Architektur für moderne Umgebungen
SD-WAN trifft Campusnetz
Ende des Jahres 2019 begann die Bundesregierung mit der Lizenzvergabe für geschlossene 5G-Campusnetzwerke. Im Rahmen dieses Verfahrens legt der Regulierer die Vorgaben fest und definiert gemäß der technischen Spezifikation der GSMA genau, wie ein Campusnetzwerk auszusehen hat. Die lokalen Regulierungsbehörden wiederum stellen die prozessualen Anforderungen, und der jeweilige Backbone-Provider setzt diese um.
Campusnetzwerke bauen seit Langem auf verschiedene Verbindungstypen, einschließlich direkter Connectivity für stationäre Geräte sowie WLAN und 3G/4G für nicht-stationäre Geräte, Sensoren etc. Allerdings kristallisiert sich derzeit vor allem in der Industrie die Einrichtung einer oder mehrerer 5G-Zellen zur Unterstützung ganzer Campusnetzwerke als neue Möglichkeit heraus, digitale und automatisierte Workflows für flexible Fertigungsprozesse zu unterstützen. Die höheren Verbindungsgeschwindigkeiten der 5G-Technik können dazu beitragen, die Verbreitung von Trends wie Smart Manufacturing zu beschleunigen durch eine schrittweise Änderung im Bereich Predictive Maintenance (vorausschauende Wartung) und eine aktive Veränderung laufender Produktionsprozesse, Machine-to-Machine-Kommunikation und den Einsatz weiterer Techniken, bei denen Echtzeit-Connectivity eine wichtige Rolle spielt.
Die Art der Verbindungstypen, die man für Campusnetze nutzt, ist das eine Thema der Diskussion, der Fluss der Daten das andere. Hier lohnt ein Blick darauf, wie SD-WAN (Software-Defined WAN) das Management der Datenflüsse von 5G in einem Campus-Netzwerk verwalten kann. Bereits heute ist SD-WAN als effiziente Option bekannt, unterschiedlichen Traffic im Weitverkehrsnetz zu routen. Regeln optimieren den Datenverkehr, indem sie den jeweils mehr oder weniger wichtigem Traffic über entsprechende Pfade routen. Dieselben Techniken sind auch interessant für die Kontrolle eines 5G-Campusnetzwerks. Die Kombination von 5G und SD-WAN bietet Administratoren von Campusnetzwerken Möglichkeiten, um mehr Technologien zur Optimierung ihrer Netzwerkarchitektur zu nutzen.
SD-WAN ist derzeit die effizienteste Technik zum Management von Datenverkehr in Netzwerken, denn der Traffic lässt sich gezielt steuern. Normalerweise betrachtet man SD-WAN als Teil hybrider Weitverkehrsnetze. Im Kontext eines 5G-Campus können dieselben Verwaltungs- und Richtlinienwerkzeuge zum Einsatz kommen, um den Verkehr nach Herkunft und Ziel zu steuern: Kommt der Traffic von einem Sensor, einer ganzen Produktionslinie, einem Eingang, einem Kartenleser? Geht er ins öffentliche
Internet, zu einer anderen Maschine oder in die Cloud?
Mit SD-WAN lassen sich 5G-Netzwerkkapazitäten viel effektiver nutzen, was sich neben möglichen höheren Bandbreiten auch positiv auf die Kosten auswirken kann. Zudem können 5G-Netzwerke, die über SD-WAN verbunden sind, durch intelligentes Routing die Netzwerklatenzen erheblich senken. Eine der wichtigsten Entwicklungsanforderungen des 5G-Standards war es, Echtzeitanwendungen zu ermöglichen. Die Kombination mit SD-WAN und 5G eignet sich daher perfekt, den visionären Ideen im Industriesektor näherzukommen und komplexe 5G-Anwendungen im Campusnetz zu verwenden. Außerdem bietet SD-WAN ein hohes Maß an Transparenz. Durch die Visualisierung erhalten Anwender Echtzeitinformationen, welche Leitungen und Verbindungen voll ausgelastet sind und welche nicht.
Das SD-WAN separiert den Datenverkehr, kontrolliert den End-to-End-Traffic in Netzwerken und gewährleistet die Sicherheit der Daten sowie den sicheren Zugriff auf die Cloud über das Internet. Zugleich garantiert dieses Vorgehen höchste Geschwindigkeiten bei der Datenübertragung in Industrieprozessen – entscheidend insbesondere in automatisierten Prozessen. Die Mitarbeiter können sich dabei innerhalb eines sicher von der Außenwelt abgeschirmten Netzwerks über den lokalen 5G-Campus verbinden.
Der wohl wichtigste Aspekt für den Betreiber eines Campusnetzwerks ist neben Geschwindigkeitsvorteilen die Tatsache, dass der Datenverkehr innerhalb des Campusnetzwerks bleibt und ein sicheres, abgeschirmtes System bildet. Hohe Sicherheitsstandards sind in heutigen Produktionsumgebungen besonders wichtig, selbst wenn im Rahmen der Diskussionen darüber Argumente wie hoher Stromverbrauch der Module und niedrige Reichweite viel Aufmerksamkeit erhalten. SD-WAN kann End-to-End-Verschlüsselung für eine sichere Datenübertragung unterstützen und lässt sich sehr gut mit erweiterten Firewall-Funktionen für mehr Sicherheit sowie zusätzlichen Diensten zur Schadensbegrenzung wie dem DDoS-Schutz kombinieren.
Erste Erfahrungen
Noch gibt es nur wenige Campusnetzwerke in Deutschland. Erste Erfahrungen sammelten beispielsweise Häfen wie Hamburg oder Bremerhaven, wo automatisierte Roboter Teile der Hafenlogistik steuern. Auch im Automobilbau finden sich erste Anwendungen: Industrieroboter fahren die Fahrzeuge automatisch auf der Produktionslinie hin und her, steuern komplexe Logistikprozesse, managen Hochregallager, verschweißen Maschinenteile und messen dabei Schmelztemperaturen oder Ähnliches, um für die Einhaltung der Qualitätsstandards und Normen zu sorgen. Während die Mitarbeiter Cloud- oder Hybrid-Cloud gehostete Applikationen nutzen, navigieren Roboter, Industriemaschinen und autonome Fahrzeuge über das gleiche Campusnetz, nutzen dabei aber völlig unterschiedliche Endpunkte.
SD-WAN leitet den Datenverkehr vernetzter Industrie-Campusnetze zuverlässig, schnell und sicher an seinen Bestimmungsort. Zudem lässt sich der Traffic länderübergreifend leiten, ohne dass im Land selbst ein Zugriff auf den Datenverkehr möglich ist. Dieser Aspekt hat insbesondere in Zeiten von Industriespionage und fragmentierten Produktionsstätten rund um den Globus extrem an Bedeutung gewonnen. Unternehmen suchen heute nach sicheren Möglichkeiten, Daten über Kontinente hinweg auszutauschen.
Wie Technik Investitionsentscheidungen beeinflusst, zeigen die Pläne einiger Automobil- und Fertigungsunternehmen, in Länder mit sich ständig ändernden regulatorischen Rahmenbedingungen zu expandieren. Hier kann eine zu unflexibel geplante Infrastruktur zu unerwarteten Opportunitätskosten oder sogar zu Compliance-Verstößen führen. Mit SD-WAN wiederum können die Unternehmen sich an diese Gegebenheiten anpassen und haben so die notwendige Flexibilität, angemessen auf Veränderungen in puncto Markt oder Regulatorik zu reagieren.
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