De eisen aan telecommunicatienetwerken worden steeds hoger. Voor steeds grotere gegevensvolumes is steeds meer bandbreedte nodig. Tegelijkertijd zijn een hoge schaalbaarheid en een duurzaam beheer van de hulpbronnen vereist. Hoe kan de internetarchitectuur van de toekomst worden ontworpen?
De eisen aan de IT-infrastructuur worden steeds hoger. Bedrijfsprocessen verschuiven steeds meer naar de cloud. In plaats van te telefoneren, gebruiken we videogesprekken en in plaats van tv te kijken, gebruiken we streamingdiensten. Nieuwe technologieën zoals IoT en big data-analyses, realtime toepassingen en de transmissie van gegevensformaten met hoge resolutie vereisen steeds grotere bandbreedtes.
Daarnaast verplaatst de Coronapandemie een groot deel van het werk naar het internet. Dit alles stelt vervoerders en dienstverleners voor grote uitdagingen. Naar mijn mening is het duidelijk dat de huidige wereldwijde situatie rond de pandemie, in combinatie met de abrupte toename van werken op afstand, onderwijs op afstand en andere digitale processen in onze samenleving en op kritieke gebieden, een uitbreiding en heroverweging van de bedrijfsmodellen van alle vervoerders en dienstverleners noodzakelijk maken.
Hoe DE-CIX zijn bandbreedte optimaliseert met DWDM
Een van onze vaste klanten is DE-CIX, de exploitant van ’s werelds grootste internetknooppunt in Frankfurt am Main, dat vorig jaar zijn 25-jarig bestaan vierde. DE-CIX is altijd een technische pionier geweest en heeft een belangrijke rol gespeeld bij de opbouw van de internetinfrastructuur. Toen het bedrijf in 1995 werd opgericht, had bijna niemand zich kunnen voorstellen hoe snel het netwerk zich zou ontwikkelen. Vandaag exploiteert DE-CIX internetknooppunten op 28 locaties wereldwijd met 2.200 aangesloten netwerken. De sites vormen ’s werelds grootste neutrale interconnectie-ecosysteem. Wij begeleiden het bedrijf al vele jaren in zijn succesverhaal.
DE-CIX is een klant die voortdurend bekijkt hoe hij zijn netwerken kan optimaliseren. Samen stonden we dus ook voor de uitdaging hoe we konden voldoen aan de groeiende vraag naar bandbreedte en flexibiliteit. Elk jaar registreert DE-CIX een toename van het datavolume tot 20 procent, waarbij het verkeer alleen al in de maand maart 2020 met 10 procent is toegenomen als gevolg van Corona. Op piekmomenten worden per seconde meer dan 10 terabit aan gegevens verzonden via de glasvezellijnen van DE-CIX in Frankfurt. In 2020 bereikte het totale dataverkeer van de DE-CIX-sites wereldwijd een waarde van 32 exabytes.
Dankzij een vooruitziende planning kon DE-CIX de snelle toename van het verkeer tijdens de pandemie zonder problemen verwerken. Al in 2017 besloot de internetknooppuntbeheerder zijn IT-infrastructuur uit te breiden en meer glasvezelkabels te huren. Daartoe wordt gebruik gemaakt van Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM). Hierdoor kunnen verschillende signalen parallel via één vezel worden verzonden, waardoor er minder kabels nodig zijn.
Capaciteiten tot 27,6 terabit per seconde
De DWDM-apparaten worden gebruikt voor datatransmissie tussen de datacentra van de afzonderlijke locaties. Zij zetten de “grijze” 100-gigabitsignalen van de routers of switches om in verschillende “gekleurde” golflengten. Door twee 100-gigabitsignalen te multiplexen in één 200-gigabits golflengte, kan het beschikbare kleurenspectrum nog efficiënter worden benut. De bandbreedte wordt vermenigvuldigd met het aantal uitgezonden golflengten. Zo zijn tot twaalf 100-gigabit-diensten en dus 1,2 terabits per seconde per systeem mogelijk. Door verschillende apparaten onderling te verbinden, kan de capaciteit worden uitgebreid tot 27,6 terabits per seconde. De oplossing kan dus meegroeien met de verkeersvraag. Zelfs als alle bedrijven in Europa uitsluitend in hun thuiskantoren werken en het Europees kampioenschap voetbal zijdelings wordt uitgezonden, zou DE-CIX de nodige bandbreedtes kunnen leveren.
Virtualisering en automatisering
De voortdurende toename van de transmissiebandbreedtes door de verdere ontwikkeling van de DWDM-technologie is een grote stap op weg naar de Internet-architectuur van de toekomst. Ik zie virtualisatie en automatisering als andere belangrijke trends. Niet alleen de bandbreedtes, maar ook het aantal, de verscheidenheid en de kwaliteitseisen van de diensten op de netwerken nemen toe. De noodzakelijke flexibiliteit wordt bereikt door de netwerkfuncties te virtualiseren. De bijbehorende complexiteit in de exploitatie kan alleen worden beheerd met automatisering.
Bij de modernisering en optimalisering van telecommunicatienetwerken spelen softwaregedefinieerde netwerken (SDN) een belangrijke rol. In SDN controleren en beheren centrale eenheden de processen en diensten in het netwerk. Dit vereenvoudigt en versnelt bijvoorbeeld de configuratie van netwerkelementen, de distributie van configuraties en de controle van toestanden bij gebruik en onderhoud.
Interfaces zoals NETCONF en YANG realiseren fabrikantoverkoepelende M2M-communicatie en vormen zo de basis voor de geautomatiseerde besturing van netwerken en diensten in plaats van afzonderlijke systemen zonder aanvullende middleware. Handmatige configuratieprocessen via de CLI of eigen beheersystemen kunnen zo worden geëlimineerd en het foutenpercentage en de leveringstijd voor nieuwe diensten en configuraties tot een minimum worden beperkt. Telemetriegegevens van de systemen leveren op elk moment gedetailleerde informatie over de status van het netwerk en maken dynamische en intussen steeds meer door AI ondersteunde aanpassingen aan de actuele omstandigheden mogelijk. De basisbeginselen en instrumenten zijn dus beschikbaar. De uitdaging ligt in de geoptimaliseerde selectie en integratie van hun vereisten.
Green IT in het innovatie- en testcentrum
Automatisering speelt ook een belangrijke rol op het gebied van duurzaamheid. Dit aspect wordt steeds belangrijker voor carriers en internet service providers. Want terwijl de vraag naar krachtige datatransmissie toeneemt, is het ook belangrijk energie te besparen en de klimaatverandering een halt toe te roepen. Wij hebben al een Green IT-concept ingevoerd in ons innovatie- en testcentrum. Geautomatiseerd middelenbeheer activeert componenten alleen wanneer zij daadwerkelijk worden gebruikt. In de praktijk kan het stroomverbruik hierdoor met ongeveer 30 procent worden verminderd. De groene IT-oplossing kan ook gemakkelijk worden overgebracht naar het edge computing-gebied, waar zij eveneens grote besparingsmogelijkheden biedt. Met actief en holistisch middelenbeheer van de kern tot de rand kunnen zeer dynamische gebruikssituaties op een energie-efficiënte manier worden geïmplementeerd. Bijvoorbeeld piekbelastingen binnen content delivery processen tijdens een software rollout.
Het Innovation & Testing Centre biedt netwerkbeheerders de mogelijkheid om groene IT en andere nieuwe technologieën uit te proberen. We hebben hier een volledig geautomatiseerde testomgeving gebouwd waar bedrijven op een gerichte manier proof of concepts en tests kunnen plannen en uitvoeren zonder zelf een on-premises lab nodig te hebben. Netwerkexploitanten kunnen met name oplossingsscenario’s testen op een digitale tweeling zonder dat dit ten koste gaat van de prestaties voor hun klanten.
Conclusie en vooruitblik
Carriers en internet service providers staan meer dan ooit onder druk om te moderniseren. Ik ga ervan uit dat de eisen aan de IT-infrastructuur de komende jaren gestaag zullen toenemen als gevolg van realtime toepassingen, online gaming in de cloud of streaming in de hoogste resolutie op mobiele en vaste eindapparatuur. Bovendien vereisen zij een maximale flexibiliteit zonder daarbij de aspecten duurzaamheid en efficiëntie uit het oog te verliezen. De grenzen tussen mobiele communicatie met 5G en technologieën in het vaste netwerk vervagen steeds meer. Technologieën zoals DWDM, software-defined networking, automatisering en intelligent resource management helpen om de uitdagingen het hoofd te bieden.
Als u nieuwe technologieën live wilt uitproberen en de voordelen van geautomatiseerde processen wilt zien, dan bent u in het Axians Innovation & Testing Centre aan het juiste adres.
Over de auteur
Hendrik Kahmann is Head of Business Development bij Axians Networks & Solutions.