Was ist Backhaul? Wie entwickelt man ein robustes Netzwerk-Backbone?

Vor einem Jahrzehnt hätte sich niemand vorstellen können, dass das Puffern zu einem fernen Traum wird oder dass etwas wie 5G und drahtlose Glasfasernetze unvergleichliche Internetgeschwindigkeit in den Mittelpunkt unseres täglichen Lebens rücken würden. Überall verbunden zu bleiben, ist keine Fantasie mehr; es ist fast alltäglich.

Aber während die Nachfrage nach nahtloser Konnektivität wächst, hast du dich jemals gefragt, welche Technologie das alles möglich macht? Die Antwort ist Backhaul.

Backhaul transportiert große Datenmengen vom Rand des Netzwerks zur zentralen Infrastruktur, wo sie verarbeitet, analysiert und weiter an regionale Netzwerke verteilt werden.

Einfach ausgedrückt, ohne Backhaul können wir nicht auf das Internet zugreifen.

Software-definierte Weitverkehrsnetzwerk (SD-WAN) Lösungen verbessern die Effizienz von Backhaul-Operationen, indem sie den Netzwerkverkehr intelligent routen und den geeignetsten Pfad für die Datenübertragung wählen. Diese Lösungen optimieren die Nutzung von Backhaul-Verbindungen und reduzieren die Latenz in einem Weitverkehrsnetzwerk (WAN).

Wie funktioniert Backhaul?

Das Internet führt einen Datenaustausch zwischen einem Gerät (wie einem Smartphone) und einer Quelle (einer Anwendung oder Website) durch. Dieser Prozess erfolgt über Netzwerksegmente wie die Zugangs- und Kernnetzwerke.

Stelle dir das Zugangsnetzwerk als Basisstation vor, die Endgeräte mit dem Web verbindet. Das Kernnetzwerk speichert und leitet die Daten an andere Subnetzwerke weiter. Alles, was das Zugangsnetzwerk mit dem Kernnetzwerk verbindet, ist Backhaul.

Seine Hauptfunktion besteht darin, die am Rand des Netzwerks erzeugten Daten mit minimaler Verzögerung an ihr vorgesehenes Ziel zu liefern. Es ebnet einen robusten Netzwerkpfad, der die steigenden Anforderungen datenintensiver Anwendungen und Dienste unterstützt.

So funktioniert es, kurz gesagt.

• Erzeugung und Aggregation von Daten. Am Rand der Netzwerkschicht erzeugen Geräte wie Mobilfunkmasten und Wi-Fi-Hotspots Daten durch Benutzerinteraktionen und andere Quellen wie Sensoren. Diese Daten werden dann durch eine lokale Maschine aggregiert, die Informationen aus mehreren Quellen sammelt.
• Datenübertragung. Die aggregierten Daten werden dann über das Backhaul-Netzwerk gesendet. Das Backhaul-Netzwerk kann je nach Bandbreite, Entfernung und Netzwerktopologie verkabelt oder drahtlos sein.
• Datenverkehrsmanagement. Um einen optimierten Fluss und eine effiziente Nutzung der Netzwerkressourcen zu gewährleisten, leitet Backhaul die Daten über Zwischenknoten, die sie auf dem effizientesten Weg zu ihrem Ziel führen.
• Kernnetzwerkinfrastruktur. Wenn die übertragenen Daten das zentrale Netzwerk erreichen, durchlaufen sie je nach Bedarf Phasen wie Analyse, Integration oder Weiterleitung an andere Server.
• Zwei-Wege-Kommunikation. Wenn das Kernnetzwerk die Daten verarbeitet, erzeugt es das entsprechende Feedback und sendet es zurück an das Endgerät.

Schnelle und zuverlässige Datenkommunikation ist nur durch eine fähige Backhaul-Infrastruktur möglich. Bandbreite, Latenz und Netzwerkkongestion müssen optimiert werden, um eine reibungslose Verbindung über Backhaul-Verbindungen zu gewährleisten.

Arten von Backhaul

Backhaul-Technologie wird am häufigsten in einem Mobilfunknetz eingesetzt. Mobiles Backhaul verbessert den Datenaustausch zwischen Basisstationen und mobilen Geräten, indem es Mobilfunkstandorte mit der Netzwerkinfrastruktur verbindet. Dieses Ziel stützt sich auf zwei Hauptansätze, nämlich verkabeltes und drahtloses Backhaul.

Ein Beispiel für ein verkabeltes Backhaul-System ist ein Smartphone oder Tablet, das mit einem Ethernet-Kabel an einen Wi-Fi-Router angeschlossen ist. Der Router verbindet das Gerät über eine Datenleitung mit dem Internet. Wenn wir das Gerät jedoch mit einem Long-Term-Evolution- (LTE-) Netzwerk oder einem 5G-Netzwerk verbinden, kann es über eine drahtlose Backhaul-Verbindung auf das Internet zugreifen.

Verkabeltes Backhaul

Verkabeltes Backhaul verwendet physische Kabel zur Datenübertragung und bietet hohe Bandbreite, niedrige Latenz und erhöhte Konnektivität. Drei Beispiele sind hier unten.

• Glasfaser-Backhaul verwendet Glasfaserkabel zur Datenübertragung. Aufgrund seiner hohen Bandbreite und niedrigen Latenz ist Glasfaser-Backhaul ideal für datenintensive Anwendungen und Netzwerke mit hohem Datenverkehr. Es wird häufig eingesetzt, um in dicht besiedelten städtischen und vorstädtischen Gebieten zuverlässige Konnektivität bereitzustellen.
• Kupfer-Backhaul stützt sich auf traditionelle Kupferkabel wie verdrillte Kabelpaare für die Kommunikation. Es bietet moderate Bandbreite und ist hauptsächlich in älteren Telekommunikationsnetzen zu finden, die noch keine Glasfaserverlegung abgeschlossen haben.
• Ethernet-Backhaul benötigt Ethernet-Kabel wie Koaxial- oder verdrillte Kupferkabel, um Konnektivität bereitzustellen. Wohn-, Unternehmens- und Campusnetzwerke verwenden häufig Breitbandverbindungen. Es bietet gute Bandbreite und verteilt Daten effizient über kurze Entfernungen.

Drahtloses Backhaul

Drahtloses Backhaul verwendet drahtlose Technologie, um Daten zwischen Netzwerkknoten zu übertragen. Schau dir einige Beispiele an.

• Satelliten-Backhaul hängt von Kommunikationssatelliten ab, um Daten über längere Entfernungen zu senden. Es ist besonders nützlich für abgelegene Gebiete mit begrenzter terrestrischer Infrastruktur. Während Satelliten-Backhaul begrenzte Bandbreite hat, bietet es eine breite Abdeckung und höhere Latenz als verkabeltes Backhaul. Satelliten-Backhaul hilft auch Netzbetreibern, konsistente Sprach- und Datendienste bereitzustellen.
• Mikrowellen-Backhaul verwendet Mikrowellenfunksignale, die häufig an abgelegenen Standorten eingesetzt werden, an denen die Bereitstellung einer verkabelten Verbindung nicht kosteneffektiv ist. Es eignet sich für Punkt-zu-Punkt- und Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen, die sich über mittlere bis lange Entfernungen erstrecken. Bis 2027 wird Mikrowellen-Backhaul 65% des globalen Backhaul-Marktanteils ausmachen.
• Wi-Fi-Backhaul verwendet Wi-Fi-Technologie, um Netzwerkgeräte zu verbinden und den Datentransfer zu erleichtern. Es erweitert die Netzabdeckung für Bereiche ohne verkabelte Infrastruktur und unterstützt temporäre oder mobile Netzwerkeinrichtungen. Ein Mesh-Netzwerk beispielsweise verbindet mehrere Zugangspunkte, um ein einheitliches Netzwerk zu schaffen, das eine unterbrechungsfreie Abdeckung ermöglicht.

Backhaul vs. Fronthaul

Backhaul und Fronthaul sind verschiedene Teile der Netzwerkarchitektur. Sie sind für die Telekommunikation unerlässlich und vereinfachen den Datenaustausch zwischen Teilen eines Netzwerks, um die Konnektivität aufrechtzuerhalten. Aber sie haben einige wesentliche Unterschiede in ihrer Funktionsweise.

Wie oben erwähnt, konzentriert sich Backhaul darauf, die Konnektivität zwischen dem Zugangsnetzwerk, das sich in der Nähe der Endbenutzer befindet, und dem Kernnetzwerk herzustellen. Es erstreckt sich über längere Entfernungen und spielt eine entscheidende Rolle beim Streaming von Datenverkehr.

Fronthaul hingegen konzentriert sich auf die Übertragung von Daten zwischen einer Basisbandeinheit (BBU) und einer Remote-Funkgeräteeinheit (RRU) in einer verteilten Funkzugangsnetzwerk- (D-RAN-) Architektur. Fronthaul-Konnektivität ist in der Regel für kürzere Entfernungen gedacht, da sie in einem lokalisierten Funkzugangsnetzwerk arbeitet.

Der Hauptunterschied zwischen Backhaul und Fronthaul besteht darin, wo im Netzwerk sie ihre Technologie einsetzen. Backhaul verbindet Mobilfunknetze mit kabelgebundenen Netzwerken, und Fronthaul verbindet die entfernten Mobilfunkstandorte mit der BBU.

Backhaul-Anwendungsfälle

Der weltweite Rollout des 5G-Netzwerks und der erhöhte Konsum von mobilen Videoinhalten sind derzeit die Hauptquellen der Nachfrage nach Backhaul-Netzwerkdiensten. Diese steigende Nachfrage hat zu einem Bedarf an hochstabilen Verbindungen geführt.

Schau dir einige der häufigsten Backhaul-Anwendungen in der heutigen digitalen Welt an.

Unterstützung von Mobilfunknetzwerken

Die Hauptfunktion, Mobilfunkmasten mit dem zentralen Netzwerk zu verbinden, macht Backhaul zu einem wesentlichen Bestandteil von Mobilfunknetzen. Backhaul ermöglicht die Bewegung von Sprach- und Datenverkehr von mobilen Geräten zu Hauptnetzwerken, was zu einer reibungslosen Konnektivität und Internetzugang führt. Es unterstützt Anwendungen wie Online-Gaming in Echtzeit, Video-Streaming und Sprach- und Videoanrufe.

Stärkung der Internet-Konnektivitätsdienste

Internetdienstanbieter (ISPs) benötigen Backhaul, um verschiedene Kundenstandorte mit ihrer umfangreicheren Internetinfrastruktur zu verbinden. Backhaul verbindet Endbenutzer-Wohnbreitband- oder Unternehmensnetzwerke mit dem Kernnetzwerk des ISPs und ermöglicht so Hochgeschwindigkeitskonnektivität und Internetzugang.

Ermöglichung einer breiteren Konnektivität in öffentlichen Räumen

Backhaul unterstützt auch drahtlose Zugangspunkte (WAPs), indem es sie mit einer kabelgebundenen Netzwerkinfrastruktur verbindet. WAPs erleichtern die Nutzung von Wi-Fi-Verbindungen in Wohn-, Geschäfts- und öffentlichen Bereichen, da sie Daten drahtlos mit Backhaul übertragen können. Mehrere Städte haben Metropolnetze (MANs), die ebenfalls Backhaul benötigen, um eine Hochgeschwindigkeits-Wi-Fi-Verbindung in öffentlichen Bereichen wie Geschäften, Parks und Straßen zu erhalten.

Förderung sicherer Systeme und Operationen

Überwachungssysteme benötigen ein Backhaul-Netzwerk, um Videodaten von Sicherheitskameras an zentrale Standorte und Einrichtungen zu übertragen. Backhaul ist für Sicherheits- und Überwachungsanwendungen notwendig, da es Echtzeit-Video-Streaming ermöglicht, Fernzugriff auf Überwachungsdaten bietet und Daten-, Video- und Sprachdurchsatz teilt.

Verbesserung der privaten Netzwerkarchitektur

Internet der Dinge (IoT) Geräte und Sensornetzwerke können dank Backhaul mit der zentralen Infrastruktur verbunden werden. Private Netzwerke sind zur Norm geworden, um Breitbandzugang zu IoT-fähigen Geräten und anderen großflächigen Umgebungen bereitzustellen. Als Schlüsselkomponente der privaten Netzwerkarchitektur stimuliert Backhaul das Sammeln und Versenden von Daten aus solchen Umgebungen.

Ermöglichung der Fernkommunikation

Backhaul verbindet entfernte Standorte mit einer zentralen Netzwerkinfrastruktur und bietet eine sichere Verbindung, um von überall auf zentrale Ressourcen zuzugreifen, was zu einer effizienten Kommunikation zwischen entfernten Standorten und dem Hauptnetzwerk führt.

Hol dir die Konnektivität.

Ob es die Glasfaserkabel sind, die wie digitale Autobahnen über das Festland verlaufen, oder die unsichtbaren Funkwellen, die mit drahtlosen Signalen summen, Backhaul ist das Rückgrat, das uns mit den peripheren Ecken unserer digitalen Landschaft verbindet, Byte für Byte.

Also, das nächste Mal, wenn du die blitzschnelle Geschwindigkeit deiner Internetverbindung bewunderst, denke daran, dass Backhaul die stille Kraft dahinter ist, die das gesamte Gewicht des Datenverkehrs auf ihrem digitalen Rücken trägt.

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