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13.06.1997 - 

Übertagungstechniken im Netz/Im Backbone macht ATM das Rennen

ATM in Kombination mit ADSL eignet sich als End-to-end-Lösung

Trotz der kontrovers geführten Diskussion über den ATM-Einsatz, die zugehörigen Produkte, deren Nutzen und speziell deren Zusammenspiel bestreiten nur noch wenige, daß sich ATM durchsetzen wird. Nach einer mittlerweile fünfzehn Jahre dauernden Phase der Entwicklung und Standardisierung ist eine vergleichsweise ausgereifte Protokoll-Suite entstanden, die sich auch aktuellen Anforderungen wie IPv6 zu stellen vermag. Seit wenigen Jahren setzen an der ATM-Entstehung interessierte Mega-Carrier ATM im Backbone-Bereich ein. Bei verschiedenen Netzbetreibern in Europa finden zudem Migrationsprozesse in Richtung ATM statt.

Obwohl als Universaldatennetz und Broadband-Integrated Services Digital Network (B-ISDN)-Standard konzipiert, bietet sich ATM in immer stärkerem Maße auch als reines Datennetz an. Eine Großzahl von Multimedia-Anwendungen benutzt einen homogenen Netzdienst auf der untersten Protokollschicht. Entwickler streben an, beispielsweise für eine Videokonferenz nicht etwa einen ISDN-Kanal für die Sprachübertragung, eine Modem-Analogleitung für die Konferenzsteuerung und vielleicht noch eine Standleitung für das Videobild zu öffnen. ATM hingegen überträgt bereits alle digitalisierten Signale inklusive der Steuerungs- und Kontrolldaten als Datenströme in eigenen logischen Kanälen, jedoch auf ein und demselben Medium in Form von standardisierten Formaten und Protokollen.

In lokalen Netzen ist ATM heute so gut wie nicht präsent. Seine Eigenschaften wie Echtzeitfähigkeit, variierbare Geschwindigkeit, Unterstützung verschiedener Kabeltypen und Schicht-1-Medien ändern daran vorerst nichts, ebensowenig die gleichzeitige Unterstützung von Sprache, Video und Daten. Die Gründe hierfür liegen zum einen darin, daß im lokalen Netz die Preissituation für ATM ungünstig ist, zum anderen fehlte bislang die ATM-Connectivity aus dem lokalen Netz heraus in das öffentliche Netz.

Damit gab es auch keine Motivation, ATM überhaupt einzusetzen. ATM- und ADSL-Forum arbeiten jedoch schon seit längerem an der Schaffung der technischen Grundlagen für die Übertragung von ATM-Paketen bis zum Kunden http://www.adsl.com, http://www.atm-forum.com . Ebenfalls in der Diskussion um High-speed-Datendienste für Endverbraucher sind Kabelverteilnetze und verschiedene drahtlose Techniken (CDMA-WLL, Satellitenversorgung). Von all diesen Möglichkeiten scheint momentan der Weg über das vor Jahren vergrabene Kupferkabel mit seinem immer noch riesigen Investitionswert der vielversprechendste.

Was spricht für ATM mit DSL?

Für Übertragungsgeschwindigkeiten im (Multi-)Megabit-Bereich auf einer beziehungsweise mehreren Kupferdoppeladern werden seit mehreren Jahren Technologien unter dem Begriff Digital Subscriber Line (xDSL) diskutiert. Die angekündigte Verfügbarkeit eines Standards für ATM über (A)DSL noch für 1997 und auch die weltweit zahlreichen Pilotprojekte alleine für xDSL-Techniken unterstreichen dies.

Aufgrund des großen kommerziellen Interesses an digitalen, breitbandigen Multimedia-Diensten - zum Beispiel für Home Entertainment - ist insbesondere eine dieser DSL-Techniken weit fortgeschritten: Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL). Mit ihr lassen sich downstream 1,5 bis 8 Mbit/s und upstream 160 bis 640 Kbit/s übertragen. Als Prototyp der xDSL-Techniken gilt die etwas ältere High Bit Rate Digital Subscriber Line (HDSL).

Während ADSL darauf abgestimmt ist, eine hohe Bandbreite einseitig zum Kunden zu bringen (das Verhältnis von Hin- zu Rückkanal ist etwa zehn zu eins), stellt das früher entwickelte HDSL einen zwar nur 2 Mbit/s schnellen, dafür aber symmetrischen Hin- und Rückkanal zur Verfügung, der für Business-Anwendungen interessant sein dürfte. Bei ADSL und HDSL handelt es sich um reine Transportprotokolle. Damit sind sie prinzipiell einsetzbar für alle "höheren" Schichten. Als erster Kandidat für eine solche Spezifikation bietet sich ATM mit seinen fortschrittlichen Dienstmerkmalen an, vorausgesetzt es gelingt, direkt einen IP-Treiber für DSL zu schreiben.

Doch welche Vorteile sprechen für die Verbindung von ATM mit DSL-Technologie? Als erstes ist die sinnvolle Verwaltung einer rund 8 Mbit/s großen, bisher im Privatbereich nicht für realisierbar gehaltenen Bandbreite zu nennen. Endkunden sind - wenn überhaupt - Modem- oder ISDN-Verbindungen mit IP gewohnt. Sieht man von der IP innewohnenden Multiplex-Fähigkeit für mehrere Verbindungen einmal ab (gleichberechtigtes, gleichzeitiges Surfen in mehreren Fenstern), so findet bei diesem Protokoll keinerlei Bandbreiten-Management statt. Insbesondere fehlt jegliche Priorisierungsmöglichkeit für einzelne Kanäle. Die nächste Protokollgeneration (Ipv6 mit Resource Reservation Protocol - RSVP) könnte hieran zwar etwas ändern - an die ATM-Modularität reicht sie aber noch nicht heran.

Zweites Plus für ATM mit ADSL ist die Durchgängigkeit durch das bereits aufgebaute Netz. Dem Pilotstadium entwachsen und mit Zugangspunkten in 19 großen deutschen Städten, stellt der Deutsche Telekom ATM-Backbone mittlerweile beispielsweise wesentliche Teile des Breitband-Wissenschaftsnetzes (B-WIN) zur Verfügung. Dieses Netz endet jedoch zumeist auf der Vermittlungsebene.

Da die Qualität einer neuen Technik auch davon abhängt, wie sie Vorhandenes ablöst, wird bei den xDSL-Technologien für den Privatmarkt Wert darauf gelegt, der (analogen) Telefonie den gewohnten Platz im Frequenzspektrum zu lassen. Durch eine geschickte Frequenztrennung mittels sogenannter POTS-Splitter im Teilnehmeranschlußbereich bleibt Telefonie erhalten und kann ganz normal zeitlich parallel zu der breitbandigen Datenübertragung betrieben werden.

Eine weitere - in der Entwicklung noch jüngere - Option auf dem Weg zu digitaler Hochgeschwindigkeitsversorgung im Endkundenbereich stellt Very High Data Rate Digital Subscriber Line (VDSL) dar: Mit dieser Methode sind noch weitaus größere Datenraten als mit ADSL möglich (bis zu 52 Mbit/s downstream), aufgrund der höheren Frequenzen muß aber die Übertragungsdistanz kleiner sein. Das erfordert, daß zwischen der Vermittlungsstelle und den Kabelverzweigern in den Straßen noch Glasfaser gelegt wird (FTTC = Fiber To The Curb), um nur die letzten 500 Meter mit der VDSL-Technik zu überbrücken.

Durch die Flexibilität der xDSL-Technologien lassen sich schon heute die unterschiedli-chen Anforderungen der Kunden berücksichtigen. Während im Privatkundenbereich in Zukunft von einer schwerpunktmäßig asymmetrischen Netznutzung auszugehen ist (es werden mehr Daten empfangen als gesendet), erwartet man für den Geschäftskundenbereich eher eine symmetrische Nutzung von Breitbanddiensten.

Da Asymmetric Digital Subscriber Line, wie der Name bereits verrät, asymmetrische Dienste anbietet, eignet sich VDSL - das es in asymmetrischer und symmetrischer Version gibt - für den Geschäftskundenbereich mit symmetrischen Diensten von 13 oder 26 Mbit/s. Während für den privaten Bereich das Internet mit Anwendungen wie Download von Infos, MPEG-Files oder Videos interessant ist, sind für den Geschäftskundenbereich Dienste und Applikationen wie Video-Conferencing oder LAN-Connection wichtig.

Die Antwort auf die Frage, warum erst heute das Kupferkabel auch für höhere Geschwindigkeiten genutzt wird, liegt in der aufwendigen Elektronik für die Signalaufbereitung. Sie ist erst seit einigen Jahren kostengünstig durch neue Generationen von Signalprozessoren und fortgeschrittene VLSI/ASIC-Herstellungsprozesse möglich. Chip-Hersteller wie Motorola und NEC beteiligen sich an der Entwicklung dieser Technologien.

Sowohl Alcatel als auch die deutsche Siemens AG haben die notwendigen Konsequenzen aus den Plänen zum kombinierten ATM/ADSL-Einsatz einiger Netzbetreiber gezogen und liefern in Kürze mit ATM-Schnittstellen ausgestattete Produkte. So ist auch weiterhin normales Telefonieren parallel möglich. Die Siemens AG verfolgt den Weg der Einbindung von ADSL und VDSL in das deutsche Netz konsequent weiter, indem in der Produktlinie XpressLink D der deutsche ISDN-Standard (4B3T Modulation) berücksichtigt wird.

Was die notwendigen Geräte in den Vermittlungsstellen angeht, die den eintreffenden Verkehr konzentrieren und weiterleiten, sind ebenfalls erste Geräte geplant. Logischerweise sollen die xDSL-Technologien letztendlich voll in die öffentlichen Netze integriert sein. Während sich die zumeist ausländischen xDSL-Hersteller lange Zeit auf sogenannte Stand-alone-Modems konzentrierten, zeigen die führenden Telekommunikationshersteller bereits ein Gesamtkonzept für ein breitbandiges Netz auf.

Für die Teilnehmerseite existieren ebenfalls erste Geräte mit ATM-Interfaces. Hier kommt die 25,6-Mbit/s-Variante von ATM zum Einsatz.

Verschmelzung von Sprache und Daten

In Verbindung mit dem schon erwähnten leistungsfähigen, "passenden" ATM-Protokoll wird eine Datenversorgungsinfrastruktur entstehen, die den Bedarf für die nächsten Jahre sättigt - inklusive Videokonferenzen, Fernsehen, Radio via Internet oder ähnlichen Anwendungen.

Besonders die Entwicklungen auf dem Gebiet der Kupferkabel machen deutlich, daß breitbandige Übertragungsverfahren auch im Bereich der kleinen und mittleren Unternehmen sowie bei Privatkunden eine Zukunft haben - möglicherweise eng mit der Verbreitung von ATM auch im Local Loop und im LAN verbunden. In einem solchen Szenario sind die Verschmelzung von Sprache und Daten in einem Netz mit einer Übertragungstechnologie wie ATM sowie die Behauptung auf dem Massenmarkt vorgezeichnet.

Angeklickt

ATMs Eignung als Technologie für den Backbone ist altbekannt. In lokalen Netzen kommt diese Methode allerdings so gut wie nicht vor. Das liegt zum einen daran, daß für diese Netze andere preiswertere Techniken existieren, zum zweiten fehlt derzeit noch ein Übergang zwischen lokalem und öffentlichem Netz. Um dieses Manko zu beheben, stehen verschiedene Möglichkeiten wie Kabelverteilnetze oder drahtlose Techniken zur Diskussion. Am vielversprechendsten erscheinen im Moment die altbewährten Kupferkabel: Die sogenannten Digi- tal-Subscriber-Line-Technologien (xDSL) erlauben Übertragungsgeschwindigkeiten im Multi-Megabit-Bereich auf Kupfer- doppeladern. Das bisher am weitesten entwickelte ADSL eignet sich zusammen mit ATM für eine End-to-end-Verbindung: Es verspricht eine Bandbreite von rund 8 Mbit/s und kann schon vorhandene ATM-Netze nutzen.

*Nadine Berezak-Lazarus und Frank-Uwe Andersen sind Mitarbeiter der Unternehmensberatung Eutilis Consult in Ratingen.