Cloud-native Netzwerkstrukturen für mehr Flexibilität Die Netzwerkzukunft ist disaggregiert

Autor / Redakteur: Hannes Gredler / Dipl.-Ing. (FH) Andreas Donner

Reicht die Internet-Bandbreite aus? Eine Frage die sich viele Service Provider insbesondere jetzt, angesichts der andauernden Corona-Maßnahmen, einmal mehr stellen. Bereits während des letzten Lockdowns sind viele zu Peak-Zeiten an ihre Kapazitätsgrenzen gestoßen.

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Um der rasant steigenden Nachfrage gerecht zu werden, müssen Netzwerkbetreiber ihre Infrastruktur über den üblichen Netzwerk-Upgrade-Zyklus hinaus weiterentwickeln.
Um der rasant steigenden Nachfrage gerecht zu werden, müssen Netzwerkbetreiber ihre Infrastruktur über den üblichen Netzwerk-Upgrade-Zyklus hinaus weiterentwickeln.
(Bild: © Gorodenkoff - stock.adobe.com)

Home-Office, verstärkter Konsum digitaler Medien sowie die stark gestiegene Nutzung der Video-Telefonie, sei es beruflich oder auch privat, reizten die verfügbare Bandbreite mehr als aus. Hinzu kommt, wie eine Analyse der Deutschen Welle zu Internetgeschwindigkeiten weltweit nun zeigt, dass Deutschland in Sachen Speed im Europa-Vergleich nicht gerade zu den Spitzenreitern gehört. Ungarn hingegen führt mit seiner Hauptstadt, Budapest, die europäische Bestenliste an. Der Grund? Ungarn, anders als Deutschland, investierte bereits früh in den Ausbau von Glasfaser-Kabeln.

Angesichts der steigenden Nutzung, die nach stabilen und schnellen Netzwerken mit hohen Kapazitäten verlangt, ist ein weiterer Netzwerkausbau unvermeidlich. Eine Statista-Studie aus dem Jahr 2018 beispielsweise prognostiziert, dass das monatliche Datenvolumen des Internet-Traffics im Festnetz weltweit in 2022 bei 273 Exabyte liegen wird. Dabei muss jedoch beachtet werden, dass sich durch die Pandemie das Nutzerverhalten weltweit nachhaltig verändert hat. Es ist anzunehmen, dass Prognosen zu Datenvolumen und Internet-Nutzung innerhalb der kommenden Monate eine Korrektur nach oben erfahren werden. Für Netzbetreiber wiederum bedeutet das, dass sie ihre Pläne für den Netzausbau entsprechend anpassen müssen. Das ist jedoch einfacher gesagt als getan.

Netzausbau mit Hindernissen

Eine Anpassung der Netzwerkkapazitäten bringt für Netzbetreiber naturgemäß gewisse Investitionsanstrengungen mit sich. Doch müssen diese immer auch abwägen, ob sich die Investition auch bezahlt machen wird. Denn auch wenn die Netznutzung zunimmt, heißt das nicht automatisch, dass auch die ARPU (Average Revenue Per User) parallel mit ansteigt. Stattdessen lässt sich oft ein anderes Muster erkennen, bei dem Kunden mit bereits bestehenden Flatrate-Verträgen ein besonders intensives Nutzungsverhalten zeigen. Für die Betreiber bedeutet dies also, neben den hohen Lizenzkosten für Frequenzen und der Finanzierungskosten für den Infrastrukturausbau, auch noch steigende Betriebskosten.

Hinzu kommt, dass die Umsetzung neuer Infrastruktur-Projekte unter Verwendung der bisher üblichen Systeme viele Monate, wenn nicht Jahre beansprucht. Dies macht es unmöglich auf plötzlich erhöhte Anforderungen zu reagieren.

Ein weiteres Hindernis ist der monolithische Aufbau der Systeme, bei denen Software und Hardware von einem Anbieter stammen und aufeinander abgestimmt sind. Veränderungen oder gar Erweiterungen sind hier nur begrenzt möglich und mit hohen Kosten verbunden. Diese Geräte stellen fast immer eine Kompromisslösung dar, die die Hard- und Software-Anforderungen der Netzwerkbetreiber nie zu hundert Prozent erfüllen. Gleichzeitig steigen die Investitionskosten für diese Systeme schneller als die Einnahmen.

Netzwerkbetreiber müssen entsprechend umdenken, wenn sie auch künftig auf die konstant steigende Netzwerkbelastungen sowie mögliche Extremfälle vorbereitet sein und gleichzeitig profitabel bleiben wollen. Es wird ein von Grund auf neuer, struktureller Ansatz benötigt, der es ihnen erlaubt ihre Infrastruktur skalierbarer und kostensparender zu gestalten.

Ein Cloud-nativer Lösungsansatz

Mögliche Lösungen finden sich im „Cloud-nativen“ Ansatz großer IT-Unternehmen, die in großem Maßstab Infrastrukturausbau zu vergleichsweise niedrigen Kosten betreiben. Diese sind in der Lage ihre Netzwerksysteme je nach Bedarf innerhalb von Tagen, statt Monaten zu skalieren, indem sie unabhängige Software auf Standard-Hardware einsetzen und neue Kapazitäten mithilfe von Zero-Touch-Provisioning (ZTP) bereitstellen.

Die Zukunft des Netzes liegt in der Disaggregation, das heißt, in der getrennten Bereitstellung von Netzwerksoft- und Hardware. Dies ist dank neuster Standard-Netzwerkprozessoren möglich, die in einer neuen Kategorie leistungsstarker, kostengünstiger Bare-Metal-Switches eingesetzt werden. Beispiele dafür sind Unternehmen wie Edgecore oder Delta Networks. Die Switches besitzen zum einen einen, traditionellen Router-Systemen ähnlichen Aufbau, liegen jedoch bei gleicher Leistung preislich weit unter den herkömmlichen Telekommunikations-Switches und -Routern.

In Kombination mit einer neuen Generation spezieller Routing-Software, verwandeln sich diese Bare-Metal-Switches in leistungsstarke IP/MPLS-Switches für Breitbandnetzwerke. Es gibt bereits mehrere Softwareanbieter, die sich jeweils auf verschiedene Bereiche des Netzwerks spezialisiert haben, wie z.B. Breitbandzugang, Edge- oder Core-Netzwerke. Viele dieser neuen Softwareanbieter, wie beispielsweise RtBrick, verfolgen dabei einen ähnlichen Ansatz wie die großen Cloud-nativen IT-Unternehmen.

Die Switches werden so den Wünschen des Netzwerkbetreibers entsprechend vorkonfiguriert, was die Bereitstellung an den Endnutzer ungemein erleichtert, da für Installation und Konfiguration kein Servicemitarbeiter vor Ort mehr benötigt wird (ZTP). Gleichzeitig interagieren die operativen Mitarbeiter mit einem homogenen System, wodurch sie nicht erst im Umgang mit den Systemen und Prozessen verschiedener Anbieter geschult werden müssen. Kapazitäten lassen sich so in nur wenigen Minuten an jede Dimension des Systems anpassen, ohne dass dafür die vorhandene Infrastruktur verändert oder gar ausgetauscht werden muss.

Netzwerkkosten halbieren

Cloud-native Netzwerklösungen haben das Potential die Kosten für die Netzwerkinfrastruktur mehr als zu halbieren. Entsprechende Berechnungsmodelle, die traditionelle IP/MPLS Router mit disaggregierten Systemen vergleichen, zeigen, wie genau diese Kosteneinsparungen zustande kommen und welche zusätzlichen Vorteile Disaggregation Netzwerkbetreibern bieten kann. So ermöglicht die Disaggregation eine bessere Kontrolle über alle Systembestandteile und das Funktionsspektrum und bietet dabei mehr Flexibilität, Automatisierungsoptionen sowie eine leichtere Verwaltung.

Diese Modelle sind vereinfachte Darstellungen, die von einer großen Mindestanzahl an Abonnenten, einer hohen Nutzungsdichte sowie einer gewissen Nutzungsdauer, beispielsweise von fünf Jahren, ausgehen. Dennoch verschaffen sie einen guten Eindruck davon, welche Faktoren für die Kostenentwicklung entscheidend sind und wo bzw. ab welchem Zeitpunkt Kosten gespart werden.

Fazit

In den letzten Monaten wurde uns deutlich vor Augen geführt, wie sehr unsere Gesellschaft auf das Internet angewiesen ist. Es hat sich nicht nur das Nutzerverhalten nachhaltig verändert, es wurden auch technologische Entwicklung vorangetrieben, deren Bedeutsamkeit erst in einer Extremsituation, wie einer Pandemie, wirklich deutlich wurde. Netzwerkbetreiber haben einen Eindruck davon bekommen, wie schnell sich der Bedarf der Nutzer ändern kann und zudem einen Ausblick darauf erhalten, wie sich die Nachfrage nach der Bandbreite vor dem Hintergrund neuer Technologien entwickeln wird.

Hannes Gredler.
Hannes Gredler.
(Bild: RtBrick)

Um dieser Nachfrage gerecht werden zu können, müssen sie ihre Infrastruktur über den üblichen Netzwerk-Upgrade-Zyklus hinaus weiterentwickeln. Eine vorausschauende Planung, die den verschiedenen Ansprüchen gerecht wird, sowie eine realistische Kostenplanung ist hierbei entscheidend.

Über den Autor

Hannes Gredler ist Gründer und CTO von RtBrick.

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