Dass ueber ATM (Asynchronous Transfer Mode) nicht nur geredet, sondern - zumindest von Seiten der oeffentlichen Netzbetreiber - auch entsprechend gehandelt wird, will die Deutsche Bundespost mit ihrem Mitte 1994 beginnenden ATM-Pilotprojekt unter Beweis stellen. Gerhard Kafka* beschreibt ausfuehrlich die Hintergruende, technische Konfigurationen, den geplanten Projektablauf und geht darueber hinaus auch kurz auf das derzeit bei der Telekom gehandelte Tariftableau ein.

Die auf uns zukommenden immensen Informationsmengen - sowohl im privaten als auch geschaeftlichen Bereich - erfordern die rasche Bereitstellung weltumspannender, leistungsfaehiger und schneller Transportnetze. Darueber besteht in Fachkreisen Einigkeit. Da man zudem aus den Fehlern der Vergangenheit gelernt hat, ist ebenso unstrittig, dass fuer diese strategisch immer wichtigeren "Informationsautobahnen" nur international anerkannte Standards in Frage kommen. Mit den bei ITU-TS (frueher CCITT) erarbeiteten Normen fuer SDH (Synchronous Digital Hierarchy) und ATM sowie den Arbeitsergebnissen des ATM-Forums werden diese sukzessive verfuegbar sein und zugleich auch die Basis fuer Breitband-ISDN (B- ISDN) bilden. Denn erst mit dessen zuegiger Einfuehrung koennen die Forderungen der Anwender in puncto hohe Bandbreiten, neue Dienste, Flexibilitaet und erhoehte Kostenreduktion befriedigt werden.

Die Hersteller von Komponenten fuer private und oeffentliche Netze forcieren derzeit gemeinsam mit den Netzwerkbetreibern beziehungsweise Carriern vehement die Einfuehrung der neuen ATM- Uebertragungstechnik. Dabei ist zu beruecksichtigen, dass zum Teil bereits heute ATM-Knoten in privaten Unternehmensnetzen - zumindest als Backbone-Infrastruktur - zum Einsatz kommen. Die europaeische Race-Initiative untersucht derzeit weitere Anwendungsmoeglichkeiten, und die Mehrzahl der europaeischen Carrier hat beschlossen, ein auf der ATM-Technik basierendes paneuropaeisches Backbone-Netz aufzubauen, das bereits 1994 in Betrieb gehen soll.

Nachdem die Deutsche Bundespost Telekom bereits im Jahre 1989 mit zwei Weltpremieren das selbstwaehlfaehige VBN (Vermittelndes Breitbandnetz) und den ersten ATM-Vermittlungsknoten im Berliner Berkom-Netz in Betrieb genommen hatte, bereitet sie jetzt einen oeffentlichen ATM-Pilotversuch an fuenf bundesdeutschen Standorten vor, wobei durch die vorgesehene Anbindung von Datex-M-Standorten der Probebetrieb entsprechend erweiterungsfaehig gestaltet werden kann. Dieses Mal ist es jedoch keine Weltpremiere, denn die Telecom Finnland hat bereits im Mai 1993 im Rahmen des weltweit ersten kommerziellen ATM-Pilotversuchs die Staedte Helsinki und Tampere mit einem fuer Multimedia-Anwendungen geeigneten Netz verbunden.

Die wichtigsten Vorteile der ATM-Technik fuer den Anwender lassen sich mit den vier Begriffen global, transparent, adaptiv und flexibel beschreiben. Global - weil nun alle Kommunikationsformen in der einheitlichen Zellstruktur transportiert werden; transparent - weil die Zellen fuer alle unterschiedlichen Anwendungen eine gemeinsame Transportbasis darstellen; adaptiv - weil ein ATM-Netzwerk massgeschneidert durch verschiedene Zugangs- Schnittstellen an die jeweiligen Kundenapplikationen angepasst werden kann; und flexibel - weil sich mit ATM kuenftig sowohl LANs und WANs als auch private und oeffentliche Netze errichten lassen.

B-ISDN als Basis fuer die Vermittlung aller Dienste

Mit der Einfuehrung von ATM als Basistechnologie fuer das kuenftige B-ISDN wird zudem eine Reihe neuer Eigenschaften nutzbar, so etwa der gemeinsame Transport beziehungsweise die Vermittlung aller Dienste, die flexible Zuordnung der jeweils benoetigten Bandbreite, die Unterstuetzung von Diensten mit variabler Bitrate sowie die Bereitstellung von Diensten fuer Multimedia-Anwendungen. Abbildung 1 fasst die vom B-ISDN unterstuetzten moeglichen Diensteklassen und die dazugehoerigen ATM-Layer (gemaess dem B-ISDN-Referenzmodell) zusammen.

Ein auf ATM basierendes Netz baut auf einer physikalischen Transportinfrastruktur auf, die sich entweder auf PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) oder SDH (beziehungsweise auch beide Uebertragungsverfahren) stuetzt. Eine weitere, derzeit in den Standardisierungsgremien gehandelte Version soll ATM lediglich als Transportmedium nutzen. Als aussichtsreichstes Traegernetz fuer ATM gilt derzeit jedoch SDH, weil nur damit die erforderliche Flexibili- taet und Leistungsueberwachung gewaehrleistet ist, dass sowohl existierende Verkehrsstroeme als auch ATM-Informationen optimal transportiert werden.

ATM in Verbindung mit SDH scheint dabei die vernuenftigste Kombination der beiden Funktionen "Vermitteln" und "Transportieren" zu sein. Gleichzeitig ist vorhersehbar, dass ATM in einer ersten Phase vorwiegend in privaten Unternehmensnetzen als Backbone beziehungsweise als Zugangstechnik zu oeffentlichen Netzen zum Einsatz kommen wird. In einer zweiten Phase wird dann ein ATM-Zugangsknoten auch in der Ortsebene zu sehen sein und dort der optimalen Kopplung entsprechender Kundeneinrichtungen dienen (vgl. Abbildung 2).

Bereits Ende 1992 hat die Deutsche Bundespost Telekom Auftraege fuer oeffentliche Vermittlungseinrichtungen auf ATM-beziehungsweise B- ISDN-Basis an die drei Hersteller Alcatel/SEL, Ericsson und Siemens vergeben. Die drei Knotenrechner der genannten Hersteller bilden quasi die innere Basis des ATM-Pilotprojektes und sollen die Erprobung von Breitband-Applikationen ermoeglichen. Das Pilotprojekt umfasst die Standorte Hamburg, Berlin und Koeln (mit der Anschaltmoeglichkeit von Bonn), zudem ist eine Erweiterung auf die Staedte Stuttgart und Muenchen durch die Verbindung mit den dort bereits installierten MAN-Netzen (Datex-M) geplant. Im Gespraech sind aber auch zwei weitere ATM-Standorte in Karlsruhe und Stuttgart, wofuer augenblicklich eine internationale Ausschreibung der Telekom laeuft.

Als Transportbasis dient das bis Ende 1993 relativ grossflaechig ausgebaute SDH-Netz das schon seit einem Jahr im Rahmen des Pilotversuchs Visyon (Variables Intelligentes Synchrones Optisches Netz) getestet wird. Wenn das ATM-Pilotprojekt Mitte 1994 startet, werden in der ersten Phase feste und reservierte Verbindungen beliebiger Bitraten bis maximal 155 Mbit/s bereitgestellt. Nach Abschluss der internationalen Standardisierungsarbeiten sollen dann die notwendigen Zeichengabeprotokolle implementiert werden, so dass in einem zweiten Abschnitt - voraussichtlich ab dem zweiten Quartal 1995 - auch der Selbstwaehlverkehr moeglich sein wird.

Vorgesehen ist unter anderem die Erprobung von Applikationen zwischen LANs, MANs sowie Monomedia- und Multimedia-Anwendungen. Vor dem Hintergrund dieses Szenarios kann das zunaechst auf 250 Millionen Mark veranschlagte ATM-Pilotprojekt durchaus auch als Keimzelle eines nachfrageorientierten weiteren Ausbaus entsprechender Infrastrukturen fuer die Breitbandkommunikation angesehen werden.

Schon 1992 wurde in Norddeutschland ein erstes, auf SDH basierendes Teilnetz mit 17 synchronen Netzknoten (NKUE 2000) und entsprechender synchroner Leitungsausruestung mit Uebertragungsraten von 622 Mbit/s beziehungsweise 2,5 Gbit/s errichtet. Dieses Netz soll nun im Rahmen von Visyon in insgesamt fuenf Ortsnetzen um Teilnehmeranschluesse mit flexiblen synchronen Multiplexern ergaenzt werden. Damit koennen dort Kunden erstmals die erweiterten Leistungsmerkmale der synchronen Technik nutzen. Insgesamt sollte nach Planungen der Telekom die Anzahl der einzelnen Visyon- Projekte bis Ende 1993 auf mehr als 50 Ortsnetze ausgedehnt und dabei auch die neuen Bundeslaender einbezogen werden.

Fuer laenderuebergreifende Applikationen hat die Deutsche Bundespost Telekom bereits Ende 1992 zusammen mit France Telecom, BT, Telefonica und STETet/ASST/SIP ein europaeisches Uebertragungsnetz unter der Bezeichnung "Global European Network" (GEN) auf der Basis von 2-Mbit/s-Leitungen in Betrieb genommen. GEN soll nun durch das "Managed European Transmission Network" (Metran) abgeloest werden. Dazu wurden mit 26 europaeischen Netzbetreibern Vereinbarungen getroffen, um fruehzeitig eine Verbindung des bundesdeutschen ATM-Pilotversuches mit Projekten in anderen Laendern zu erreichen. Auf der Basis von Metran wird es ab etwa 1995 moeglich sein, europaweit Uebertragungskanaele in SDH-Technik flexibel und schnell bereitzustellen. Das Netz ist gleichzeitig aber auch als Grundlage eines europaeischen Breitband-ISDNs anzusehen, da es die notwendige Uebertragungskapazitaet fuer ATM- Systeme zur Verfuegung stellen koennen wird .

Fuer einen europaeischen ATM-Pilotversuch hatten urspruenglich BT, die deutsche Telekom, France Telecom, STET und Telefonica ein Memorandum of Understanding vorbereitet, das mittlerweile von 17 Carriern aus 15 Laendern unterzeichnet wurde. Zur Realisierung des Projektes wurde die "ATM-Pilot-Coordina-tion-Group" (APCG) ins Leben gerufen, die alle erforderlichen Schritte koordinieren soll. Nach den jetzigen Plaenen wird jede der beteiligten Telefongesellschaften beziehungsweise Netzbetreiber mit je einem Vermittlungsknoten am laenderuebergreifenden Feldversuch teilnehmen. Die einzelnen Knoten sind dabei entweder mit 34-Mbit/s- oder 155- Mbit/s-Leitungen verbunden.

Waehrend der Pilotphase werden alle Dienste auf der Basis von "ATM- Virtual-Path-Connections" angeboten. Zu dieser Dienstekategorie zaehlen sogenannte "Connectionless Broadband Data Services" (CBDS) zur Kopplung von LANs sowie "Confection-Oriented-Broadband- Services" (COBS) zur audiovisuellen und beziehungsweise multimedialen Kommunikation in Echtzeit. Die fuer die noch 1994 vorgesehene Inbetriebnahme erforderlichen Spezifikationen wurden wie schon fuer Metran von Eurescom, dem in Heidelberg ansaessigen gemeinsamen Forschungsinstitut aller europaeischen Carrier, zur Verfuegung gestellt.

Die vorgesehene Konfiguration des bundesdeutschen ATM-Pilotnetzes wird aus den vernetzten B-ISDN-Vermittlungsstellen der drei genannten Hersteller mit jeweils 32 Anschluessen bestehen. Jeder dieser Vermittlungsknoten verfuegt noch ueber zwei weitere, abgesetzte ATM-Einrichtungen (AAEs), die zusaetzlich jeweils 16 B- ISDN-Anschluesse bereitstellen (vgl. Abbildung 3). Eine der beiden Koelner AAEs wird allerdings in Bonn installiert; Insider spotteten bereits, dass damit der Umzug der Bundesregierung von Bonn nach Berlin multimedial begleitet werden soll.

Neben den insgesamt 64 B-ISDN- Anschluessen wird jede Vermittlung auch noch ueber "normale" ISDN-Anschluesse mit jeweils 20 Basis- und zwei Primaermultiplex-Anschluessen verfuegen. Dadurch wollen die Bonner Breitbandexperten schon in einem relativ fruehen Stadium des Versuches verifizieren, ob es kuenftig moeglich sein wird, einheitliche Vermittlungseinrichtungen sowohl fuer das 64-Kbit/s- ISDN als auch das B-ISDN einzusetzen. Ausserdem sind fuer das Pilotnetz Uebergaenge zu ISDN, dem analogen Fernsprechnetz und Datex-P vorgesehen.

Die bisher vom ITU-TS vorgenommene internationale Standardisierung sieht fuer die unterste B-ISDN-Benutzer-Schnittstelle eine Uebertragungsrate von 155 Mbit/s vor. Dabei kann fuer das dazugehoerige Uebertragungsformat auf der physikalischen Ebene (Physical Layer) unter zwei Optionen gewaehlt werden - naemlich zellbasiert und SDH-basiert. Die Telekom hat sich fuer die SDH- Variante entschieden.

Hierbei werden die ATM-Zellen in sogenannten virtuellen "VC-4- Containern" verpackt und danach in "STM-1-Pulsrahmen" via SDH transportiert. Fuer das spaetere "serienmaessige" B-ISDN ist eine weitere Benutzer-Schnittstelle mit der aus heutiger Sicht sehr hohen Uebertragungsrate von 622 Mbit/s vorgesehen - allerdings ist hierfuer die Standardisierung noch lange nicht abgeschlossen.

Noch kein Bedarf an hohen Geschwindigkeiten

Hinzu kommt, dass auch von der Anwendungsseite her fuer diese hohen Geschwindigkeiten - zumindest mittelfristig - noch kein Bedarf gesehen wird. Eine Reihe von Anwendungen - so die Kopplung von LANs und MANs - benoetigen Datenraten von mehr als 64 Kbit/s, aber deutlich weniger als 100 Mbit/s. Hierfuer bietet die Telekom 2- beziehungsweise 34-Mbit/s-Anschluesse im Rahmen der bisher verwendeten PDH auch im ATM-Pilotversuch an, die mit Hilfe eines SDH-PDH-Umsetzers (Medium-Adapter), der die 155 Mbit/s entsprechend reduziert, realisiert werden. Bei allen vorgesehenen Schnittstellen koennen die genannten Uebertragungsraten vom Anwender aber nicht mit der vollen Bandbreite genutzt werden, da aufgrund der umfangreichen Overheads von PDH, SDH und ATM sowie der begrenzten dynamischen Belastbarkeit der B-ISDN-Vermittlungen jeweils nur rund 70 Prozent der Bandbreite fuer die Uebertragung zur Verfuegung stehen.

Das ATM-Pilotprojekt konzentriert sich im wesentlichen auf die folgenden drei Bereiche:

- verbindungsorientierte und verbindungslose Datenanwendungen, dazu zaehlen die Kopplung von LANs und MANs, das Tele- publishing mit der Uebertragung grosser Mengen von Druckdaten innerhalb kurzer Zeit, die Uebertragung von CAD/CAM-Daten sowie die Rechner-zu- Rechner-Kopplung;

- Multimedia-Anwendungen in Form von Videokonferenzen, Bildtelefonen, Ferndiagnose, Fernlehrgaenge, Zugriff auf Bildarchive sowie der Abruf von Videofilmen aus zentralen Einrichtungen sowie

- TK-Anlagenverbund durch die Einbeziehung von Diensten wie 64- Kbit/s-ISDN. Die Realisierung der genannten Anwendungen erfolgt ueber zwei verschiedene TK-Dienste - naemlich die verbindungsorientierte beziehungsweise verbindungslose Breitbanduebermittlung.

Die verbindungsorientierten Dienste benutzen die VP- und VC- Vermittlung, waehrend fuer die verbindungslosen Dienste zusaetzliche Connectionless-Server (CLS) eingesetzt werden. Verteildienste wie etwa das Angebot von Rundfunk- und Fernsehprogrammen sind nicht Bestandteil des Pilotprojektes.

Darueber hinaus gibt es aber auch noch eine Reihe lokaler Einzelprojekte. So sollen mit "Bali" (Berliner ATM-LAN-Initiative) bereits vor Ort existierende ATM-Netze beteiligter Organisationen (DeTeBerkom, GMD Fokus und Technische Universitaet Berlin) miteinander verbunden werden. Die Herausforderung besteht dabei darin, die lokalen ATM-Knoten der Partner, die von verschiedenen Herstellern (Fore Systems, Netcomm, Hewlett-Packard, Newbridge und MPR) geliefert wurden, interoperabel zu betreiben. Das gesamte Projekt wurde dem DFN-Verein (Deutsches Forschungsnetz) zur Realisierung uebertragen. Untersucht werden soll unter anderem die ATM-Systemtechnik, die Anbindung von ATM-Endgeraeten an LANs (zum Beispiel FDDI), WANs (zum Beispiel X.25, TCP/IP) sowie von B-ISDN in ATM-Netze.

Mit der Implementierung der Berliner Testkonfiguration wurde schon Ende 1993 begonnen. Dabei hat man folgende Ziele, die im einzelnen verfolgt werden sollen, definiert:

- die Integration der lokalen ATM-Knoten von DeTeBerkom,

- die Verbindung der verschiedenen ATM-LANs mittels geeigneter Transportwege,

- das Testen der Interoperabilitaet, die Untersuchung verschiedener Adressierungsmethoden, das "Internetworking" mit dem 64-Kbit/s- ISDN,

- die Untersuchung verschiedener Signalisierungsprotokolle und deren Vergleich mit den derzeitigen Standards des ATM-Forums beziehungsweise ITU-TS sowie

- das Testen verschiedener Anwendungen wie etwa "Multi-Media-Mail" (MMM) und "Multi-Media-Collaboration" (MMC).

"Brahms" (Breitbandanwendungen nach der Hamburger Migrationsstrategie) ist ein weiteres Teilprojekt, das gemeinsam mit dem Mikroelektronik Anwendungszentrum Hamburg (MAZ) verwirklicht werden soll. Im Rahmen dieses Vorhabens werden Erfahrungen aus dem Betrieb zwischen den Standorten Berlin und Hamburg gesammelt. Dabei gilt das Augenmerk insbesondere den Bereichen "Vernetzte Buerokommunikation" (Integration von TK- Anlagen und Daten-Multiplexern mittels Terminaladapter und ATM- Knoten), "Ton- und Fernsehuebertragung" (digitalisierte Ton- und Bilduebertragung mittels Terminaladapter, die direkt an die ATM- Vermittlungen angeschlossen werden), "Vernetzung von LANs" (Kopplung von LANs, FDDI-Topologien und B-ISDN ueber grosse Entfernungen mittels einer Inter-Working-Unit) sowie die "MAN- Kopplung" ueber grosse Entfernungen.

"Bravo", in dessen Mittelpunkt der Einsatz modernster TK-Techniken fuer die parallele Regierungstaetigkeit in Berlin und Bonn steht, sieht die Schaffung eines eigenen Netzes fuer die Bundesregierung, das sogenannte "Bundesbehoerdennetz 2000" vor. Es sieht neben dem Bundeskanzleramt mehrere Bundesministerien als Teilnehmer vor. In einer spaeteren Phase liesse sich der breitbandige Informationsverbund auch auf die neuen Bundeslaender sowie Behoerden der Europaeischen Union ausweiten.

Doch zurueck zum bundesweiten ATM-Pilotprojekt. Hier sollen an den jeweiligen Standorten beziehungsweise fuer die verschiedenen Pilotanwendungen folgende wichtige Netzkomponenten installiert werden:

- B-ISDN-Vermittlungseinrichtungen beziehungsweise ATM-Switches AAEs,

- CLS,

- Terminaladapter "TA LAN",

- MAN-Interworking-Units "IWU MAN",

- ATM-Service-Switches sowie

- Medium-Adapter (PDH-SDH-Umsetzer).

In den ATM-Switches kommen ueberwiegend neue Geraetekonzepte zum Einsatz. Das von Ericsson gelieferte ATM-Breitbandsystem verdeutlicht dies etwa an zwei Beispielen, dem "ATM-Pipe-Switch" und dem "Generic-Broadband-Modul". Der neuartige ATM-Pipe-Switch besteht aus nur zwei kundenspezifischen ICs (Integrated Circuits) in submikroner Bicmos-Technik, das heisst, die ATM- Eingangsschaltkreise entsprechen zirka 500 000 Transistoren, die ATM-Ausgangsschaltkreise sind rund 2,2 Millionen Transistoren gleichzusetzen. Gemeinsam bilden sie die Grundlage fuer kleine Vermittlungen beziehungsweise Konzentratoren mit 20 Durchschaltungen fuer Kanaele mit 155 Mbit/s bis hin zu grossen Vermittlungen mit Kapazitaeten von 80 Gbit/s. Damit koennen sowohl festgeschaltete als auch Punkt-zu-Punkt-Verbindungen hergestellt werden.

Das Generic Broadband Modul ist hingegen der Systembaustein des Ericsson-ATM-Breitbandnetzes. Es setzt sich aus verschiedenen kleinen Systembausteinen zusammen, die sich hinsichtlich der gewuenschten Netzfunktionen konfigurieren lassen. Dabei kann seine Funktionsweise durch das Hinzufuegen weiterer Schaltelemente und Softwarepakete veraendert werden.

So laesst sich bereits ein einziges Modul als kleiner Breitbandknoten nutzen oder mit anderen kombinieren, um damit Knoten beliebiger Groesse quasi virtuell abzubilden. Wie sieht nun der genaue Fahrplan des ATM-Projektes und vor allem dessen Tarifierung aus? Fuer die Einrichtung des vorgesehenen Diensteangebotes sind fuenf Phasen vorgesehen. In einer ersten Stufe sollen voraussichtlich ab Mitte 1994 nationale Festverbindungen bereitstehen, gleiches gilt nach einem zweiten Schritt auch international. Vermutlich im zweiten Halbjahr 1995 werden dann nach der Verabschiedung der dafuer notwendigen Standards nationale Waehlverbindungen implementiert, denen sich etwa zeitgleich im Rahmen der vierten Ausbauphase das Internetwork- ing mit dem herkoemmlichen 64 Kbit/s-ISDN anschliessen soll. Phase 5 und Endausbau des Projektes waere dann die Be- reitstellung internationaler Waehlverbindungen, die im wesentlichen vom Fortschritt der internationalen Standardisierung abhaengig und deren Zustandekommen daher noch voellig offen ist. Erklaertes Ziel ist allerdings, dass saemtliche Phasen des Projektes innerhalb von zwei Jahren erprobt und bis Ende 1996 abgeschlossen sind.

Das ATM-Pilotprojekt stellt zunaechst rund 180 oeffentliche B-ISDN- Anschluesse bereit. Die soeben bekanntgewordenen Preisvorstellungen der Tele- kom orientieren sich jedoch an einem spaeteren kommerziellen Betrieb.

Waehrend des Pilotversuchs sollen die Gebuehren stufenweise eingefuehrt werden. In der Testphase, also waehrend der ersten Wochen, ist der Netzzugang ueber den installierten Anschluss kostenlos und danach werden nur etwa zwei Drittel des vollen Tarifes in Rechnung gestellt werden. Die ATM-Tarife setzen sich im einzelnen aus drei Komponenten zusammen: einer einmaligen Anschlussgebuehr, der monatlichen Grundgebuehr sowie der zeitabhaengigen Nutzungsgebuehr. Die in der Tabelle genannten vorlaeufigen Tarife muessen jedoch noch vom Telekom-Vorstand genehmigt werden.

ATM-Anschluss

2 Mbit/s 34 Mbit/s 155 Mbit/s

Einmalige

Anschlussgebuehr1000 Mark 1000 Mark 1000 Mark

Monatliche

Grundgebuehr 2000 Mark25000 Mark 64000 Mark

Nutzungsgebuehr*)

pro Stunde im

- Ortsbereich 47 Mark 350 Mark 850 Mark

- Fernbereich 470 Mark 3500 Mark 8500 Mark

* Die Nutzungsgebuehr soll spaeter in Abhaengigkeit vom Informationsvolumen berechnet werden. Quelle: Kafka

Tarife fuer das ATM-Pilotprojekt der DBP Telekom

(gegenwaertiger Planungsstand)