Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 41

Optische Lichtwellenleiter revolutionieren die Netzwerktechnik

21.09.2009 | Autor / Redakteur: Dr. Franz-Joachim Kauffels / Andreas Donner

So arbeitet das Internet; Bild Nortel Networks
So arbeitet das Internet; Bild Nortel Networks

Optische Netze – eine Potenzialabschätzung

Das Potenzial der optischen Netze lässt sich nicht einschätzen, wenn man ihre Wirkungsweise nicht versteht und den technischen Fortschritt durch die Integration optischer Komponenten nicht einordnen kann.

Optische Sender und Empfänger, Switches und Speicher, die früher als Einzelteil einen 19 Zoll Schrank gefüllt haben, passen heute auf einen Quadratzentimeter. Das ist die eigentliche Revolution, die uns die Anwendung dieser faszinierenden Technik ab heute zu unvorstellbar geringen vergleichbaren Kosten ermöglicht.

Hauptsächlich durch die neuen Anwendungen im Rahmen des E-Business und durch die allgemeine drastische Steigerung des Vernetzungsgrades entsteht ein allgemeiner Hunger nach Bandbreite vom LAN bis zum Fernbereich.

Durch die mittelfristige Verfügbarkeit der optischen Netze werden die Preise für Bandbreite dramatisch fallen, vielleicht auf Werte so um die 5 Prozent der heutigen Kosten auf die Sicht von ca. 5 Jahren.

Die Gardner Group prognostiziert bereits für 2010 die Verfügbarkeit von WAN-Anschlüssen mit einer Leistung von 1 Gigabit/s. für ca. 100 US$ pro Monat in den USA. Vergleichen Sie das bitte mit Ihrem aktuellen Megabit-Preis.

Unter optischen Netzwerken versteht man Telekommunikationsnetze, die auf optischer Übertragungstechnologie und entsprechenden Komponenten basieren und Weiterleitung von Informationen sowie Aufbereitung und Wiederherstellung von Signalen auf dem Niveau der Lichtwellen durchführen. Außerdem fasst man auch die durch solche Netze gelieferten Dienste unter diesen Begriff. Dies steht deutlich im Gegensatz zu bisherigen Definitionen z.B. im dem Bereich der LANs, wo zwar die Datenübertragung auf Lichtwellenleitern, das Switching und die Signalaufbereitung aber in herkömmlicher Weise durch elektronische Komponenten durchgeführt werden.

Rein optische Netze bringen Power

Die bisherige Technologie, z.B. auf der Basis elektronischer ATM-Switches mit Hilfe elektro/optischer Wandler Lichtwellenleiter zu benutzen, stößt bereits im unteren Gigabit/sec.-Bereich an ihre Grenzen. Also muss man den revolutionären Schritt tun und Netze bauen, bei denen der gesamte Informationstransfer einschließlich Switching und Recovery von Signalen in rein optischer Technik ausgeführt wird. Man spricht hier in der Literatur auch vom „Optical Layer in Transport Networks“. Diese rein optische Technik erlaubt wesentlich höhere Bandbreiten und erhebliche Kostensenkungen für die Anwendungen des Informationszeitalters wie Internet, Multimedia, Video und andere weiterentwickelte digitale Dienste.

Die Notwendigkeit, Standards zu schaffen, führte zur synchronen optischen Netzwerk-Hierarchie, SONET. SONET standardisiert Übertragungsraten, Codierungsschemata, Hierarchien von Bitraten sowie Betriebs- und Wartungsfunktionalitäten. Wir kennen aus diesem Umfeld die „OC“-Datenraten (Optical Channel), z.B. OC-3 mit 155 Mbps.

SONET definiert aber auch die Arten von Netzwerkeinrichtungen, die man benötigt, Netzwerk-Architekturen, die die Hersteller implementieren können und die Funktionalität, die jeder Knoten können muss. Provider konnten jetzt Geräte unterschiedlicher Hersteller im Vertrauen auf eine gemeinschaftliche Grundfunktionalität benutzen. SONET hat für diesen Bereich eine ähnliche Bedeutung wie IEEE 802 für LANs und ist auch in dieser Zeit entstanden.

Eine z.B. im Umfeld von SONET definierte Architektur ist der so genannte SDH-Ring, ein ringförmiges optisches Netzwerk. Wie der Begriff „synchron“ schon nahelegt, sind alle Systeme nach SONET zentral getaktet. Im Gegensatz zu LANs weisen sie keine Pakete variabler Länge, sondern Basis-Formate fester Länge für die Übertragung auf. In diese Basis-Formate muss die Nutzlast eingepackt werden. Die Basis-Formate haben allerdings ordentliche Größen und sind nicht so verhackstückt wie die ATM-Zellen.

Systeme nach den SONET-Definitionen gibt es schon eine geraume Zeit und der Aspekt, der ihnen ein langes Leben beschert hat, ist die Skalierbarkeit der Netzwerk-Leistung – in letzter Zeit der Kernpunkt überhaupt.

In SONET gibt es theoretisch die Möglichkeit, die Bitraten nach einem festen Entwicklungsschema immer weiter zu erhöhen. Die einzige Anforderung ist, dass Datenströme geringerer SONET-Bitraten in Datenströmen höherer Bitraten verlustfrei gebündelt und entsprechend wieder entbündelt werden können. So nimmt z.B. ein 622 Mbps OC-4 Kanal 4 155 Mbps OC-3-Kanäle auf. Daher auch die manchmal sehr „krumm“ erscheinenden Bitraten mit mehreren Stellen hinter dem Komma.

Allerdings stößt man an physikalische Grenzen der Laser-Lichtquellen und Glasfasern sobald man die höheren Bitraten implementieren möchte. Außerdem wird die Technik, mit der man Zubringersysteme an das Hauptnetz anschließt, immer komplizierter.

Kunden verlangen mehr Services, höhere Bandbreiten und die Übertragung verschiedenster Informationsströme zu immer geringeren Kosten. Um Ende-zu- Ende-Connectivity für die unterschiedlichen Wünsche im Rahmen hoher Übertragungskapazität zu gewährleisten, wurde ein neues Paradigma benötigt: das optische Netz, welches die geforderte hohe Bandbreite (im Terabit/s-Bereich) mit wellenlängenorientierten Ende-zu-Ende-Dienstleistungen erbringt.

Über den Autor

Dr. Franz-Joachim Kauffels ist seit über 25 Jahren als unabhängiger Unternehmensberater, Autor und Referent im Bereich Netzwerke selbständig tätig. Mit über 15 Fachbüchern in ca. 60 Auflagen und Ausgaben, über 1.200 Fachartikeln sowie unzähligen Vorträgen ist er ein fester und oftmals unbequemer Bestandteil der deutschsprachigen Netzwerkszene, immer auf der Suche nach dem größten Nutzen neuer Technologien für die Anwender. Sein besonderes Augenmerk galt immer der soliden Grundlagenausbildung.

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