Datenverkehrswachstum ist eine strategische Herausforderung für Netzbetreiber

OTN-Switching – Entscheidung im Backbone

04.11.2011 | Autor / Redakteur: Andreas Hegers / Andreas Donner

Andreas Hegers von Ciena sagt, dass Optical Transport Network (OTN) die hohe Zuverlässigkeit bietet, die für eine flächendeckende Implementierung nötig ist.
Andreas Hegers von Ciena sagt, dass Optical Transport Network (OTN) die hohe Zuverlässigkeit bietet, die für eine flächendeckende Implementierung nötig ist.

Die Nachfrage der Verbraucher nach bandbreitenintensiven Angeboten wie Over-The-Top-Videos, Online-Games und Peer-to-Peer-Anwendungen ist ungebrochen. Unternehmen migrieren auf Ethernet- oder Wellenlängen-Services und IP-VPNs, verteilte Datenzentren treiben den Maschine-zu-Maschine-Datenverkehr in die Höhe und die mobilen Breitbandverbindungen sollen nach einer Prognose des Analystenhauses Pyramid Research bereits im Jahr 2012 die Milliardenmarke überschreiten. Eine Herausforderung für alle Netzbetreiber!

Für die Netzbetreiber ist dieses exponentielle Wachstum kein reiner Grund zur Freude, denn ihr Umsatz wächst nicht im gleichen Maß wie der Datenverkehr: IP-Core-Router sind – im Vergleich zu Ethernet oder OTN- Systemen der mehr Transport-orientierten Schichten – in der Anschaffung wie im Betrieb kostenintensiv, und aufgrund des zunehmenden IP-Datenverkehrs hat sich ihre Anzahl im Backbone vervielfacht.

Neben komplexen Anforderungen bei Planung und Betrieb und einem vergleichsweise hohen Stromverbrauch benötigen die Router zudem auch viel Platz, sodass die Skalierbarkeit der Netze oft schon allein durch die räumlichen Kapazitäten der Betreiber begrenzt ist (was in gewissen Grenzen natürlich für alle Netzknoten mit hoher Kapazität gilt).

Datenstau im Durchgangsverkehr

Paradox scheint die beschriebene Situation auch deshalb, weil es sich beim Großteil des heutigen Datenaufkommens um „Durchgangsverkehr“ handelt, der meist nicht von allen im Übertragungsweg liegenden IP/MPLS-Core-Routern geroutet werden muss.

Die Daten werden an andere Ziele im Netzwerk weitergeleitet, die (Transit-)Router an den Zwischenstationen dienen in diesem Fall nur dem Transport. Auch die immer beliebteren Ethernet-Services des Metro Ethernet Forums (MEF) laufen oft über die IP/MPLS-Infrastruktur – obwohl die aufwändigen Router für diese Layer-2/2.5-Services gar nicht nötig wären.

Eine Skalierung des Backbones im Rahmen der bestehenden Infrastruktur ist also alles andere als kosteneffizient – zumal die üblicherweise installierten SDH/SONET-Netze nicht für die Zusammensetzung des heutigen Datenverkehrs ausgelegt sind: die SDH-Infrastruktur ist vorwiegend für TDM-Verkehr (Zeitmultiplexverfahren) optimiert und reicht dementsprechend nur gut für vorwiegend niedrige Übertragungsraten bei eher geringen Anteilen von Ethernet- sowie IP-Datenverkehr aus.

Inzwischen jedoch übertragen die Netzwerke überwiegend Pakete, und deren Übertragung via TDM ist zwar möglich, aber nicht effizient.

Optionen strategisch abwägen

Eine grundlegende Modernisierung der Netzwerkinfrastruktur ist vor dem beschriebenen Hintergrund für Betreiber praktisch unumgänglich. Um nun die künftigen Anforderungen an die Netzkapazitäten zu erfüllen, können sie auf verschiedene technische Optionen zurückgreifen – maßgeblich für die Auswahl sind vor allem strategische Erwägungen.

Optische SDH-Crossconnects passen zwar technologisch am besten zu den bereits getätigten Investitionen in bestehende TDM-optimierte Infrastrukturen, wie aber oben bereits angemerkt ist SDH nur in Netzwerken mit eher niedrigen Übertragungsraten wirklich effizient, da die Standardübertragungsraten für SDH/SONET nur bis maximal 40G genormt sind. Daher eignet sich die Technologie weniger für jene Anbieter, die für die Zukunftsfähigkeit ihrer Netze auf 100G-Übertragung setzen.

Eine mögliche Alternative für den hochbitratigen Pakettransport stellt die derzeit leistungsstärkste Multiplexing-Variante DWDM (Dichte-Wellenlängen-Multiplex) dar, die Übertragungsraten von 10 bis 100 Gbit/s je Wellenlänge ermöglicht: DWDM-Transponder lassen sich in die Router integrieren und können so die getrennte Installation von DWDM-Terminal und Core-Router überflüssig machen. Damit entspricht dieser häufig auch als IP-over-DWDM (IPoDWDM) bezeichnete Ansatz einer Netzwerk-Philosophie, die durch den flächendeckenden Einsatz von Routern eine möglichst geringe Komplexität im Backbone erreichen will.

Allerdings weist auch IPoDWDM die IP/MPLS spezifischen hohen Kostenstrukturen bei Routern und deren Ports auf. Darüber hinaus haben sich die integrierten DWDM-Schnittstellen in den vergangenen Jahren nicht in dem Maß weiterentwickelt wie die DWDM-Technologie insgesamt, sodass sie bei weitem nicht an die Leistungsfähigkeit getrennter Systeme für DWDM und Core-Router herankommen.

OTN-Switching

Als weitere Variante bietet sich der Optical Transport Network Standard (OTN) an, der seit geraumer Zeit als Standardtechnologie verfügbar ist und damit die hohe Zuverlässigkeit bietet, die für eine flächendeckende Implementierung unverzichtbar ist. Im Gegensatz zum TDM-optimierten SDH/SONET und dem paketfokussierten IPoDWDM wurde OTN für die optimale Übertragung verschiedener Servicearten konzipiert. OTN überträgt asynchronen Datenverkehr wie GbE und synchronen wie SDH/SONET gleichzeitig und völlig transparent, also ohne die Managementinformationen des Client-Datenverkehrs zu beschneiden.

Darüber hinaus kann ein geswitchtes OTN Netz nicht nur statische Verbindungen von Punkt zu Punkt bereitstellen, sondern mittels moderner Control Plane Lösungen auch flexibel Kapazitäten zwischen beliebigen Punkten zur Verfügung stellen.

Wie die erweiterten SDH/SONET-Lösungen bietet OTN Bestandsschutz, denn die Technologie ist zu bestehenden Glasfaserinfrastrukturen und 10G-Übertragungssystemen kompatibel, und ermöglicht Betreibern bei Bedarf ein problemloses Upgrade auf 40G oder 100G: Modulationsverfahren in Verbindung mit kohärenten Receivern und digitalen Signalprozessoren ermöglichen die 40G- oder 100G-Übertragung in Netzen, die ursprünglich für eine 10G-Übertragung ausgelegt wurden – und zwar ohne Einschränkung der ursprünglichen Reichweite. So konnte die von Ciena eingesetzte Technologie beispielsweise bereits 2009 beweisen, dass unter Verwendung herkömmlicher 10G-Produkte die 40G-Übertragung über eine Strecke von über 3.300 Kilometern möglich ist, ebenso wie die 100G-Übertragung über eine Entfernung von 2.000 Kilometern.

Letztlich entlastet geswitchtes OTN in der Transportschicht die Router von Transitverkehr und setzt dadurch Routerkapazitäten für den IP-Datenverkehr frei, die für das zu erwartende Wachstum beim Datenaufkommen dringend benötigt werden. Gleichzeitig unterstützt es im Gegensatz zu rein paketbasierten Netzwerken weiterhin alle Funktionen des Carrier Ethernet. Betreibern bietet OTN ein verlässliches und flexibles Netz, auf dessen Basis sie dem exponentiellen Wachstum der Datenraten gelassen entgegensehen können.

Über den Autor

Andreas Hegers ist Director Market Development NGN Architectures EMEA bei Ciena

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