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Autonome Netzwerkkonzepte: Mit dem adaptiven Netzwerk zu intelligenten Netzen

Die zunehmende Dynamik hinter SDNs, NFV und individuellen VNFs unterstützt Mobilfunkbetreiber dabei, aus starren proprietären Umgebungen auszusteigen. Die daraus resultierende Automatisierung der netzwerkbezogenen Prozesse ermöglicht Kosteneinsparungen und Effizienzsteigerungen.

Netzwerk Bildquelle: © putilov_denis Fotolia

Smart Cars, Smart Houses, Smart Production – alles soll smart beziehungsweise autonom werden, auch unsere Netze. Das autonome Netzwerk ist ein Trend, der sich seit einiger Zeit entwickelt. Seine Konfiguration, Wartung und Überwachung erfolgen autonom. Ein Eingriff durch das Netzwerk-Management ist nur minimal notwendig. Dies stellt ein großes Potenzial im Hinblick auf die Kosteneinsparung dar, die benötigten Kapazitäten eines Netzwerkes vergrößern sich dadurch jedoch nicht. Um die Vergrößerung von Kapazitäten zu ermöglichen, müssen Netzwerke auch adaptiv sein. Ein adaptives Netzwerk ermöglicht es Serviceanbietern, ihre aktuellen Infrastrukturen zu einem kontinuierlichen Prozess des Abgleichs zu entwickeln. Über diesen werden Informationen von Netzwerkelementen, Geräten und Benutzern an eine Softwareschicht zur Überprüfung, Analyse und Aktion weitergeleitet, ohne die Datenübertragung selbst zu blockieren.

Dieses Netzwerk besteht aus drei miteinander verbundenen Layern:

  1. einer programmierbaren Infrastruktur,
  2. intelligenter Analyse sowie
  3. einer Softwaresteuerung und Automatisierung.

Programmierbare Infrastruktur
Die programmierbare Infrastrukturebene beinhaltet die physischen und virtuellen Elemente des Netzwerks sowie die zugehörigen Daten. Dieser Layer kann die Daten interpretieren, die es dem Netzwerk ermöglichen, sinnvolle autonome Entscheidungen zu treffen; vom Routing des Datenverkehrs um eine fehlerhafte Schaltung herum bis hin zur Untersuchung und  Problembehebung bei Latenzzeiten oder die Reaktion auf eine geringere Kapazität einer bestimmten Verbindung.

Die programmierbare Infrastruktur erfordert neben einem flexiblen Netz eine rekonfigurierbare Glasfaserkommunikation. Diese ermöglicht es, Kanäle mit variabler spektraler Belegung über jeden Pfad und über jedes optische Spektrum im Netzwerk umzuleiten. Darüber hinaus muss die Telemetrie der IP-Schicht mit den Routingdaten korrelieren. Eine programmierbare Infrastruktur benötigt abstimmbare kohärente Transponder, um eine flexible Anzahl von Clientsignalen effizient auf die variable Leitungskapazität abzubilden. Dies wiederum erfordert ein zentralisiertes, speziell entwickeltes optisches Transportnetzwerk (OTN) oder eine Packet-Switching-Architektur.

Analytik und Intelligenz
Da die Anbieter in ihren Netzwerken mit einem signifikanten Anstieg von Daten sowie der Nachfrage nach immer mehr Inhalten (und somit Daten) konfrontiert sind, können die Auswirkungen dieser Entwicklung komplex ausfallen. Aber diese Herausforderungen haben auch Vorteile, da sie den Anbietern Zugang zu einer wachsenden Fülle von Informationen bieten, die ihnen bei effektiver Nutzung helfen, bessere Entscheidungen zur Netzwerk-Optimierung und damit zu einem besseren Kundenerlebnis zu treffen. Ein einfacher Zugriff auf alle Informationen, die für eine genaue Planung und Optimierung der Netzwerkressourcen erforderlich sind, hilft den Anbietern, sowohl den aktuellen als auch den zukünftigen Bedarf zu decken sowie potenzielle Netzwerk- und Serviceunterbrechungen zu erkennen, bevor sie überhaupt eintreten. Außerdem eröffnet es ihnen die Möglichkeit, den Bandbreitenbedarf des Netzwerks dynamisch an die Bedürfnisse ihrer Kunden anzupassen. Mit der Weiterentwicklung der Netze, werden solche datengesteuerten Entscheidungen zu den wichtigsten Chancen für die Netzbetreiber.

Softwaresteuerung und -automatisierung
Das Marktumfeld für Netzbetreiber wird immer komplexer. Während Fortschritte wie Network Function Virtualization (NFV) und Software Defined Network (SDN) On-Demand-Dienste ermöglichen, fehlt es den bestehenden Netzwerkmanagement- und Operational-Support-Systemen (OSSs) an der Größe und Flexibilität, um die Anforderungen dieser dynamischeren Netzwerktechnologien zu erfüllen. Einfache Automatisierungsmethoden wie benutzerdefiniertes Skripting werden oft verwendet, um wiederholte manuelle Aufgaben zu reduzieren. Anbieter müssen jedoch nach robusteren Automatisierungsfunktionen suchen, um die betriebliche Komplexität zu reduzieren und die Effizienz bei der Skalierung zu verbessern.

Eine effektive Automatisierung von Netzwerkaufgaben, wie das Laden von Zugangscontrollern und Provisionierungsroutern, oder die automatisierte Berechnung und Konfiguration von MPLS-TE-Tunneln zur Optimierung des Datenverkehrs und zur Entlastung von Datenstaus, kann diese Fehler beseitigen und das Netzwerk auf Höchstleistung halten. Entscheidend ist bei der Automatisierung, dass sie herstellerübergreifend arbeiten kann. Einige Technologien können gut mit einer Auswahl von Hardware eines einzigen Anbieters arbeiten. Folglich müssen für Interoperabilität der unterschiedlichen Netzwerkkomponenten entsprechende APIs zum Einsatz kommen, damit die Daten effizient und schnell von Punkt zu Punkt transportieren werden können. Die Sicherstellung der vollständigen Funktionalität eines solchen Netzwerks wird einige Zeit in Anspruch nehmen und eine Weiterentwicklung der aktuellen infrastrukturellen Umgebung der Anbieter sein. Der Weg dorthin wird ein längerer Prozess sein. Jeder Anbieter hat dabei einen anderen Ausgangspunkt, abhängig von seiner aktuellen Netzwerkinfrastruktur, der Marktdynamik und den Geschäftszielen.