Effiziente und bedarfsgerechte Bandbreitenstrategien im Fokus

OTN-Switching und WDM-Datenübertragung in Kombination

| Autor / Redakteur: Geoff Bennett / Andreas Donner

Nur eine flexible Verfügbarkeit von Bandbreite ermöglicht es Netzwerkanbietern, bedarfsgerecht auf schwankende Datenmengen zu reagieren – OTN-Switching und WDM-Datenübertragung können hier eine Lösung sein.
Nur eine flexible Verfügbarkeit von Bandbreite ermöglicht es Netzwerkanbietern, bedarfsgerecht auf schwankende Datenmengen zu reagieren – OTN-Switching und WDM-Datenübertragung können hier eine Lösung sein. (Bild: Infinera)

Der Bedarf an Bandbreite wächst unaufhörlich. Um die Nachfrage bedienen zu können, müssen Netzwerkbetreiber zunehmend in die Skalierbarkeit ihrer Netze investieren. Damit geht der Trend klar zu kosteneffizienten, schnellen und flexiblen Netzen – und hier heißen die Schlüsseltechnologien OTN und WDM!

Der IP-gestützte Datenverkehr wächst ungebremst. Die jährlichen Steigerungsraten werden von anerkannten Stellen auf 75 bis 125 Prozent geschätzt. Gleichzeitig schwankt der tatsächliche Bandbreitenbedarf und Service Provider müssen immer kurzfristiger auf neue Anfragen reagieren. Daraus ergeben sich zahlreiche Herausforderungen für Betreiber moderner Netzwerke. Diese tendieren häufig dazu, Bandbreite für die potentiellen Dienste überzudimensionieren, die jedoch unnötige Kosten verursacht, wenn sie nicht genutzt wird.

Schwankender Bedarf an Bandbreite

Längst geht es nicht nur darum, mit neuen Datenvolumina Schritt zu halten. Denn zudem schwankt das Volumen der zu übertragender Daten zunehmend. Das Ergebnis sind hohe Daten-Peaks, gefolgt von ruhigeren Phasen, in denen Bandbreitenkapazität wieder brachliegt.

Der Anteil des dynamischen Bedarfs nimmt im Vergleich zur konstanten Nutzlast zu. Dafür sind die verschiedensten Datentypen verantwortlich, wie on-demand abrufbare Dienste – etwa im Home Video-Bereich – oder bandbreitenintensive Datenströme innerhalb von Netzwerken von Cloud-Dienstanbietern, wie etwa die Migration von Datenbanken. Bei der Planung, Einrichtung und beim späteren Wachstum des Netzwerks nehmen daher die Anforderungen an die Flexibilität der Infrastruktur zu. Notwendig ist die Loslösung von klassischen Netzwerkinfrastrukturen, die Datenübertragungskapazität starr zuweisen, zugunsten einer bedarfsorientierten Zuteilung aus dem Gesamtpool der zur Verfügung stehenden Bandbreite.

Zudem unterscheidet sich der Bedarf an Bandbreite in dynamischen Cloud-Netzwerken grundlegend von konventionellen Netzen. Cloud und Virtualisierung der Rechenzentren verwandeln Applikationen und Dienstleistungen in leicht abrufbare Utilities, die schnell skaliert zur Verfügung gestellt werden.

Zwei grundlegende Arten des Datenverkehrs zwischen Datenzentren und damit der Bandbreitennachfrage sind also zu unterscheiden: Eine statische Bandbreitenkomponente ist konstant, kalkulierbar und übernimmt einen Großteil der Routine-Transaktionen innerhalb der Cloud wie auch in die Cloud hinein oder aus ihr heraus. Eine veränderliche dynamische Bandbreitenkomponente ist unregelmäßig und weniger vorhersehbar bezüglich Quelle, Ziel, Dauer und Menge der Datenübertragung. Selbst weltweite Streams von Sportübertragungen können hier für eine spürbare Steigerung des Bedarfs sorgen. In großen Cloud-Netzwerken kann die dynamische Komponente daher größer sein als ihr statisches Pendant und stunden- oder tageweise variieren. Hier ist eine flexible Infrastruktur gefragt, die schnell reagieren kann.

Super-Channels schaffen Abhilfe

Neue Netzwerktechnologien ermöglichen es, die Bandbreite optimal auszuschöpfen, sodass Provider keine Bandbreite mehr „auf Reserve“ kaufen müssen. Mittels DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) ist es bspw. möglich, Lichtwellen so zu modulieren, dass verschiedene optische Trägerwellen parallel in einem Glasfaserkabel übertragen werden können, woraus eine effizientere Ausnutzung der Infrastruktur resultiert. Auf diese Weise können Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 100 Gbit/s realisiert werden.

Eine solch effektive Ausnutzung der verfügbaren Bandbreite darf jedoch nicht zu Lasten der Reichweite gehen. Die Lösung dafür sind Super-Channels, die verschiedene optische Träger zu einem Signal der gewünschten Kapazität zusammenzufassen. Die Vorteile sind eine einfache Skalierung der Bandbreite sowie die Optimierung der DWDM-Kapazität und Reichweite des Netzwerks. Super-Channels verfügen über kohärente Detektion und flexible kohärente Modulation (FlexCoherent-Modulation) in Long-Haul-Netzwerken.

All dies unterstützt Service Provider bei ihrer Aufgabe, immer höhere Bandbreiten zur Verfügung stellen zu müssen, ohne dazu aber die Stärke der Betriebsmannschaft erhöhen zu können. Insgesamt kann mit Super-Channels eine Steigerung der gesamten optischen Kapazität um bis zu 25 Prozent erreicht werden.

Photonische integrierte Schaltkreise (PICs)

Ebenfalls ein großer technologischer Schritt nach vorne in Sachen Bandbreiten-Tuning sind photonische integrierte Schaltkreise (PICs). Damit ist es möglich, optische Komponenten wie Laser, Modulatoren, variable optische Dämpfungsglieder, optische Halbleiterverstärker (SOA), Arrayed-Waveguide Gratings (AWG) und Photodetektoren so zu verkleinern, dass sie auf einem integrierten Schaltkreis Platz finden.

Die zuverlässigen und kosteneffizienten Photonic Integrated Circuits (PICs) kommen immer häufiger zum Einsatz und transportieren mittlerweile einen wesentlichen Teil des weltweiten Datenverkehrs. Der momentane Standard bei der Datenübertragung ist ein PIC mit 10 mal 10 Gbit/s pro Lichtwelle, insgesamt also 100 Gbit/s, doch man rechnet schon in den nächsten Jahren mit der kommerziellen Nutzung von PICs mit 1TB.

weiter mit: Höhere Effizienz durch Virtualisierung

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