einem zweiten Schritt 902 das Anordnen einer ersten Netzwerkentitat, welche ausgebildet ist, eine erste Netzwerkfunktion des Subnetzwerks auszuführen, innerhalb des Untersubnetzwerks.

Das Verfahren 900 umfasst in einem dritten Schritt 903 das Verwalten, d.h. Steuern und Überwachen, der Ausführung der ersten Netzwerkfunktion durch die erste Netzwerkentitat in dem gekapselten Untersubnetzwerk durch einen Funktionsmanager.

Das Verfahren 900 kann beispielsweise in einem Kommunikationsnetzwerk, wie in den Figuren 1 bis 8 beschrieben, eingesetzt werden. Das Kommunikationsnetzwerk 300 kann beispielsweise ein Netzwerk einer fünften Generation (5G) oder einer weiteren Generation sein, wie z.B. in den Figuren 1 und 2 beschrieben. Das Subnetzwerk 310 kann ein Slice des Kommunikationsnetzwerkes 300 sein. Ein Aspekt der Erfindung umfasst auch ein Computerprogrammprodukt, das direkt in den internen Speicher eines digitalen Computers geladen werden kann und

Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen das zu Fig. 9 beschriebene Verfahren 900 oder die zu den Figuren 1 bis 8 beschriebenen Vorgänge ausgeführt werden kann, wenn das Produkt auf einem Computer läuft. Das Computerprogrammprodukt kann auf einem computergeeigneten nicht-transitorischen Medium gespeichert sein und computerlesbare Programmittel umfassen, die einen Computer veranlassen, das Verfahren 900

auszuführen oder die Netzkomponenten der in den Figuren 1 bis 8 beschriebenen Kommunikationsnetze zu implementieren bzw. zu steuern. Der Computer kann ein PC sein, beispielsweise ein PC eines Computernetzwerks. Der Computer kann als ein Chip, ein ASIC, ein Mikroprozessor oder ein Signalprozessor realisiert sein und in einem Computernetzwerk, beispielsweise in einem

Kommunikationsnetz wie in den Figuren 1 bis 9 beschrieben, angeordnet sein. Es ist selbstverständlich, dass die Merkmale der verschiedenen beispielhaft hierin beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, außer wenn spezifisch anderweitig angegeben. Wie in der Beschreibung und den Zeichnungen dargestellt müssen einzelne Elemente, die in Verbindung stehend dargestellt wurden, nicht direkt miteinander in Verbindung stehen; Zwischenelemente können zwischen den verbundenen Elementen vorgesehen sein. Ferner ist es selbstverständlich, dass

Ausführungsformen der Erfindung in einzelnen Schaltungen, teilweise integrierten Schaltungen oder vollständig integrierten Schaltungen oder Programmiermitteln implementiert sein können. Der Begriff„beispielsweise" ist lediglich als ein Beispiel gemeint und nicht als das Beste oder Optimale. Es wurden bestimmte Ausführungsformen hierin veranschaulicht und beschrieben, doch für den Fachmann ist es offensichtlich, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder gleichartigen Implementierungen anstelle der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen verwirklicht werden können, ohne vom Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Bezugszeichenliste

100: 5G Systemarchitektur

101 : Zugangsgerät, Kommunikationsendgerät, UE

102: Zugangstechnologie

103: Anwendungsschicht

104: Aktivierungsschicht

105: Infrastruktur & Ressourcenschicht

106: Management & Instrumentierungsschicht 200: 5G Kommunikationsnetzwerk mit mehreren Slices

210a: erste Slice Instanz

210b: erste Netzwerk Slice

21 1 a: zweite Slice Instanz

21 1 b: zweite Netzwerk Slice

212a: dritte Slice Instanz

212b: dritte Netzwerk Slice

213: Slice Komposition

221 : abstrahierte Objekte

222: virtuelle Netzwerkfunktionen

223: kombinierte Objekte

224: aggregierte Objekte

225: Objektbibliothek

231 : Zugangsknoten

232: Zugangsknoten

233: Zugangsknoten

234: virtueller Netzwerkknoten

235: virtueller Netzwerkknoten

236: virtueller Netzwerkknoten

237: virtueller Netzwerkknoten

238: Computerknoten

239: Computerknoten

240: Computerknoten

251 : Infrastrukturdienste : Kommunikationsnetzwerk bzw. Kommunikationssystem: erstes Subnetzwerk bzw. Slice I oder einfach Subnetzwerk

: dritte Kommunikationsentitat mit dritter Netzwerkfunktion bzw. Funktion III: weitere (vierte) Kommunikationsentitat mit weiterer (vierter)

Netzwerkfunktion bzw. Funktion IV

: weitere (fünfte) Kommunikationsentitat mit weiterer (fünfter)

Netzwerkfunktion

: gekapseltes Untersubnetzwerk bzw. Container

: erste Kommunikationsentitat (im Untersubnetzwerk) mit erster

Netzwerkfunktion bzw. Funktion I

: zweite Kommunikationsentitat (im Untersubnetzwerk) mit zweiter

Netzwerkfunktion bzw. Funktion II

: weitere (sechste) Kommunikationsentitat (im Untersubnetzwerk) mit

weiterer (sechster) Netzwerkfunktion

: (erste) Schnittstelle des gekapselten Untersubnetzwerks bzw. C1

: (zweite) Schnittstelle des gekapselten Untersubnetzwerks bzw. C2: Funktionsmanager bzw. Container Control Steuerung

: Schnittstelle von Funktionsmanager zur ersten Netzwerkentitat

: Subnetzwerkmanager bzw. Slice Management

: Steuersignal von Subnetzwerkmanager zur dritten Netzwerkentitat 31 1: Steuersignal von Subnetzwerkmanager zur vierten Netzwerkentitat 312: Steuersignal von Subnetzwerkmanager zur fünften Netzwerkentitat 313: Steuersignal von Subnetzwerkmanager zum gekapselten

Untersubnetzwerk 320

: Kommunikationsendgerät, z.B. UE

: Kommunikationszugang des UE zu erstem Subnetzwerk 310, z.B. über

RAN (Radio Access Network) : Kommunikationsnetzwerk bzw. Kommunikationssystem

a: Schnittstelle von Funktionsmanager bzw. Container Control Steuerung zur ersten Netzwerkentitat 321 für z.B. Code-Rollout, Initialisierung und

Funktionsmanagement 331 b: Schnittstelle von Funktionsmanager bzw. Container Control Steuerung zur zweiten Netzwerkentität 322 für z.B. Code-Rollout, Initialisierung und Funktionsmanagement

500: Kommunikationsnetzwerk bzw. Kommunikationssystem

501 a: Bypass zur Überbrückung des gekapselten Untersubnetzwerks 320

501 b: Ausgang aus Subnetzwerk 310 ohne Bypass, d.h. über das gekapselte

Untersubnetzwerk 320

600: Kommunikationsnetzwerk bzw. Kommunikationssystem

503: Schalter bzw. Switch zur Steuerung des Bypass zur Überbrückung des gekapselten Untersubnetzwerks 320

504: Ausgang aus Subnetzwerk 310

700: Kommunikationsnetzwerk bzw. Kommunikationssystem

603: Schalter bzw. Switch zur selektiven Auswahl der Netzwerkfunktionen der

Netzwerkentitaten innerhalb und außerhalb des gekapselten Untersubnetzwerks 320

61 1 : Steuersignal des Schalters 603 für vierte Netzwerkentität 312

612: Steuersignal des Schalters 603 für dritte Netzwerkentität 31 1

613: Steuersignal des Schalters 603 für zweite Netzwerkentität 322

614: Steuersignal des Schalters 603 für erste Netzwerkentität 321

604 Schalterausgang

615: Ausgang aus Subnetzwerk 310 800: Kommunikationsnetzwerk bzw. Kommunikationssystem

703: Schalter bzw. Switch zur Steuerung der Vernetzung der

Netzwerkfunktionen der Netzwerkentitäten innerhalb und außerhalb des gekapselten Untersubnetzwerks 320

71 1 : Ausgangssignal der vierten Netzwerkentität 312

712: Eingangssignal der vierten Netzwerkentität 312

713: Eingangssignal der dritten Netzwerkentität 31 1

714: Ausgangssignal der dritten Netzwerkentität 31 1

715: Eingangssignal der zweiten Netzwerkentität 322 716: Ausgangssignal der zweiten Netzwerkentität 322

717: Eingangssignal der ersten Netzwerkentität 321

718: Ausgangssignal der ersten Netzwerkentität 321

720: Schalterausgangssignal bei Vernetzung mit Netzwerkfunktionen des

gekapselten Untersubnetzwerks

721 : Schalterausgangssignal bei Vernetzung mit Überbrückung der

Netzwerkfunktionen des gekapselten Untersubnetzwerks

900: Verfahren zum Ausführen einer ersten Netzwerkfunktion in gekapseltem

Untersubnetzwerk

901 : erster Schritt: Formen des gekapselten Untersubnetzwerks

902: zweiter Schritt: Anordnen einer 1. Netzwerkentität

903: dritter Schritt: Steuern und Überwachen bzw. Verwalten der Ausführung der

1 . Netzwerkfunktion