{"id":101,"date":"2020-01-18T14:52:48","date_gmt":"2020-01-18T13:52:48","guid":{"rendered":"http:\/\/127.0.0.1:9402\/?p=101"},"modified":"2020-01-18T14:52:48","modified_gmt":"2020-01-18T13:52:48","slug":"5g-integrated-access-backhaul-iab","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ltemobile.de\/en\/5g-integrated-access-backhaul-iab\/","title":{"rendered":"Integrated Access Backhaul (IAB) \u2013 5G without fibre?"},"content":{"rendered":"\n

Was bedeutet Integrated Access Backhaul?<\/h2>\n\n\n\n

Integrated Access and Backhaul (IAB) ist eine 5G-Technologie zur Anbindung von Basisstationen ohne eigenen Glasfaseranschluss oder separate klassische Richtfunkstrecke am jeweiligen Standort. \u00dcber IAB lassen sich viele Mobilfunkzellen untereinander vernetzen, indem Mobilfunkfrequenzen f\u00fcr das Backhaul verwendet werden. Teilweise wird diese Vernetzung auch als \u201eSelf-Backhauling\u201c bezeichnet. Der Funkbackhaul \u00fcberbr\u00fcckt dabei die Strecke zur einzelnen Zelle.<\/p>\n\n\n\n

Die Basisstation, \u00fcber die das IAB an das \u00fcbrige Netz angebunden wird, hei\u00dft IAB-Donor<\/strong>. Sie muss eine sehr leistungsf\u00e4hige Transportanbindung haben. Daf\u00fcr wird h\u00e4ufig Glasfaser eingesetzt. Das \u00dcbertragungsmedium richtet sich nach den Anforderungen an Kapazit\u00e4t, Verf\u00fcgbarkeit und Latenz. [1]<\/a><\/p>\n\n\n\n

\"Urspr\u00fcngliche<\/a>
Die urspr\u00fcngliche LTEmobile-Grafik zeigt zwei Backhaul-Hops in Rot und die Zugangsverbindungen zu Endger\u00e4ten in Blau. Glasfaser am Donor ist hier das dargestellte Beispiel. Die hellblauen Fl\u00e4chen sind schematisch und zeigen keine gemessene Versorgung. Zum Vergr\u00f6\u00dfern die Grafik \u00f6ffnen.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Zwei Aufgaben in einem IAB-Knoten<\/h3>\n\n\n\n

Der Access Link<\/strong> verbindet die Zelle mit den Endger\u00e4ten. Der Backhaul Link<\/strong> transportiert deren Daten weiter zum Donor. Ein IAB-Knoten enth\u00e4lt daf\u00fcr eine DU (Distributed Unit)<\/strong> f\u00fcr den Funkzugang und eine MT (Mobile Termination)<\/strong> f\u00fcr die Verbindung zum \u00fcbergeordneten Knoten. Der Knoten stellt eine eigene Funkzelle bereit und leitet deren Verkehr zum \u00fcbergeordneten Knoten weiter. [1]<\/a><\/p>\n\n\n\n

Wo kann man IAB sinnvoll einsetzen?<\/h2>\n\n\n\n

Dieses Verfahren ist f\u00fcr drei verschiedene Szenarien gedacht:<\/p>\n\n\n\n

    \n
  1. Die Anbindung vieler kleiner Outdoor-Small-Cells.<\/li>\n\n\n
  2. Die Vernetzung von Indoor-5G-Netzen.<\/li>\n\n\n
  3. Die Anbindung von beweglichen Basisstationen, zum Beispiel in Z\u00fcgen \u2013 mit den daf\u00fcr vorgesehenen Mobile-IAB-Funktionen.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Insbesondere die Verbindung von vielen Small Cells im Au\u00dfenbereich kann mit kabelgebundenen L\u00f6sungen \u2013 also in der Regel Glasfaser \u2013 sehr kostspielig werden. Gerade im st\u00e4dtischen Bereich, wo Small Cells besonders ben\u00f6tigt werden, k\u00f6nnen die Kosten f\u00fcr die Verlegung von Glasfaser-Infrastruktur hoch sein. Auch Richtfunk-Equipment und Planung verursachen Kosten.<\/p>\n\n\n\n

    IAB nutzt 5G-NR-Technik f\u00fcr Zugang und Backhaul und kann dadurch separate Backhaul-Ausr\u00fcstung vermeiden. Voraussetzung sind aber IAB-f\u00e4hige Knoten und ein entsprechend ausger\u00fcsteter Donor. Stromversorgung, Montageort und ein geeigneter Funkweg m\u00fcssen ebenfalls eingeplant werden.<\/p>\n\n\n\n

    Mit einem Mobilfunk-Backhaul k\u00f6nnen Ausbaukosten gesenkt werden und der Ausbau kann schneller erfolgen, wenn aufwendige Tiefbauarbeiten entfallen. Wie gro\u00df der Vorteil tats\u00e4chlich ist, h\u00e4ngt vom Standort, der n\u00f6tigen Kapazit\u00e4t und der Ausr\u00fcstung ab. Bei der Wirtschaftlichkeitsrechnung werden diese Anforderungen den eingesparten Tiefbau- und Anschlusskosten gegen\u00fcbergestellt.<\/p>\n\n\n\n

    Erg\u00e4nzung zu beweglichen Basisstationen:<\/strong> Die Anbindung von Z\u00fcgen oder anderen beweglichen Objekten wurde im urspr\u00fcnglichen Artikel noch als sp\u00e4tere Standardisierung beschrieben. Inzwischen geh\u00f6rt Mobile IAB zu 3GPP Release 18<\/strong>. Der tats\u00e4chliche Einsatz im Zugverkehr erfordert die entsprechende Ausr\u00fcstung von Fahrzeugen und Netz. [4]<\/a><\/p>\n\n\n\n

    Mobile IAB hat eigene Vorgaben. In der hier herangezogenen Release-18-Spezifikation darf ein mobiler IAB-Knoten keine weiteren IAB-Knoten hinter sich anbinden. Die station\u00e4re Multi-Hop-Kette der Grafik l\u00e4sst sich deshalb nicht unver\u00e4ndert auf eine Kette beweglicher Basisstationen \u00fcbertragen. [3]<\/a><\/p>\n\n\n\n

    Unterschied zwischen In-Band- und Out-of-Band-IAB<\/h2>\n\n\n\n

    Es gibt zwei verschiedene Varianten, wie IAB umgesetzt werden kann: In-Band- und Out-of-Band-Backhauling<\/strong> unterscheiden sich darin, ob Zugangs- und Backhaul-Link dieselben beziehungsweise \u00fcberlappende Frequenzressourcen nutzen.<\/p>\n\n\n\n

      \n
    1. In-Band-Backhauling<\/strong> umfasst Szenarien, bei denen sich Zugangs- und Backhaul-Link zumindest teilweise in der Frequenz \u00fcberschneiden. Es wird also h\u00e4ufig derselbe Tr\u00e4ger f\u00fcr die Verbindung zu den Endger\u00e4ten verwendet wie f\u00fcr den Aufbau der Funkverbindung f\u00fcr das Backhaul. Beide Aufgaben beanspruchen dann gemeinsame Funkressourcen. Halbduplex-Beschr\u00e4nkungen und m\u00f6gliche gegenseitige St\u00f6rungen m\u00fcssen bei der Aufteilung ber\u00fccksichtigt werden.<\/li>\n\n\n
    2. Out-of-Band-IAB<\/strong> verwendet unterschiedliche, nicht \u00fcberlappende Frequenzressourcen f\u00fcr Zugang und Backhaul. Damit entf\u00e4llt die unmittelbare Konkurrenz um denselben Tr\u00e4ger. Die Ende-zu-Ende-Kapazit\u00e4t h\u00e4ngt weiterhin von der Backhaul-Verbindung und der Anbindung des Donors ab.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

      Die Aufteilung kann zeitlich erfolgen (Time Division Multiplexing, TDM<\/strong>). Erweiterte IAB-Funktionen ber\u00fccksichtigen au\u00dferdem Frequenzmultiplexing (FDM<\/strong>) und r\u00e4umliche Trennung (SDM<\/strong>). Welche Kombination m\u00f6glich ist, h\u00e4ngt unter anderem von den Duplexf\u00e4higkeiten der Knoten und der Funkplanung ab. Die Netzplanung w\u00e4hlt daraus die zur Ausr\u00fcstung und Funksituation passende Aufteilung. [2]<\/a><\/p>\n\n\n\n

      Eine M\u00f6glichkeit f\u00fcr Out-of-Band-IAB w\u00e4re, den Backhaul \u00fcber 26-GHz-Frequenzen aufzubauen und das Zugangsnetz f\u00fcr die Endger\u00e4te im 3,6-GHz-Bereich bereitzustellen. Das ist ein Planungsbeispiel und setzt die Unterst\u00fctzung der betreffenden B\u00e4nder und ihrer Kombination durch die Ausr\u00fcstung voraus.<\/p>\n\n\n\n

      Beim In-Band-Backhaul muss ein Teil der gemeinsamen Funkressourcen f\u00fcr das Backhaul bereitgestellt werden. Gro\u00dfe verf\u00fcgbare Bandbreiten, etwa im 26-GHz-Bereich, k\u00f6nnen daf\u00fcr g\u00fcnstig sein. Auch FR1-Spektrum kommt infrage, beispielsweise n78<\/strong> im Bereich um 3,5 GHz. Ob die L\u00f6sung sinnvoll ist, entscheidet das Verh\u00e4ltnis zwischen verf\u00fcgbarer Kapazit\u00e4t und Verkehrsbedarf.<\/p>\n\n\n\n

      In-Band-IAB beschreibt die gemeinsame Ressourcennutzung von Zugang und Backhaul. Dynamic Spectrum Sharing (DSS)<\/a> behandelt dagegen die Aufteilung eines Tr\u00e4gers zwischen LTE und 5G NR.<\/p>\n\n

      Mehrere Spr\u00fcnge (Hops) sind m\u00f6glich<\/h2>\n\n\n\n

      IAB kann auch als Multi-Hop-Backhaul eingesetzt werden. Es sind also Spr\u00fcnge \u00fcber mehrere Small Cells hinweg m\u00f6glich. Das kann besonders in hohen Frequenzbereichen<\/a> hilfreich sein. Dort k\u00f6nnen Funkwege stark von der Umgebung abh\u00e4ngen. Mit mehreren geeigneten Standorten l\u00e4sst sich eine Verbindung \u00fcber die Reichweite eines einzelnen Links hinaus aufbauen. Auch Hindernisse k\u00f6nnen durch eine passende Anordnung der Knoten umgangen werden.<\/p>\n\n\n\n

      Jeder einzelne Link hat seine durch Funkweg und Ausr\u00fcstung bestimmte Sendereichweite<\/a>. Die Kette \u00fcberbr\u00fcckt die Gesamtstrecke in mehreren Etappen. Jeder zus\u00e4tzliche Hop braucht Ressourcen und kann zus\u00e4tzliche Verz\u00f6gerung verursachen. Besonders wichtig ist der erste Backhaul-Link am Donor: Er muss auch den Verkehr der dahinterliegenden Knoten transportieren. [5]<\/a><\/p>\n\n\n\n

      F\u00fcr die Weiterleitung nutzt IAB das Backhaul Adaptation Protocol (BAP)<\/strong>. Es ordnet Datenpakete den konfigurierten Wegen \u00fcber die IAB-Knoten zu. IAB ist damit in das Funkzugangsnetz integriert. Bei der Anbindung \u00fcber einen 5G-Router<\/a> erh\u00e4lt die separate Basisstation dagegen einen Internetzugang \u00fcber den Router. [1]<\/a><\/p>\n\n\n\n

      IAB kann sowohl Standalone-(SA-) als auch bestimmte Non-Standalone-(NSA-)Aufbauten unterst\u00fctzen. Die Spezifikation beschreibt f\u00fcr den IAB-Knoten SA oder EN-DC<\/strong>, also die Verbindung von LTE und NR. Der eigentliche IAB-Funkbackhaul verwendet in diesen Aufbauten NR. [1]<\/a><\/p>\n\n\n\n

      Fazit<\/h2>\n\n\n\n

      IAB kann eine kosteng\u00fcnstige Methode sein, um viele kleine Mobilfunkzellen anzubinden. Daf\u00fcr wird nicht an jedem einzelnen Standort eine leitungsgebundene Verbindung ben\u00f6tigt. Der Donor, der die IAB-Knoten versorgt, braucht eine Anbindung mit entsprechend hoher Kapazit\u00e4t.<\/p>\n\n\n\n

      Auch bei der Einhaltung von QoS-Parametern wie der Latenz muss darauf geachtet werden, dass die Anforderungen bei mehreren Spr\u00fcngen noch erf\u00fcllt werden. IAB kann schwierige oder teure Anschlussstrecken \u00fcberbr\u00fccken. Kapazit\u00e4t, Latenz und die Anbindung des Gesamtnetzes werden dabei f\u00fcr die gesamte Kette geplant. [5]<\/a><\/p>\n\n\n\n

      Quellen und fachlicher Stand<\/h2>\n\n\n\n

      Urspr\u00fcnglich ver\u00f6ffentlicht am 18. Januar 2020. Fachlich gepr\u00fcft und gezielt erg\u00e4nzt am 26. Oktober 2026. Die urspr\u00fcngliche Illustration wurde \u00fcbernommen. F\u00fcr Architektur und Ressourcenplanung wurden folgende Prim\u00e4rquellen herangezogen:<\/p>\n\n\n\n