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13.06.1997 - 

Übertragungstechniken im Netz

Vielfalt der Technik in LAN und WAN

Ethernet, Token Ring, X.25, FDDI, ISDN, ATM, Frame Relay - die Vielfalt der Netzwerk- und Übertragungstechnologien im LAN und im WAN machen es dem Systemverantwortlichen nicht gerade leicht, die richtigen Entscheidungen für die Zukunft der Netzwerke im Unternehmen zu treffen. Denn mit der Frage nach der zukünftigen Übertragungstechnik hängt auch die Frage nach der gesamten künftigen IT-Struktur zusammen. Und letztere muß schon heute konzipiert werden.

Zu den wichtigsten treibenden Veränderungen gehört der verstärkte Einsatz von Sprach-, Video- und Multimedia-Anwendungen. Dies bedeutet zum einen, daß die Übertragung von Sprache, Bildern und Daten in ein einheitliches Corporate Network zu integrieren ist. Zum anderen erfordert dies einen wesentlich höheren Datendurchsatz - mehrere 100 MB große Dateien sind hierbei keine Seltenheit - und eine höhere Leitungsgeschwindigkeit auch im WAN-Bereich, das heißt, abhängig von der Applikation bis zu mehreren Mbit/s. Hinzu kommen die zahlreichen Intranet/Internet-Anwendungen sowie Remote-Access-Anbindungen im Zuge der Einrichtung von Home Offices, die den Datenverkehr erhöhen und viel Bandbreite benötigen. Last, but not least, stellen der zunehmende Datenverkehr und die Nutzung des Internet völlig neue Anforderungen an die Sicherheit der Übertragung.

Diese Aufgaben und Probleme lassen sich mit der Einrichtung geschlossener Teilnehmernetze über virtuelle Netze (VLANs), Bandbreitenreservierungen für zeitkritische Anwendungen oder einer Reduzierung der Netzlaufzeiten nur bedingt in den Griff bekommen. Im LAN-Bereich sind weder Ethernet- noch Token-Ring-Lösungen, im WAN-Bereich weder Modem-Standleitungen noch X.25-Kommunikation geeignet, die neuen Anforderungen ausreichend zu erfüllen. Switching-Technologien für Ethernet oder Token Ring bringen nur eine vorübergehende Entlastung. Standleitungen in der WAN-Kommunikation haben den Nachteil, relativ unflexibel und nicht kosteneffizient zu sein, die Verbindung über Modems ist langsam und unzuverlässig. Auch mit X.25 läßt sich nur reiner Datenverkehr bewältigen, und die Übertragungsgeschwindigkeiten sind - im Vergleich zum hohen Konfigurierungsaufwand - relativ gering.

Als geeignete Technologie, um im LAN High-speed-Backbone-Netze für hohe Anforderungen auszubauen, erschien seit Ende der 80er Jahre zunächst Fiber Distributed Data Interface (FDDI). Die spezifizierte Datenübertragungsrate liegt bei 100 Mbit/s, das Medium Glasfaser liefert eine zuverlässige Datenübertragung für eine Netzausdehnung bis zu 100 Kilometer, die Technologie basiert auf abgeschlossenen Standards und bietet komfortable Fehlersuche sowie ausgereiftes Ring-Management. Um auch bei vielen Stationen im Ring den Usern ausreichend Bandbreite zuzuteilen und um parallele Datenkommunikation zu ermöglichen, ist FDDI mit Shared- und Switching-Technologien kombinierbar.

FDDI findet Nischenplatz

Doch insgesamt gesehen überwiegen heute die Nachteile von FDDI gegenüber den Vorteilen: Die Skalierbarkeit ist eingeschränkt, der Übergang zu ATM ist im Standard ATM nicht definiert: Es gibt nur eine LAN-Emulation für Token Ring und Ethernet, das heißt, der FDDI-Frame muß zuerst in das Ethernet- oder Token-Ring-Format umgewandelt werden, bevor sich standardmäßig weiterarbeiten läßt. Die VLAN-Technologie wird erst Ende 1997 als Standard verabschiedet. Eine Erhöhung der Bandbreite durch geswitchte FDDI-Ports kommt sehr teuer. Zudem ist komfortable Video- und Sprachintegration derzeit noch nicht möglich, da FDDI II mit Echtzeitübertragung bisher nur als Entwurf vorliegt. Nicht zuletzt hat das Aufkommen anderer Technologien dazu geführt, daß FDDI heute kaum weiterentwickelt wird und als "ausklingende" Technologie gilt.

So wird FDDI seinen Nischenplatz im Hochsicherheitsbereich finden, wo es auf Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit im Netz ankommt.

Auf der seit 20 Jahren bewährten Ethernet-Technologie basieren Fast Ethernet und Gigabit Ethernet. Das bedeutet: kostengünstige, skalierbare Lösungen, niedrige Betriebskosten durch eine einfache und erprobte Technologie, ausgereiftes Management mit Remote Monitoring (RMON) für die Netzwerkanalyse sowie ein hohes Maß an Standardisierung. Bei der Migration zu höheren Geschwindigkeiten sind keine Änderungen in der Applikationssoftware erforderlich. Fast Ethernet bietet eine Übertragungsgeschwindigkeit von 100 Mbit/s, bei Full Duplex sind theoretisch 200 Mbit/s möglich. Gigabit Ethernet kommt auf Geschwindigkeiten bis zu 1000 Mbit/s.

Zu den Nachteilen dieser weit verbreiteten Technologie gehört die eingeschränkte Längenausdehnung: Je nach Übertragungsmedium und Struktur des Netzes sind nur 100 Meter (bei Kupferleitungen) oder maximal zwei Kilometer (bei LWL und Switched Full Duplex) Gesamtausdehnung möglich. Ethernet ist als WAN-Technologie ungeeignet, das heißt, für WAN-Kommunikation muß ein "Technologiebruch" in Kauf genommen werden. Außerdem eignet sich die Ethernet-Technologie nur bedingt für anspruchsvolle Sprach-, Video- und Multimedia-Übertragungen. Was die Geschwindigkeit angeht, kann es Gigabit Ethernet durchaus mit ATM aufnehmen, doch es fehlen noch wichtige Standards, beispielsweise für VLANs. Wer jedoch ein kostengünstiges, leistungsfähiges Collapsed Back- bone mit erprobter Technologie, niedriger Komplexität und einfacher Fehlersuche braucht, ist mit Gigabit Ethernet gut beraten.

Für WAN-Verbindungen und LAN-to-LAN-Kopplung über weite Strecken hat die verbindungsorientierte ISDN-Technologie schnell an Boden gewonnen, und dies aus guten Gründen: Sie erlaubt eine integrierte Daten-, Sprach- und Bildübertragung parallel auf einer Leitung, es sind sowohl Stand- als auch Wählleitungen - bei relativ schnellem Verbindungsaufbau - möglich, die Übertragungsqualität ist auch bei großen Entfernungen sehr gut, die Gebühren für die relativ hohe Geschwindigkeit von 64 Kbit/s und Kanal sind günstig, das Netz ist flächendeckend und europaweit verfügbar, und die Bandbreiten - maximal eine Kapazität von zwei Mbit/s - lassen sich dynamisch managen.

Allerdings ist der Einsatz von ISDN im Multiprotokoll-Betrieb aufwendig und genau zu planen. Und bei hoher Auslastung der Leitung kommt eine Frame-Relay-Lösung billiger.

Diese ebenfalls verbindungsorientierte Technologie mit stark wachsendem Marktanteil basiert auf dem bewährten X.25-Protokoll, ist aber erheblich schneller, da die Sicherheitselemente, die damals aufgrund der schlechten Leitungsqualität zu standardisieren waren, herausgenommen wurden. Frame Relay bietet eine größere Netzkapazität und Übertragungsgeschwindigkeiten zwischen 56 Kbit/s und 45 Mbit/s. Vorteile von Frame Relay sind unter anderem: hohe Performance, flexibles und leistungsfähiges Bandbreiten-Management, Prioritätenvergabe sowie die Reduzierung von Ausfallzeiten durch Backup-Möglichkeiten. Dank der Aktivitäten des Standardisierungsgremiums "Frame Relay over ATM" ist auch eine Migra- tion zu ATM möglich. Ideale Einsatzbereiche von Frame Relay sind File-Transfer-Anwendungen, Corporate Networks und Hochgeschwindigkeits-Internet-Working zwischen Netzen.

ATM ist eine Technik mit Zukunft

Unternehmen, die Frame Relay einsetzen wollen, müssen sich jedoch auf einige Nachteile einstellen: Im Vergleich zu ISDN ist die Verfügbarkeit in Europa niedriger, die Technologie eignet sich nur bedingt für Multimedia-Übertragungen, und es fehlt eine Fehlerüberwachung. Wem die hohen Grundgebühren und die Hardwarepreise zu teuer sind, wird mit ISDN eine kostengünstige Lösung für eine digitale, routbare WAN-Kopplung angeboten.

Mit ATM scheint die "eierlegende Wollmilchsau" der Übertragungstechnologien gefunden zu sein: Die verbindungsorientierte ATM-Technologie integriert alle Übertragungsdienste, eignet sich sowohl für Daten, Sprach- und Bildkommunikation und ist sowohl im LAN als auch im WAN einsetzbar. ATM ermöglicht hohe Skalierbarkeit von 2 Mbit/s bis zu 2,4 Gbit/s Übertragungsgeschwindigkeit. Alle Standards, die die Infrastruktur des Netzes betreffen, sind verabschiedet, und auch Virtuelle LANs sind bei ATM als sogenannte "emulierte LANs" schon standardisiert, ebenso die Integration von Ethernet und Token Ring.

Doch auch bei dieser zukunftsorientierten, flexiblen und leistungsfähigen Technologie ist nicht alles Gold, was glänzt: Die Integration verbindungsloser Technologien wie Ethernet ist aufwendig und komplex, ebenso die Netzbetreuung und Konfiguration der ATM-Dienste sowie das Traffic-Management, und bisher ist nur ein rudimentäres Netzwerk-Management möglich. Hinzu kommt, daß eine Reihe von Standards, die auf den Standards der Netzwerkinfrastruktur aufsetzen, immer noch fehlen: Dazu gehören beispielsweise Funktionen der OSI-Ebene 3, Standards zur Redundanz der LAN-Emulationsdienste und Unterstützung von Quality-of-Service-Diensten. Außerdem ist ATM eine kostspielige Technologie - gegenüber Fast Ethernet um den Faktor 1,5 bis 2 teurer: zum einen ist neue Hardware erforderlich - ATM-Produkte werden häufig upgedatet. Die Komplexität der Technologie verlangt zum anderen Investitionen in Mitarbeiterqualifikation oder Outsourcing des Netzes, und schließlich sind ATM-Weitverbindungen wegen der Preispolitik der Telekom sehr teuer.

Kurzum: ATM-WAN-Kommunikation ist dann sinnvoll, wenn der Schwerpunkt auf sehr anspruchsvollen Anwendungen wie Multimedia, Video-Conferencing oder Telemedizin liegt.

Was soll man nun Unternehmen raten, die bestehende Investitionen schützen, gleichzeitig vorhandene Netze modernisieren und für zukünftige Anforderungen rüsten wollen?

In der Praxis erscheint heute für LANs eine Kombination von Ethernet beziehungsweise Fast Ethernet mit ATM die beste Lösung, bei der ATM als Back- bone-Technologie in vermaschter Struktur eingesetzt wird.

Gegen eine Gigabit-Ethernet-Lösung sprechen derzeit noch fehlende Standards und geeignete Produkte. Ein weiterer Hemmschuh: Gigabit Ethernet eignet sich nicht für sehr anspruchsvolle Multimedia-Anwendungen. Ein vermaschtes Netz ist nicht möglich, da redundante Leitungen inaktiv geschaltet werden.

Der Einsatz als High Speed Collapsed Backbone ist voraussichtlich erst 1998 aktuell. Steht jedoch der Kostenfaktor im Vordergrund, schneidet Gigabit Ethernet gut ab.

Größere Investitionen in ATM und das Aufsetzen einer reinen, durchgängigen ATM-Struktur bis zum Endgerät empfiehlt sich heute nur bei Applikationen, die Features von ATM nutzen, welche Ethernet nicht bietet wie zum Beispiel Multimedia-Anwendungen, die Echtzeit verlangen oder den Aufbau eines voll vermaschten Backbones. Dann kommen auch die Pluspunkte von ATM trotz der derzeit noch höheren Kosten voll zum Tragen: eine einheitliche Technologie und kein Performance-Verlust bei der Integration von Ethernet in ATM.

Ansonsten ist der Einstieg in die Fast-Ethernet-Technologie anzuraten, denn sie bietet eine gute Basis, um sowohl nach Gigabit Ethernet als auch nach ATM zu migrieren. Bei reinen Datennetzen und hoher Performance läßt sich Gigabit Ethernet als Backbone in einer durchgängigen Ethernet-Umgebung einsetzen. Um maximalen Investitionsschutz sicherzustellen, ist bei der Produktauswahl schon heute darauf zu achten, daß die Geräte eine einfache Migration auf ATM ermöglichen: das heißt, daß sich beispielsweise Fast-Ethernet-Switch-Module eins zu eins durch ATM-Ports ersetzen lassen.

In Token-Ring-Umgebungen mit hohen Anforderungen an Geschwindigkeit und anspruchsvollen Multimedia-Anwendungen sollte man nicht unbedingt den Umweg Fast Ethernet oder VG Any- LANE (802.12) gehen, sondern direkt nach ATM migrieren. Grund: extrem heterogene Netzwelt mit Token Ring, Ethernet und ATM.

Im LAN wird es in den nächsten Jahren mit Sicherheit eine friedliche Koexistenz der Technologien Ethernet/Fast Ethernet und ATM geben, wobei ATM vom Volumen her noch die geringere Rolle spielt. Sobald jedoch Multimedia-Anwendungen oder Anwendungen mit Echtzeitkrite- rien den Markt erobern, wird auch für ATM der Durchbruch kommen.

Auch im WAN ist ATM sicherlich die Technologie der Zukunft, doch ebenso wie im LAN sprechen vor allem die Kosten noch dagegen: Die hohe und skalierbare Bandbreite von ATM hat ihren Preis, und sogar die Carrier investieren nicht sofort in die teuren ATM-Switches. Allerdings zeichnet sich bereits ab, daß die Preise für ATM-Produkte fallen werden und ATM größeren Einsatz findet. Heute reicht für kleinere Standorte eine ISDN-Wählleitung oder ISDN-Festverbindung mit 64 Kbit/s aus, und auch Modemleitungen sowie X.25-Übertragungen sind noch lange nicht vom Markt verschwunden. Für mittlere und große Standorte empfiehlt sich ein Frame-Relay- oder ISDN-PRI-Anschluß - auch unter dem Aspekt, daß der Migrationspfad zu ATM hier durch Standards gesichert ist. Wer ei- ne Hochgeschwindigkeitsverbindung für den reinen Datenverkehr braucht, ist mit einer Frame- Relay-Lösung am besten beraten.

Eine einheitliche Übertragungstechnologie, die allen Anforderungen gleichermaßen entspricht, wird es auf längere Sicht nicht geben. Der Aufwand, jedes einzelne Netz konkret nach Anforderungen wie Bandbreite, Verfügbarkeit, Qualität (zum Beispiel für Videoübertragungen), Skalierbarkeit und nicht zuletzt den Kosten für Anschaffung und Wartung auszuwerten, ist nach wie vor zu leisten. Aber auch diese Analysen können keine Basis für allgemeingültige Empfehlungen bilden, sondern lediglich die individuelle Entscheidungsfindung erleichtern.

Heutzutage macht es Sinn, Produkte auszuwählen, die den Anforderungen der nächsten drei bis fünf Jahre entsprechen und einen Migrationsweg zu höherer Performance und zu ATM offenhalten. ATM wird sich dann durchsetzen, wenn multimediale Anwendungen in Anspruch genommen werden oder Verbindungen mit garantierter Übertragungsqualität gefragt sind. Wie schnell und in welchem Ausmaß sich ATM als Netzwerktechnologie durchsetzt, hängt letztendlich von den im Unternehmen eingesetzten Applikationen ab.

Angeklickt

Wer die Wahl hat, hat die Qual: Ethernet, Token Ring, X.25, FDDI, ISDN, ATM und Frame Relay: Welche Technologien werden sich in Zukunft durchsetzen? FDDI wird seinen Nischenplatz im Hochsicherheitsbereich finden, wo es auf Zuverlässigkeit und geringe Ausfallzeiten im Netz ankommt. Ethernet, Fast Ethernet und Gigabit-Ethernet behalten eine wichtige Stellung. Wer ein kostengünstiges, leistungsfähiges Collapsed Backbone mit erprobter Technologie, niedriger Komplexität und einfacher Fehlersuche braucht, ist mit Gigabit Ethernet gut beraten. ATM eignet sich sowohl für Daten, Sprach- und Bildkommunikation und ist sowohl im LAN als auch im WAN einsetzbar. Die Integration verbindungsloser Technologien wie Ethernet erweist sich allerdings als aufwendig.

*Thomas Häckel ist Product Manager bei ACI Anixter Communication & Integration in Murr bei Stuttgart.