Hing der Drachen der Kindheit an einem dünnen Stück Nylonfaser, so knüpfen sich Jahrzehnte später die Träume wiederum an ein Faserstück. Die Faser der späten Jahre ist allerdings viel dün-ner als die Nylonschnur und nicht aus Kunststoff, sondern aus synthetischem Glas hergestellt. Zudem hat sie gegenüber der Drachenschnur, mit der sie eine hohe Belastbarkeit verbindet, einen weiteren Vorteil: Sie ist in der Lage, Informationen mit annähernd Lichtgeschwindigkeit rund um den Globus zu transportieren.
Und das mit Transferraten, die geradezu atemberaubend sind: So besteht laut Lucent ein heute gängiges Glasfaserkabel aus rund 144 Adern, von denen jede rund 40 Gigabit pro Sekunde transportiert. Dies ermöglicht eine Technologie, die vor noch nicht einmal einem Jahr noch Zukunftsmusik war: Das Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM). Hierbei wird nicht mehr wie früher nur Licht mit einer Wellenlänge über die Glasfaser geschickt, sondern es werden gleich mehrere Wellenlängen verwendet.
Dabei ist ein Ende der technischen Entwicklung noch nicht in Sicht. So geht etwa Norbert Hahn von Lucent davon aus, dass bereits in den nächsten Jahren Transferraten von bis zu 400 Gbit/s pro Faser realistisch sind. Und in den Labors der Hersteller, wie etwa den bekannten Bell Labs, arbeiten die Forscher daran, statt der heute üblichen 40 Wellenlängen pro Faser bis zu 160 Wellenlängen durch eine einzelne Glasfaserader zu schicken. Damit dürften dann Bandbreiten im Terabit-Bereich pro Faser erzielt werden.
Angesichts dieser Leistungsexplosion sehen Berater wie Petra Borowka von der Unternehmensberatung Netzwerke UBN in Aachen einen Trend weg von den Kupferkabeln: Wurden 1999 erst 32 Prozent der Highspeed-Dienste mit Lichtwellen realisiert, sind es im Jahr 2002 schätzungsweise 42 Prozent mit wachsendem Einsatz von WDM (Wavelength Division Multiplexing) auch im Zugangsbereich. Ein Trend, den Lucent-Mann Hahn nur bestätigen kann. Nach Angaben des US-Konzerns stieg die weltweite Nachfrage nach Glasfaserkabeln um 40 Prozent, so dass es mittlerweile sogar zu Lieferengpässen kommt.
Mit dem Siegeszug der Glasfaser stellt sich allerdings auch die Frage, welche Auswirkungen die optischen Netze auf die heute gültigen Networking-Regeln haben. Um es vorwegzunehmen, der um seine Investitionen besorgte IT-Manager kann aufatmen, denn die Hersteller sind sich weitestgehend darin einig, dass der Übergang vom Unternehmensnetz in die Highspeed-Glasfasernetze transparent stattfindet. Dennoch ruft die Einführung der DWDM-Netze einige Veränderungen hervor: Zum einen erschließen sie neue Anwendungsszenarien, zum anderen ändern sich einige Grundparameter.
Paradigmenwechsel beim NetzaufbauVon grundlegender Bedeutung ist dabei der Paradigmenwechsel bezüglich des Netzaufbaus. Galten im Zuge der allgemeinen Internet-Euphorie der letzten Jahre die Tage der alten, leitungsvermittelten Netze als gezählt, so erlebt dieses Prinzip mit dem Siegeszug der DWDM-Netze ein Comeback. Die vor kurzem noch gelobten paketorientierten Netze sind nicht länger das Maß aller Dinge.
Oder wie es Beraterin Borowka formuliert: "Circuit-Switching, die gute alte Multiplex-Technik mit WDM, ist anstelle des hoch gelobten Packet/Cell-Switchings auf den unteren Übertragungsschichten die derzeit übrzeugendste Lösung." Gleichzeitig dürfte dieser Paradigmenwechsel, so die Ansicht vieler Experten, endgültig das Sterbeglöckchen für die, in den letzten Jahren vielgelobte ATM-Technik läuten. Entscheidend zu dieser Entwicklung trägt laut Borowka bei, dass bei den Endgeräten die Entscheidung gegen ATM gefallen ist. Deshalb hat es in ihren Augen wenig Sinn, Daten, die vom Endgerät im Frame-Format verschickt werden, noch in die ATM-Zellen zu konvertieren. Zumal dieses Multiplexen in Zellen für einen hohen Overhead sorgt und damit die nutzbare Transferrate von ATM um 15 bis 20 Prozent reduziert. Entsprechend empfindet Beraterin Borowka die heute im Internet-Zeitalter gängige Praxis IP over Frame Relay via ATM über SDH zu transportieren als "grauenhaft ineffiziente Bandbreitennutzung".
Mit ihrer Forderung, das Internet Protocol (IP) über eine möglichst effiziente Link-Ebene direkt auf die DWDM-Transportstruktur aufzusetzen, steht Borowka nicht alleine da. So sieht man etwa bei der Adva AG Optical Networks, Martinsried, oder bei Nortel Networks SDH/Sonet als mögliche Zwischenschicht. An das OSI-Modell angelehnt, ordnet Nortel DWDM als Layer 0 ein, während SDH als Technologie der Netzebene 1 dann mit seinen Management-Funktionen eine Ergänzung zu DWDM darstellt. Zudem könne mit Hilfe von SDH eine Art optische Protection verwirklicht werden, um etwa im Falle eines Glasfaserbruchs auf funktionierende Transportpfade umzuschalten. Angesichts der hohen Gbit/s-Transferraten sind Umschaltzeiten im Millisekunden-Bereich gefragt, so dass der bei Problemen in Router-Netzen übliche Neuaufbau der Routing-Tabelle keine Lösung ist, da dies zu lange dauert.
In den Netzen der Zukunft spricht jedoch nicht nur der erwähnte Overhead gegen ATM. Bei Nortel Networks sieht man noch ein anderes Problem: ATM kann Bandbreiten im Terabit-Bereich nicht über große Entfernungen liefern. Anders dagegen DWDM: Ohne Regeneration ist ein Transport über Entfernungen von bis zu 2000 Kilometern möglich. Entsprechendes Know-how erwarb sich Nortel erst kürzlich durch die Übernahme von Qtera. Borowka macht noch auf ein anderes Problem in Sachen ATM aufmerksam. Es gibt keine Segment-and-Reassembly-(SAR-)Chips, die Datentransferströme im Gigabit-Bereich verarbeiten können. Zudem, so die Beraterin weiter, sei die Port-Dichte "selbst bei den großen Switches nicht dem Vorstoß in die Terabit-Regionen gewachsen". "Bei einem ATM- Switch bekommen Sie gerademal 40 Ports mit 622 Mbit/s, in Zukunft werden aber Ports mit 40-mal einem Gbit/s oder gar 10 Gbit/s benötigt", skizziert Borowka ein weiteres ATM-Handicap. Die Hersteller von optischen Komponenten sind diesbezüglich bereits weiter. Nortel, das gerade erst den optischen Switching-Spezialisten XROS gekauft hat, rechnet Ende des Jahres mit der Verfügbarkeit eines optischen Routers/Switch, der Datenströme mit Transferraten von bis zu 80 Gbit/s verarbeitet.
Und Lucent betreibt in den Bell Labs bereits einen optischen Switch, der über Spiegel bis zu 252 Glasfaserverbindungen schaltet. Nach Beseitigung der letzten Kinderkrankheiten rechnet Lucent-Mann Hahn bereits im Sommer mit dem Marktdebüt des "Lambda Router". Angesichts einer Zukunft, in der es Bandbreite im Überfluss geben soll, glaubt er, dass künftig ein Routing zur Optimierung der Netzauslastung nicht mehr notwendig ist. Eine Einschätzung, die jedoch nicht alle teilen. So bezweifelt man etwa bei Nortel, dass es unter allen Umständen sinnvoll ist, für jede Anwendung DWDM zu benutzen.
Kommt es bei der Frage ATM oder DWDM dann zum Schwur, so weichen die Hersteller einer klaren Antwort gerne aus. Diplomatisch betonen Lucent und Nortel, dass sie beide Technologien in Zukunft weiter unterstützen werden. "Dabei ist es dann relativ egal, was der Anwender über DWDM überträgt, da es als offenes Transportnetz ausgelegt ist", bezieht Hahn Stellung. Bei Nortel rät man, die Entscheidung von den geforderten Quality of Services (QoS) abhängig zu machen, und glaubt, dass jede Technologie ihre spezifischen Einsatzgebiete haben wird.
Konkreter wird Ralf Humberg von Adva. Der Manager, dessen Arbeitgeber sich als Metropolitain-DWDM-Hersteller versteht, sieht für die Glasfasernetze vor allem folgende Einsatzgebiete: den Transport von IP-Daten (Internet), ferner die Funktion als Basis für SDH oder ATM sowie neue Anwendungsfelder in den Bereichen digitale Videoübertragung und Storage Area Networks in Verbindung mit dem Fiber Channel. Gerade hier, so Humberg, könne DWDM seine Vorzüge ausspielen, da in den SAN-Netzen große Datenmengen über einen längeren Zeitraum, etwa ein bis zwei Stunden, von A nach B übertragen werden. Eine Anwendung, für die ATM laut Humberg nicht geeignet ist, da bei der Entwicklung dieses Verfahrens zu Beginn der 80er Jahre andere Anforderungen im Vordergrund standen, wie etwa der Transport von Daten, Video und Sprache über ein Medium mit begrenzter Bandbreite. Ferner eignet sich DWDM für den Adva-Mann auch hervorragend als Weitverkehrsmedium für die verschiedenen Gigabit-Ethernet-Spielarten.
Bei aller Begeisterung in Sachen Glasfaser und DWDM warnt der Adva-Mitarbeiter aber vor zu großer Euphorie: "Heute haben wir bei DWDM hauptsächlich Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, bis wir über konfigurierbare Netze auf DWDM-Basis verfügen, dürfte noch einige Zeit ins Land gehen." "Dann aber wird es für den IT-Manager mit Budget richtig spannend", so Humberg, "denn er bekommt High-Bitrate-Services und muss sich um sein WAN weniger kümmern."
Bis es so weit ist, hierin sind sich alle Hersteller wieder einig, kann der IT-Verantwortliche getrost in die heute übliche Technik investieren. Die spätere Anbindung an die Glasfasernetze erfolgt dann, so tönt es unisono aus allen Lagern, transparent. Zum Anschluss an die Gigabit-Zukunft schiebt der Anwender, wie Borowka den Migrationsweg schildert, ein DWDM-Modul in seinen Router beziehungsweise Switch ein. Oder er schaltet seinem bisherigen Equipment eine Art Terminal vor. Dieses stellt dann als Add-Drop-Multiplexer die Verbindung zwischen Inhouse-Netz und Außenwelt her. Ferner dürften in Zukunft Geräte für den Fiber Channel oder etwa Gigabit-Ethernet-Switches bereits über eine eingebaute DWDM-Schnittstelle verfügen. Letztlich, so glaubt Humberg, ist die Zukunft in den DWDM-Glasfasernetzen von einer Multiprotokoll-Umgebung geprägt. So erfreulich, da kostengünstig, die aufgezeigten Migrationswege auch für den Anwender sind - Realität werden sie nur, wenn die Hersteller ihr Versprechen einer transparenten DWDM-Struktur auch einlösen.
Scheint die Frage des Übergangs vom Unternehmensnetz zum WAN geklärt, so zeichnet sich bezüglich der Glasfaser im Unternehmen noch ein differenziertes Bild ab. Während Humberg bereits heute für die Glasfaser im Inhouse-Bereich einen Markt bei hochbandbreitigen Anwendungen wie etwa Videoschnittplätzen sieht, glauben andere Hersteller nicht an diese Zukunft: Sie sehen hier Gigabit Ethernet als Transportmedium. Norbert Hahn von Lucent kann sich aber auch mittelfristig im Inhouse-Bereich eine Zukunft der Glasfaser vorstellen. "Dank weiterer Fortschritte bei der Glasfaserentwicklung", erklärt Hahn, "kann diese künftig genauso leicht wie ein herkömmliches Twisted-Pair-Kabel verlegt werden." So arbeitet man etwa an Fasern mit einem breiteren Kern. Dieser erlaubt ein einfacheres Anflanschen von Steckern etc. und wartet immer noch mit einer Transferrate von einem Gigabit/s auf. Angesichts dieser Fortschritte empfiehlt der Lucent-Mitarbeiter Anwendern, die heute vor einer Neuverkabelung stehen, als Übergangslösung funkbasierte LANs einzusetzen, bis die Glasfaser zum Desktop zu wirtschaftlich vertretbaren Kosten Realität ist.
Während also die Zukunft der Glasfaser am Desktop noch in den Sternen steht, sind sich Berater und Hersteller darüber einig, dass sie vom Backbone aus in den nächsten Jahren auch den Access-Bereich erobern wird. Eine Entwicklung, die auch private Nutzer erfreuen dürfte. Für ihn rücken damit selbst in Großstädten wie München Services wie der Internet-Zugang mit 8 Mbit/s via DSL in greifbare Nähe. Dienste, die heute oft noch daran scheitern, dass im City- und Backbone-Bereich nicht die erforderlichen Bandbreiten vorhanden sind. Das entsprechende Zukunftsszenario könnte so aussehen: Die letzten Meter zum Privatkunden werden mit dem klassischen Kupferkabel und DSL-Technologie überbrückt, während dann ein DWDM-City-Ring mit Bandbreiten von bis zu 80 Gbit/s und mehr den Weitertransport der Daten ins Internet übernimmt, das mit breiten Daten-Highways im Terabit/s-Bereich aufwartet.
Abb.1: Die wichtigsten Player
Nur Vier Player bestimmen in Europa zurzeit den Markt für WDM-Equipment. Quelle: RHK Inc.
Abb.2: Markt für SDH-Geräte und -Dienste
Vom Trend zu mehr Bandbreite profitieren auch die SDH-Anbieter. Allerdings überlebt laut Frost & Sullivan nur der Anbieter, der SDH-Lösungen mit DWDM-Funktionalität offeriert. Quelle: Frost & Sullivan