Bandbreite als frei verfügbare Ressource in Cloud-Netzwerken

Bessere Netzwerkeffizienz durch elastische optische Bandbreiten

| Autor / Redakteur: Chris Liou / Peter Schmitz

Neue Bandbreitenprofile für Cloud-Netzwerke

Der Bedarf an Bandbreite in dynamischen Cloud-Netzwerken zwischen Datenzentren unterscheidet sich grundlegend von konventionellen Netzwerken: Cloud und Virtualisierung der Rechenzentren verwandeln Applikationen und Dienstleistungen in leicht abrufbare Utilities, die schnell skaliert zur Verfügung gestellt und je nach Inanspruchnahme inkrementell bezahlt werden können.

Zwei grundlegende Arten des Datenverkehrs zwischen Datenzentren sind daher 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.

In großen Cloud-Netzwerken kann die dynamische Komponente größer sein als ihr statisches Pendant und stunden- oder tageweise variieren. Hauptgründe dafür sind etwa die Migration der Databanken in großem Maßstab, herausragende und bandbreitenintensive einmalige Ereignisse oder die Hinzunahme von neuen Kunden. Solche Clouds benötigen eine flexible Infrastruktur, die schnell auf solche Wechsel reagieren kann und kosteneffektiv elastische Bandbreite überall und jederzeit nach Bedarf bereitstellt.

Schlüsseltechnologien zur Bereitstellung elastischer Bandbreite

Die WAN-Infrastruktur von Clouds im großen Maßstab basiert weitgehend auf IP und WDM- Netzwerktechnologien. Konventionelle Netzwerke sind so ausgelegt, dass der IP Layer das Bandbreitenmanagement durch Switching und Routing des Paket-basierten Datenverkehrs und den Schutz vor Netzausfällen übernimmt. Hier bietet der optische Layer lediglich eine statische Punkt-zu-Punkt-Verbindung zur Paket-basierten Datenübertragung. IP Links werden möglicherweise geteilt. Optische Wellenlängen, die zwischen zwei Locations fest fixiert sind, werden als statische, ungeteilte Ressourcen behandelt. Sie können neue Nachfragen nach Bandbreite auf Netzwerkebene, die über die Fähigkeit der beiden Locations hinausgehen, normalerweise nicht bedienen.

Solche Netzstrukturen führen häufig zu einem Überhang an Kapazitäten. Darüber hinaus verschlechtert sich die Latenz von Cloud-Anwendungen in den höheren Ebenen, wenn Ausfallsicherheit und Flexibilität nur auf IP Ebene geregelt werden. Die häufig angewandte Methode, das Problem mit mehr Bandbreite zu lösen, führt zu unnötig hohen Kosten.

Cloud-Strukturen mit ihrem Bedarf an elastischer Bandbreite sind die bessere Lösung. Cloud-Anbieter können Bandbreite nun als eine frei verteilbare Ressource einplanen. Drei Kerntechnologien spielen dabei eine entscheidende Rolle:

1. Virtualisierung von Bandbreite: Sie koppelt die Ebene der optischen Datenübertragung von der Ebene der Bandbreitendienste ab. Optische Wellenlängen können so sofort dynamisch in der benötigten Menge zugeteilt werden, ohne dass das optische Netz neu aufgebaut werden müsste. (siehe Abbildung 1). Im Gegensatz dazu koppeln konventionelle WDM Technologie und auch Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexer (ROADMs), welche die Rekonfigurierbarkeit auf Wellenlängenebene ermöglichen, immer noch Dienste eng an End-to-End-Wellenlängen, die so fragmentiert nicht flexibel zugeteilt werden können.

2. Konvergierte WDM und Layer 1 Switching: Die Entwicklung neuer konvergierter Systeme mit integrierter optischer WDM Datenübertragung und digitalem OTN Switching eröffnet neue Möglichkeiten: eine solche Switching Architektur betrachtet nicht nur die Granularität der Wellenlängen. Sie unterstützt zudem effizient flexible Datenübertragungsraten durch integriertes Wellenlängen-Grooming. So wird die Anzahl der belegten Wellenlängen nach Möglichkeit reduziert und Kapazitäten flexibel zur Verfügung gestellt. Ergebnis ist eine hochperformante, effiziente Infrastruktur für die Bereitstellung von Diensten (siehe Abbildung 2).

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