Schwerpunkte

Netzwerkarchitektur

Ein Grundgerüst, das verbindet

03. September 2018, 15:42 Uhr   |  Autor: Diana Künstler


Fortsetzung des Artikels von Teil 1 .

Technologische Ausgangs-situationen in Unternehmen

Whitepaper „All-IP“, T-Systems International, Mai 2016
© Whitepaper „All-IP“, T-Systems International, Mai 2016

Die Vereinfachung der IT-Architektur von All-IP am Beispiel der Deutschen Telekom: Der Netzbetreiber baut in Deutschland bis 2018 über 2.200 Broadband Network Gateways (BNG) an circa 900 Standorten auf. Jedem BNG-Standort ist ein bestimmter Anschlussbereich zugeordnet, sodass eine flächendeckende Verfügbarkeit gegeben ist. Die heute vorhandenen Anschlusstechniken wie DSL oder Fibre to the Home (FTTH) werden über Aggregationstechnologien an das BNG herangeführt. Für die kupferbasierten Anschlüsse werden in Deutschland flächendeckend Multi Service Access Nodes (MSANs) aufgebaut – nach Planungsstand Mai 2016 bis zu 135.000 MSANs. Die vorhandenen DSL-Anschlüsse werden über einen MSAN an das BNG geführt. Glasfaserbasierte Anschlusstechniken wie FTTH werden über eine „Optical Line Termination“ (OLT) an das BNG angeschaltet. Das BNG bildet die netzseitige Schnittstelle des Zugangsnetzes und übergibt die Verkehre von dort in das hochbitratige Core-Backbone.

Es gibt keinen allgemeingültigen Detail-Ablaufplan für die IP-Umstellung in Unternehmen, dazu sind die individuellen Ausgangssituationen der verwendeten TK-Strukturen viel zu unterschiedlich. Vielmehr wird dabei einem Vorgehensmodell gefolgt. Erstmals müssen auch strategische Business-Pläne für die Digitale Transformation und die damit verbundenen Anforderungen an die IT-Infrastruktur in die Planung einbezogen werden. So lassen sich erste Schritte auf strukturierte Weise gehen. Dazu kann zum Beispiel die frühzeitige Zusammenarbeit mit einem ITK-Dienstleister gehören, die bereits in der Planungsphase die Erstellung einer optimalen Netzwerk-Topologie gewährleisten soll. Im laufenden Betrieb können sich die Anforderungen an das Netzwerk durch den Einsatz neuer Anwendungen – etwa aus den Bereichen Cloud-Computing, Unified Communication and Collaboration, Enterprise Mobility oder Industrie 4.0 – stark verändern. Der Einsatz der unterschiedlichen Netzwerk-Strategien sollte daher regelmäßig hinterfragt und optimiert werden.

Internet: Viele Unternehmen nutzen an kleinen Standorten, an denen keine geschäftskritischen Applikationen betrieben werden oder keine Datenpriorisierung für Echtzeitanwendungen benötigt wird, das Internet. Die Tunnelung von Geschäftsanwendungen durch das öffentliche Internet ist die flexibelste Möglichkeit, um kleine Standorte oder Mitarbeiter im Homeoffice schnell und kostengünstig an das Unternehmensnetzwerk anzubinden. Der große Vorteil des Internets ist eine offene, landes- beziehungsweise weltweit verfügbare IP-Kommunikationsplattform. Allerdings arbeitet das Internet bis heute nach dem „Best Effort“-Prinzip, das heißt die IP-Pakete werden unabhängig vom Dienst von den Routern mit der gleichen Priorität weitervermittelt. Dies bedeutet, dass die Dienstgüte (Quality of Service QoS) nicht vorhersagbar ist: wie lange ein Paket im Netz braucht, wie stark die Verzögerungen streuen, wie groß die Wahrscheinlichkeit von Paketverlusten ist. Daher ist zwar das derzeitige Internet für Datendienste wie Dateiübertragungen, E-Mail-Versand und Homepage-Abrufe sehr gut geeignet, für Echtzeitdienste wie Telefonie oder Videokonferenzen aber tendenziell nicht beziehungsweise nur mit Qualitätseinbußen. Ebenso unzureichend unterstützt das Internet Funktionen für eine hochsichere Kommunikation.

IP-VPN: Ein virtuelles privates Netz (VPN) auf Basis von IP bietet flexible und skalierbare Bandbreiten, Erweiterungsmöglichkeiten sowie hohe Sicherheitsstandards und bildet zum Beispiel die optimale Grundlage für einen Übergang von der traditionellen TK-Anlage zur IP-Telefonie. Die Lösung ist geeignet für Unternehmen mit zahlreichen Standorten, die komplexe Kommunikationsbeziehungen untereinander pflegen. Unternehmen erhalten eine sichere und leistungsfähige Basis, um ihre Anwendungen bedarfsgerecht aus dem Netz zu beziehen. Mittels Datenpriorisierung durch QoS in verschiedenen Classes of Service (CoS) lassen sich den Anwendungen Serviceklassen zuordnen. Je nach Priorität und Sensibilität einer Applikation können deren Vorfahrt im Netz und die Übertragungsqualität festgelegt werden. Wenn die Service-Klassen für echtzeitsensible Anwendungen (Sprache, Multimedia) nicht voll ausgelastet sind, nutzen andere Datenapplikationen (SAP, E-Mail) diese Bandbreiten vorübergehend mit. Sobald wieder vorrangige Anwendungen anstehen, erhalten diese sofort im Netz die „Vorfahrt“ auf ihren reservierten Bandbreiten zurück. Datenstaus werden vermieden und das Netz optimal ausgenutzt.

Ethernet VPN: Mit einer VPN-Lösung auf Grundlage des Ethernet-Protokolls können Unternehmen lokale Netzwerke an unterschiedlichen Standorten verbinden oder Rechenzentren anschließen. Diese Variante ist insbesondere für Unternehmen interessant, die ihre Router in eigener Verantwortung selbst managen wollen und damit ihre Hoheit im Umgang mit dem IP-Adresskonzept behalten.

Option für die Zukunft: Carrier Clouds

Weltweit betrachten Telekommunikationsanbieter auf dem Weg zum Netz der Zukunft verschiedene Entwürfe. Einer davon sind sogenannte Carrier Clouds, die unter anderem die Deutsche Telekom mit ihrem Architektur-Konzept „Tera Stream“ vorantreibt. Charakteristisch für Carrier Clouds sollen eine vereinfachte, originäre IP-Netzarchitektur und eine cloudbasierte Service-Bereitstellung sein.
Die heutige Migration der vorhandenen Telekommunikationsinfrastruktur auf IP wird als Voraussetzung für eine spätere Carrier-Cloud-Architektur eingestuft, denn das All-IP-Programm legt mit der Konsolidierung der Access-Produkte eine wichtige Grundlage dafür. Die spätere Technologieerweiterung, zum Beispiel hin zu einer Carrier-Cloud-Architektur, findet bei den Telekommunikationsanbietern statt. Sie wird dann von Unternehmen und Anwendern unter anderem durch weniger Protokolle sowie eine weitere Beschleunigung und Vereinfachung der Service-Bereitstellung wahrgenommen werden.

Die Architektur einer Carrier Cloud ist vergleichsweise einfach.

Frühere Architekturkonzepte führten bei den IP-Routern zu wachsender Komplexität bei der Service-Bereitstellung. Um heute IP-Services bereitzustellen, werden zahlreiche Protokolle, eine komplexe Plattformsteuerung mit Speziallösungen sowie eine große Anzahl von unterstützenden Netzen benötigt. Der Carrier-Cloud-Ansatz Tera Stream geht derzeit von nur zwei Typen von Routern aus: Der eine Router auf der Kundenseite aggregiert die Verkehre der Anwender, der andere Router verteilt diese auf ein Cloud-Service-Rechenzentrum oder auf das Internet beziehungsweise die Internet-Verbindungen (Peering) mit anderen Providern. Beide Router werden ausschließlich zu ihrem ursprünglichen Zweck verwendet: zum Routen von IP-Paketen. Die Bandbreite zwischen den Routern wird so dimensioniert, dass selbst zu Spitzenzeiten, in denen alle Kunden die zu erwartende Höchstkapazität nutzen, keine IP-Pakete im Netz verlorengehen sollen.

So gesehen handelt es sich zwar um ein einfaches, aber perfektes IP-Netzwerk. Es transportiert nur originäre IPv6-Pakete. IPv4- und MPLS-Pakete (MPLS = MultiProtocol Label Switching) werden zum Cloud-Service-Rechenzentrum getunnelt und dort verarbeitet. Aus Sicht der Telekommunikationsanbieter handelt es sich um einen Paradigmenwechsel der Produktion von Services: Die gesamte Service-Erbringung findet in der Cloud statt.

Dieser Beitrag basiert auf dem Whitepaper „All-IP“ von T-Systems International. Neben technologischen und Architektur-bezogenen Aspekten führt das Whitepaper Aspekte zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit durch All-IP sowie Facetten der Sprach- und Datenkommunikation im NGN auf. Zudem liefert es Handlungsempfehlungen für Unternehmen.

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1. Ein Grundgerüst, das verbindet
2. Technologische Ausgangs-situationen in Unternehmen
3. Hintergrund: IPv6 - Enabler für All-IP

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