Wie das IoT die Netzwerkplanung verändert

IoT als Herausforderung

Einer der wichtigsten Aspekte für die Netzwerkplanung ist das Wie viel und Wann, wenn es um die Bandbreite geht. Traditionell hatten die meisten Geräte – von Servern und PCs über Laptops bis hin zu Smartphones – eine erhebliche Storage-, Computing- und Networking-Leistung. Weniger leistungsfähige Geräte wurden mit ihnen verbunden, ähnlich wie Smartwatches anfangs mit Smartphones. Infolgedessen gab es eine begrenzte Anzahl von Geräten mit einigermaßen vorhersehbaren Bandbreitenanforderungen. Dadurch wurde die Netzwerkplanung weniger herausfordernd.

Heute lässt sich durch das Aufkommen von IoT alles direkt mit dem Internet verbinden. Was bedeutet das genau für die Netzwerkplanung und -optimierung? Weniger Berechenbarkeit und mehr Unsicherheit.

Mehr Verbindungen und Schwankungen bedeuten größere Komplexität

Die Anzahl der verbundenen Geräte und Maschinen, die das Netzwerk zusätzlich bevölkern, ist eine der meistdiskutierten Auswirkungen von IoT. Doch abgesehen von der reinen Anzahl besitzen diese Geräte unterschiedliche Computing-Fähigkeiten und beanspruchen unterschiedlich viel Bandbreite. Infolgedessen benötigen sie eine flexiblere Bandbreitenanpassung. Darüber hinaus hat es auch Änderungen gegeben, wie Daten erstellt, gespeichert und übermittelt werden.

Sehen wir uns einige Beispiele aus dem Transportwesen an. Bombardier hat ein neues Flugzeug vorgestellt, dessen Triebwerk über unglaubliche 5.000 Sensoren verfügt – das ist eine Zunahme von fast 2.000 Prozent im Vergleich zu den weniger als 250 Sensoren der meisten aktuellen Triebwerke. Deshalb sind erheblich mehr Daten zu verarbeiten, und obwohl die Maschine einige der Daten während des Flugs an die Bodenstation sendet, werden die meisten Daten bis zur Herstellung einer Wi-Fi-Verbindung gespeichert. Der Grund dafür liegt in den bis dato extrem hohen Kosten für die Übertragung von Daten über ein Mobilfunknetz. Auf ähnliche Weise erfassen die Wagen von Tesla auf der Fahrt Daten und Videoinformationen. Der Großteil davon wird gespeichert und erst über eine Wi-Fi-Verbindung über das Heimnetzwerk weitergeleitet.

Es fallen hierbei nicht nur mehr Daten an, sondern es besteht auch weniger Konsistenz, wann und wo Daten erzeugt werden. Das kann an beliebigen Stellen im Netzwerk sowie im Netzwerk-Core selbst zu erheblichen Schwankungen bei den Bandbreitenanforderungen führen. Diese Überlegungen erfordern, dass die Netzwerkbetreiber leistungsfähige neue Software einsetzen, um Netzwerkautomatisierung und -orchestrierung zu ermöglichen. Network Slicing ist ebenso ein wichtiger Teil der Gleichung, da es das Verfahren ermöglicht, den Traffic richtig zu isolieren und zu priorisieren sowie entsprechend dem konkreten Bedarf zu erweitern und zu begrenzen.

Ein Sprachstandard für alle

Die Größe ist ein weiterer Gesichtspunkt. Da IoT-Sensoren und andere Geräte immer kleiner werden, sind sie aufgrund ihrer Größe, ihres Gewichts oder ihrer Kosten (oder einer Kombination von allen drei Faktoren) in ihren Computing-, Storage- und Netzwerkfähigkeiten eingeschränkt.

Die Industrie reagiert auf diese Einschränkungen mit der Bereitstellung von Niedrigenergietechnologien (Low Power Wide Area Network, LPWAN), einschließlich Ultra Wideband, Near Field Communication (NFC), DASH7, Zigbee, Sigfox, Weightless, Nwave, Ingenu und Long Range (LoRa). Obwohl viele dieser neuen Technologien Herausforderungen bezüglich der Größe bewältigen, basiert ein Großteil von ihnen nicht auf TCP/IP oder Ethernet, sondern auf Derivaten oder Alternativen.

Also muss jemand im gesetzlosen Wilden Westen der IoT-Landschaft für Recht und Ordnung sorgen. Diese Rolle fällt dem Gateway zu, der sich anschickt, die unterschiedlichen Technologien unter einen Hut zu bringen. Ein Gateway ist ein Netzwerkknoten, der zwei Netzwerke, die verschiedene Protokolle nutzen, miteinander verbindet.

Während eine Bridge verwendet wird, um zwei ähnliche Netzwerktypen zu verbinden, wird ein Gateway eingesetzt, um zwei unterschiedliche Netzwerke miteinander zu koppeln. Problem gelöst? Nicht ganz. Der Radius vieler dieser Technologien verlangt, dass das Netzwerk viel näher an den Anwender heranrückt. Möglicherweise müssen Gateways sogar näher am Betriebsgelände des Kunden bereitgestellt werden als vorhandene Lösungen der Service-Provider. Daher können sich Unternehmen nicht nur auf die Abdeckung durch Mobilfunkmasten verlassen, sondern müssen Wege finden, Geräte in näherer Nachbarschaft zueinander sowie dem Endnutzer aufzustellen.

Eine unerwartete aber häufige Form, die Unternehmen für sich entdeckt haben? Straßenbeleuchtung. Einige Städte rüsten ihre bestehende Straßenbeleuchtung auf LEDs um. Das geschieht einmal aus Kostengründen. Der andere Grund: Diese Alternative bietet die Möglichkeit, direkt in der Straßenbeleuchtung Sensoren anzubringen und sogar Netzwerkausrüstung bereitzustellen. Kommunen oder Public Private Partnerships, die LED-Beleuchtung bereitstellen, könnten vielleicht eines Tages Netzwerk-Providern die Möglichkeit bieten, Netzwerke auf und in dieser Straßenbeleuchtung zu realisieren. Falls der Plan aufgeht, löst die Straßenbeleuchtung womöglich einmal Mobilfunkmasten ab.

Doch auch dieses Vorgehen bringt Herausforderungen mit sich. Im Vergleich zu Mobilfunkmasten bedeutet die Nutzung von Sensoren mehr zu wartende Installationen und Technologie, was den Rollout verzögert und für die Provider mit höheren Instandhaltungskosten verbunden ist.

Was bedeutet das nun?

Nach Angaben von IDC werden bis 2025 zirka 80 Milliarden Geräte mit dem Internet verbunden sein. Das entspricht 152.000 neuen intelligenten Geräten, die jede Minute mit einem Netzwerk verbunden werden – sehr viel Bandbreite, die es zu verwalten gilt. Mit dem stärkeren Aufkommen von IoT liegt es auf der Hand, dass die Netzwerk-Provider deutlich mehr Einblick in ihre Netzwerke und die Bedürfnisse ihrer Kunden benötigen, um den Netzwerkbedarf heute zu planen und für die Zukunft gerüstet zu sein.

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