OPOSSUM – Open Flow based system for multi Energy Domain

Im Projekt OPOSSUM wird eine Software-Defined Networking (SDN) Architektur für verschiedene Energieanwendungen auf einer gemeinsam genutzten Telekommunikationsinfrastruktur erstellt. OpenFlow, eine Standard für die Umsetzung von SDN, kann Telekommunikations- und Energieanbietern somit die gemeinsame Nutzung der Kommunikationsinfrastruktur für neue und unterschiedlichste, aber dennoch sichere und völlig getrennte Dienste auf einer gemeinsamen physischen Infrastruktur ermöglichen. Eine derartige Netzwerkarchitektur ist die Voraussetzung, um kritische und unkritische Dienste zu mischen und einen neuen Markt und Kommunikationszugang für Steuerungs- und Abrechnungssysteme für unterschiedlichste energietechnische Systeme unter anderem in den Bereichen Wasser, Wärmeenergie oder elektrische Energie anbieten zu können. SDN/OpenFlow Technologie ermöglicht eine bessere Ausnutzung der bestehenden Kommunikationsinfrastruktur und erfüllt damit auch eine Kernforderung der Europäischen Union, neue Dienste auf bereits bestehenden Kommunikationsinfrastrukturen zu betreiben.

In bestehenden Kommunikationsnetzen ist die gemeinsame Nutzung der Übertragungskapazität durch verschiedene Energiedienstleister und andere Anbieter unter anderem aufgrund von Sicherheitsüberlegungen und der Komplexität von Netzwerkkonfiguration und -management nicht möglich bzw. nicht gewünscht. Eine sichere Trennung von Anwendungen in einem konventionellen IP-basierten Netzwerk ist nur schwierig zu erreichen. Die Virtualisierung der Übertragungskapazität durch die Verwendung von Software-Defined Networking ermöglicht eine zuverlässige Isolierung der Kommunikationsverbindungen und damit eine gemeinsame Verwendung der Kommunikationsinfrastruktur für bestehende und neue Dienste. Durch die Isolierung werden potentielle Sicherheitsrisiken gesenkt und Implementierungs- und Konfigurationsfehler in Anwendungen oder Netzwerkschichten einer Kommunikationsverbindung haben nur noch geringen Einfluss auf anderen Verbindungen. Dies erleichtert auch die Konfiguration und das Management der Kommunikationsinfrastruktur sowohl für die Nutzer als auch die Anbieter der Infrastruktur.

Basierend auf unserem Ansatz wird Anbietern von Telekomdienstleistungen die Möglichkeit eröffnet, ihre physikalische Infrastruktur in der letzten Meile auch Anwendungen anderer Dienstanbieter zu öffnen. In der Vergangenheit wurden viele Förderinitiativen im Themenbereich lokaler breitbandiger Internetanbindungen sowohl durch nationale Programme als auch durch die Europäische Gemeinschaft durchgeführt, Beispiele sind Projekte wie „Fiber to the Home“ oder „Breitbandinitiative“. Netzwerkvirtualisierung ist in diesem Fall ein innovativer Ansatz, um die bestehenden physikalische Infrastruktur auf eine sichere und vergleichsweise einfach handhabbare Weise zu nutzen.

Im Projekt OPOSSUM werden die Anforderungen unterschiedlicher Anwendungen an das Übertragungsmedium analysiert und auf verfügbare Regeln von SDN/OpenFlow abgebildet. Diese Anforderungen der Kommunikationsflüsse werden durch Regeln und Aktionen in der SDN/OpenFlow Architektur umgesetzt, um eine entsprechende Qualität in Bezug auf Bandbreite, Übertragungszeit, Variation der Übertragungszeit und Paketverlust zu ermöglichen. Weiterhin wird eine konzeptionelle Architektur entworfen, um eine Kontrolle der Flüsse und des Netzwerks zu ermöglichen. In einem letzten Schritt wird der Lösungsansatz dann im Rahmen einer sogenannten „Continuous Validation“ in einem echten Netzwerk im produktiven Einsatz mit unterschiedlichen energietechnischen und anderen Anwendung validiert.

Als eine energietechnische Anwendung in OPOSSUM wird exemplarisch die bessere Verwendung und Ausnutzung der bestehenden Kommunikationsinfrastruktur von Nahwärmenetzen untersucht. Beispielsweise kann auf der gleichen Infrastruktur die Datenübertragung für die Wasserkostenabrechnung des lokalen Anbieters abgewickelt werden. Die in diesem Projekt gewonnenen Erkenntnisse und Ergebnisse in der sicheren und zuverlässigen Mehrfachnutzung von bestehenden und zukünftigen Kommunikationsinfrastrukturen können auch in anderen Bereichen übertragen und genutzt werden. Aufgrund von möglichen Sicherheitsrisiken und Implementierungsproblemen wurde dieser Art der gemeinsamen Verwendung bisher nur selten genutzt. Die Bereitstellung einer eigenen virtuellen Netzwerkverbindung kann die Sicherheitsbedenken reduzieren und die Implementierung vereinfachen und so die Bereitwilligkeit zu einer gemeinsamen Nutzung einer derartigen Architektur erhöhen.

Die bisherige Fokus von verfügbaren und installierten SDNs ist im Bereich der Kommunikation von großen Datenverarbeitungszentren [GSDN, TEST]. Unser Ziel ist es, eine Lösung für Breitbandkommunikationsanbieter zu entwickeln, damit diese neue Produkte anbieten und neue, unter anderem energietechnische Nutzer und Kunden durch eine gemeinsame Verwendung der bereits vorhandenen Netzwerkinfrastruktur gewinnen können.

Vorträge/Projektpräsentationen:

• IMAGINE 2015 „Future Energie“
• 5. Workshop der VDE/ITG Fokusgruppe „Energieinformationsnetze und -Systeme“, September 2015, Frankfurt
• SDN & OpenFlow World Congress, Oktober 2015, Düsseldorf
• 6th FOKUS FUSECO “Digital Convergence and Seamless Connectivity for everyone and everything –  Bringing 5G, SDN/NFV and M2M/IOT together”: OPOSSUM: A real implementation of Software defined infrastructure [PDF]
• ICNS 2016: The Twelfth International Conference on Networking and Services, June 26 – 30 2016 – Lisbon, Portugal. [PDF]
• SDN & OpenFlow World Congress: Advancing the Carrier vision of NFV+SDN+MANO – Realising the Potential of Software-Defined Networking, 10-14 October 2016 | World Forum, The Hague, Netherlands
• SDe 2016: Softwared defined everything, 17.-18. November 2016, Berlin: Vortrag + Roundtable
• Demonstration of High-availability communication based on Software-defined Networking IMAGIN17/Wien
• Concepts for Reliable Communication in a Software-defined Network Architecture DECSOS17 (Safecomp17) in Trento/Italy

Projektpartner:

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