Die Netzwerke der Zukunft tendieren zu anpassbaren Diensten

Die Architektur für Service Customized Networks wird eine ausdifferenzierte Qualität von Diensten ermöglichen, indem einfache und offene Systeme eingesetzt werden, die flexibel, skalierbar und sicher sind.

von Liu Yunjie, Direktor des Ausschusses für Wissenschaft und Technologie bei China Unicom, Dekan der School of Information and Communication Engineering, Beijing University of Posts and Telecommunications (BUPT), und Direktor des Jiangsu Future Networks Innovation Institute

Nach mehr als 40 Jahren der Entwicklung kann die Geschichte des Internets in zwei Abschnitte unterteilt werden. Zwischen 1969 und 1989 wurde die Technologie in Pilotversuchen zur Datenübertragung über weite Distanzen genutzt. In den frühen 1990er Jahren entstanden Webtechnologien und E-Commerce. Das Internet befindet sich nun in einer neuen Ära der Herausforderungen. Darunter fallen die Fähigkeit, sich an neue Geschäftsanforderungen anzupassen, den stark anwachsenden Datenverkehr zu bewältigen, und sich nahtlos in die Realwirtschaft einzugliedern.

Neue Dienste benötigen flexiblere Netzwerkarchitekturen

Nach aktuellen Industrie-Statistiken für 2016 machen Over-The-Top (OTT)-Dienste wie Streaming von Audio- und Videoinhalten 71% alles Internet-Datenverkehrs aus. Die positive Auswirkung dieser Entwicklung für Telkos ist ein insgesamt steigender Gewinn. Da das Geschäftsmodell der Carrier auf dem Internet-Zugang, nicht dem Datenvolumen basiert, bieten große Investitionen in Backbone-Netzwerke für sie einen geringen Anreiz und lohnen sich nur begrenzt. Die Zurückhaltung der Carrier bei langfristigen Kapitalinvestitionen birgt Risiken für die Wertschöpfungskette der Industrie.

Kann dieses Problem gelöst werden, indem Kunden die Datenmenge berechnet wird, die sie verbrauchen? Offenkundig würde es Innovationen in der Internetwirtschaft negativ beeinflussen, wenn alle OTT-Dienste gleichermaßen nach Datenvolumen abgerechnet werden. Es würde die gesunde Entwicklung und den Wohlstand des gesamten Internet-Ökosystems behindern. Einer Umfrage zufolge sind 85% der Nutzer willens, bis zu 25% mehr für ein besseres Kundenerlebnis zu bezahlen. Das bedeutet eine zusätzliche Einkommensquelle für Telkos, welche die Kundenanforderungen für eine höhere Dienstqualität (QoS) erfüllen können.

Zum Beispiel vereinbarte der amerikanische Content-Provider Netflix 2014 mit dem Breitband-Provider Comcast Zahlungen für eine schnellere Geschwindigkeit, nachdem Kunden von Netflix sich über langsame Dienste beschwerten, die die Videoqualität verschlechterten. Nichtsdestotrotz sind aktuelle Netzwerkarchitekturen nicht flexibel genug, um die QoS-Anforderungen aller Nutzer zu erfüllen.

Schneller Anstieg des Internet-Datenverkehrs

Ein Industriebericht sagt voraus, dass der globale IP-basierte Datenverkehr von 59,9 Exabyte (EB) pro Monat in 2015 bis auf 168,4 EB pro Monat im Jahr 2019 ansteigen wird. Dabei werden Videoinhalte ungefähr 80% des gesamten Datenverkehrs ausmachen. Vlinklage zufolge wurden im Oktober 2015 232 chinesische Fernsehdramen mehr als eine Milliarde mal abgespielt. Dies zeigt, dass ein bedeutender Anteil des Datenverkehrs im Internet mehrfach übertragen wird. Falls der IP-Datenverkehr sein derzeitiges Wachstum beibehält, wird er bald ein Tausendfaches der heutigen Datenmenge umfassen. Telkos werden nicht in der Lage sein, die rapide steigende Nachfrage durch eine einfache Erweiterung bestehender Netzwerkkapazität zu decken.

Das industrielle Internet fördert Wirtschaftswachstum

Die nächste Blue-Ocean-Strategie zur Entwicklung von Geschäftsmodellen für das Internet besteht aus seiner Integration in die Realwirtschaft. In China wird dies unter dem Schlagwort „Internet+“ oder „Made in China 2025“ forciert. In den USA, Deutschland und Japan haben sich analog dazu die Begriffe „Industrial Internet“, „Industrie 4.0“ und „Roboter-Strategie“ etabliert.

Jede dieser Strategien soll Unternehmen dabei helfen, Ihre Produktivität zu steigern. Dem globalen Beratungsunternehmen McKinsey & Company zufolge könnte eine Verbesserung der Produktivität in China bis 2030 5,6 Bio. US-Dollar zum Wirtschaftswachstum beitragen. Der Grund dafür ist, dass Chinas Arbeitsproduktivität – gemessen am produzierten Wert pro Arbeitsstunde – nur etwa 15-30% des Durchnitts der OECD-Länder beträgt.

Die Anstrengung zur Verbesserung der Produktivität ist ein globales Thema. Viele Länder drängen darauf, zu erforschen, wie man am besten am industriellen Internet teilhaben kann. 2011 begann der amerikanische Konzern General Electric (GE) seine Forschung und Entwicklung zu Plattformen und Anwendungen für das industrielle Internet mit einem globalen Software-Center in San Ramon, Kalifornien. Ein Jahr darauf veröffentlichte GE einen Bericht mit dem Titel „Industrial Internet: Pushing the Boundaries of Minds and Machines“, der das industrielle Internet als den bedeutendsten Faktor in der dritten Welle der industriellen Innovation und Revolution anpries. GE kündigte 2013 an, in den kommenden drei Jahren 1,5 Mrd. US-Dollar in das Programm zur Erforschung des industriellen Internet zu investieren.

Die globale IT-Industrie erforscht zukunftsorientierte Lösungen für Netzwerk-Infrastrukturen wie Software-Defined Networking (SDN) und Content-Centric Networking (CCN), um aktuellen und zukünftigen Herausforderungen entgegenzutreten.

Abbildung 1: Service Customized Networks

Huawei Grafik zu Service Customized Networks (SCN)

Netzwerke mit anpassbaren Diensten

Um eine nachhaltige, gesunde Entwicklung des Internet zu gewährleisten und die erwähnten großen Herausforderungen zu meistern, muss die Industrie eine Architektur implementieren, welche eine differenzierte QoS für Nutzer ermöglicht. Die Chinese Academy of Engineering schlägt eine Service Customized Network (SCN)-Architektur vor, um dieses Ziel zu erreichen. Das SCN-Konzept wurde überwiegend auf der Grundlage des Betriebsmodus des aktuellen Transportsystems entwickelt, das Nutzern abhängig vom Preis eine bestimmte Geschwindigkeit der Internetnutzung bietet. Nutzer wählen die Bandbreite nach ihren Anforderungen und der Fähigkeit, für diese zu zahlen.

Wie in Abbildung 1 gezeigt wird, besteht die SCN-Architektur aus den folgenden Ebenen:

  • Infrastruktur, Steuerung und Anwendungsebene in der Mitte
  • Cloud-basierte Ressourcensteuerung, -Planung und -Verteilung auf der linken Seite
  • Big Data-basierte Netzwerksensor- und Messebene auf der rechten Seite.

 

Die Infrastruktur-Steuerungsebene besteht aus Rechen- Speicher- und Netzwerkressourcen, die eine flexible Zusammenstellung virtueller Netzwerke ermöglicht, um Nutzern differenzierte Dienste anzubieten. Der cloud-basierte Ressourcen-Controller plant die Verteilung von Content intelligent, um Netzwerkdefizite durch mehrfache Übertragung zu beseitigen. Die Big Data-basierte Netzwerksensor- und Messungsebene sammelt Netzwerkstatus-Informationen, um die Planung, Kontrolle und Sicherheit des Netzwerks zu erleichern.

Die SCN-Architektur wurde bereits von mehreren Experten lobend anerkannt, darunter Scott J. Shenker, Ph.D., Professor an der UCLA, Berkeley und der U.S. National Academy of Engineering in Washington D.C., eine führende Stimme im Bereich SDN; Zhao Wei, Direktor der University of Macau in China und ehemaliger Direktor der Abteilung für Computer und Netzwerksysteme an der U.S. National Science Foundation in Arlington, Virginia; und Peter Steenkiste, Ph.D., Informatik-Professor an der Carnegie Mellon University in Pittsburgh, Pennsylvania und Leiter des eXpressive Internet Architecture (XIA)-Projekts.

Zukunftsorientiertes Pilotnetzwerk

Auf Grundlage der SCN-Architektur hat das Jiangsu Future Networks Innovation Institute ein Programm organisiert, um ein kleines Pilotnetzwerk zu bauen. Derzeit wird das Netzwerk bereits in 26 chinesischen Städten eingesetzt und über 80 Nutzer-Teams haben sich beworben, um mit einem eigenen virtuellen Netzwerk private, angepasste Tests durchzuführen.

Im August 2015 wurde das China Environment for Network Innovations (CENI)-Projekt unter der Ägide der Nationalen Entwicklungs- und Reformkommission initiiert. Als Koordinator des CENI-Projekts hat sich das Jiangsu Future Networks Innovation Institute mit über 60 Universitäten und 40 Forschungsinstituten zum Zweck der Forschung, Entwicklung und Konstruktion vernetzt. Die fertige CENI Pilot-Plattform wird für die Verifikation von Netzwerkarchitekturen zur Verfügung stehen, um die weitere Entwicklung und kommerzielle Nutzung zukunftsorientierter Netzwerke zu fördern.

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