Campus Area Network
Moderne Switch-Architekturen
für Ihr Campus-Netzwerk.
Was ist ein Campus Area Network?
Ein Campus Area Network, kurz CAN, ist ein Netzwerk, das sich über ein größeres, aber dennoch begrenztes geografisches Gebiet erstreckt. Typischerweise sind damit Organisations- oder Bildungs-Campus mit mehreren Gebäuden eines Unternehmens, eines industriellen Komplexes, einer Universität oder einer Forschungseinrichtung gemeint. Das CAN verbindet über Hochgeschwindigkeits-Backbone-Verbindungen mehrere lokale Netzwerke (Local Area Networks, LANs) miteinander und ist kleiner als ein Metropolitan Area Network (MAN). Die Anbindung erfolgt über Ethernet oder häufiger über Glasfaser, um hohe Geschwindigkeiten und Zuverlässigkeit für die Nutzer sicherzustellen.
Für ein effizientes und sicheres Datenmanagement bei der Campusvernetzung ist der Einsatz einer hierarchischen Switch-Netzwerktopologie nach dem Three-Tier-Design (dreistufige Switch-Architektur) unerlässlich. Die idealerweise redundant verschalteten Switches übernehmen unterschiedliche Funktionen und Aufgaben innerhalb der Netzwerkarchitektur.
Für wen ist eine Campusvernetzung interessant?
Anwendungsbeispiele für ein Campus Area Network (CAN)
Use Case 1: Unternehmen mit mehreren Standorten
Für Unternehmen mit mehreren Gebäuden auf einem Campus ist eine ausfallsichere Vernetzung entscheidend. Ein skalierbares CAN-Netzwerk mit Redundanzen ermöglicht durch die Verknüpfung mehrerer LANs einen nahtlosen, sicheren und vor allem schnelleren Zugriff via Internet auf gemeinsame Ressourcen. Neue Gebäude oder Abteilungen lassen sich leicht ins Netzwerk integrieren.
Use Case 2: Bildungs- und Forschungszentren
Ein Campusnetzwerk ermöglicht den latenzfreien Austausch selbst großer Datenmengen zwischen verschiedenen Schulgebäuden, Instituten oder Laboren. Durchsatzstarke LAN-Netze sorgen für stabile Verbindungen und optimieren den Datenfluss auch bei Spitzenbelastungen. Durch die gemeinsame Nutzung von IT-Ressourcen, wie Server und Datenbanken, werden Betriebskosten gesenkt.
Use Case 3: Öffentliche Einrichtungen / Verwaltungen
Städte und Kommunen nutzen Campus Area Networks, um Verwaltungsgebäude und öffentliche Dienste ressourcenschonend miteinander zu verbinden. Eine stabile und skalierbare Netzwerkarchitektur inkl. Echtzeitkommunikation ist unerlässlich, insbesondere, wenn es um Initiativen für zentrale Smart-City-Technologien, Verkehrsleitsysteme oder Umweltmonitoring geht.
Eigenschaften eines Campus Area Networks
Ein Area Network ist eine allgemeine Bezeichnung für Netzwerke, die geografische Gebiete abdecken und Geräte innerhalb dieser Gebiete miteinander verbinden. Der Begriff wird oft in Kombination mit einem spezifischen Präfix verwendet, das den geografischen Umfang des Netzwerks angibt, wie z. B. Local (LAN), Campus (CAN) und Metropolitan Area Networks (MAN). Welche Netzwerkart für Ihren Anwendungsfall passend ist, erfahren Sie in der folgenden Übersicht:
|
Local Area Network (LAN) |
Campus Area Network (CAN) |
Metropolitan Area Network (MAN) |
|
|---|---|---|---|
|
Netzbetreiber |
Privat |
Privat |
Privat oder öffentlich |
|
Geografisches Gebiet * |
Klein, Gebäude bis einige hundert Meter |
Moderat, Campus bis einige Kilometer |
Groß, Stadt bis 80 Kilometer |
|
Geschwindigkeiten / Datenraten |
Hoch |
Moderat |
Niedrig |
|
Verzögerungen (Latenzen) |
Niedrig |
Relativ niedrig |
Moderat |
|
Kosten |
Relativ niedrig |
Moderat, abhängig von der Größe des Campus |
Hoch, aufgrund der großen geografischen Abdeckung |
|
Netzwerkmanagement |
Einfach, teilweise lokal verwaltet |
Zentralisiertes Management gefordert |
Komplex, oft durch spezialisierte IT-Abteilungen oder Dienstleister verwaltet |
Exkurs: Wie sieht eine dreistufige Switch-Architektur aus?
In Campusnetzwerken werden hierarchische Switch-Netzwerke eingesetzt, um bessere Skalierbarkeit und erhöhte Netzwerkleistung zu ermöglichen. Durch klare Aufgabentrennung und Strukturierung in verschiedene Schichten (Core, Aggregation, Access) wird der Datenverkehr effizienter verteilt und Fehlerursachen schneller identifizierbar. Während in kleinen Netzwerken oftmals zwei Schichten ausreichen („Collapsed Backbone“), haben sich in Campusnetzwerken dreischichtige Strukturen bewährt:
1. Core-Ebene / Kernschicht
Die oberste Schicht ist das Rückgrat des Netzwerks. Dort eingesetzte Core Switches sind für hohe Geschwindigkeiten und Ausfallsicherheit ausgelegt, um den Datenfluss möglichst latenzfrei zu steuern und redundante Verbindungen sicherzustellen. Core Switches stehen oft in an den Campus angebundenen Rechenzentren.
2. Aggregation bzw. Distribution-Ebene / Verteilschicht
Aggregation Switches verbinden die Kern- mit der Zugriffsschicht und bündeln (aggregieren) den Datenverkehr. Zur Entlastung von Routern und Firewalls übernehmen sie auch Routing-Aufgaben, also u.a. die Vordefinition von Netzwerkrouten, und implementieren Sicherheits- und Verwaltungsrichtlinien. Durch Stacking (redundante Verschaltung) wird die Verfügbarkeit erhöht.
3. Access-Ebene / Zugriffsschicht
Über die Zugriffsschicht werden Endgeräte wie Access Points, PCs, IP-Telefone oder IoT-Sensoren mit dem Netzwerk verbunden. Switches dieser Schicht sind die erste Verbindung zum Netzwerk und erfordern neben hoher Port-Dichte für alle Clients hohe Zuverlässigkeit und Sicherheitsmechanismen.
Vorteile des Three-Tier-Designs im Überblick
Hohe Ausfallsicherheit
Durch redundant eingesetzte Switches insbesondere auf Core- und Aggregation-Ebene ist eine schnelle Umschaltung bei Ausfällen gewährleistet.
Skalierbarkeit
Egal ob Ihr Campus wächst oder sich die Anforderungen ändern, eine dreistufige Architektur lässt sich einfach anpassen und erweitern.
Leistungsstärke
Optimierte Datenflüsse und Lastverteilung sorgen dafür, dass Ihr Netzwerk auch bei hohem Datenverkehr ohne Engpässe leistungsfähig bleibt.
Vereinfachtes Management
Ein von den spezifischen Switch-Betriebssystemen unabhängiges Management bietet Kontrolle und erleichtert Aufgaben wie Verwaltung, Überwachung und Wartung idealerweise von zentraler Stelle aus.
Sicherheitsfunktionen
Durch klare Trennung und Verwaltung der verschiedenen Netzwerkschichten lassen sich Sicherheitsrichtlinien effektiv durchsetzen und einfacher realisieren.
Wie gestalten Sie ein Campus-Netz?
Eine Campus-Architektur basiert auf Core Switches, Aggregation / Distribution Switches und Access Switches. Diese Infrastruktur bildet die Grundlage für die nahtlose Anbindung von Wi-Fi 6- und Wi-Fi 7-Endgeräten. Ergänzend dazu gewährleisten angeschlossene SD-WAN Gateways und Router (DSL oder Glasfaser) und / oder eine dedizierte Firewall eine zuverlässige Highspeed-WAN-Internetverbindung sowie höchste IT-Sicherheit für das Gesamtnetzwerk.
Aufbau eines Campus Area Networks in der Praxis
Durch die Anbindung an ein Rechenzentrum, in dem via VPC verbundene Core Switches zum Einsatz kommen, kann ein professionelles und optimal funktionierendes Campus-Netz aufgesetzt werden. Für die gebäudeübergreifende Hauptkommunikation mit entsprechender Netzwerkstabilität und Bandbreitenleistung sind die Core Switches idealerweise via Lichtwellenleiter / Glasfaser redundant mit den Aggregation Switches verbunden. Auch die Aggregation Switches können für erhöhte Ausfallsicherheit via VPC miteinander verbunden werden oder alternativ auf die Stacking-Technologie zurückgreifen.
Die Backbone-Verkabelung innerhalb eines Gebäudes zu den angeschlossenen Access Switches ist für die Organisation und Effizienz der Netzwerkverbindungen entscheidend.
Ebenso wichtig ist die Kupferverkabelung zwischen Access Switch und Access Point. Diese sollte bei Bestandsinstallationen mindestens der Kategorie Cat 6a entsprechen, um z. B. bei Wi-Fi 7 die 10G-Leistung auf die genormten 100 m Strecke zu gewährleisten. Bei Neuinstallationen ist es empfehlenswert, eine Verkabelung der Güte von Cat 7 in Betracht zu ziehen. Der Vorteile liegt hier in der verbesserten Abschirmung der Kabel.
Redundanzen im Netzwerk für Ausfallsicherheit
Bei der Virtualisierungstechnologie Virtual Port Channel (VPC), oder auch MC-LAG (Multi-chassis Link Aggregation Group) genannt, bilden zwei miteinander verbundene Switches eine virtuelle Einheit. Beide Switches bleiben aber weiterhin eigenständig verwaltbare Geräte, die einzeln neu gestartet oder aktualisiert werden können. So kann per In-Service Software Upgrades (ISSU) eine 100% Uptime des Netzwerkes (auch Zero Downtime genannt) erzielt werden.
Eine kosteneffiziente Alternative zu VPC stellt Stacking auf Aggregation- und Access-Ebene dar, welches eine deutlich höhere Anzahl von Switches gruppiert, die sich physikalisch wie ein Gerät verhalten. Durch schnelle Erkennungs- und Link-Recovery-Technologien werden Stack-Verbindungen im Fehlerfall durch „Hitless Failover“ auf andere Switches übertragen, d. h. ohne Datenverlust und für nahezu 100% Uptime des Netzwerkes mit minimalster Unterbrechung. Dadurch wird das Risiko eines Totalausfalls erheblich minimiert und die Geschäftskontinuität gesichert. Lediglich ISSU wird im Stack-Verbund nicht unterstützt, sodass für den Zeitraum eines Firmware-Updates der Netzwerkbetrieb kurzzeitig unterbrochen werden muss. Stacking bietet sich also überall dort an, wo Wartungszeitfenster möglich sind.
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100% Uptime des Netzwerks
- Redundanz und Lastverteilung durch nahtlose Übernahme bei Geräteausfall dank Virtual Port Channel (VPC / MC-LAG)
- Dadurch Möglichkeit für unterbrechungsfreie In-Service Software Upgrades (ISSU)
- Alternativ, falls ein Wartungszeitfenster möglich ist: Einsatz von Stacking
- Höchste Ausfallsicherheit durch redundante, hot-swappable Netzteile und Lüfter
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