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19.04.1996 - 

Ratschlaege zur High-speed-Migration (Teil 1)

ATM-Netze: Mit Weitblick den Weg in die Sackgasse vermeiden

DV-Profis stehen ATM-Services wie Sprache und Video, aber auch der Skalierbarkeit der in ATM verfuegbaren Bandbreite relativ gleichgueltig gegenueber. Sie interessieren sich fuer die Leistungsprobleme im Netz, die sie beispielsweise mit der ATM-LAN- Emulation beheben koennten, die Bandbreiten von 155 oder 25 Mbit/s bis zum Desktop oder zum LAN-Segment verspricht.

Flaschenhaelse in der DV-Installation sollten aber zunaechst analysiert werden. Nicht immer beruhen Leistungsdefizite auf Unzulaenglichkeiten des Netzes. "Man sollte als erstes kontrollieren, ob vielleicht der Server, die Workstation, die RAM- Ausstattung oder die Netzwerkkarte zu leistungsschwach sind", raet Netzexperte Joern Stock vom Deutschen Herzzentrum in Berlin, wo derzeit ein umfangreiches ATM-Projekt mit Bilddatenuebertragung bis hin zum Patientenbett in Arbeit ist.

Sind Engpaesse im Server und in den Endgeraeten jedoch auszuschliessen, muss zwangslaeufig das Netz der Flaschenhals sein, der den Datentransfer bremst. Doch auch in diesem Fall ist die Einfuehrung des asynchronen Protokolls nicht zwingend notwendig. Haeufig hilft bei mangelnder Performance eine Neuorganisation des Netzes. Eine strukturierte Verkabelung kann Abhilfe schaffen und ist ohnehin fuer eine moegliche ATM-Migration erforderlich. "In einem unstrukturierten Umfeld macht die Einfuehrung von ATM wenig Sinn", gibt ein fuer das ATM-Projekte-Management zustaendiger Berater eines deutschen Herstellers zu bedenken.

Liebaeugelt die DV-Abteilung dennoch mit der Einfuehrung einer High- speed-Technologie, koennen auch ATM-Alternativen weiterhelfen. Noch sprechen einige Gruende gegen das asynchrone Transferprotokoll: Es ist noch nicht vollstaendig standardisiert, kaum erprobt und nicht immer herstelleruebergreifend interoperabel. "Eine Zeitlang zu warten koennte Geld sparen", raet auch Stock zum vorsichtigen Umgang mit ATM.

Verfahren wie Fiber Distributed Data Interface (FDDI), Fast Ethernet oder Switched Ethernet und Token Ring reichen haeufig voellig aus, um Tempo ins Netz zu bringen. All diese Alternativen sind seit laengerem etabliert oder basieren auf herkoemmlichen Protokollen. Entsprechend gibt es in den meisten DV-Abteilungen und Beratungsunternehmen mehr Know-how fuer die Einfuehrung dieser Techniken als fuer ATM.

Dennoch fuehrt langfristig an ATM kein Weg vorbei. Die Marktforscher von Forrester Research etwa prognostizieren dem Markt fuer alternative Verfahren zwar ein kurzes, kraeftiges Wachstum durch sinkende Preise. Die langsame, aber stetige Entwicklung weist jedoch in Richtung ATM, so die Auguren.

Wollen IT-Manager diesem Trend Rechnung tragen, hat das unmittelbare Folgen fuer Neuinstallationen mit FDDI, Fast Ethernet und anderen Netzverfahren: Komponenten, die heute Schwaechen in der Performance beheben sollen, muessen auf die Zukunft vorbereitet sein. Hubs und Switches sollten modular aufgebaut sein, um spaeter Steckmodule fuer die asynchrone Uebertragung aufnehmen zu koennen. Darueber hinaus ist es ratsam, Geraete mit ATM-Uplink anzuschaffen. Ergibt die Evaluierung, dass nur ATM den Anforderungen entspricht, duerfen die Planungen nicht bei der lokalen Vernetzung stehenbleiben.

Typische Einsatzgebiete, die eine ATM-Nutzung nahelegen, sind etwa die Verbindung von Server-Clustern oder zentralen Server- Konzepten. In selteneren Faellen werden Video- und Sprachdienste gefordert, um via ATM auf einer Datenbank liegende Bildsequenzen oder Tonaufnahmen zu transportieren.

ATM zieht seine Staerken auch aus der Vereinheitlichung des Protokolls in der LAN- und WAN-Kommunikation. Der Pferdefuss bei der durchgehenden Migration sind allerdings die derzeit unerschwinglichen Gebuehren der Carrier. Doch der 1. Januar 1998, an dem die europaweite Liberalisierung des TK-Marktes in Kraft tritt, rueckt in greifbare Naehe. Die ATM-Migration muss aufgrund der Tarifpolitik der Telekom so gestaltet werden, dass spaetere Verbindungen zur WAN-Vernetzung moeglichst einfach herzustellen sind.

WAN-Experten muessen stets konsultiert werdenH4>/H4>

Fest steht, dass fuer Weitverkehrsleitungen zustaendige Abteilungen oder Fachleute moeglichst frueh in das Vorhaben eingebunden werden muessen. "ATM wird auch als Total Area Network bezeichnet. Das laesst den Ansatz der einheitlichen LAN- und WAN-Protokolle erkennen", untermauert Ruediger Hartmann, stellvertretender Leiter des European Advanced Networking Test Center (EANTC) an der TU Berlin, die Bedeutung der Abstimmung.

Die Praxis zeigt, wie die Schnittstellen zum externen Netz gestaltet werden sollen. Einige Router lassen sich mit ATM-Karten bestuecken, haeufig muessen Umwege ueber Server oder ueber LAN- Protokolle eingerichtet werden.

Aber auch im lokalen Umfeld ist zu klaeren, wo und wie weit ATM verlegt werden soll. Nicht jedes Endgeraet kann von der 155-Mbit/s- Datenuebertragung profitieren, genausowenig benoetigt jeder Endbenutzer derartige Geschwindigkeiten am Arbeitsplatz. Fuer viele Bereiche reichen dedizierte Ethernet-Verbindungen mit 10 Mbit/s vollkommen aus, so dass die ATM-Verbindung lediglich bis zur Abteilungsebene gefuehrt werden muss. Bis zum Endgeraet koennen dann Switching-Technologien die Bandbreitenprobleme loesen. Im Umkehrschluss muessen etwa CAD-Abteilungen oder Arbeitsgruppen mit umfangreichen Workflow-Anwendungen bei der Implementierung der ATM-Umgebung bevorzugt behandelt werden.

Die Crux bei der Einbindung der Rechner und Workstations in die asynchrone Netzwelt sind die fehlenden ATM-Applikationen. Also muessen die LAN-Emulation oder "IP over ATM", der Standard der Internet Engineering Task Force (IETF), die Umsetzung von IP-, Token-Ring- und Ethernet-Frames in 53-Byte-Zellen vornehmen. Allerdings unterstuetzen diese Loesungen nicht alle Protokolle. So vernachlaessigten sowohl die IETF als auch das ATM-Forum bis dato die FDDI-Anwendungen. Abhilfe soll das Multiprotokoll over ATM (MPOA) vom ATM-Forum schaffen, dessen Verabschiedung jedoch noch in den Sternen steht.

Dieser Umstand fuehrt zu einem weiteren Problem. Historische Terminalnetze, aber auch im ersten Projektschritt nicht erschlossene LAN-Segmente muessen in die Planung der ATM-Migration einbezogen werden. Bei der Einfuehrung der asynchronen Uebertragung sollten DV-Abteilungen daher ueber den Tellerrand hinausschauen. Nicht erfasste Gebaeude oder Etagen werden voraussichtlich in Zukunft auch auf ATM migrieren muessen. ATM-Pioniere wie der Landwirtschaftliche Sozialversicherungstraeger Oberbayern (LSV) in Muenchen und die Varta AG, Hannover, zeigen, dass die Migration mit der ersten ATM-Einfuehrung nicht abgeschlossen ist. Beide Unternehmen werden sukzessive ihre begonnene Installation auf dem Campus und teils auch auf das WAN ausweiten.

Erfahrungen, die der Burda-Verlag machte, fuehren dagegen zu einem voellig anderen Rat: Das A und O ist die Ueberpruefung der Endgeraete auf ATM-Tauglichkeit. Die IT-Abteilung des Verlagshauses startete ein ATM-Vorhaben, das von dem Fraunhofer-Institut fuer Arbeitswirtschaft und Organisation in Stuttgart betreut wurde. Im Bereich der Print-Medien kommen aber haeufig leistungsstarke, proprietaere Maschinen zum Einsatz. Fuer diese Server, so mussten die IT-Manager von Burda ueberrascht feststellen, gab es keine ATM- Adapterkarten.

Der Umweg ueber FDDI ist aeusserst unwirtschaftlichH4>/H4>

Theoretisch liesse sich der Umweg ueber FDDI einschlagen. "Das ist aber aeusserst unwirtschaftlich", gibt Hans Peter Froeschl vom Fraunhofer-Institut zu bedenken. Er erarbeitete fuer den Burda- Verlag das ATM-Konzept, das letztlich aber an den hohen Gebuehren der WAN-Vernetzung mit den Druckereien scheiterte.

Auch die Einbindung medizinischen Equipments gestaltet sich schwierig. "Im Krankenhaus stoesst man immer wieder auf Geraete, die guenstigstenfalls eine Ethernet-Schnittstelle haben", musste etwa Netzspezialist Stock vom Deutschen Herzzentrum erfahren. Die Entwickler dieser Maschinen haben verstaendlicherweise das Gros der Arbeit in die Untersuchungstechnik und nicht in die Netzanbindung investiert. Der Netzwerker im Krankenhaus ist dann gefordert, diesen Makel auszubuegeln.

Allerdings sind nicht nur die Endgeraete, sondern auch die Applikations-, Datenbank- und Produktions-Server auf die ATM- Umgebung vorzubereiten. Benoetigen diese Rechner fuer Festplattezugriffe beispielsweise zehn Millisekunden, wird der ATM-Einsatz obsolet. In der fuer das Lesen der Daten benoetigten Zeit liessen sich die angeforderten Informationen muehelos durch jede Netztopologie schleusen. Um schnelle Plattenzugriffe zu ermoeglichen, bedarf es eines RAM-Ausbaus, und Server muessen haeufig durch Parameter-Aenderungen neu konfiguriert werden. Fuer das Tuning der Boliden sind die hauseigenen oder externen Systemintegratoren gefragt, die deshalb in die ATM-Plaene involviert werden sollten.

Das Management des High-speed-Netzes liefert neben den ueblichen Tools wie Monitoring, Fehleranalyse und Konfigurations-Features weitere Moeglichkeiten. Wie jedes Switched-Network-Verfahren ist ATM prinzipiell in der Lage, virtuelle LANs unabhaengig von physikalischen Installationen an der Netzkonsole einzurichten oder zu veraendern. Besonders Unternehmen, deren Mitarbeiter in verschiedenen Arbeitsgruppen arbeiten oder haeufig hausintern umziehen, duerften diese Features dankbar aufnehmen.

Weitere arbeitsgruppentypische Dienste wie Videokonferenzen oder die Telefonie rechtfertigen zumindest im lokalen Bereich kaum die Installation eines ATM-Netzes. Hausinterne TK-Anlagen sind ueberall vorhanden, so keine komplette Neuinstallation oder ein Umzug stattfindet, und Videokonferenzen mit Kollegen im selben Gebaeude sind ueberfluessig. Im Zuge der Vereinheitlichung der LAN- und WAN- Konzepte sollte bei der Konzeption jedoch dem Transport von Bewegtbildern bis zum Desktop zumindest Beachtung geschenkt werden. Heutige ISDN-Videokonferenzsysteme lassen sich mit einer Uebertragungsrate von 384 Kbit/s leidlich betreiben, die isochronen Datenstroeme benoetigen im asynchronen Netz jedoch ein Vielfaches dieser Bandbreite. In speziellen Faellen, etwa bei Fernsehstudios, die unkomprimierte Bildsequenzen mit hoher Aufloesung zwischen Studio und Schneidetisch transportieren, werden Bandbreiten von mehreren hundert Mbit/s gefordert.

Neben den Diensten ist die Redundanzfaehigkeit ein wesentlicher Aspekt, mit dem Marketiers das asynchrone Protokoll schmackhaft machen. ATM benoetigt im Gegensatz zu FDDI keinen zweiten Ring. Um redundante Verbindungen zu schalten, akzeptiert das Protokoll auch vermaschte Strukturen. Voraussetzung ist lediglich, dass ein alternativer Weg zwischen zwei Switches existiert.

Diese Redundanzverbindungen muessen derzeit noch statisch eingegeben werden. Entwicklungen in Arbeitsgruppen des ATM-Forums laufen aber auf eine voellig automatisierte Wegewahl hinaus. So oder so sind die redundanten Kanaele jedoch unverzichtbar. In bestimmten Strukturen, wo etwa ein zentraler Switch alle angeschlossenen Ethernet-Segmente versorgt, gestaltet sich dieses Vorhaben schwierig. Wird ein zweiter redundanter und zentraler Switch installiert, bieten haeufig die angeschlossenen lokalen Geraete, die den Uebergang zu den Ethernet-Segmenten herstellen, keinen zweiten ATM-Uplink.

Ein derzeit etwas vernachlaessigter Aspekt ist die Sicherheit. Das ATM-Forum arbeitet an einer entsprechenden Spezifikation. In der LAN-Emulation sind etwa ATM-Adressen zum Teil auf verschiedene Server verteilt. Auch bei der LAN-WAN-Verbindung sollten Loesungen gefunden werden, die ein unberechtigtes Eindringen in die hausinterne DV erschweren.

Mehrstufige Migration ist der haeufigste FallH4>/H4>

Die vorangegangenen Ueberlegungen fuehren in der Regel zu einer mehrstufigen Migration. Der uebliche Ansatz ist, zunaechst das Backbone zu versorgen und die Hubs zu den LAN-Segmenten entsprechend aufzuruesten. Aus dieser Konstellation heraus ergibt sich die Auswahl des weiteren Equipments fuer Server, Workstations und Endgeraete.

Am Beispiel LSV Oberbayern laesst sich ein etwas abgewandeltes Vorgehen nachvollziehen. "Unsere Strategie sah die Migration von oben nach unten vor", erlaeutert Ulrich Niessen, Dezernatsleiter der Abteilungen Organisation, DV, Qualitaets-Management und Controlling. Im Haus des Versicherungstraegers wurden zunaechst die oberen Etagen verkabelt und mit einem Patch-Feld am Ethernet-Hub angeschlossen. In einer naechsten Stufe wurde die physikalische Verbindung der Etagenverteiler ueber Glasfaserleitungen zum Verteiler im unteren Teil des Gebaeudes hergestellt, jedoch noch nicht mit ATM betrieben. Danach wurde der Server via ATM an den Gebaeudeverteiler angeschlossen, um schliesslich die ATM-Strecke auf dem Lichtwellenleiter zurueck zur Etage zu implementieren.

Wie bereits erwaehnt, ist mit der Realisierung der ersten Projekte das Thema ATM nicht abgeschlossen - nicht nur weil die Unternehmens-DV nie statisch sein kann, sondern auch, weil ATM erst noch den Kinderschuhen entwachsen muss. Es entstehen neue Techniken wie etwa das automatisierte Routing oder ATM- Applikationen, die die Moeglichkeiten des Netzes noch besser ausschoepfen. Die mittelfristige WAN-Integration und Anbindung unerschlossener LAN-Segmente werden die staendige Ueberarbeitung des Netzes erfordern, ausserdem haelt zum Beispiel die fortschreitende Standardisierung die Netzwerker in den Unternehmen auf Trab.

Die LAN-Emulation etwa liegt derzeit in der Version 1.0 vor und soll noch in diesem Jahr um die Ausfuehrung 2.0 ergaenzt werden. Da Migrationen moeglichst herstellerhomogen implementiert werden, ist es erforderlich, neue Standards ins Netz einzuspielen, soll die ATM-Installation spaeter nicht in der Sackgasse enden. Denn jede neue Spezifikation erhoeht die anbieteruebergreifende Interoperabilitaet und erleichtert somit die herstellerunabhaengige Erweiterung des Netzes.

Dieser Leitfaden zur ATM-Einfuehrung erhebt keinen Anspruch auf Vollstaendigkeit. Vieles haengt bei der Implementation von vorhandenen Installationen, einzelnen Umgebungen, speziellen Anwendungen oder geplanten Diensten ab. (Hinweise zur Hersteller- und Geraeteauswahl folgen in der naechsten Ausgabe.)

Einsatzgebiete von ATM

- Grundsaetzlich bei hohen Bandbreiten-Anforderungen,

- Image-Datenbanken,

- CAD-Entwicklung im Netz,

- intensives Workflow,

- Server-Cluster,

- Nutzung isochroner Dienste wie Sprache und Video,

- langfristig angestrebte einheitliche LAN- und WAN-Vernetzung,

- Backup im Netz,

- wechselnde Arbeitsgruppen,

- haeufige hausinterne Umzuege sowie

- Burst-artiges Kommunikationsprofil.

Ratgeber ATM

Jeder ist bekanntlich seines Glueckes Schmied. Dieses Sprichwort hat auch bei der ATM-Migration seine Gueltigkeit. Die Beruecksichtigung folgender Punkte koennte aber hilfreich sein:

1. Bottlenecks evaluieren,

2. Verkabelung checken,

3. Alternativen pruefen,

4. LAN- und WAN-Konzept abstimmen,

5. ATM-Einsatzbereiche priorisieren,

6. historische Protokolle beruecksichtigen,

7. Endgeraete auf ATM-Tauglichkeit pruefen,

8. Server auf ATM vorbereiten,

9. Dienste einplanen,

10. Netz-Management beruecksichtigen,

11. Redundanzen und Sicherheitsaspekte vereinbaren,

12. Stufenkonzept erstellen sowie

13. weitere Entwicklung beobachten.