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05.08.2008

Technik für moderne Standortvernetzung

LANs und WANs sind die Lebensadern moderner Unternehmen. Von der Interaktion zwischen Arbeitsplatz und Rechenzentrum bis hin zur IP-Telefonie läuft alles über ein und dieselbe Infrastruktur.

Die erste Internet-Mail wurde in Deutschland 1984 empfangen. Seitdem haben sich die Anforderungen an die Netze drastisch gewandelt, denn sie müssen den Verkehr von immer mehr geschäftskritischen Applikationen bewältigen und zusätzlich noch neue Kommunikationsanwendungen wie Telefonie, Audio- sowie Videokonferenzen und Collaboration-Tools in Echtzeit verkraften. Allerdings hat sich auch die Technik rasant weiterentwickelt: Wir leben heute im Gigabit-Ethernet-Zeitalter, während zu Zeiten der ersten Internet-Mail die Daten noch mit 2,5 Mbit/s durch das Arcnet oder mit 10 Mbit/s durch das Thin Ethernet tröpfelten. Und selbst per Funk sind mit der neuesten WLAN-Technik 802.11n mittlerweile Bandbreiten möglich, von denen vor rund 25 Jahren die User sogar im verkabelten LAN nur träumen konnten.

Nagelprobe mit VoIP

Dass aber Geschwindigkeit alleine noch nichts über die Qualität eines Netzes aussagt, führte vor allem die IP-Telefonie manchem IT-Verantwortlichen drastisch vor Augen. Mit Voice over IP (VoIP) hielt oder hält eine Echtzeitapplikation in den Netzen Einzug, die auch dem Laien zeigt, ob eine Netzinfrastruktur gut oder schlecht ist: Er hört es beim Telefonieren schlicht in Form von Störungen - und gerade im ISDN-verwöhnten Deutschland sind die Ohren diesbezüglich besonders sensibel. Um eine echtzeitfähige Infrastruktur zu bieten, darf das Netz gerade mal Latenzzeiten von maximal 150 Millisekunden aufweisen - alles darüber ist hörbar. Ist die Einführung eines hochwertigen IP-Videokonferenzsystems geplant, sind die Anforderungen in Sachen Latency noch härter: Hier sollte die Verzögerung 80 Millisekunden nicht überschreiten. Zudem ist zu beachten, welche Bandbreite im Netz für die Telefonie benötigt wird. Der bei VoIP häufig verwendete Codec G.711 braucht etwa 80 Kbit/s in beide Richtungen - also symmetrisch - für ein einziges Telefonat. Hinzu kommt die Bandbreite, die von anderen Applikationen wie E-Mail, Web-Anwendungen, SAP-Software und Backup-Jobs benötigt wird. Im Zusammenhang mit VoIP und anderen Kommunikationsdiensten ist zu beachten, dass das Netz nicht auf die durchschnittliche Auslastung ausgelegt ist, sondern auf die Spitzenwerte. Die werden erreicht, wenn mehrere oder alle ressourcenfressenden Anwendungen gleichzeitig laufen.

Ethernet auf dem Vormarsch

Und dann sollten noch Reserven einkalkuliert werden, damit man mit der Netzinfrastruktur auf neue Trends reagieren kann. Zumindest sollte aber die Topologie so angelegt sein, dass sie die Option eröffnet, dynamisch mit steigenden Ansprüchen zu wachsen. Grundsätzlich hat sich Ethernet als De-facto-Standard auf breiter Front durchgesetzt. Selbst außerhalb des Unternehmensnetzes ist es im WAN in Form von Metro Ethernet vertreten. Und innerhalb der Standorte setzt Ethernet zum Sprung auf die Rechenzentren an. Als Data Center Ethernet (DCE) soll es dort eine effizientere Vernetzung von Servern und Peripheriegeräten wie Speichersystemen ermöglichen. Dabei, so das Versprechen der Hersteller, reduziere DCE nicht nur die Kosten, sondern erlaube eine größere Flexibilität und werde damit den Leistungsanforderun-gen einer Web-basierenden Anwendungswelt besser gerecht.

Schwerer fällt dagegen die Entscheidung in Sachen Verkabelung. Hier scheiden sich noch immer die Geister an der Frage Glasfaser oder Kupfer. In der Praxis hat sich heute folgendes Vorgehen bewährt: Im Backbone, dem vertikalen Steigbereich, kommt Glasfaser zum Einsatz, während die Rechner in den einzelnen Arbeitsgruppen per Kupferverkabelung mit dem Netz verbunden werden. Vom Workgroup-Switch zum Backbone -also der horizontalen Ebene -sind heute entweder Kupferkabel oder Glasfasern zu finden.

Glasfaser im Backbone

Für den Einsatz von Glasfasern im Backbone - theoretisch wäre selbst 10 Gigabit Ethernet mit Kupferkabel zu realisieren - sprechen mehrere Gründe. So benötigt die Glasfaser weniger Platz in den meist engen Steigrohren. Sie ist nicht nur dünner, sondern kann enger gepackt werden als Kupferkabel, berichtet Joerg Kracke, Geschäftsführer beim Netzausrüster 3Com. Schließlich müssten 10-Gigabit-Ethernet-Kabel mit Distanz zueinander verlegt werden, um den Effekt des Übersprechens zu vermeiden. Die Unempfindlichkeit der Glasfaser ist jedoch noch unter einem anderen Aspekt von Bedeutung. Häufig verlaufen in den Steigschächten Hochenergie-Stromleitungen, die als potenzielle Störquellen für die Datenübertragung via Kupferleitung gelten.

Monomode-Technik bezahlbar

Galten lange Zeit Multimode-Glasfasern als die erste Wahl, kommen heute zunehmend Monomode-Fasern zum Einsatz, da sie größere Distanzen überbrücken können. Dieser Trend wird dadurch verstärkt, dass Anwender für die Monomode-Technik mittlerweile keinen exorbitanten Preisaufschlag mehr bezahlen müssen. Eher selten ist dagegen 40-Gigabit-Ethernet anzutreffen, da die Komponenten noch teuer sind. Stattdessen kommt häufig Mehrfach-10-Gigabit-Ethernet zum Einsatz. Wie hoch die Bandbreite im Backbone sein sollte, zählt zu den grundsätzlichen Designfragen des Netzes. Aus Kostengründen wird hier mit einer Überbuchung kalkuliert, die in der Regel zwischen zehn zu eins und zwanzig zu eins liegt. Allerdings warnt 3Com-Manager Kracke: "Gerade im Zeitalter von VoIP und Collaboration sollte mit diesem Faktor sehr sensibel umgegangen werden. Übertreibt man die Überbuchung, erhalten die Anwender nicht nur Mails mit Verzögerung, sondern können auch nicht mehr telefonieren."

Kupfer auf Etagenebene

Aufgrund der geringeren Störanfälligkeit und der sinkenden Preise für die optischen Komponenten sind Glasfasern zunehmend auch auf der Etagenebene bei der Verbindung von Switch zu Switch anzutreffen. Auf diesen kurzen Strecken genügen aber auch Kupferkomponenten, zumal diese, wie Kracke vorrechnet, etwa ein Drittel günstiger sind als ein Glasfaser-Port. Im Uplink-Bereich führt dem Manager zufolge jedoch kein Weg an Glas vorbei, da durch die

Grundregelnder Netzplanung

  • VoIP erfordert eine echtzeitfähige Infrastruktur.

  • IP-Videokonferenzsysteme stellen hohe Anforderungen an die Latenzzeit: 80 Millisekunden sollten nicht überschritten werden.

  • Konvergente Netze sollten nicht für die durchschnittliche Auslastung, sondern für die Spitzenlast ausgelegt werden.

  • Im Backbone gilt heute Glasfaser als Standard.

  • Im Zeitalter von VoIP und Collaboration sollte der Überbuchungsfaktor vorsichtig gewählt werden.

  • Noch sind Kupferkomponenten etwa ein Drittel günstiger als Glasfaserequipment.

  • Die Anbindung der Arbeitsplätze ist eine Domäne der Kupferkabel.

Längenrestriktionen keine sinnvolle Kupferanbindung zu realisieren ist.

Eine eindeutige Domäne der Kupferkabel ist die Anbindung der einzelnen Arbeitsplätze. Hier wären Glasfasern vor dem Hintergrund der benötigten Bandbreiten einfach überdimensioniert und teuer. Als Verkabelungsart werden Leitungen mit der Spezifikation Cat 5e oder Cat 6 eingesetzt. Sie reichen für Gigabit Ethernet. Nachdem nämlich mehr und mehr PCs und Notebooks von Haus aus mit entsprechenden Interfaces ausgestattet werden und die Preise für dazugehörige Switches sich kaum mehr von der mit 100 Mbit/s langsameren Fast-Ethernet-Technik unterscheiden, gilt letztere als angezählt. Für die Gigabit-Variante spricht zudem, dass so für die Zukunft entsprechende Reserven für Anwendungen wie IP-Business-TV und HD-Videokonferenzen vorhanden sind.

Für Kupferkabel zum Endgerät spricht zudem die Stromversorgung von Endgeräten wie IP-Telefonen oder Access Points über das LAN per Power over Ethernet (PoE). Gerade im professionellen Bereich ist das Verlegen einer 220-Volt-Stromleitung etwa aufgrund von Bau-, Sicherheits- und Unfallverhütungsvorschriften häufig keine triviale Angelegenheit und PoE der Ausweg.

Ernst in Sachen PoE wird es für die meisten Anwender mit der Einführung von IP-Telefonen oder WLANs. Meist müssen die Access Points, um die optimale Funkausleuchtung zu erhalten, an Stellen installiert werden, an denen kein Stromkabel liegt, somit ist PoE zwingend erforderlich. Nicht so eindeutig zu beantworten ist die Frage, welche Rolle die lokalen Funknetze im Konzept eines Corporate Network überhaupt einnehmen. Während man bei Cisco die Funknetze mit Blick auf 802.11n durchaus als Ersatz für herkömmliche LANs sieht, bewerten andere die Bedeutung der WLANs eher zurückhaltend. So sieht 3Com-Mann Kracke in ihnen lediglich ergänzende Overlay-Netze, um etwa Fixed-Mobile-Convergence-Projekte zum schnurlosen Telefonieren per VoIP im WLAN zu realisieren.