Moderne daten- und rechenintensive Applikationen wie rechnerbasierte Audio- und Video-Konferenzen, Document-Sharing, Electronic-Publishing, Computer Based Training und andere multimediale Anwendungen werden konventionelle Netzwerke gänzlich überfordern. Allein ATM wird aufgrund

seiner Leistungsfähigkeit,

• der Skalierbarkeit bzgl. Bandbreite und Ausdehnung,
• seiner Integrationsfähigkeit in bestehende Netze und
• der bisher nicht dagewesenen Möglichkeit, sowohl LANs und WANs als auch Sprach- und Datennetze mit nur einer Technologie zu vereinen

die Voraussetzungen erfüllen, um leistungsfähigere Anwendungen über Rechnernetze anbieten zu können.

ATM ist sicher die Netztechnologie der Zukunft, das wird klar. Doch wie bereitet man sich auf diese Zukunft vor ?

Drei verschiedene Migrationswege zu ATM lassen sich definieren:

1. Integration der ATM-Technologie in bestehende LANs durch Erweiterung von vorhandenen Brücken und Routern um ATM-Adapter,
2. Kompletter Austausch der bestehenden Netzwerktechnologie zugunsten ATM bis zum Endgerät,
3. Einsatz der ATM-Technologie im Backbone bei gleichzeitiger Installation von zeittransparent arbeitenden Kopplungssystemen.

Bild 1: Drei Migrationspfade zu ATM bieten sich an: 1. Erweiterung bestehender Brücken           oder Router um ATM-Interfaces; 2. Kompletter Austausch der vorhandenen  Netz-Infrastruktur zugunsten der ATM-Technologie, 3. Sanfte Migration zu ATM durch Installation von ATM im Backbone und Anbindung der vorhandenen Endgeräte mittels zellbasierter ATM-Switches über dedizierte Leitungen.

Brücken und Router mit ATM-Interfaces

Der einfachste und sicher auch der preiswerteste Weg, ATM in ein bestehendes Netzwerk zu integrieren, ist die Erweiterung bestehender Brücken oder Router um ATM-Interfaces. ATM wird bei dieser Vorgehensweise als Leitungsersatz, also zur breitbandigen Kopplung verschiedener LANs, genutzt. Die wesentlichen Vorteile der ATM-Technologie, wie Skalierbarkeit bzw. Zeittransparenz (siehe Kasten), gehen mit dieser Migrationsmethode verloren, da Brücken und Router in der Regel als "store and forward"-Systeme agieren: Empfangene Datenpakete werden vollständig im systeminternen Speicher zwischengelagert und anschließend per Software analysiert. Erst dann werden die Datenpakete in ATM-Zellen verpackt und auf die ATM-Strecke ausgegeben. Die Verweildauer der Datenpakete in der Brücke bzw. dem Router ist damit von der Länge des Datenpaketes abhängig und deshalb nicht konstant, nicht berechenbar und für künftige multimediale Anwendungen viel zu groß.

Die wesentlichen Vorteile von ATM:

Zeittransparenz:

Zeittransparenz sei definiert als die tolerierbare Verzögerung (delay)  bzw. Varianz der Verzögerung (delay jitter) bei der Datenübertragung.

In der Regel ist es unerheblich, ob ein Filetransfer eine Sekunde länger oder kürzer dauert. Anders ist dies bei zeitbasierten Daten wie Audio oder Video. Schon eine kleine Verzögerung im Audio-Datenstrom bewirkt ein hörbares Aussetzen oder Knacken und eine Verzögerung im Video-Datenstrom erzeugt ein Rucken im Bildablauf. Sämtliche beteiligten Hard- und Software-Komponenten, wie Betriebssysteme, Datenkommunikationsprotokolle und Übertragungseinrichtungen müssen diesem Aspekt Rechnung tragen und einen zeittransparenten Zugriff auf multimediale Daten erlauben. ATM bietet diesen Service.

Skalierbarkeit:

Skalierbare Netze sind in der Lage, den Applikationen genau die Datenübertragungsleistung anzubieten, die sie gerade benötigen. Mit ATM kann man sich einen Übertragungskanal einer bestimmten Bandbreite und einer definierten Dienstqualität anfordern und hat nach dem Verbindungsaufbau die Gewißheit, diesen Kanal alleine nutzen zu können, ohne von anderen sendewilligen Stationen gestört oder sogar unterbrochen zu werden.

Bild 2: Brücken und Router senden ein Datenpaket erst weiter, nachdem es komplett empfangen und analysiert wurde. Zellorientierte Switches zerteilen das Datenpaket während des Empfangs in Zellen und leiten die einzelnen Zellen sofort weiter. Außerdem lassen sie gleichzeitig mehrere Kommunikationsverbindungen zu.

Bild 3: Die Durchlaufzeiten von paketorientierten Systemen sind wesentlich länger als die von zellorientierten Systemen. Während ein paketorientiertes Kopplungssystem etwa 1290 us benötigt, um ein Ethernetpaket maximaler Länge zu empfangen und zu analysieren, kann ein zellorientiertes System die empfangene Information bereits nach etwa 50 us weitersenden.

ATM to the desk

Die zweite Methode, ATM in lokale Netze zu integrieren besteht darin, die komplette Netzstruktur durch ATM zu ersetzen. Alle Endgeräte werden mit ATM-Interfaces und ATM-Software versehen. Hubs, Bridges, Router etc. werden durch ATM-Switches ersetzt. Bei dieser Vorgehensweise muß man heute noch mit erheblichen Kosten rechnen. Allerdings erhält man die volle und uneingeschränkte ATM-Funktionalität. Dieser Migrationspfad ist nur bei einem kompletten Neuaufbau eines Lokalen Netzes zu empfehlen.

ATM-Qualität zum Endgerät

ATM-Qualität für alle Endgeräte kann man kostengünstig erzielen, wenn man ATM zunächst nur im Backbone installiert und vorhandene Endgeräte via zellorientierten Kopplungssystemen an das ATM-Backbone anbindet. Die Netzadapter und die Netzsoftware in den Endgeräten muß man dabei nicht austauschen wenn man dafür sorgt, daß ein Wechsel vom "shared medium" zum "switched medium" stattfindet und man alle Endgeräte über eigene dedizierte Leitungen an die Kopplungssysteme anschließt. Denn exklusive 10 Mb/s oder 16 Mb/s Übertragungsleistung reichen heute fast allen Applikationen aus, auch wenn Sprache oder Videodaten übertragen werden sollen. ATM-Adapter spendiert man nur den Endgeräten, denen die vorhandene Bandbreite nicht mehr ausreicht, wie zentralen Videoservern.

Vor allem wenn bereits eine strukturierte Verkabelung installiert ist, bietet diese Migrationsmethode das beste Nutzen/Kosten-Verhältnis. Man muß nur sicherstellen, daß die gewählten Kopplunssysteme später einen Austausch der Ethernet-/Token-Ring-Adapter gegen ATM-Technologie erlauben, so daß man zu gegebener Zeit, wenn ATM-Adapter für die Endgeräte preiswerter zu haben sind, sukzessive weitere Endgeräte direkt über ATM an das bereits bestehende ATM-Netzwerk anbinden kann.

ATM im WAN

Was die Nutzung von ATM im Wide Area Bereich betrifft, so kann man heute nur auf private Leitungen zurückgreifen, sofern man in der glücklichen Lage ist, solche zu haben. Ansonsten wird das Jahr 1998 wohl einige Überraschungen bringen, wenn die Telekom nicht mehr alleine das Sagen hat. Schon heute rüsten private Anbieter wie Stromversorgungsunternehmen und die Deutsche Bundesbahn ihre Netze auf, um zu gegebener Zeit ATM-Dienste anbieten zu können. Selbstverständlich ist auch die Telekom dabei, ATM im WAN-Bereich zu installieren. So wurde Anfang diesen Jahres ein B-ISDN Pilotprojekt auf Basis der ATM-Technologie gestartet, das die Städte Berlin, Köln und Hamburg miteinander verbinden soll und Anbindungen von Bonn und Stuttgart vorsieht. Weitere Pilotprojekte sind in der Diskussion. Allerdings wird die heute gültige Tarifpolitik der Telekom nicht dazu führen, daß B-ISDN große Verbreitung finden wird. Die monatliche Grundgebühr für ein B-ISDN-Anschluß mit einer Übertragungsrate von 155 Mb/s beläuft sich derzeit auf 64.000 DM, die Verkehrsgebühr für die Weitverkehszone je Stunde auf 8.500 DM.

Bild 4: Das B-ISDN-Pilotprojekt der Telekom.

Literatur

Klaus Eppele, Was ist Multimedia ? Teil 6 - Multimedia und Netzwerke, Datacom 1/94

Klaus Eppele, Join the new world - Die ATM-World 1994, Datacom 2/94