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25.01.1991 - 

Sekundärring erhöht die Ausfallsicherheit

Konfiguration der Systeme und Medien prägt die FDDI-Planung

Mit FDDI hat das Instrumentarium zum Aufbau von Inhouse-Datennetzen eine neue Dimension erhalten. Zu den proprietären Netzarchitekturen wie SNA und Transdata im Kbit-Bereich sowie Medium-Speed-LANs wie Ethernet oder Token-Ring hat sich mit FDDI ein Standard im Hochleistungsbereich gesellt. Im folgenden Beitrag skizziert Erich Rösch Probleme und Lösungen, die bei der Integration von FDDI in neue Netzkonzepte relevant sind.

Voraussetzung dafür ist ein detailliertes Verständnis der Eigenschaften von FDDI, die sich aus dem Standard direkt beziehungsweise aus seiner Auslegung in Form von am Markt verfügbaren Komponenten ergeben. Vor allem ist es für die Netzplanung wichtig, FDDI in Relation zu Ethernet und Token-Ring zu betrachten und zu werten.

In der Planung lassen sich heute bei den Netz-Infrastrukturen vier unterschiedliche Ebenen differenzieren, die jeweils spezifische Anforderungen und Problemstellungen aufweisen und für die entsprechende Lösungen gefunden werden müssen. Diese Netzebenen lassen sich funktionell durch die Layer des ISO/OSI-Modells beschreiben; sie umfassen daneben aber noch weitere Aspekte, so zum Beispiel die Frage nach der räumlichen beziehungsweise logischen Netztopologie.

FDDI, Ethernet und Token-Ring als Alternativen

Die Netz-Infrastruktur ist unterteilbar in eine Verkabelungsebene, die das physikalische Medium (in seiner Verkabelungstopologie und Hierarchie mit den entsprechenden Übergängen und Anschlüssen) festlegt. Darauf aufsetzend existiert die Ebene des Basisnetzes, das die Netztopologie festlegt und die Funktionen der ISO/ OSI-Layer (1 bis) 2 abdeckt. In der Ebene des Transportnetzes werden über geeignete Protokolle die Anforderungen der ISO/OSI-Layer 3 bis 4 abgebildet. Die Ebene der Kommunikationsanwendungen unterstützt die von den Systemen benötigten Kommunikationsprofile (zum Beispiel E-Mail) beziehungsweise Einsatzszenarien wie die Backbone-Vernetzung.

FDDI wie auch Ethernet und Token-Ring stellen Lösungsalternativen für die beiden untersten Ebenen einer Netz-Infrastruktur dar. Zu den übrigen Ebenen verhalten sie sich (weitgehend) transparent. Betrachtet man als erstes die Verkabelungsebene, so kann man die allgemeine Frage nach dem FDDI-Einsatz auf das konkrete Problem verdichten: "Welche Medien stehen für FDDI zur Verfügung?"

Jeder der drei Standards FDDI, Ethernet und Token Ring benützt in seiner "Urfassung" ein anderes Medium, das heißt, die Netztechnologie ist gleichzeitig auch an ein bestimmtes Medium gebunden. Es läßt sich allerdings ein Trend zur "Offenheit" feststellen, also mittelfristig wird jede der Netztechnologien zumindest auf den Medien UTP und Multimode-Glasfaser in standardisierter Form verfügbar sein. Netzplaner sind dann in der Lage, für die verschiedenen Verkabelungsanforderungen (Campus-, Gebäude- und Arbeitsplatz-Verkabelung) unabhängig vom verwendeten Netzwerk das geeignete Medium zu bestimmen. Inwieweit dann tatsächlich FDDI auf UTP zum Einsatz kommt, hängt davon ab, wie sich die massiven Entfernungsrestriktionen von FDDI auf UTP (maximal 50 Meter) in der Praxis auswirken und in welchem Maß zum Beispiel notwendige Verstärker die Kosten des Gesamtnetzes überdurchschnittlich erhöhen.

Auch innerhalb der einzelnen Standards ist die Frage nach dem Medium nicht immer eindeutig festgelegt. So werden für FDDI Monomode-Glasfasern in der Auslegung 62,5/125 Micron mit einer Wellenlänge von 1300 Nanometer entsprechend der IEEE empfohlen. Allerdings besteht - vor allem in den USA - auch Bedarf nach FDDI auf einer 50/125 Micron-Faser (im Standard als mögliche Option enthalten) beziehungsweise im 820 Nanometer-Bereich, der möglichen Glasfaser-Standardisierung bei Ethernet und Token-Ring, die in diesem Bereich arbeiten.

Diese Probleme haben Auswirkungen auf die technische Leistungsfähigkeit (Dämpfung, damit Reichweite) des Netzes. Allerdings kommen sie bei den typischen Entfernungen in Inhouse-Netzen kaum zum Tragen und können daher vernachlässigt werden. Wesentlicher ist dagegen das Kostenargument, das vor allem beim Aufwand für die unterschiedlichen Fasern ins Gewicht fällt.

In Deutschland ist der Aspekt der Verwendung von Monomode-Fasern zu überlegen, da die Telekom dieses Medium favorisiert.

Bei der Verwendung von Lichtwellenleitern fällt auch die Frage nach der Anzahl der Fasern pro optischem Leiter ins Gewicht. Prinzipiell ergibt sich hier aus einer Gesamtkostenrechnung, das heißt Glasfaser plus entsprechende Multiplexer als Anschlußeinheiten, daß sich über die Reduktion der Fasern keine Spareffekte erzielen lassen. In der Regel ist ein Modell "kleinere Multiplexer an mehreren Fasern" billiger als der Ansatz "ein großer Multiplexer an einer Faser". Daneben sprechen auch noch andere Argumente für eine großzügige Ausstattung mit Fasern, so zum Beispiel die Eignung von Glasfasern zum Aufbau hybrider Netze für Daten, Sprache und Video oder die verbesserte Ausfallsicherheit und Flexibilität des Gesamtnetzes.

Bisher läßt sich für die Verkabelung festhalten, daß derzeit noch eine enge Verknüpfung zwischen Medium und Netzwerk besteht, wenn man auf standardisierte Lösungen zurückgreifen möchte. Netzübergänge bedeuten somit häufig auch Medienübergänge, da ein Medium für die drei genannten Netztechnologien zur Zeit noch nicht verfügbar ist.

Basisvernetzung erlaubt verschiedene Anschlüsse

Auch für die Basisvernetzung beinhaltet FDDI einige Merkmale, die interessante Features für die Netzplanung ergeben. Laut Standard ist FDDI als Hochleistungsnetz mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 100 Mbit/s definiert und als Doppelring in Glasfasertechnologie ausgelegt. Zum Anschluß an den Doppelring sieht der Standard unterschiedliche Kategorien von FDDI-Stationen vor.

Dual Attached Stations (DAS) sind sowohl an den Primär- als auch den Sekundärring angeschlossen, das heißt, die entsprechenden Anschlußeinheiten sind doppelt ausgelegt. Im Fehlerfalle kann vom Primärring auf den Sekundärring umgeschaltet und so automatisch ein Ausfall des FDDI-Netzes vermieden werden.

Durch die Nutzung des Sekundärrings zur Datenübertragung erhöht sich die mögliche Kapazität des Netzes auf 200 Mbit/s. Dazu muß in jeder DAS eine zweite Medium Access Entity vorhanden sein. Außerdem muß ein Bridging zwischen den Ringen gewährleistet werden. Insgesamt erhöhen sich mit der erweiterten Kapazität des FDDI-Netzes die Komplexität und die Kosten des benötigten Equipments. Das Angebot entsprechender FDDI-Komponenten am Markt ist jedoch noch sehr gering.

Single Attached Stations (SAS) sind im Gegensatz zu DAS nur an einen Ring angeschlossen. Technisch erfolgt dies über einen Konzentrator, der als DAS ausgelegt ist. Die SAS bilden zusammen mit dem Konzentrator sternförmige Konfigurationen. Sie besitzen die Fault-Recovery-Eigenschaft von DAS nicht, sind aber einfacher im Aufbau und damit billiger in der Realisierung.

Durch die unterschiedlichen Anschlußmöglichkeiten als DAS beziehungsweise SAS lassen sich FDDI-Netze in Form von Bäumen mit dem Doppelring als Basis aufbauen. Fehler im Anschluß der einzelnen "Äste" isolieren diese zwar vom Ring, allerdings kann der Verkehr innerhalb des Astes durchaus noch funktionieren, zum Beispiel als Stand-alone-Betrieb eines Konzentrators. FDDI-Netze bieten daher sehr flexible Gestaltungsmöglichkeiten in ihrer Topologie, die eine optimale Anpassung an die Gegebenheiten in den Unternehmen zuläßt. Inwieweit der Netzplaner von den oben beschriebenen Optionen Gebrauch machen kann, hängt von der Auslegung der am Markt angebotenen FDDI-Komponenten beziehungsweise FDDI-Systeme ab.

DEC läßt zum Beispiel am eigentlichen FDDI-Ring nur Konzentratoren zu, alle anderen Knoten wie Mainframes, PCs oder auch Bridges zu Ethernet-LANs haben nur als SAS über den Konzentrator Zugang zum FDDI-Netz. Dadurch haben FDDI-Netze in der DEC-Philosophie eine bestimmte baumartige Topologie. Mit Produkten anderer Hersteller wie AT&T, Timeplex oder Fibronics sind auch andere Konfigurationen möglich, beispielsweise Bridges oder Hochleistungs-Workstations als DAS direkt am Ring. Abhängig vorn jeweiligen Einsatzfall kann die Philosophie des einen oder anderen Herstellers zu kosteneffektiven Lösungen führen.

Systeme bestimmen das Einsatzgebiet von FDDI

Bisher wurden die Möglichkeiten von FDDI in den beiden unteren Ebenen der Netz-Infrastruktur im "Bottom-up-Ansatz" diskutiert. In der Regel verläuft der Prozeß der Netzplanung aber "Top down", das heißt, es werden in einer Analysephase die Anforderungen der zu vernetzenden Systeme und Teilnetze erwogen, die dann in der Konzeptionsphase auf die vier Ebenen abstrahiert werden.

Hier ist eine Systematisierung der Systemanforderungen an die Kommunikation im Netz nach Einsatzszenarien hilfreich. Für die verschiedenen Anwendungsgebiete lassen sich dann die potentiellen Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Netztechnologien darstellen und bewerten (siehe Abbildung).

Dabei sind drei große Kategorien von Einsatzszenarien zu unterscheiden:

- Backbone-Szenario

- Front-end-Szenario

- Back-end-Szenario

Im Backbone-Szenario geht es um die Koppelung von isolierten Einzel- und Teilnetzen wie Ethernet, Token-Ring, Token-Bus über ein Backbone-Netz zu einem integrierten Gesamtnetz, das auch als Ganzes über entsprechende Netz-Management-Tools administriert und konfiguriert werden kann. Zur Unterstützung des Backbone-Szenarios bietet sich FDDI aufgrund seiner hohen Geschwindigkeit von 100 Mbit/s an. Zur Verfügbarkeit der dazu benötigten Komponenten ist zu sagen:

- Local Bridges und Routers für die Anbindung von Ethernet und Token-Ring werden von den verschiedensten Herstellern angeboten.

- Bridges und Routers für "Token-Bus"-Netze gibt es derzeit nicht.

- FDDI-FDDI-Bridges werden nur beschränkt angeboten.

- Netz-Management-Tools für das FDDI-Netz stehen in der Regel zur Verfügung, sie können aber die Ansprüche nach einer umfassenden Netzverwaltung noch nicht vollständig erfüllen.

Das Front-end-Szenario beschäftigt sich mit der Vernetzung unterschiedlichster Endgeräte beziehungsweise mit Hintergrundkomponenten wie Netzserver oder Host-Systeme. Es umfaßt die Spannbreite vorn "dummen" Terminalnetz am Host bis hin zum "Distributed Data Processing" und Client-Server-Ansätzen. FDDI bietet sich hier vor allem für die Anbindung von PC- beziehungsweise Workstation-Inseln an Host- oder Serversysteme sowie für Client-Server-Konzepte an. Dabei kommen einerseits Konzentratoren, andererseits FDDI-Adapterkarten für den Direktanschluß von Hochleistungs-Endgeräten zum Tragen.

Eingeschränktes Angebot an FDDI-Komponenten

Die hohe Übertragungsgeschwindigkeit läßt FDDI auch für das Back-end-Szenario, wo es um die Koppelung von Host-Systemen geht, geeignet erscheinen. Hier muß sich FDDI allerdings mit dedizierten Hochleistungsnetzen wie zum Beispiel Hyperchannel von NSC beziehungsweise entsprechenden Back-end-Architekturen wie der Escon-Architektur von IBM oder dem VAX-Cluster-Ansatz von DEC vergleichen lassen, zumal das Angebot an entsprechenden FDDI-Komponenten noch eingeschränkt ist.

FDDI empfiehlt sich in den einzelnen Einsatzgebieten vor allem dann, wenn eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit gefordert ist. Berücksichtigt man die Fault-Recovery-Eigenschaft des Doppelrings beziehungsweise die Möglichkeiten in der Topologie über DAS beziehungsweise SAS, so lassen sich die einzelnen Aussagen für die verschiedenen Einsatzszenarien noch weiter differenzieren.

Fazit: FDDI bietet für den Netz-Manager neue interessante Möglichkeiten der Netzgestaltung und -realisierung. Ein effektiver Einsatz von FDDI verlangt allerdings eine intensive Beschäftigung mit dem Standard und seiner Auslegung durch die Hersteller. Erst die detaillierte Kenntnis der daraus resultierenden Aspekte erlaubt, zukunftsorientierte und langfristig tragfähige Entscheidungen zu treffen, die insbesondere auch die noch offenen Fragestellungen in den einzelnen Netztechnologien mit geeigneten Kompromissen abdecken.