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12.12.1997 - 

Von Multimedia in heterogenen LANs noch weit entfernt

Für die Datenübertragung genügt das Paket-Switching

Weniger Einigkeit herrscht darüber, ob letztlich Paket- oder Zell-Switching (ATM) im LAN der Königsweg sein wird. Glaubt man derzeit den Herstellern wie Cisco Systems, Bay Networks, 3Com, Cabletron und Co., ist Paket-Switching eindeutig die erste Wahl für eine sichere Zukunft im lokalen Netzwerk, vor allem in den Ethernet-Varianten 10 Mbit/s, 100 Mbit/s (Fast Ethernet) und neuerdings auch in 1 Gbit/s (Gigabit Ethernet). Sie haben eine Kehrtwendung vollzogen, nachdem die Anwender ihren ATM-Offerten die kalte Schulter gezeigt haben. Zu mehr Glaubwürdigkeit unter der Anwenderschaft hat dieses Verhalten kaum beigetragen, zumal auch die Angebote unter dem IP-Banner weit über das Ziel hinausschießen, soll doch das Internet Protocol (IP) jetzt sogar die geeignete Technik zur Übertragung von Sprache und Video sein.

Im Teufelskreis der hohen Netzauslastung

Grund genug, mehr Licht in die Anbieterofferten zu bringen, um so den Unternehmen für den Einsatz von Switching wesentliche Orientierungshilfe mit auf den Entscheidungsweg zu geben. Ulrich Kranz, Geschäftsführer der Eutelis Consult Beratungsgesellschaft für Telekommunikation und Mehrwertdienste mbH in Ratingen, hat auf jeden Fall seine Zweifel: "Bei etwa 70 Prozent Netzauslastung bei der klassischen Übertragung von TCP/IP-Paketen über Ethernet muß der Anwender mit einem überproportionalen Anstieg der Fehlerrate rechnen. Dies zieht Sendewiederholungen nach sich, wodurch wiederum die Netzlast und die Fehlerrate steigt - ein Teufelskreis." Wenn verteilte Dateisysteme gemäß dem Client-Server-Prinzip zum Einsatz kämen, so Kranz, bilde so der hohe Datenverkehr eine ständige Störquelle. "Paket-Switch-Systeme lindern zwar das Problem", lautet entsprechend sein Resümee, "schaffen es aber nicht aus der Welt."

Ob der Anwender nur mit Datenübertragung letztlich an diese Auslastungsschwelle treten wird, darf jedoch bezweifelt werden. Heiko Rössel, Geschäftsführer der Röwaplan Ingenieurbüro für Daten- und Kommunikationsnetze GmbH in Abtsgmünd, kann dies nur unterstreichen: "Sind keine Multimedia-Applikationen mit Echtzeitanforderungen eingeplant, wird sicherlich Paket-Switching das Datenaufkommen bewältigen können. Bandbreite allein ist kein Argument für ATM." Andererseits sollte der Anwender durchaus schon heute ATM in seine Überlegungen einbeziehen, so Rössel, wenn Multimedia-Anwendungen anstehen. "Ein Migrationspfad könnte mit ATM auf dem Backbone beginnen, um dann sukzessiv die Endgeräte auf den Etagen mit ATM anzubinden."

Folgt man dieser Argumentation, ist für Unternehmen, die nur Daten transferieren, der leidige Technologiewechsel und die damit verbundenen Kosten und Risiken vom Tisch. Bei Ethernet- und Fast-Ethernet-Switching kann der Anwender hingegen auf eine altbekannte Technologie bauen. Diese Verfahren räumen ihm zudem die Möglichkeit zur sanften Migration ein, weil von Verbindungsfall zu Verbindungsfall das Switching in 10- oder 100-Mbit/s-Technik zum Einsatz kommen kann.

Das Festhalten an Ethernet-Verfahren verbunden mit Switch-Technik ist kostengünstiger als die ATM-Alternative, denn die Preise sind aufgrund des Marktwettbewerbs kräftig ins Rutschen geraten. Ethernet-Switch-Systeme in 10/100-Mbit/s-Technik sind mittlerweile zu einem Preis pro Anschluß von rund 250 Mark zu haben. Die dazugehörigen Ethernet-Adapterkarten gibt es bereits um 20 (10 Mbit/s) beziehungsweise 50 Mark (100 Mbit/s). Zum Vergleich dazu die ATM-Preise: Für ein ATM-Switch-Interface (155 Mbit/s) muß der Anwender trotz fallender Tendenz immer noch ab 2000 Mark und für einen ATM-Endgeräte-Adapter rund 1000 Mark berappen. Dementsprechend prophezeit Wolfgang Schwab, Research Manager bei der Meta Group Deutschland GmbH in München: "Switched und Fast Ethernet werden das LAN bis zum Jahr 2000 beherrschen. Erst danach wird ATM allmählich Einzug auf dem Backbone halten." Weil Investitionen im Internetworking-Bereich auf einen Amortisationszeitraum von zirka vier Jahren ausgelegt werden sollten, ergibt sich für Unternehmen ohne Multimedia-Anforderungen also keinerlei Grund, über ATM nachzudenken. Dennoch sollte auf eine ATM-Option im LAN-Kopplungssystem geachtet werden, um später ohne Hardwareverlust auf diese Hochgeschwindigkeitstechnik umsteigen zu können.

Schon bestürmen die Hersteller aus der Internetworking-Ecke den Markt mit der durchsatzstärkeren, angeblichen Ethernet-Variante Gigabit Ethernet. Doch Eutelis-Geschäftsführer Kranz warnt: "Die aktuell angebotenen Gigabit-Ethernet-Systeme sind nur Pre-Standard-Produkte und daher mit der nötigen Skepsis zu bewerten." Zudem dämpft er die Erwartung, Gigabit Ethernet nutze die klassische Ethernet-Technik: "Mehr als 25 Meter Distanz über Kupferkabel lassen sich nur über eine längere Blockade (Carrier Extension) des Ethernet-Busses nach einem Sendeprozeß realisieren. Mit dieser Carrier Extension und den dazu erforderlichen Modifikationen auf Medium-Access-Control- (MAC-) Ebene ist das Signal keinesfalls mehr Ethernet-konform und obendrein mit zusätzlichen Verzögerungszeiten behaftet."

Auch mit der zweiten, von IEEE-802.3z-Gremium diskutierten Variante, durch eine Codierung um den Faktor zehn über Kupfer Lauflängen bis zu 100 Meter zu überbrücken, würde man das sichere Terrain der Ethernet-Technik verlassen. Ein Codierungsgrad, der nur bei einem äußerst stabilen Signal zu bewerkstelligen wäre - bei dieser hohen Frequenz ein fast aussichtsloses Unterfangen. Derzeit wird auf Kupferkabel bei wesentlich geringeren Frequenzen nur um maximal Faktor vier kodiert. Die Konsequenz ist in beiden Veränderungsfällen für den Anwender die gleiche: Er wird beim Einsatz der Gigabit-Ethernet-Technik im lokalen Netzwerk die bestehende Ethernet-Technik nicht sanft fortschreiben können.

Gigabit-Ethernet-Standard bereitet Probleme

Neue Hubs, Switch-Systeme und Schnittstellen-Karten müssen also her. Als wolle das IEEE-802.3z-Gremium die Auswegslosigkeit dieser Situation demonstrieren, hat es mittlerweile die Standardisierung von Gigabit Ethernet auf Kategorie-5-Kabel vom Standardisierungsprozeß ausgeklammert. So wird es bis zum Jahresende lediglich einen Standard für Gigabit Ethernet auf Glasfaser sowie Twinax-Kabel (maximal 25 Meter) geben.

Und wie sieht die aktuelle Ausgangssituation aus, wenn im Unternehmen der Einsatz von Multimedia geplant ist? Die meisten Internetworking-Hersteller zweifeln derzeit offenbar nicht daran, daß Paket-Switching speziell via IP auch zur Übertragung verzögerungsempfindlicher Kommunikationsformen wie Video und Sprache die Zukunft gehört.

Eutelis-Manager Kranz ist dagegen skeptisch: "Mögliche Verfahren für eine schnellere Zustellung von Video- und Sprachinformationen im Netz wie das Resource Reservation Protocol (RSVP) benötigen für zeitkritische Bandbreitenanforderungen die Kooperation mit Routern.

Open Shortest Path First (Q-OSPF) soll diese Reservierung von Bandbreiten durch Inter-Router-Kommunikation sicherstellen. Die Qualität des Zusammenspiels von Q-OSPF und RSVP läßt sich derzeit noch nicht bewerten."

Meta-Group-Experte Schwab bestätigt die Einschätzung: "IP ist für die Echtzeitverarbeitung grundsätzlich nicht geeignet, denn das Protokoll sieht keine Bandbreitenreservierung vor. Klimmzüge wie RSVP werden diese Tatsache nur bedingt kaschieren können." Denn was hilft es, wenn einzelne Netzteilnehmer willkürlich Bandbreite für ihre Kommunikationsprozesse reservieren können, die Anforderungen in der Summe aber das zur Verfügung stehende Bandbreitenmaß übersteigen. Darüber hinaus haben die Protokolle, die die Echtzeitübertragung gewährleisten sollen, noch eines gemeinsam: Sie sind samt und sonders nicht standardisiert. Auch die Kombination von Paket-Switching-Verfahren in der Arbeitsgruppe und ATM auf dem Backbone ist zur Zeit kein Königsweg: "Es gibt kaum Applikationen und keine Protokolle, die ATM direkt unterstützen. Viele Anwendungen setzen nach wie vor beispielsweise auf das IP auf und benötigen damit eine Anpassung an das ATM-Netz in Form von Classical IP over ATM, LANE 1.0 oder MPOA", meint Rössel von Röwaplan.

Multimedia in gemischter LAN-ATM-Welt?

Doch MPOA zieht Nachteile nach sich: Das Re-Routing - die Schaltung von Ersatzstrecken bei Verbindungsausfall - ist nicht möglich, und von dem Spektrum der Quality of Services (QOS) läßt sich lediglich der Dienst nutzen, der Bandbreite nach Bedarf zuteilt. Andere Möglichkeiten wie Variable Bit Rate (VBR) und Available Bit Rate (ABR) sind nicht realisierbar, denn MPOA bezieht nur Router, nicht aber die ATM-Switch-Systeme in die Wegfindungskette ein. Dadurch fehlen wesentliche ATM-spezifische Parameter wie Zellverlust-Rate, Durchsatzverzögerung und verfügbare Bandbreite.

Eine nahtlose Integration von LAN- und ATM-Welt ist in absehbarer Zukunft auch deshalb nicht in Sicht, weil Bay Networks den eigenen Standardisierungsvorschlag Integrated-Private Network-to-Network Interface (I-PNNI) aufgegeben hat. I-PNNI sollte als Superprotokoll sowohl paketverarbeitende Router als auch ATM-Switch-Systeme in eine transparente Ende-zu-Ende-Kommunikation einbeziehen.

Keine gute Ausgangsposition also für Unternehmen, die mit Multimedia liebäugeln. Wer dennoch schon heute in die Multimedia-Zeit aufbrechen will oder muß, ist in dieser Situation mit einem reinen ATM-Netz besser beraten - sofern er es sich leisten kann.

Unternehmen, die sich auf Datenanwendungen beschränken, werden mit dem Paket-Switching und der Kommunikation via IP noch lange gut und wirtschaftlich leben können. In Zeiten einer unternehmensweiten Kommunikation lohnt es sich zudem, den richtigen Zeitpunkt für ATM an der Weitverkehrs-Schnittstelle abzuwarten. Denn von hier aus werden, darin sind sich die Marktkenner einig, die eigentlichen Impulse und der Bedarf für einen künftigen ATM-Einsatz ausgehen.

Keine Eile mit switches

Die Unternehmen werden derzeit mit einer neuen Generation von IP-Switch-Produkten, sogenannten Multilayer-Switch-Lösungen, konfrontiert, die sowohl auf der OSI-Ebene 2 als auch auf Ebene 3 (Routing) arbeiten. Unternehmens- und Technologieberater empfehlen, diesen Offerten mit Vorsicht und Zurückhaltung zu begegnen. Das Augenmerk sollte Systemen gelten, die interoperabel mit Systemen anderer Hersteller sind oder dies zumindest anstreben. Einige Berater empfehlen, Multilayer-Switch-Systeme erst dann einzusetzen, wenn die Hersteller die Kompatibilität ihrer Produkte in ausgiebigen und nutzerspezifischen Teststellungen nachgewiesen haben.

Scheitern können sie dabei an unverträglichen Routing-Protokollen, verschiedenen internen Verarbeitungsweisen, proprietären Priorisierungsmechanismen und voneinander abweichenden Switch-Architekturen.

Andere wichtige Entscheidungskriterien sind Hardwareredundanz, Load-Sharing-Mechanismen und Management-Fähigkeiten. Eine kritische und abwartende Haltung dürfte noch aus einem anderen Grund angebracht sein: Die Meta Group Deutschland geht etwa davon aus, daß die aktuellen Multilayer-Switch-Systeme noch nicht dem geforderten Stand der Technik entsprechen. Neue, besser abgestimmte Systeme sind also erforderlich.

*Hadi Stiel ist freier Journalist in Bad Camberg.