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24.11.1989 - 

VERKABELUNGSKONZEPTE

Ein physikalisches Netz für eine Vielzahl von Protokollen

*Bernd Kuhle und Christine Steinbach sind Mitarbeiter der SCS Informationstechnik GmbH, Geschäftsstelle Mülheim.

Die Kommunikationsinfrastruktur der meisten Gebäude ist historisch gewachsen. Neben der Telefonie haben sich im Laufe der Zeit weitere technikgestützte Kommunikationsformen entwickelt, die zusätzliche Verkabelungen und Verteilereinrichtungen, nach sich zogen. Die Gesamtheit der Kabelsysteme wurde immer umfangreicher. Die Kabelschächte füllten sich, die Wartung dieses Knäuels gestaltete sich zunehmend schwieriger.

Auf die wachsenden Schwierigkeiten beim planlosen Aufbau

von Kommunikationsinfrastrukturell wurde schon vor einiger Zeit hingewiesen. Der Wunsch der Technikverantwortlichen nach einer geplanten, strukturierten und universellen Kommunikationsinfrastruktur wird aber leider häufig so lange nicht gehört, bis es zum Ausfall eines Teilsystems kommt.

So wurde die Firma SCS von einem großen Kunden mit der Ausarbeitung einer Verkabelungsstrategie beauftragt, nachdem der Telefonanschluß eines Hauptabteilungsleiters im Zuge von Wartungsarbeiten in unüberschaubaren Kabelschächten versehentlich und unbemerkt abgeklemmt worden war.

Heute können wir zwischen den Kommunikationsformen Sprache, Festbilder, Bewegtbilder, Daten, Texte unterscheiden, die, bezogen auf eine Organisation, in internen und externen Kommunikationsbeziehungen vollzogen werden.

Das Gesamtsystem der Kommunikationseinrichtungen eines Gebäudes läßt sich in die funktionellen Bereiche Gefahrenmeldeanlagen und Wertsicherungssysteme, zentrale Leittechnik, Zeiterfassungs- und Zutrittskontrollsysteme, Maschinensteuerung und Überwachung, Sprachkommunikation, konventionelle Rechnerkommunikation und Fest- und Bewegtbildkommunikation gliedern.

Eine zunehmende Integration und Koppelung dieser Bereiche konnte in der letzten Zeit festgestellt werden und wird durch Schlagworte wie CAD, CIM und ISDN belegt.

Für jeden Bereich wurden in der Vergangenheit für gewöhnlich ein oder mehrere dedizierte Netze installiert. Insbesondere für die Rechnerkommunikation, aber auch für die Leittechnik sind die Gefahrenmeldeanlagen kamen häufig Übertragungssysteme zum Einsatz, die auf spezielle Endgeräte zugeschnitten waren. Jedes logische Netz erforderte sein separates physikalisches in Form einer dedizierten Verkabelung mit dedizierten Anschlußpunkten.

Typische Probleme des Status quo

Die Firma SCS hat während ihrer Beratertätigkeit auf dem Gebiet der Telekommunikation folgende typische Probleme feststellen können, mit denen sich viele Betriebe im Zuge dieser Entwicklung heute konfrontiert sehen:

- Die Gesamtverkabelung vieler Gebäude ist unüberschaubar geworden. In der Regel fehlte in der Vergangenheit eine Kabelverwaltung und Netzplanung, beide verbunden mit einer ausführlichen Dokumentation der Netzkomponenten und der Netzstruktur.

- Der Wildwuchs der Kabelsysteme hat dazu geführt, daß in vielen Organisationen kein Mensch mehr weiß, welche Kabel wo verlaufen.

- Entsprechend stellt die Wartung dieser Kabelvielfalt und der Kommunikationssysteme ein schwer zu lösendes Problem dar. Aber selbst da, wo hinreichend Kenntnisse der Verkabelungsführung vorliegen, ist eine effiziente Wartung und Fehlerbehebung in der Regel nicht möglich.

- Die Vielfalt der Systeme erfordert ein breites Know-how des technischen Personals und bringt häufig eine entsprechende Vielfalt von Service-Zuständigkeiten mit sich.

- Die Fehlereingrenzung und -behebung gestaltet sich vergleichbar schwierig, insbesondere dann, wenn, wie häufig erforderlich und sachlich gerechtfertigt, Systeme verschiedener Standards und Hersteller gekoppelt sind.

- Die dedizierten Kabelsysteme schränken die Mobilität der Endgeräte (und damit oft auch der Arbeitsplätze und betrieblichen Funktionen) erheblich ein. Soll beispielsweise ein Datenendgerät seinen Standort wechseln, so sind in vielen Fällen die erforderlichen Anschlüsse nicht vorhanden. Als Folge ergeben sich zeitliche Verzögerungen und ein hoher technischer Aufwand wie die Installation weiterer Kabel oder der Einsatz aufwendiger Adapter.

- Die Einführung neuer Technologien wird durch unflexible dedizierte Kommunikationssysteme verzögert und behindert. Häufig ist der Einsatz neuer Informations- und Kommunikationstechniken nur auf der Grundlage einer geeigneten offenen Kommunikationsinfrastruktur möglich. In der Regel eignen sich herkömmliche Verkabelungssysteme nicht ohne weiteres oder gar nicht für eine offene Kommunikation.

- Die Kabelschächte sind übervoll und die Räumlichkeiten für Verteiler und Steuerungssysteme zu knapp bemessen oder in technischer Hinsicht unzureichend. Die Erweiterung eines Kabelsystems ist ohne umfangreiche bauliche Maßnahmen häufig nicht möglich.

- Der geregelte Betriebsablauf wird durch die mangelnde Flexibilität herkömmlicher Netze oft erheblich gestört. Aufgrund betrieblicher Dispositionen sind Umzüge des Personals und Umverteilungen von Funktionen oft wünschenswert. Die aufwendigen Maßnahmen zum Standortwechsel eines Datenendgerätes bedingen zeitliche Verzögerungen störende Installationsmaßnahmen, zusätzliche Fehler und gegebenenfalls bauliche Maßnahmen.

- Herkömmliche Kommunikationsinfrastrukturen schränken die Freiheit der betrieblichen Organisation in beträchtlichem Maße ein. Die freie Disposition über Arbeitsplätze und betriebliche Funktionen wird aufgrund der genannten technischen Schwierigkeiten behindert.

- Letztlich resultieren all diese Faktoren in erhöhten betrieblichen Kosten. Vielen Betrieben sind diese Kosten ihrer Höhe nach nicht bekannt, teilweise sind sie auch nicht oder nur schwer zu ermitteln. Insbesondere die Störung und Verzögerung betrieblicher Abläufe und die Behinderung der Einführung neuer Technologien sind kostenrechnerisch kaum zu erfassen. Für den Standortwechsel eines Mainframe-Terminals muß jedoch oft mit Kosten bis zur Höhe von zirka tausend Mark gerechnet werden.

Mit Verschärfung der Situation ist zu rechnen

In der Zukunft ist mit einer Verschärfung der Situation zu rechnen. Während heute etwa 30 bis 40 Prozent der Büroarbeitsplätze mit Einrichtungen der Non-voice-Kommunikationstechnik ausgestattet ist, wird dies bis zur Mitte der kommenden Dekade für nahezu jeden solchen Arbeitsplatz zutreffen. Die hierzu erforderliche Kommunikationsinfrastruktur kann in der Regel nicht durch den Ausbau bestehender Netze bereitgestellt werden, weil zusätzlich zur quantitativen Ausleitung der Informationstechnologie ein qualitativer Wandel stattfinden wird. Das "dumme" Terminal wird zunehmend durch intelligente Arbeitsplatzrechner ersetzt werden. Die klassischen Terminalnetze zentraler Rechner werden zugunsten der verteilten Systeme auf der Grundlage von LANs zurücktreten. Neben herkömmlichen DV-Anwendungen werden neue Techniken wie Archivierungssysteme und Breitbandinformationssysteme treten. Solche Systeme sind bereits am Markt oder als Prototypen verfügbar und werden sich verstärkt durchsetzen.

Das Gesamtspektrum der Kommunikationstechnologie wird durch die vermittelte, interaktive Fest- und Bewegtbildkommunikation und Mischformen aller Kommunikationsformen bereichert werden. Die Deutsche Bundespost hat bereits vor mehreren Jahren den Ausbau des vermittelten Breitbandnetzes beschlossen. Anwendungen der vermittelten Breitbandkommunikation wie der Videokonferenzdienst, die Bildtelefonie und die superschnelle Datenübertragung sind heute bereits verfügbar. Der Übergang vom ISDN zum Breitband-ISDN (B-ISDN) und schließlich zum IBFN (integriertes Breitband-Fernmeldenetz) ist geplant.

Die Inhouse-Kommunikation einer Organisation wird sich dieser Entwicklung nicht verschließen können, da die Kommunikationstechnik und ihre Anwendungen die Grenzen einer Organisation mehr und mehr überschreiten wird. Man denke hier nur an den zunehmenden Einsatz von Electronic-Mail-Systemen auf der Grundlage des X.400-Standards und an Anwendungen wie "Edifact" zum standardisierten Austausch kommerzieller Daten. Ein Unternehmen wird sich der Einführung dieser Dienste nicht entziehen können, ohne die Ansprüche seiner Geschäftspartner zu verletzen und Wettbewerbsnachteile hinnehmen zu müssen. Einzelne isolierte Kommunikationsnetze werden so zu riesigen organisationsübergreifenden Systemen verschmelzen.

Während Leit- und Datentechnik heute noch weitgehend isoliert nebeneinander stehen, ist eine hohe Integration beider Bereiche denkbar. Der Begriff des intelligenten Gebäudes kann hierfür als Schlagwort dienen. Beispielsweise lassen sich Zeiterfassungs- und Zutrittskontrollsysteme mit Anwendungen der Personalverwaltung koppeln. Die Steuerung der Heiz- und Klimatechnik in einzelnen Büros sowie der Zugriff auf gewisse Arbeitsmittel kann in Abhängigkeit von Abwesenheitsdaten wie Krankmeldungen oder Urlaubszeiten für einzelne Mitarbeiter und den Daten der Zeiterfassungs- und Zutrittskontrollsysteme geschehen. Hier lassen sich viele weitere Anwendungen denken, die eine Kommunikation zwischen der Leittechnik und der Datentechnik einer Organisation erfordern. Die Integration der Leittechnik in ein Gesamtkommunikationssystem wird durch Standardisierungsbemühungen wie FND und FACN gefördert.

Zahlreiche weitere Schlagwörter wie CIM, CAD, Sprach-Mailbox, Videokonferenz oder ISDN belegen den Trend zur Integration der funktionellen Kommunikationsbereiche und der Kommunikationsformen.

Verkabelungsproblem ist inzwischen erkannt

Das Verkabelungsproblem ist inzwischen von mehreren Herstellern erkannt und aufgegriffen worden. Verschiedene Verkabelungssysteme sind heute am Markt erhältlich. Eine Übersicht einiger Systeme und ihrer Hersteller ist der Tabelle zu entnehmen. Die meisten Hersteller bezeichnen ihre Verkabelungssysteme als Universal und zukunftsoffen. Das Spektrum der angebotenen Systeme ist breit. Es reicht von Systemen auf der Basis von verdrillten Kupferadern über Koaxialkabel im Breitband- und Basisbandbetrieb bis zu Lichtwellenleitern. Auch wenn ein Hersteller einen Kabeltyp bevorzugt, kann sein System häufig auch aus einem Mix der verschiedenen Übertragungsmedien aufgebaut werden.

Es ist aber irrig zu glauben, das Problem der Kommunikationsinfrastruktur ließe sich lösen, indem man einem Hersteller seine Anforderungen schildert, um die geeignete Kommunikationsinfrastruktur dann mit dem Verkabelungssystem geliefert zu bekommen. Denn die verschiedenen Systeme unterscheiden sich deutlich durch das Ausmaß ihrer Leistungsfähigkeit, Flexibilität und Zukunftssicherheit. Sie sind von unterschiedlichen Philosophien getragen und darüber hinaus häufig auf gewisse Anwendungsbereiche hin optimiert. Verschiedene Systeme decken verschiedene Kommunikationsformen ab. Die Möglichkeiten der Integration von Sprache, Text, Daten und Bild auf ein Netz sind je nach System und je nach Systemausbau verschieden.

Der Vielzahl der Systeme und ihrer mannigfaltigen Ausprägungen steht selbstverständlich ein nicht minder breites Kostenspektrum gegenüber. Ein Hersteller wird selbstverständlich sein Produkt verkaufen wollen. Deshalb kann von ihm kein neutraler Standpunkt erwartet werden.

Angesichts der Vielfalt der Ansätze und der Produkte ist eine solide Grundlage für Beschaffungsmaßnahmen ohne eingehende und neutrale Analysen nicht zu erreichen, zumal es bei vielen Fragen nach wie vor an Normen oder Standards fehlt.

Zur Planung und Realisierung einer Kommunikationsstrategie bedarf es methodisch eines professionellen Projektmanagements und des Einsatzes fundierter Verfahren zur Kommunikationsanalyse und zum Netzentwurf insbesondere sind Entscheidungen über die Breite und Tiefe der durchzuführenden Untersuchungen unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu treffen.

Unternehmerische Zielentscheidungen

Die Fülle der inhaltlichen Schwerpunkte bei Entwicklung einer Kommunikationsstrategie hängt von den Besonderheiten des Einzelfalls ab. Eine umfassende Darstellung ist auf dem hier gebotenen Raum nicht möglich. Einige entscheidende Aspekte sollen im folgenden dennoch genannt werden.

Grundlage einer Kommunikationsstrategie sind eine Reihe von unternehmerischen Zielentscheidungen, die sich in einem grundlegenden Anforderungskatalog niederschlagen. Einer Kommunikationsstrategie muß eine Strukturierung des Gesamtfragenkomplexes Kommunikation vorausgehen. Der Kommunikationsbedarf muß nach verschiedenen Gesichtspunkten und in seiner zeitlichen Entwicklung ins Hinblick auf die Zielvorgaben analysiert werden. Als Ergebnis dieser Untersuchungen müssen folgende Fragen beantwortet werden können: Welche Kommunikationsform (Daten/Sprache/Bilder/Texte) soll an den einzelnen Endstellen verfügbar sein? Welche Kommunikationsbeziehungen bestehen zwischen den verschiedenen Endstellen und Knoten? Welche sind denkbar und sollen unterstützt werden? In welcher Qualität (zum Beispiel Bitrate/Auflösung von Bildern) müssen die einzelnen Kommunikationsformen an den Endstellen unterstützt werden. Welche Übermittlungskapazität (Anzahl der Kanäle/Summenbitrate) muß Vorgesehen werden, um die Endstellen bei durchschnittlichen und Spitzenbelastungen geeignet zu versorgen?

Randbedingungen sind zu formulieren

Neben der Beantwortung dieser Fragen sind weitere Randbedingungen der Kommunikationsinfrastruktur oder gewisser Teile dieser Struktur zu erkennen und zu formulieren. Beispielhaft können hier Anforderungen an die Ausfallsicherheit, Anforderungen aus dem Datenschutz wie Abhörsicherheit und Schutz vor unbefugtem Eindringen in das Kommunikationssystem, bauliche Einschränkungen oder rechtliche Vorschriften wie etwa für Gefahrenmeldeanlagen genannt werden.

Getrennte Betrachtungsweisen

Die so gewonnenen Erkenntnisse erlauben eine Übersicht über die Anforderungen an die Kommunikationsinfrastruktur. Die ersten strategischen Entscheidungen sind hier schon zu treffen oder vorzubereiten. Denn in der Regel wird die Flexibilität und Universalität eines Netzes auch entsprechend hohe Kosten verursachen. Es kann deshalb sinnvoll sein, das Gesamtkommunikationssystem in Teilsysteme zu gliedern und für diese die Anforderungen getrennt zu spezifizieren. Hier ist beispielsweise eine getrennte Betrachtung der Leittechnik, der Sprachkommunikation oder der Produktionssteuerung denkbar. Innerhalb der Teilsysteme können gewisse Anforderungen für geeignete, zu bildende Untergruppen unterschiedlich scharf formuliert werden. Beispielsweise können die Anforderungen an die Abhörsicherheit der Kommunikationstechnik in gewissen Bereichen unverhältnismäßig höher sein als in anderen. In solchen Fällen ist zu prüfen, ob eine gesonderte Betrachtung dieser Fälle sinnvoll möglich und wirtschaftlich empfehlenswert ist.

Die Zukunftssicherheit und Flexibilität eines Kommunikationsnetzes wird wesentlich durch eine Trennung voll logischem und physikalischem Netz gefördert. Hierunter versteht man einen Netzentwurf, bei dem die Verkabelung nicht im Hinblick auf spezielle Kommunikationsarten und Protokolle geplant wird. Vielmehr soll das physikalische Netz, das heißt die Verkabelung und die Netzknoten, eine Vielzahl von Protokollen und Kommunikationsformen unterstützen können.

Eine Gliederung des physikalischen Netzes in vier Bereiche, nämlich Primärbereich, Sekundärbereich, Tertiärbereich und Anschlußbereich ist heute vielfach üblich und in vielen Fällen hilfreich. Dabei bezeichnet jeder der Bereiche eine Konzentrationsstufe in der Gesamtverkabelung. Typischerweise entspricht der Tertiärbereich der Verkabelung auf den Etagen, der Sekundärbereich der Verkabelung zwischen den Etagen und der Primärbereich, oft auch als Backbone bezeichnet, stellt die Verkabelung zwischen den Gebäuden oder größeren Gebäudeteilen dar.

Viergliederung manchmal unzulänglich

Diese Viergliederung erlaubt es, die Aufforderungsspezifikationen an das physikalische Netz weiter zu detaillieren und zu konkretisieren. Allerdings ist hier eine gewisse Vorsicht geboten. Der häufig anzutreffenden Meinung, daß vom Tertiärbereich bis zum Primärbereich immer höhere Übertragungskapazitäten erforderlich sind kann im allgemeinen nicht zugestimmt werden. Es ist nämlich ohne weiteres möglich, daß die Hauptverkehrslast eines Netzes nicht im Primär- sondern im Tertiär- oder Sekundärbereich liegt. Eine gültige Antwort auf diese Frage kann nur, die Analyse der Kommunikationsbeziehungen in einem Netz geben.

Im Einzelfall ist die Viergliederung des physikalischen Netzes möglicherweise unzulänglich in solchen Fällen müssen mehr oder auch weniger Bereiche gebildet werden.

Die Anforderungen an ein physikalisches Netz müssen auf der Grundlage der Analyse und Prognose der Kommunikationsbeziehungen formuliert werden. Obwohl hier allgemeine Aussagen kaum getroffen werden können, sind gewisse Anforderungsspezifikationen häufig anzutreffen. Exemplarisch können hier genannt werden: Unterstützung mehrerer Kommunikationsformen, einheitliche Kommunikationssteckdose, Endgeräteneutralität, ausreichend viele Anschlußpunkte mit genügend Kanälen, Anforderungen an den Datenschutz, Abhörsicherheit, einheitliche Übertragungsmedien, einheitliche Verkabelungsarchitektur, Unterstützung verschiedener LANs, Unterstützung von Nebenstellenanlagen, Kapazitätsreserven für künftige Anforderungen in den einzelnen Bereichen, Unterstützung der Fehlerdiagnose und -behebung, Unterstützungdes Netz-Managements, Zugang zu öffentlichen Netzen.

Mit Sicherheit werden sich hier für verschiedene Organisationen unterschiedliche Anforderungsprofile ergehen, die oftmals von gängigen Vorstellungen abweichen.

Auf der Grundlage der Anforderungsspezitikation kann nach realistischen und wirtschaftlichen Lösungsmöglichkeiten gesucht werden. Hier sind eine Fülle von Fragen zu beantworten wie etwa der Einsatz von Lichtwellenleitern, einer Breitbandverkabelung oder wie die Protokollunabhängigkeit erreicht wird. Die Fragen zur Verkabelung müssen dabei selbstverständlich stets auch mit den Belangen höherer Kommunikationsprotokolle angeglichen werden. Ebenso müssen bauliche Beschränkungen und fernmeldehoheitliche Richtlinien beachtet werden.

Die Installation eines Netzes kann schrittweise in Realisierungsphasen erfolgen. Allerdings müssen Erweiterungen und Änderungen im Netz möglichst schon in der Planung vorgedacht und berücksichtigt werden. Dies ist insbesondere im Hinblick auf bauliche Maßnahnien und zur Investitionssicherung dringend erforderlich.

Neben Aussagen zur Beschaffenheit einer Kommunikationsinfrastruktur muß eine Kommunikationsstrategie auch Fragen des Managements und der Wartung dieser Infrastruktur beantworten. Hierfür ist eine umfassende Dokumentation des Kommunikationssystems ebenso erforderlich wie eine klare Festlegung von Zuständigkeiten und des zeitlichen Rahmens der Realisierung der Kommunikationsstrategie.

Eine Frage mit hoher Dringlichkeit

Die Frage, einer Verkabelungsstrategie, sind allgemeiner einer Kommunikationsstrategie, sich voraussichtlich den meisten Unternehmen über kurz oder lang mit hoher Dringlichkeit stellen. Dabei ist deutlich zu erkennen, daß Ad-hoc-Lösungen keine befriedigenden Ergebnisse erbringen können. Von den Anbietern strukturierter Verkabelungssysteme sind nur begrenzt maßgerechte und angemessene Lösungsvorschläge zu erwarten. Vielmehr ist auf der Grundlage unternehmenerischer Zielentscheidungen eine zukunfts- und bedarfsorientierte Kommunikations-Strategie unter Berücksichtigung eines Planungszeitraums von zehn und mehr, Jahren zu entwerfen.

Die Anforderungen an ein Verkabelungssystem müssen in technischer und organisatorischer Hinsicht erkannt und formuliert werden. Entscheidungen sind auf der Grundlage einer Verkabelungsstrategie zu treffen, die ihrerseits Teil einer Strategie sein sollte.

Kommunikationsstrategie des Managements

Die Kommunikationsinfrastruktur einer Organisation kann nicht weiterhin wie bisher als Konglomerat partikulärer Einzellösungen entstehen, sondern muß nach übergreifenden, einheitlichen und zukunftsoffenen Prinzipien geplant, organisiert und realisiert werden, die dem Kommunikationsbedarf einer Organisation gerecht werden. Im Spannungsfeld zwischen ungewissen Zukunftserwartungen im Hinblick auf die technologische und betriebliche Entwicklung, der Zukunftsoffenheit und Universalität des zu planenden Systems und der Wirtschaftlichkeit der zu ergreifenden Maßnahmen sind Entscheidungen über grundlegende Anforderungen an die Kommuniktionsstrategie zu treffen. Hier müssen Fragen beantwortet werden wie beispielsweise:

Soll in jedem Raum und an jedem Arbeitsplatz die Summe aller möglichen Kommunikationsformen unterstützt werden oder kann diese Flexibilitätsforderung eingeschränkt werden? Soll die Kommunikationsinfrastruktur breitbandige Kommunikationsformen wie Bewegtbilder und hochauflösende Festbilder (potentiell) unterstützen oder kann dieser Bereich für den Planungszeitraum ganz oder teilweise ausgeklammert werden? Welche Betriebssicherheit der Kommunikationsinfrastruktur muß heute und in Zukunft gewährleistet sein? Welchen Anforderungen an den Datenschutz muß sie bis zum Ende des Planungszeitraums genügen?

Es wird für jeden Betrieb darauf ankommen, eine Kommunikationsstrategie zu entwickeln. Als Teil dieser allgemeinen Kommunikationsstrategie ist eine Verkabelungsstrategie für den Auf- und Ausbau des physikalischen Netzes, also der Kommunikationsinfrastruktur, zu entwerfen. Dabei muß angesichts der rasanten Entwicklung des Kommunikationssektors und der beträchtlichen Einflüsse einer mangelhaften Kommunikationsinfrastruktur der zeitliche Horizont der Planung auf einen Zeitraum von etwa zehn Jahren ausgedehnt werden. Dieser Zeitraum wird in der Regel auch zur Abschreibung der Kommunikationsinfrastruktur zugrunde gelegt.