Anwendung der 5G-Magie auf Windparks
5G ist mehr als nur eine schrittweise Entwicklung von Mobilfunknetzen. Es ist ein dringend benötigter Schritt nach vorn, der den Übergang von traditionellen zu programmierbaren Netzen markiert, d. h. hin zu intelligenten Netzen, die alle Bedürfnisse und Anforderungen ihrer Nutzer erkennen und dazu in der Lage sind, Ressourcen entsprechend zuzuweisen. Tatsächlich ist die Notwendigkeit eines solchen Paradigmenwechsels bereits in verschiedenen Sektoren zu spüren. Nehmen wir beispielsweise einmal Windkraftanlagen: Derzeit erfordert die Einrichtung eines Windparks einen sehr hohen Kapital- und Betriebsaufwand, wobei ein erheblicher Teil dieser Kosten auf Netzwerkeinschränkungen wie fehlende Bandbreite, Verzögerungen, Jitter, Paketverlust und Redundanz zurückzuführen ist. Mit 5G-Netzen und ihrer maßgeschneiderten Ressourcenzuteilung könnte dieses Problem möglicherweise bald der Vergangenheit angehören. Die Aktivierung einer solchen 5G-Funktion stellte daher eine Priorität für die Forscher dar. VirtuWind wurde mit der festen Überzeugung ins Leben gerufen, dass Software-defined Networking (SDN) und die Visualisierung von Netzfunktionen (Network Function Virtualisation, NFV) zu den vielversprechendsten Lösungen zählen, da ihre Kombination programmierbare Verbindungen, eine schnelle Dienstleistungserbringung und Dienstleistungsketten bieten kann. „SDN liefert eine programmierbare Northbound-Schnittstelle für verschiedene Softwarelösungen und Endgeräte. Diese fordern die benötigten Netzressourcen über den SDN-Controller an, der wiederum die Verfügbarkeit dieser Ressourcen prüft und durch die Programmierung der Datenflüsse in der zugrunde liegenden Datenebene sicherstellt. Dies ermöglicht eine wesentlich höhere Dienstleistungsgeschwindigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Methoden der Netzwerkkonfiguration“, so Vivek Kulkarni, Koordinator des Projekts VirtuWind im Auftrag von Siemens. „NFV bietet hingegen orthogonale Vorteile für SDN durch die ‚Softwareisierung‘ von Hardware-Netzwerkkomponenten wie Schaltern, Routern, Firewalls usw.“ Der Zweck des Konsortiums von VirtuWind bestand darin, eine detaillierte Referenzarchitektur einschließlich SDN- und NFV-Bausteinen zu entwickeln und in realen Windparkumgebungen zu demonstrieren. Während die Windenergiebranche ein gutes Beispiel für ein industrielles Netzwerk mit strikten Anforderungen hinsichtlich Leistung, Sicherheit und Zuverlässigkeit darstellt, hatten bisher nur sehr wenige Ansätze radikale Änderungen zur Reduzierung der Investitionsausgaben und Betriebs-/Wartungskosten vorgeschlagen. „Die Versuchsszenarien von VirtuWind konzentrierten sich darauf, die Komplexität zu reduzieren, indem die Kommunikationsinfrastruktur von Windparks über SDN- und NFV-Technologien aufgebaut wurde, wodurch Investitionsausgaben und Betriebskosten eingespart, den verschiedenen Interessengruppen ein schneller Zugang ermöglicht und Mehrwertdienste mit End-to-End-QoS für Remote-Anwendungen über verschiedene Netzdienstanbieter zur Verfügung gestellt werden konnten“, erklärt Kulkarni. Die Demonstrationen verliefen erfolgreich und die Ergebnisse wurden auf renommierten Ausstellungen und Messen vorgestellt wie dem Mobile World Congress, dem Global 5G Event und WindEurope. Die Interessengruppen interessierten sich besonders für den Erwerb der Lösungen von VirtuWind und da das Projekt nun abgeschlossen ist, wollen auch die Partner nachziehen. „Als nächsten Standardisierungsschritt plant Siemens, verschiedene 5G-Lösungen einschließlich SDN und NFV zu testen und zu verifizieren. Intracom Telecom arbeitet an einer 5G-fähigen CDN-Lösung, während Intel plant, die Erkenntnisse von VirtuWind zur Bereitstellung und Verwaltung von VNF zu nutzen sowie bei der Entwicklung von Netzwerk-Edge-Lösungen eine SDN-Steuerung anzuwenden. Und dies sind nur einige Beispiele für das, was kommen wird“, schließt Kulkarni.
Schlüsselbegriffe
VirtuWind, 5G, Windpark, Ausgaben, Investitionsausgaben, Betriebskosten, SDN, NFV
