Adaptive Netze im Fokus

Warum reine Netz­au­to­ma­ti­sie­rung nicht reicht

| Autor / Redakteur: Eugen Gebhard / Andreas Donner

Reine Automation ist im Netzwerkbereich nicht unbedingt der Weisheit letzter Schluss.
Reine Automation ist im Netzwerkbereich nicht unbedingt der Weisheit letzter Schluss. (Bild: © Eisenhans - stock.adobe.com)

Viele Netzbetreiber streben nach der vollkommenen Automatisierung ihrer Netze. Doch die autonome Netzwerkwerktechnologie alleine reicht nicht aus, um den heutigen und künftigen Anforderungen an Bandbreite, Stabilität und Flexibilität gerecht zu werden. Vielmehr ist die richtige Mischung von Automatisierung, Intelligenz und Skalierbarkeit entscheidend, um Netzwerke an ein sich ständig änderndes Umfeld anzupassen.

Seit der Einführung der ersten öffentlichen Telefonnetze haben sich Netzwerke beständig weiterentwickelt. Während der verschiedenen Entwicklungsphasen – von festen Endpunkten im Anfangsstadium des Internets bis zu den Breitbandnetzwerken von heute, die mobile Nutzer mit Großrechenzentren und Traffic-Giganten wie Netflix, Amazon und Facebook verbinden – wurden Netzwerke stets an die neuen Anforderungen angepasst.

Konsequenterweise wandelt sich die ehemals statische Infrastruktur so tiefgreifend wie noch nie zuvor. Das neueste Beispiel hierfür sind autonome Netzwerke, ein Trend, der sich schon seit geraumer Zeit abzeichnet. Autonome Netzwerke werden praktisch ohne menschliche Eingriffe betrieben. Sie übernehmen selbstständig ihre eigene Konfiguration, Überwachung und Wartung.

Netzbetreiber benötigen zwar mehr Automatisierung, um mit der harten Realität heutiger Umgebungen klarzukommen. Aber volle Automatisierung und autonome Netze sind nicht die alleinige Antwort. Da die heutigen Umgebungen sich schon morgen ändern werden, muss die Automatisierung laufend überarbeitet und angepasst werden.

Entsprechend gilt es, die Netze flexibler zu gestalten. Eine sinnvolle Weiterentwicklung dieser autonomen Netze sind adaptive Netze. Diese sind schon in ihrer Konzeption darauf ausgelegt, mit den Netzbetreibern zu wachsen und sich an die Veränderungen der geschäftlichen Anforderungen und des Markts anzugleichen.

Adaptive Netzwerke lösen die existierenden Netzwerke ab und führen zu einer dynamischen, programmierbaren Infrastruktur. Die Basis dafür sind intensive Analysen in Echtzeit und ein hoher Automatisierungsgrad. Damit können Provider ihre aktuelle Infrastruktur in ein Kommunikationssystem umwandeln, wobei sie Informationen von Netzwerkelementen, Instrumentierung, Benutzern und Anwendungen zur Überprüfung, Analyse und Umsetzung an einen Software-Layer übertragen. Dadurch wird das Netzwerk selbst entlastet.

Das adaptive Netzwerk besteht aus drei wichtigen Layern

Programmierbare Infrastruktur: Dazu gehören die physischen und virtuellen Elemente des Netzwerks und die damit verbundene Telemetrie. Der programmierbare Infrastruktur-Layer ermöglicht es dem Netzwerk, anhand von ausgewerteten Daten, Entscheidungen zu treffen. Dazu zählt beispielsweise das Umleiten des Datenverkehrs bei Ausfall einer Verbindung oder das Prüfen und Beheben von Latenz- oder Kapazitätsproblemen bei einer bestimmten Verbindung.

Für programmierbare Infrastrukturen ist ein rekonfigurierbarer photonischer Layer mit flexiblem Grid erforderlich, um die Umleitung von Kanälen mit variabler spektraler Auslastung über jeden Pfad und über jedes optische Spektrum im Netz zu ermöglichen. Zudem sind einstellbare kohärente Transponder Voraussetzung für programmierbare Infrastrukturen, damit eine flexible Anzahl von Client-Signalen effizient auf die variable Leitungskapazität übertragen werden kann. Dafür ist wiederum ein zentralisiertes Optical Transport Network (OTN) oder eine Packet-Switching-Architektur erforderlich.

Analytik und Intelligenz: Die programmierbare Infrastruktur generiert erhebliche Datenmengen (Big Data), die Tendenzen anzeigen, an die sich das Netzwerk im Laufe der Zeit anpasst. Big Data liefert dem Netzwerk Informationen für die langfristige Anpassung, zu auffälligen Datenverkehrsmustern und zu potenziell anfälligen Netzwerkkomponenten. Es folgen weitere Analysen, beispielsweise die Störung einer Verbindung oder eine kurzfristige Kundenanfrage.

In solchen Fällen ist eine schnelle Reaktion des Netzwerks wichtig. Solche Reaktionen werden durch die Analytik veranlasst. Aber menschliches Eingreifen oder das Anwenden von vordefinierten Richtlinien ist ebenfalls möglich, um die entsprechenden Vorgänge je nach Bedarf zu genehmigen oder zu verändern. Bei einem vollkommen autonomen Netzwerk wäre an dieser Stelle kein Eingreifen des Betreibers möglich.

Softwaresteuerung und -automatisierung: Forschungen haben ergeben, dass menschliches Versagen eindeutig der häufigste Grund für Netzwerkausfälle ist. Laut Schätzungen des Network Barometer Report 2014 von Dimension Data ist es für 32 Prozent aller Ausfälle verantwortlich. Durch die Automatisierung von Netzwerkaufgaben, wie dem Laden von Zugriffskontrollen und der Provisionierung von Routern, können diese Fehlfunktionen vermieden werden, sodass das Netzwerk ständig mit optimaler Leistung arbeitet.

Dabei ist es ausschlaggebend, dass die Automatisierung anbieterübergreifend erfolgt. Manche Technologien lassen sich nur mit den Geräten eines einzigen Herstellers einsetzen; die meisten Netzwerke basieren jedoch nicht nur auf der Ausrüstung eines Herstellers. Um die Leistungsfähigkeit sicherzustellen und Daten effizient und schnell transportieren zu können, müssen Netzwerke untereinander kompatibel sein und APIs verwenden.

Diese einheitliche Lösung berücksichtigt alle Aspekte der intelligenten Automatisierung: zweckbasierte Orchestrierung, Analytik, programmierbare Domänensteuerung und mehr. Die Mikroservices-basierte Architektur ist skalierbar und bietet die Möglichkeit für Erweiterungen. Darüber hinaus ermöglicht die DevOps-Integration flexible Betriebsfunktionen und Services.

Die drei Schlüsselfaktoren für die Einführung eines adaptiven Netzes

Für die erfolgreiche Implementierung adaptiver Netzwerke sind drei Faktoren von besonderer Bedeutung:

  • Netzwerk-Analytik und Intelligenz – Durch die Erhebung und die Analyse einer Vielzahl von Daten in allen Schichten des Netzes entstehen auch völlig neue Erkenntnisse, welche Faktoren wie schnell und wie umfangreich die Performance und Stabilität der Netze beeinflussen. Damit ergibt sich die Möglichkeit, prädiktive und adaptive Maßnahmen zu ergreifen, um die Verfügbarkeit von Netzen zu erhöhen und Änderungen am Netzwerk in Echtzeit umzusetzen.
  • Herstellerübergreifende Steuerung – durch die Weiterentwicklung hin zu Software-Defined Networking (SDN) und Multi-Vendor-Orchestrierung wird eine echte Netzwerkautomatisierung immer einfacher umsetzbar. Wenn neue Services bestellt werden oder die Daten aus dem Netz die Notwendigkeit von Änderungen in Echtzeit nahelegen, kann eine offene, Software-basierte Architektur mit Multi-Domain Service Orchestration (MDSO) diese Anforderungen in Netzwerkaktionen umsetzen.
  • Dynamische Netzwerkressourcen – Virtuelle und physische Netzwerkressourcen bilden die Grundlage des adaptiven Netzes, wobei enorme Bandbreiten mittlerweile als selbstverständlich vorausgesetzt werden. Aber anders als in der Vergangenheit muss diese Infrastruktur jetzt auch skalierbar und offen sein und über offene Schnittstellen verfügen, die flexible Management- und Steuerungsmethoden unterstützen. Eine programmierbare Infrastruktur muss außerdem über eine fortschrittliche Instrumentierung verfügen, um Echtzeit-Leistungsdaten für intelligente Analytik-Engines bereitzustellen, um so fundierte Erkenntnisse zu gewinnen. Auf dieser Grundlage kann sich das Netzwerk dynamisch an ständig ändernde Bandbreitenanforderungen anpassen und seine Leistung optimieren.

Fazit

Zwar sind die beschriebenen Rahmenbedingungen klar, aber damit sind sie noch lange nicht einfach umsetzbar. Die heutigen Netze sind komplexer und verschachtelter als je zuvor. Für die Provider geht es jetzt darum, diese Technologien für den Aufbau und den Betrieb adaptiver Netzwerke zu nutzen.

Die Umsetzung dieser Evolution wird Jahre dauern. Für viele Provider geht es dabei um nicht mehr als den Fortbestand auf dem Markt.

Eugen Gebhard.
Eugen Gebhard. (Bild: Ciena)

Über den Autor

Eugen Gebhard ist Managing Director, Northern- Central- Eastern Europe & Russia von Ciena. Im Unternehmen zeichnet er damit verantwortlich für die Expansion des Netzwerkinfrastruktur-Spezialisten auch in Deutschland. Durch seine langjährige Tätigkeit in unterschiedlichen Positionen bei Ciena und anderen Unternehmen im Bereich der Netzwerkinfrastruktur ist er bestens mit den Anforderungen der Kunden, der Technologie sowie den Rahmenbedingungen des Netzausbaus vertraut.

Als Diplom-Ingenieur der Elektrotechnik verfügt er zudem über den nötigen technischen Hintergrund, um auch komplexe infrastrukturelle Erweiterung und Flexibilisierung der Netze und die dazugehörigen Herausforderungen zu analysieren und den damit einhergehenden Bedürfnissen der Kunden optimal zu begegnen.

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