20100304g Ciena Internet der Dinge M2M-Kommunikation

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Die Informatisierung der Welt: M2M-Kommunikation

Das Internet der Dinge

Autonom kommunizierende Gegenstände und Gerätschaften – die M2M-Kommunikation – wird den Bandbreitenbedarf in der Internetinfrastruktur schon in naher Zukunft erheblich steigen lassen. Nur neue, »intelligente« Infrastrukturen können den Ansprüchen von morgen gerecht werden.

erbunden sein mit Menschen auf der ganzen Welt – was noch vor wenigen Jahrzehnten wie ein ferner Traum erschien, ist heute Realität. Bereits im Januar 2009 überstieg die Zahl der Internetnutzer die Milliardengrenze und für 2013 prognostiziert Forrester Research, dass 2,2 Milliarden Menschen online sein werden. Doch die Entwicklung macht beim Menschen nicht halt. Kommunikation ist nicht länger etwas, das nur zwischen Menschen existiert: mehr und mehr findet auch Datenkommunikation von Maschine zu Maschine statt. Diese Kommunikation wird folgerichtig häufig als M2M-Kommunikation oder auch als das Internet der Dinge bezeichnet.

M2M-Kommunikation, welche automatisiert und ohne menschlichen Eingriff funktioniert, findet – im Gegensatz zum »sichtbaren« Internet mit Multimedia Contents, Instant Messaging und Social Media Plattformen – im Hintergrund statt. Während die Vorstellung einer Welt mit untereinander verbundenen, »intelligenten« Gegenständen nicht neu ist, waren die technologischen Hürden in der Vergangenheit für eine konkrete Umsetzung selbstständigen Informationsaustausch zwischen Maschinen zu hoch.

Vision der M2M-Kommunikation

Heute ist die Infrastruktur deutlich weiter und von RFID-Tags (Radio-frequency identification) zur Warenidentifizierung über elektronische Personalausweise bis zu ausgeklügelten Systemen in der Logistik nimmt der Grad der intelligenten Vernetzung und der Selbstorganisation von Objekten stetig zu.

Diese Entwicklung steht dabei noch am Anfang: autonom kommunizierende Gegenstände und Gerätschaften eröffnen faszinierende Möglichkeiten. Seien es Kühlschränke, die automatisch Nachschub ordern, Autos und Ampeln, die miteinander kommunizieren, um Verzögerungen zu minimieren oder auch das Informieren des Reparaturdienstes bei einem Defekt – bevor es zu zeit- und kostspieligen Ausfällen kommt. Auch andere Branchen können von den Vorzügen des Internets der Dinge profitieren. Im Gesundheitswesen hat das sogenannte Remote Patient Monitoring, also die mobile und bedarfsgerechte Fernüberwachung des Patienten sowie gesundheitsrelevanter Biosignale, das Potenzial, die Behandlung zu revolutionieren. Eine präventive Vorsorge, die mögliche Krankheiten eventuell schon vor Ausbruch spürbarer Symptome unterbinden kann ist genauso denkbar wie das automatische Monitoring von Herzfrequenzen bei gefährdeten Personen, das ab einem bestimmten Grenzwert den Arzt alarmiert. Das Marktpotenzial ist gewaltig: ABI Research prognostiziert eine jährliche Wachstumsrate von 77 Prozent auf fast eine Milliarde US-Dollar in 2014.

Das Internet hat seine Bedeutung nicht allein dadurch erreicht, was im digitalen Raum alles möglich ist. Die spannendsten Entwicklungen geschehen immer dort, wo sich die physikalische Welt ändert auf Grund dessen, was durch die Vernetzung geschieht und das Internet der Dinge bildet hier keine Ausnahme. Jedoch ist diese Verschmelzung des digitalen und realen Raumes nicht möglich, ohne dass sich das Netzwerk mitentwickelt, das den Datenverkehr zwischen den Objekten tragen soll. Die Datenmengen, die für die beschriebenen Szenarien übermittelt werden müssten, ist in den meisten Fällen nicht groß – zumindest pro Gerät. Doch rechnet man die Gerätschaften und die zahlreichen Vernetzungen untereinander zusammen, ergeben sich durch diese sogenannten Deeply Embedded Devices, die untereinander kommunizieren und Daten über eine Benutzerschnittstelle abgeben, in der Summe gewaltige Mengen an Informationen. Dies ist vergleichbar mit dem alljährlichen Ausfall der Mobilfunknetze an Silvester, wenn unzählige, für sich allein betrachtet wenig datenintensive Glückwunsch-SMS und -Anrufe zusammengenommen die Netzwerkarchitektur überlasten.

Einige dieser Geräte wie hochauflösende Sicherheits-Videokameras und Video-VoIP-Telefone benötigen zusätzlich bandbreitenintensive Streaming-Möglichkeiten. Zieht man in Betracht, dass bereits der Traffic, der von und zwischen Menschen generiert wird – sei es am PC oder zunehmend auch in der Mobilfunkwelt – die bestehende Infrastruktur an ihre Grenzen bringt, wird klar, dass die Netzwerke selbst intelligenter werden müssen, um den völlig neuen Anforderungen gewachsen zu sein.

Die gewaltige Nachfrage nach Bandbreite wächst weiter und droht, die bisherigen Modelle vieler Provider unrentabel zu machen. Hinzu kommt der Boom im Smartphone-Markt mit den entsprechenden Implikationen für die mobilen Netzwerke. Nach einer neuen Studie des Branchenverbands Bitkom werden diese leistungsstarken Geräte dank günstiger Datentarife und den beliebten mobilen Applikationen endgültig den Massenmarkt erreichen: Der Absatz von Smartphones wird in Deutschland im Jahr 2010 um fast 50 Prozent auf 8,2 Millionen Stück zulegen. Betreiber, die schon jetzt Schwierigkeiten haben, den Anforderungen des 3G- oder Bandbreitenwachstums gerecht zu werden, müssen sich angesichts dieser Entwicklungen neu orientieren.

Intelligente Infrastruktur

Die bestehende Infrastruktur muss »intelligenter« werden, um den Ansprüchen von morgen gerecht zu werden. Zudem darf diese Netzwerkoptimierung nicht die Kosten nach oben treiben. Netzwerke müssen außerdem in der Lage sein, verschiedensten Service-und Qualitätsanforderungen gleichzeitig nachzukommen und eine den anfallenden Traffic nach niedriger und hoher Priorität einzuordnen. Gleichzeitig muss es sich dynamisch, On-Demand und in Echtzeit den schwankenden Kapazitätsanforderungen anpassen. Nur Service-orientierte Netzwerke sind in der Lage, bestehende Kapazitäten flexibel zu nutzen, ohne die Servicequalität negativ zu beeinflussen.

Programmierbare Netzwerkelemente, wie optische Switching- und Transportlösungen, Carrier Ethernet Netzwerk-Hardware mit Field-Programmable Gate Array (FPGA) sind essenzielle Bestandteile eines solchen Netzwerks und die Programmierbarkeit auf Network Processing Units (NPU) basiert. Mit diesen Elementen können Betreiber verschiedenste Dienste und Schnittstellen definieren und die Zuordnung und Verteilung von Diensten und Infrastruktur-Bandbreiten flexibel bestimmen. Zusätzlich umfassen ein Service-orientiertes Betriebssystem sowie eine einheitliche Verwaltungs-Plattform die verschiedensten Netzwerkelemente, und zwar vom Customer Edge Router, der sich kundenseitig am Übergang vom Provider- zum Kundennetz befindet, bis zum Service Provider Core. Auch in Spitzenzeiten werden mit dieser gemeinsamen Plattform die Geräte und Dienste optimal unterstützt.

In dem beschriebenen Marktumfeld ist die schnelle und komplikationsfreie Entwicklung und Aktivierung neuer Dienste einer der wichtigsten Wettbewerbsfaktoren. Auch hier kann das Netzwerk mit einem transparenten Aufbau unterstützend wirken, da die Überprüfung der Service Levels im gesamten Netz ohne große Zeitverluste möglich ist und somit die Produkteinführungszeit deutlich verkürzt. Die bisherigen, oft erheblichen Investitionen in die bestehende Netzwerkinfrastruktur werden durch eine graduelle Migration von Altsystemen und -technologien auf IP/Ethernet-Dienste und Infrastrukturen geschützt – eine Carrier Ethernet-basierte Umgestaltung des Netzwerks erleichtert diesen schrittweisen Umzug. Somit kann ein konvergiertes, zukunftsfähiges Netzwerk auf Basis einer differenzierten und Paket-optimierten Netzwerkinfrastruktur aufgebaut werden. Die Verschmelzung von Storage, Computing und Kommunikation in der Welt um uns herum birgt viele Herausforderungen, aber auch Chancen – vor allem für die, die sich bereits heute auf die Anforderungen von morgen einstellen.

Daniel Prokop

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Daniel Prokop, Account Manager, Ciena EMEA

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