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Warum Network Functions Virtualization gerade in einer 5G-Welt wichtig ist Intelligente Transparenz und NFV als integrale Bestandteile von 5G

Autor / Redakteur: Dr. Martin Klapdor / Dipl.-Ing. (FH) Andreas Donner

5G löst bei den Anbietern digitaler Dienste einen regelrechten Hype aus. Immer schneller werden neue Services auf den Markt gebracht und Netzwerke hinsichtlich ihrer Leistung optimiert, um im entstehenden 5G-Ökosystem konkurrenzfähig zu sein. Extrem wichtig in diesem Zusammenhang: Network Functions Virtualization.

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Ohne Network Functions Virtualization und Software-Defined Networking kann 5G sein Potenzial nicht entfalten.
Ohne Network Functions Virtualization und Software-Defined Networking kann 5G sein Potenzial nicht entfalten.
(Bild: © picochi - stock.adobe)

Gerade beim Design ihrer Angebote und potenzieller Einsatzszenarien spielen die Virtualisierung von Netzwerkfunktionen (Network Functions Virtualization; NFV) und Software-definierte Netzwerke (Software-Defined Networking; SDN) eine wichtige Rolle. Doch auch wenn umfangreiche NFV-Implementierungen durchgeführt wurden, greifen diese meist nur bei einem kleinen Teil des Datenverkehrs der Netzbetreiber. Dabei ist die NFV zweifellos immer noch der pragmatischste und schnellste Weg, um neue Dienste für Unternehmen und ganze Branchen einzuführen. Zudem kann mittels NFV auch zusätzliche Kapazität für IoT-Anwendungen realisiert werden. Serviceanbieter sind daher gut beraten, sich weiterhin mit NFV zu beschäftigen, da sie im Zeitalter von 5G die Verbindungsgeschwindigkeiten erhöht.

Anstehende Herausforderungen

Es wird weitgehend angenommen, dass die meisten Unternehmen durch die parallele Orchestrierung von NFV und einem traditionellen Netzwerk in Sachen Ressourcen-Management überfordert werden. Daher revidieren viele Betreiber ihre Kalkulation des Return-on-Investments eines NFV-Einsatzes und fahren in der Konsequenz die Skalierung herunter.

Etliche führende Service-Provider haben NFV daher bis heute noch immer nicht umfassend eingeführt und leiten lediglich relativ geringe Volumina ihres Datenverkehrs über ihre virtuellen Infrastrukturen. Dennoch wollen sie neue 5G-Dienste so schnell wie möglich einführen, da die Technologie immer mehr an Bedeutung gewinnt. Gleichzeitig sind sie aber unsicher, ob NFV ihnen dabei helfen kann, dieses Ziel zu erreichen. Sie unterschätzen dabei, dass die Virtualisierung die effizienteste Strategie ist und NFV ein Plus an Skalierbarkeit und Agilität bringt, die dem Wachstum zugutekommen kann.

Entsprechend führt das Bundesministerium für Bildung und Forschung in seinem White Paper „5G Charakterisierung“ aus, dass Software-Defined Networking (SDN) und Network Functions Virtualization (NFV) Schlüsselmerkmale von 5G sind, durch die das gesamte Netzwerk eine programmierbare, flexible und universelle Infrastruktur erhält.

In Multi-Cloud-Umgebungen sind Anwendungen und Workloads auf verschiedene Cloud-Umgebungen verteilt und wechseln oft kurzfristig zwischen den Umgebungen. Service-Assurance-Systeme müssen also eine korrelierte Ansicht der Performanz der Anwendungen und der verwendeten Netzwerke des WAN (SD-WAN und IP/MPLS) liefern.

Eine nahezu in Echtzeit verfügbare hochgranulare Ansicht der Anwendungs- und Netzwerkleistung ermöglicht es, Leistungsverschlechterungen zu erkennen und korrigierend einzugreifen, bevor Nutzer betroffen sind. Hierfür muss das Assurance-System mit dem SD-WAN-Controller und dem Orchestrator in einem geschlossenen Regelkreis zusammenarbeiten, um Echtzeitinformationen über die Serviceketten innerhalb des uCPE (Universal Customer Premises Equipment) der gewählten dynamischen Pfade zu erhalten und dem Controller sowie dem Orchestrator Leistungsinformationen zur Verfügung zu stellen.

Die so mögliche detaillierte Analyse der Auswirkungen der Netzwerkleistung auf die Anwendungsleistung erlaubt es, Probleme proaktiv zu erkennen, zu isolieren und eine Verschlechterung der Serviceleistung zu verhindern.

In den Wolken

Cloud-Anbieter kooperieren mit Carrier Service Providern (CSPs), um die Komplexität am Digital Edge – also am Rand der Netzwerke –, die aus der Umstellung auf 5G resultiert, zu reduzieren. Das so genannte Edge Computing umgeht den Flaschenhals, der bei der Übertragung immer größerer Datenmengen an zentrale Recheneinheiten entsteht, und eliminiert so eine Hauptursache für Laufzeitverzögerungen. Gerade für Anwendungen, die auf große Datenmengen in Echtzeit angewiesen sind, etwa Connected Cars, stellt dies eine Grundvoraussetzung dar.

Cloud-Anbieter paketieren und monetarisieren auch die Public Architecture, um Systeme unterzubringen, die eine geringere Latenzzeit und einen massiven Durchsatz erfordern. NFV-Architekturen bieten die nötige Netzwerkflexibilität für neue Servicemodelle und eine schnelle Skalierung. Diese Vorteile lassen sich jedoch nur realisieren, wenn die NFV-basierten Lösungen über Toolchain-Technologien für Automatisierung und Orchestrierung integriert werden.

Die Lösung: virtuell und intelligent

Was Service-Provider benötigen, ist die intelligente Transparenz für eine verteilte Architektur. Dafür bieten sich Software-Lösungen an, die relevante Daten über virtualisierte Sonden durchgängig und domänenübergreifend für alle Netzwerkschichten erheben und an Analysewerkzeuge übermitteln. Empfehlenswert ist dabei der Einsatz einer Netzwerkanalyseplattform für die zentrale Aggregation und Korrelation der Leistungsdaten von Netzwerk und Anwendungen, die über frei definierbare Berichtsfunktionen verfügt und somit das Reporting gewährleistet. Erweiterte Machine-Learning-basierte Analysefunktionen liefern zusätzlich Prognosen über die Servicequalität, sodass Verschlechterungen rechtzeitig erkannt und eingedämmt werden können.

Virtuelle Sonden mit intelligenter Datentechnologie und die entsprechenden Tools erfassen und analysieren alle wichtigen Datenpunkte, um in der Praxis verwertbare Erkenntnisse zu liefern. "Intelligent" ist in diesem Fall von entscheidender Bedeutung und steht dafür, nicht alle Informationen ohne Priorisierung in den Analysefluss zu übernehmen, sondern sicherzustellen, dass die Daten eine möglichst große Relevanz für die Funktionalität besitzen. Denn die Verarbeitung großer Mengen irrelevanter Informationen ist nicht nur kosten-, sondern auch zeitintensiv, was eine sofortige Reaktion bei Zwischenfällen ausschließt.

Schnell reagierende und präzise arbeitende Datenwerkzeuge, die Informationen dem spezifischen Einsatzrahmen gemäß konsolidieren, bilden daher die Grundlage dafür, auf Serviceausfälle nahezu in Echtzeit reagieren zu können. Bei 5G ergeben sich weitere Vorteile, da die Fähigkeit eines Service-Providers erweitert wird, die Vorgänge im Netzwerk zu verstehen und dadurch Einblick in die Leistungsmerkmale eines bestimmten Dienstes zu erhalten. Das kann beispielsweise ein SD-WAN-Service für Unternehmen in der frühen Phase der 5G-Bereitstellung oder in naher Zukunft ein umsatzstarker Konsumentenservice wie das UHD-Gaming sein.

Um diese Ergebnisse zu erzielen, müssen Dienstleister freilich verstärkt virtualisierte Infrastruktur für Software-definierte Lösungen einsetzen. Gerade 5G braucht die Virtualisierung, um neben Leistung auch Wirtschaftlichkeit zu gewährleisten. Und die Virtualisierung braucht 5G, weil sich so die Gelegenheit bietet, erstmals die Vorteile einer vollständig virtualisierten Betriebsumgebung zu demonstrieren.

Lohnende Investitionen

Für die Anbieter digitaler Serviceleistungen eröffnen sich gute Chancen, jedoch nur, wenn sie in ihre Netze investieren. Wie das Weltwirtschaftsforum annimmt, könnte die digitale Transformation der Netzwerke durch NFV und 5G bis 2025 einen Wert von 2 Billionen Dollar für die Telekommunikationsindustrie, die Verbraucher und die Gesellschaft generieren.

Martin Klapdor.
Martin Klapdor.
(Bild: Schwarz- Petra Vallentin / Netscout)

Fazit

Ohne Zweifel: Sowohl NFV als auch 5G steigern die möglichen Kapazitäten der Workloads und können die Verwaltung der Hardware erleichtern. Nicht zu vergessen sei zudem, dass mit NFV eine höhere Agilität und Flexibilität erreicht wird. Entsprechend wird es einfacher, innovativ zu agieren, um 5G-Netze auf künftige technologische Veränderungen vorzubereiten. Die Anwendung von Virtualisierungstechnologien wie NFV und SDN für 5G-Netzwerke ist daher unerlässlich, wenn 5G ergebnisorientiert und zu angemessenen Kosten eingesetzt werden soll.

Über den Autor

Martin Klapdor ist Senior Solutions Architect im CTO Office bei Netscout.

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Dr. Martin Klapdor

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Senior Solutions Architect, NETSCOUT, Netscout