Den Datenstau in den Städten entzerren

Die steigende Verkehrslast in den Stadtnetzen läßt sich nicht mehr durch Hochrüstung vorhandener Strukturen bewältigen. Die Carrier müssen, um mit der Entwicklung mithalten zu können, neue Vernetzungslösungen anbieten. Die optische Netztechnik beispielsweise soll die Entwicklung vor allem vom Zugangsbereich her weiter vorantreiben.

Von: Ralph Humberg

Heutige Stadtnetze dienen in erster Linie als Infrastruktur für Sprachdienste wie POTS (Plain Old Telephone Service) und ISDN, Datendienste wie X.25 und Frame-Relay für Mietleitungsdienste. Sie bestehen derzeit vornehmlich aus SDH- und ATM-Transporttechniken. Als physikalischer Träger werden sowohl Kupfer als auch Luft und Glasfaser eingesetzt.

zwischen Unternehmensstandorten: Diese Art der Anbindung stellt den ersten Schritt dar in der Evolution des Metronetzes

Mit den stetig ansteigenden Anforderungen an Geschwindigkeit, Flexibilität und Sicherheit setzt sich jedoch gerade im Metronetz die Glasfaser als das Schlüsselmedium durch, und das vor allem bei Neuinstallationen. In Weitverkehrsnetzen wird bereits heute vorwiegend Glasfasertechnologie eingesetzt.

Optische Stadtnetze entwickeln sich nicht einfach durch Hochrü-stung der vorhandenen SDH-Infrastruktur zu WDM (Wavelength Division Multiplexing) weiter, sondern durchlaufen eine Evolution, die sich in mehreren Schritten vollzieht:

- Anbindung von Unternehmen durch einzelne Punkt-zu-Punkt-Strecken,

- Entlastung für Metro-Backbones durch Punkt-zu-Punkt-Aufrüstung mit WDM-Technik,

- Einführung von optischen Add/Drop-Ringen und

- die zukünftige Verfügbarkeit von vermaschten Netzen durch Cross-Connect-Systeme mit Wellenlängen-Management.

Die meisten Netzbetreiber haben erhebliche Summen in SDH- und ATM-basierte Transportplattformen investiert, auf denen heute die Provider Services für Privatkunden und Unternehmen anbieten können. Neue Hochgeschwindigkeitsprotokolle im Gigabitbereich sorgen derzeit für eine völlig veränderte Ausgangssituation.

Mit den Techniken zur Übertragung von Gigabit-Ethernet und Fibre-Channel ist ein enormes Marktpotential für Carrier entstanden. Unternehmen verlangen Vernetzungslösungen mit hoher Bandbreite für Anwendungen wie Disaster-Recovery und schnellen Zugriff auf Speicherkapazitäten. Darüber hinaus beabsichtigen sie, mit Hilfe dieser Vernetzung High-Speed-Computer für die Parallelverarbeitung in Cluster-Installationen zu nutzen und anzubieten. Daneben sollen Kommunikationslösungen für Standortverlagerungen, Multimedia-Business-Tools wie moderne Intranets und Video-Konferenzsysteme implementiert werden. Die derzeitigen Transportsysteme können diese Gigabit-Anforderungen nicht erfüllen, denn das Management ist zu komplex und die Kosten zu hoch.

In dieser Konfiguration ist die Multiprotokollfähigkeit unabdingbar.

Die vorteilhafteste Option ist deshalb die Anbindung dieser Kunden durch schnelle Punkt-zu-Punkt-Verbindungen innerhalb des jeweiligen Carrier-Netzes. Der Betreiber muß nur jeweils ein Gerät vor Ort beim Kunden installieren, das die Umwandlung des Anwendungsverkehrs in spezielle Wellenlängen sowie das Multiplexing durchführt. In dieser Netzausbaustufe dient durchgängig Glasfaser als Verbindung zwischen den Standorten.

Zur Kopplung der Kanalnetze von Großrechnern wird heute noch primär 200 MBit/s-Escon als Protokoll eingesetzt, künftig auch 1,06 GBit/s schnelles Fibre-Channel. Parallel dazu sind an beiden Standorten LANs, beispielsweise auf Basis von FDDI oder Gigabit-Ethernet eingesetzt, die es auch zu verbinden gilt. Darüber hinaus läuft Sprach- und Frame-Relay-Verkehr, verpackt in ATM-Zellen, und integriert in die schnelle Punkt-zu-Punkt-Verbindung. Dafür werden kompakte WDM-Zugangsmultiplexer eingesetzt, die vor allem multiprotokollfähig sein müssen.

Rechenzentren sind einer der Unternehmensbereiche, die schon seit Jahren schnelle Verbindungen vor allem auf ESCON-Basis einsetzen. Weitere sind vor allem ISPs mit vielen Fast-Ethernet-Verbindungen, Konzernzentralen, die LAN-Vernetzung auf Basis von Gigabit-Ethernet oder ATM-Verbindungen mit weiteren Standorten benötigen, oder Ingenieurbüros.

Der Verkehr im gesamten Metronetz nimmt stetig zu. Der wesentliche Teil dieses Wachstums kommt einerseits durch die steigende private Internet-Nutzung. Andererseits bieten Netzbetreiber immer schnellere Zugangsdienste für Unternehmenskunden an, und dadurch wird die Verkehrsbelastung ihrer Netzinfrastruktur insgesamt größer. Viele Carrier erhöhen auch die Transportkapazitäten, die sie anderen Betreibern anbieten. Die Betreiber haben verschiedene Möglichkeiten, um bei den Engpässen Abhilfe zu schaffen:

- Komplette Hochrüstung der installierten TDM-Lösung (TDM = Time Division Multiplex),

- Verlegung zusätzlicher Glasfaserleitungen oder

- Beseitigung von einzelnen Schwachstellen durch Punkt-zu-Punkt-Hochrüstung in ihrem Backbone

Multiprotokoll-Verkehr und Bereitstellung von Transportkapazität für andere Carrier wird von TDM-Systemen nicht einfach unterstützt, da die starre TDM-Struktur nur schwer in der Lage ist, Protokolle wie Gigabit-Ethernet, Fibre-Channel und auch STM-16 zu integrieren. Dadurch kann man die erste Option im realen Einsatz heute ausschließen. Das Hochrüsten des ge-samten Netzes aufgrund einzelner Schwachstellen ist unverhältnismäßig teuer. Die Analogie zum Straßenverkehrsnetz ist hier durchaus angebracht. Die alternative Verlegung zusätzlicher Glasfaserleitungen ist nicht nur kosten- und zeitaufwendig, sondern in manchen Fällen sogar unmöglich.

Es bleibt also nur die dritte Option. Von besonderem Vorteil für die Netzplaner der Carrier ist die Tatsache, daß die einzelnen Punkt-zu-Punkt-Verbindungen reibungslos hochgerüstet werden können. Die wichtigste Voraussetzung dabei ist, daß die Betreiber mit Lösungen arbeiten, die eine einfache Integration in Netzmanagementsysteme ermöglichen. Auch SNMP (Simple Network Management Protocol) bietet sich hier als ein vernünftiger Einstieg an.

zwischen Unternehmen: Mit dieser Technik werden die Einrichtungszeiten für Dienste verkürzt.

Zunehmend werden Bandwidth-on-Demand-Services geboten, beispielsweise zum zeitweiligen Zugriff auf Großrechnerkapazitäten, für Backups oder Firmenumzüge. In den meisten Teilen der Welt wurde diese Phase noch nicht erreicht, da die Anzahl von Kunden, die Gigabit-Services fordern, immer noch relativ klein ist. Trotzdem müssen die Carrier eine Infrastruktur aufbauen, die auf die Realitäten von morgen vorbereitet ist.

Mit optischen Ringen lassen sich die Datenraten und Verbindungen zu den Unternehmenskunden ohne Serviceunterbrechung neu konfigurieren. Die Einrichtzeiten für Dienste, ein kritischer Differenzierungsfaktor im Wettbewerb, wird drastisch verkürzt, und die Betreiber sparen bei den Arbeitskosten für das Management ihrer Netze.

Die Einführung von optischen Add/Drop-Ringen wird sich vor allem auf zwei Ebenen vollziehen: zum einen im sogenannten Inter-office-Bereich, das heißt zwischen größeren Betreibereinrichtungen, in denen Sprach- und Daten-Switches installiert sind; zum anderen auch als Campus und Zugangsringe, die die Anbindung von Unternehmensstandorten an die Vermittlungsstellen der Netzbetreiber sicherstellen.

Beide Anwendungsfelder haben eine unterschiedliche Verkehrsstruktur. Im Interoffice-Bereich sind SDH-strukturierte Signale, wie STM-1/-4/-16 vorherrschend, während im Zugangsbereich eine weitreichende Multiprotokollwelt vorhanden ist. In beiden Fällen jedoch wird es entscheidend sein, auf die bestehende SDH-Infrastruktur aufzusetzen; das bedeutet unter anderem Umschaltzeiten im optischen Bereich von unter 50 ms. Bereits heute ist abzusehen, daß Zweifaserringe mit UPSR (Unidirectional Path Switched Ring) gefordert sind, um die notwendige Dienstesicherheit zu gewährleisten.

Es dauert nicht mehr lange, bis die logischen Infrastrukturen der Glasfaserringe, nicht mehr allein das Netzdesign bestimmen. High-end-Anwender werden flexible "Lambda"-Services fordern, und die Netzbetreiber werden das optische Netz zur Erfüllung dieser Wünsche optimieren müssen.

Mit der Einführung von optischen Cross-Connects werden die Metro-Netze in flexible Plattformen umgewandelt. Die Transformation des traditionell sprachbasierten Netzes zu einer datenzentrischen Infrastruktur wird dadurch vollzogen werden. Die wichtigsten Techniken in diesem Zusammenhang sind optisch-elektrisch-optische Cross-Connects, wobei die Managementsoftware sowohl OSPF- (Open Shortest Path First) als auch MPLS-analog (MPLS = Multiprotocol Label Switching) zu Routern zum Management der Knoten und Signalisierung im Netz bereitstellt.

Glossar

Adva Optical Networking, Anbieter von optischen Netzlösungen für Unternehmens- und Stadtnetze, stellt Produkte für jeden Schritt in der Evolution eines Stadtnetzes bereit. Die "Fiber Service Platform" (FSP) bietet Anbindung für Anwender, die Services mit Gigabit-Geschwindigkeit benötigen, und stellt Metro-Backbone-Verbindungen und -Ringe bereit. Es hat sich gezeigt, daß dedizierte Kurzstreckensysteme geeignetere Architekturen und Kostenstrukturen für den Einsatz in Stadtnetzen aufweisen als "abgespeckte" Langstrecken-WDM-Systeme. Beim Langstreckentransport bestimmen maximale Kanalzahl und SDH-Signale die Produktarchitekturen und Kostenstruktur der Systeme. (sf)