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13.06.1997 - 

Übertragungstechniken im Netz/Modems, ISDN und Frame Relay im Vergleich

Anforderungen bewirken Wandel bei Technologien im WAN

Derzeit dominiert in Deutschland noch die Deutsche Telekom AG (DTAG) den Markt für Telekommunikationsdienste mit einem kompletten Angebot an Infrastruktur- und TK-Diensten. Sie besitzt eine landesweite Infrastruktur mit den erforderlichen Trassen und Wegen für die physikalische Übertragung über Kupfer- und Glasfaserkabel. Über 34 Millionen Teilnehmer sind an das analoge Fernsprechnetz angeschlossen. Es dient vorwiegend der Sprachkommunikation, bildet aber darüber hinaus auch die Basis für den Telefaxdienst und - mit Hilfe von Modems - für die Datenkommunikation sowie den Zugang zu Online-Diensten.

Seit der Einführung von Euro-ISDN im Jahre 1993 haben sich die Teilnehmerzahlen vervielfacht. Die über sieben Millionen verkauften Basiskanäle repräsentieren rund 35 Prozent des gesamten Weltmarkts. Zu den treibenden Kräften für das weitere Wachstum gehören Anwendungen in der Datenkommunikation und bei Corporate Networks sowie die Konzentration auf Multimedia, zum Beispiel Videokonferenzen. Mit der raschen Zunahme des Informationsvolumens zeigen sich jedoch recht bald die Grenzen des N-ISDN, das auf strukturierten 64-Kbit/s-Kanälen aufbaut. Diese Einschränkung bei der Bandbreite läßt sich zwar mit inversen Multiplex-Techniken überbrücken, allerdings gilt diese Technik als sehr komplex und erfordert hohe Investitionen.

Für Dialoganwendungen in der Datenkommunikation hat sich Datex-P mit der paketvermittelten Übertragungstechnik nach ITU-T X.25 bewährt. Mit diesem internationalen Standard sind derzeit weltweit fast 200 paketvermittelte Netze in über 30 Ländern erreichbar. Die Leistungsgrenze und die limitierte Geschwindigkeit haben die Weiterentwicklung der "schnellen Paketvermittlung" vorangetrieben. Abhilfe schafft hier die international standardisierte Technologie Frame Relay. Diese vor allem in den USA weit verbreitete Technologie ermöglicht es, die öffentlichen Netze effizienter für die integrierte Sprach- und Datenkommunikation zu benutzen.

Zur Zeit befindet sich der Markt für öffentliche Telekommunikationsnetze in einer Umbruchphase.

Diese wurde einerseits ausgelöst durch den bereits begonnenen Wettbewerb für die TK-Infrastruktur in Deutschland und Frankreich. Am 1.1.1998 wird schließlich auch noch das verbliebene Sprachtelefondienstmonopol aufgehoben, so daß ab diesem Zeitpunkt in Deutschland ein uneingeschränkter Wettbewerb für alle Telekommunikationsdienste existieren wird.

Energieversorgungsunternehmen, ausländische Carrier, die Deutsche Bahn AG (im Verbund mit den europäischen Bahnen) sowie Städte und Gemeinden bereiten sich derzeit auf den Einstieg in den TK-Markt vor. Experten rechnen damit, daß neben der DTAG noch zwei bis drei weitere Wettbewerber ein flächendeckendes Diensteangebot offerieren werden. Sie benötigen dazu lokale, regionale und gegebenenfalls auch international agierende Partner. Die entsprechenden Allianzen scheinen nun nach langen Verhandlungen und gravierenden Veränderungen einigermaßen stabil zu sein: Arcor, o.tel.o, Thyssen Telecom und Viag Interkom.

Modems sprechen Massenmarkt an

Wichtig für die Wertschöpfung in der Telekommunikation ist die Höhe der jeweils für einen Dienst erforderlichen Investitionen des Netzwerkbetreibers. Je höher ein Netzwerkdienst in dem in Abbildung 1 dargestellten Stufenmodell angesiedelt ist, desto höher gestalten sich die Investitionskosten. Die zuvor genannten neuen Netzwerkbetreiber haben deshalb zwischen drei und acht Milliarden Mark Investitionen für die nächsten fünf Jahre vorgesehen.

Die für den Anschluß an das gewöhnliche analoge Telefonnetz taugliche Modemtechnologie hat sich zu einem Massenmarkt entwickelt, den preiswerte Angebote überschwemmen. Einer Marktstudie von Frost&Sullivan zufolge soll sich das Marktvolumen von drei Milliarden Dollar 1996 auf 5,3 Milliarden Dollar im Jahr 2003 steigern. Gleichzeitig versprechen die kapazitätshungrigen Anwendungen im Internet eine hohe Akzeptanz von Kabel- und ADSL-Modems. Die äußerst komplexen Modulationsverfahren lassen eine Nutzung der klassischen analogen Fernsprechbandbreite von 3,1 Kilohertz mit Übertragungsraten bis zu 33,6 Kbit/s zu. Das entspricht bereits der halben ISDN-Geschwindigkeit von 64 Kbit/s. Für den Einsatz von Modems spricht neben dem niedrigen Preis und der weiten Verbreitung von analogen Fernsprechanschlüssen auch die Tatsache, daß durch die vollständige Netzdigitalisierung in der Fernebene in Deutschland eine sehr hohe Qualität verfügbar ist.

Die jüngste Entwicklung in der Modemtechnologie stellt einen Geschwindigkeitssprung auf 56 Kbit/s dar, wobei mit diesen PCM-Modems keine direkte Ende-zu-Ende-Kommunikation möglich ist. Vielmehr tauscht bei dem neuen Verfahren ein analoges Modem mit einer digitalen Vermittlungsstelle beziehungsweise Gegenstelle Daten aus. Besonders interessant ist diese Entwicklung für Internet Service Provider (ISP), weil sie damit einen Online-Zugang mit nahezu ISDN-Geschwindigkeit offerieren können. Für die 56k-Technologie ist allerdings noch kein internationaler Standard verabschiedet. Vielmehr kämpfen zwei Gruppierungen um Marktanteile: auf der einen Seite Lucent und Rockwell mit der K56flex genannten Lösung, auf der anderen U.S. Robotics - kürzlich von 3Com übernommen - mit der nicht kompatiblen X2-Technologie. Beiden Lösungen gemeinsam ist die asymmetrische Arbeitsweise, die in Richtung WAN maximale Datenraten zwischen 33,6 und 45 Kbit/s erlaubt und nur in der Gegenrichtung die volle Datenrate von 56 Kbit/s erreicht.

Im Vergleich zu Modems bietet Euro-ISDN den Vorteil der Ende-zu-Ende-Kommunikation und kann einzelne 64-Kbit/s-Basiskanäle bedarfsorientiert kaskadieren, beispielsweise sechs Kanäle mit einer Summenrate von 384 Kbit/s für professionelle Videokonferenzen. Nachteilig wirkt sich bei ISDN der hohe Aufwand für Anschlußtechnik und Endgeräte aus, was sich in den Beschaffungskosten und entsprechenden Tarifen niederschlägt. Die inverse Multiplextechnik zur Kaskadierung verursacht zusätzliche Kosten. Mit ISDN steht heute erstmals eine Netzwerktechnik zur Verfügung, mit der sich alle Kommunikationsformen wie Sprache, Daten, Audio und Video auf einer gemeinsamen Plattfom übertragen lassen. Aber speziell die Anwendungen, die im Bereich Internet und Multimedia große Bandbreiten erfordern, machen die Grenzen von N-ISDN deutlich. In den USA wird als Alternative von ISDN Frame Relay eingesetzt, womit Anschlußraten bis zu 45 Mbit/s erreicht werden. Und eine weitaus höhere Nutzung der auch für ISDN benutzten verdrillten Kupferkabel erlaubt die Digital-Subscriber-Line-(DSL-)Technik, die Geschwindigkeiten bis zu 52 Mbit/s ermöglicht.

Frame Relay - für die effiziente Übertragung von großen und burstartigen Datenströmen konzipiert - ist eine Weiterentwicklung der Paketvermittlung. Der schnellere Datenfluß beruht auf einer Reduzierung der Vermittlungsfunktion auf die OSI-Schicht zwei sowie der Weiterleitung nur von gültigen Datenpaketen. Die von X.25 her bekannte Fehlerkorrektur wird auf die Endgeräte verlagert. Frame Relay trägt zu wirtschaftlichen Lösungen bei, da pro Standort nur ein einziger Nutzzugang erforderlich ist und die Kommunikationskosten in der Regel mit einem Fixpreis pro Monat abgegolten werden. Die Höhe richtet sich nach der mit dem Netzwerkbetreiber vereinbarten Committed Information Rate (CIR), welche die halbe Anschlußgeschwindigkeit nicht überschreiten sollte. Für eine Festverbindung von 64 Kbit/s zum Netzwerkbetreiber bedeutet dies eine zu jeder Zeit garantierte Übertragungsrate von 32 Kbit/s. Das Einsparpotential bei Frame Relay im Vergleich zur Festverbindung oder X.25 bewegt sich zwischen 25 und 50 Prozent. Vorsicht empfiehlt sich allerdings bei Angeboten mit einer CIR=0, denn damit garantiert der Anbieter auch null Durchsatz.

Höchste Priorität hat für das Frame Relay Forum, noch in diesem Jahr eine Vereinbarung für den Transport von Sprache über Frame Relay zu erarbeiten. Mit der Verfügbarkeit von Chips, die gleichzeitig Sprache, Fax und Daten verarbeiten können, wird sich die Herstellung von Voice-enabled Frame Relay Access Devices (VFRADs) verbilligen. Daß sich Sprache über Frame Relay mit einer hohen Qualität übertragen läßt, zeigen Firmen wie Nuera Communications mit dem "Access Plus F 100", der mit einem proprietären Verfahren (E-CELP) eine Sprachkompression bis zu 13:1 erlaubt und darüber hinaus mit den ITU-T Standards G.726 und 728 zusammenarbeitet, sowie Micom Communications Corp. - jetzt eine Division von Nortel.

Mit der Softwaretechnologie "Priority Frame" stellte kürzlich Cascade Communications ein Verfahren vor, das für Frame Relay definierte Dienstequalitäten bereitstellt. In Anlehnung an die für ATM festgelegten QoS-Eigenschaften hat Cascade vier Dienstklassen für Frame Relay kreiert.

Die Priority-Frame-Technologie unterstützt im WAN Ende-zu-Ende-Service Level Agreements und erlaubt es den Service-Providern, nun auch in hybriden Frame-Relay- und ATM-Netzwerken Qualitätsgarantien zu offerieren. Sie wird bis Mitte 1997 verfügbar sein.

Auf diesen Netzwerkplattformen stellen die Betreiber Virtual-Private-Network(VPN)-Dienste bereit, die in vielen Fällen einen unwirtschaftlichen Eigenbetrieb von Corporate Networks auf der Basis von Mietleitungen und klassischer TDM-Technik ablösen können.

Anwendungen wie Multimedia, Videokonferenzen und Internet/ Intranet erfordern zunehmend größere Netzwerkkapazitäten. Aus diesem Grund rüsten momentan die Netzwerkbetreiber weltweit ihre Infrastrukturen bedarfsgerecht und zukunftsorientiert auf. Dafür heißt die skalierbare Technologie für die nächsten Jahre B-ISDN, welche sich mit den Technologien SDH und ATM umsetzen läßt. Im Stadtbereich wird B-ISDN noch durch Metropolitan Area Network (MAN) ergänzt, wofür die Dienste Switched Multimegabit Data Services (SMDS) in den USA und Connectionless Broadband Data Services (CBDS) definiert wurden. Der SMDS-Dienst der Deutschen Telekom wird als "Datex-M" angeboten. MANs basieren wie ATM auf einer zellorientierten Vermittlungstechnik, wobei der Fokus auf der Datenübertragung liegt. City-Carriern wie Isis Multimedia in Düsseldorf, Net Cologne in Köln, Colt und MFS in Frankfurt sowie M"Net in München gelang es in den letzten Jahren aufgrund einer Sonderregelung im Fernmelderecht, zahlreiche Geschäftskunden mit Telekommunikationsdiensten zu sehr attraktiven Konditionen zu akquirieren. Einer kürzlich veröffentlichten Studie des Verbands der kommunalen Unternehmen (VKU) ist zu entnehmen, daß sich heute rund 100 Städte mit dem Aufbau von City-Netzen befassen.

Unbestritten wird sich ATM als zukunftssichere und globale Transportplattform auch im WAN durchsetzen. Dafür garantieren auf der einen Seite das ATM-Forum mit seinen rund 1000 Mitgliedern als die treibende Kraft bei der ATM-Standardisierung und auf der anderen Seite die Hersteller von ATM-Adapterkarten, Hubs, Switches und Access-Multiplexern sowie die öffentlichen Netzwerkbetreiber. So hat die DTAG zur CeBIT den kommerziellen Dienst T-Net-ATM der Öffentlichkeit vorgestellt. Das nicht veröffentlichte Tarifmodell sieht als Komponenten einen festen monatlichen Betrag für die jeweiligen Anschlußgeschwindigkeiten von 2, 34 und 155 Mbit/s sowie einen variablen Anteil - abhängig von der Entfernung und dem Datenvolumen - vor.

Die für einen öffentlichen Netzwerkbetrieb erforderlichen Standards sind grundsätzlich verfügbar. Dazu hat das ATM-Forum das Positionspapier "Anchorage Accord" veröffentlicht, aus dem die Zusammenarbeit der einzelnen ATM-Spezifikationen ersichtlich ist. Darüber hinaus haben auf der diesjährigen Networld+Interop Anfang Mai in Las Vegas die führenden Hersteller von Netzwerkkomponenten, Cisco Systems, Fore Systems und Newbridge Networks, die erste interoperable Demonstration von Multiprotocol over ATM (MPOA) inszeniert.

Abschließend stellt sich für die Anwender die Frage, wie der Zugang zu den Hochgeschwindigkeits-Transportplattformen möglich wird. Dabei sind die typischen Anwenderforderungen zu berücksichtigen:

- Bandbreite nach Bedarf

- hohe Qualität

- hohe Verfügbarkeit

- hohe Sicherheit

- angemessener Preis

- Skalierbarkeit sowie

- Migrationsfähigkeit.

Gute Voraussetzungen für die wirtschaftliche Auffahrt auf die Datenautobahn bieten die verschiedenen xDSL-, Kabelmodem- und WLL-Technologien, optische Anschlußleitungen (OPAL) und die City-Netze. Als globale Netzwerkplattform für alle Kommunikationsdienste wird sich ATM durchsetzen, weil damit eine einheitliche Technologie vom Arbeitsplatz über lokale Netze und Campusnetze bis hin zum WAN verfügbar ist.

Angeklickt

Zu den Technologien, die im Moment für den Informationstransport über öffentliche Weitverkehrsnetze zur Verfügung stehen, gehören die Anbindung über Modem, ISDN, Frame Relay oder B-ISDN. Modems haben sich zu einem Massenmarkt entwickelt, weil sie als preiswert gelten und analoge Anschlüsse weit verbreitet sind. 56-Kbit/s-Modems eignen sich besonders für Internet Service Provider. Euro-ISDN ermöglicht Ende-zu-Ende-Kommunikation und läßt zu, einzelne 64-Kbit/s-Kanäle bedarfsorientiert zu kaskadieren. Nachteilig sind jedoch die hohen Kosten für Anschlußtechnik und Endgeräte sowie die begrenzte Bandbreite. Letzteres tritt bei Frame Relay und DSL-Techniken erst später auf. Zudem bietet Frame Relay eine wirtschaftliche Lösung, da nur ein Netzzugang erforderlich ist und meist zum Fixpreis pro Monat abgerechnet wird.

*Gerhard Kafka ist Journalist und Telekommunikationsberater in Egling.