Nachhaltig und effizient zur Netzwerkarchitektur der Zukunft

Die Pandemie hat Trends wie die Nutzung von Cloud- und Streaming-Diensten sowie Remote Work noch verstärkt. Der damit explosiv gestiegene Bandbreitenbedarf stellt die Betreiber der Netzwerke und Austauschknoten vor neue Herausforderungen. Doch wie meistern die Betreiber diese Herausforderungen? Das zeigt Ihnen Hendrik Kahmann, Head of Business Development bei Axians Networks & Solutions GmbH, anhand spannender Use Cases und Beispiele in diesem Beitrag.

Denkt man zehn Jahre zurück, war E-Mail noch eine der wichtigsten Smartphone-Anwendungen. Da musste man sich sonst mit Apps noch etwas zurückhalten, damit nicht das Datenvolumen erschöpft war. Der mobile Zugang ins Internet war mühsam, an Video-Streaming in 4K, wie es heute als Flatrate mit vielen Handyverträgen kommt, war damals noch gar nicht zu denken, an autonomes Fahren, das mit einem neuen Gesetzentwurf in greifbare Nähe rückt, auch nicht. Ein Tag ohne Internet, stationär oder mobil, ist für den Großteil der Bevölkerung auch nicht mehr denkbar. Viele stationäre Geschäfte wären in der Krise ohne hybride Konzepte gar nicht überlebensfähig. Die Kunden wollen es so: vor Ort und online einkaufen.

Digitalisierung schafft neue Abhängigkeiten

Damit schafft die Digitalisierung aber ständig neue Abhängigkeiten, die in der Pandemie noch stärkere gesellschaftliche Auswirkungen auf alle Berufstätigen haben. Das stellt unsere Unternehmenskunden, die Telekommunikationsanbieter sowie die Betreiber von Carrier-Netzen und Internet-Austauschknoten (IXPs), vor neue Herausforderungen, weg von der reinen Technologie.

Entsprechend sind wir von Axians Network & Solutions auch viel mehr gefragt, 360°-Beratung zu leisten. Die B2B-Kunden wollen nicht nur wissen, wie sie ihre Netzwerkarchitektur und Infrastrukturen ausbauen und effizienter gestalten, sondern auch, wie sich die Technologien entwickeln und wie sie damit echte Mehrwerte für ihre Kunden generieren können. Der Kundennutzen wird zu einem ganz zentralen Anliegen der großen Telekommunikation-, Netzwerk- und Infrastrukturanbieter.

Als Axians interessieren uns natürlich in erster Linie B2B-Kunden und entsprechende Anwendungen. Wir erleben einen enormen Zuwachs bei Managed Cloud-Services, beim Industrial Internet of Things (IIoT) mit Blick auf autonome Prozesse und Smart Factories. Große Maschinen erfassen heute über 3D-Kameras in Sekundenbruchteilen zum Beispiel selbst, wieviel sie noch abschleifen müssen.

Corona und radikal veränderte Verhaltensmuster

Hinzu kommt ein sich auch pandemiebedingt radikal veränderndes Verhaltensmuster der Kunden hin zu Remote Work und noch mehr Online-Shopping, das das Ganze nocheinmal wie ein Turbo beschleunigt. Letzteres Beispiel zeigt aber auch, wie die Grenzen von B2B zu B2C immer fließender werden.

Denn natürlich sind wir alle auch Consumer und greifen für einen Filmabend oder Fußball am Samstag mehr und mehr auf Streaming-Dienste zu.

Da verlagert sich sehr viel vom Content und Traffic in die Netze. Im Grunde sind das endliche Ressourcen. Die lassen sich natürlich ausbauen, aber gerade an den zentralen Knoten ist das oft eine enorme Herausforderung, die wir zum Beispiel mit der DE-CIX gemeistert haben. Das ist einer der größten IXP-Betreiber der Welt, und schätzungsweise läuft bei ihm in Frankfurt zehn Prozent des deutschlandweiten Traffics zusammen. Wieviel genau, lässt sich wegen der vielen angeschlossen Internet Service Provider und Carrier nicht sagen. Durch flexibles Zuschalten von Glasfaserkapazitäten über Density Wavelenght Division Multiplexing, kurz DWDM, konnte DE-CIX mit unserer Hilfe im März 2020 im ersten Corona-Lockdown mit einem neuen Rekord von 16,5 Tbit/s soviel Breitbandkapazitäten in Frankfurt bereitstellen, um damit theoretisch ganz Europa ins Homeoffice schicken und noch dazu die Fußball-EM sehen zu lassen.

Virtualisierung lässt ohne Aufwand frei skalieren

Erreichen konnten wir das durch eine sehr stark modular skalierbare Plattform in den einzelnen Standorten von DE-CIX. Dabei kommt natürlich auch zugute, dass sich die Übertragungsrate pro Glasfaser in den zurückliegenden zehn Jahren von 10 Gbit/s auf 800 Gbit/s vervielfacht hat. Wo früher bei einem prognostizierten Engpass ein Jahr vergehen konnte, um die Komponenten und Strukturen auszutauschen, können wir heute ohne bauliche Maßnahmen im Handumdrehen installieren und so viel stärker skalieren. Da kommt auch die Virtualisierung ins Spiel. Für mehr Bandbreiten hatte man früher einen neuen Router gekauft, für Filesharing, Drucken und Datenbanken jeweils eigene Server.

Das waren alles eigene monolithische Systeme vergleichbar mit Küchengeräten, die eine zum Pürieren, die andere zum Kneten, wieder eine zum Aufheizen von Soßen. Heute gibt es diese Funktionen alle in einer Küchenmaschine. Bei der Netzwerk-Virtualisierung ist das ganz ähnlich. Du nimmst ein Stück große Hardware mit entsprechenden Bandbreiten und packst alle Funktionen als virtuelle Maschinen obendrauf.

Das macht es sehr viel einfacher zu skalieren. Die große Herausforderung ist jedoch, dass so ein System sehr viel komplexer zu warten ist, weil man plötzlich zwei oder mehr Ebenen hat, nicht mehr ein Team für alle Router-Fragen. Heute muss man das alles trennen. Einer muss sich mit der Hardware auskennen, der andere mit der Virtualisierung, der dritte mit der Routing-Software.

Automatisierung reduziert Komplexität

Um die Komplexität zu nehmen, geht der Trend stark in Richtung Automatisierung und Standardisierung. Es gibt dafür eine Reihe von Projektansätzen und Softwaretools, aber irgendwann muss das alles mal aufgesetzt werden. Denn anders als der Router früher ist die nackte Hardware heute zwar sehr viel mächtiger, kann sie aber erstmal gar nichts.

Erst nach Einrichtung des Betriebssystems und der Konfiguration ist die Hardware bereit, die verschiedenen Funktionen aufzunehmen. Der Vorteil ist, dass man massiv an Flexibilität gewinnt. Und wichtig für Telekommunikationsanbieter ist auch, dass es die Abhängigkeiten von den Herstellern drastisch reduziert. Denn egal welche Software darauf läuft, die darunterliegende Hardware lässt sich jederzeit ganz leicht austauschen.

In einem normalen Carrier-Netz laufen aber viele Ressourcen zusammen, die oft gar nicht genutzt werden. In unserem Innovation & Testing Center (ITC) haben wir das geändert und eine Software entwickelt, die es erlaubt, gerade nicht genutzte Komponenten herunterzufahren.

Wenn ein Kunde das ICT von Axians bucht, sind nur die jeweils benötigten Hardware-Systeme aktiv, die anderen bleiben abgeschaltet. Somit konnten wir den Gesamtverbrauch des ICT um 30 bis 35 Prozent senken. Das ist unser Beitrag zu Klimaschutz und Nachhaltigkeit. Den könnte man ein Stückweit auch auf die großen Carrier-Netze ausweiten, indem man die sogenannten Content Delivery Nodes im Netz näher an den Endkunden heranbringt, sprich an die DSL- und Kabelanschlüsse.

Energieeffizienz ist nicht alles

Bei einem Peak, zum Beispiel Sonntagabend, wenn jeder Netflix, Amazon Prime und Co. einschaltet, oder am Samstag zum Start der Bundesliga, könnte man so sukzessive flexibel Ressourcen zuschalten, sobald das Breitband-Limit erreicht ist, um die Nodes dann nachts oder zu den Berufsverkehrstoßzeiten schlafen zu legen. Das würde enorm viel Energie sparen. Natürlich kann man die Ressourcen nicht mal schnell um 50 Prozent reduzieren, aber wenn man den Energiebedarf für Telekommunikationsnetze bedenkt, könnte man bei nur 5 Prozent Ersparnis ein paar Kleinstädte mit Strom beliefern.

Fortschreitende Energieeffizienz der Hardware ist natürlich auch ganz wichtig, aber nicht alles. Es geht auch darum, die Geräte effizient einzusetzen. Wir arbeiten schon an Smart-City-Konzepten, bei denen autonome Fahrzeuge praktisch immer freie Fahrt haben, weil sie über Vehicle-to-Vehicle- und Vehicle-to-Infrastruktur-Vernetzung (V2V/V2I) miteinander und mit der Ampel sprechen.

Die Autos fahren in Kolonne und können viel schneller darauf reagieren, wann das Erste losfährt. Effizienz heißt also auch intelligente Ressourcennutzung.

Die IT ist da ein Riesenhelfer. Aber wir müssen es gleichzeitig auch schaffen, Komponenten so leistungsfähig zu machen und in die Netzgrenzen, in die Edge, zu verlagern, dass wir Dinge nicht mehrmals tun müssen. Die Netze werden dadurch entlastet und es braucht weniger Riesen-Rechenzentren, um Streaming-Dienste oder anspruchsvolle B2B-Anwendungen zu hosten und sie dann zu jedem Kunden einzeln zu tragen. Wichtig ist also, in der Struktur großer Netze so zu wachsen, dass es sinnvoll ist und nicht einfach nur, um das Bedürfnis zu befriedigen.

Quelle Titelbild: AdobeStock / baranq