Fiber-to-the-Office:
LANs in neuem Licht

von Marko Richter

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07.11.2007

Mit dem verbreiteten Einsatz der VoIP-Telefonie erfreuen sich glasfaserbasierende Netze einer Renaissance. Moderne Fiber-to-the-Office-Konzepte ermöglichen einen sinnvollen Anschluss von Endgeräten an das Glasfasernetz.

Angesichts der rapide wachsenden Kapazitätsanforderungen moderner Datennetze können die Eigenschaften der Glasfaser, nämlich hohe Bandbreiten in Verbindung mit großen Übertragungsdistanzen, Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Einflüssen, keine Störsignalaussendungen (EMV), Potentialunterschiede und Erdungsfehler von keiner anderen Technologie erreicht werden. Daher bedeutet die Installation eines durchgehenden Glasfasernetzes für den Betreiber eine langfristige Sicherung seiner Investitionen.

Sowohl für bestehende als auch für neu geplante Netzwerke stellt eine intelligente Kombination von Twisted-Pair- und Lichtwellenleiter-Verkabelung die optimale Lösung dar. Durch zentrale Medienumsetzer und Workgroup-Switches mit Glasfaser-Uplink wird ein kostenattraktives und zukunftssicheres Netzwerk realisiert.

Mit dem Einsatz neuer Technologien wie 10-Gigabit-Ethernet im Backbone-Bereich werden auch immer mehr Gigabit-Anschlüsse innerhalb eines Gebäudes realisiert. Dadurch gewinnt die Glasfaser zusätzlich an Bedeutung. Vor allem die kostengünstige, modulare Auslegung optischer Anschlüsse in Form von steckbaren Transceivern (SFPs) hat dazu wesentlich beigetragen. Das aktuelle Hauptaugenmerk von FTTO-Netzwerken richtet sich auf die Switches am Arbeitsplatz. Diese werden immer leistungsfähiger, was einerseits durch die Verwendung neuer Gigabit-Hardware und andererseits durch immer mehr Software-Features in der Firmware erreicht wird.

Sicherlich ist der Einsatz von Gigabit-Ethernet in lokalen Netzen keine Neuerscheinung. Beispielsweise bietet Microsens Gigabit-Ethernet-Installations-Switches seit mehreren Jahren an. Der aktuell vermehrte Einsatz ist allerdings eng mit der Entwicklung der aktiven Netzwerkkomponenten auf zentraler Seite verbunden. Hier rückt die Gigabit-Ethernet-Technologie immer mehr in den Edge-Bereich vor, da im Core- beziehungsweise Backbone-Bereich vermehrt 10-Gigabit-Ethernet verwendet wird. Die Hersteller der zentralen Switches haben sich bereits auf den massiven Einsatz von Gigabit-Ethernet im Egde-Breich ausgerichtet. Dieser Trend ist vor allem beim Preisverfall der steckbaren SFP-Transceiver für Gigabit-Ethernet (1000BaseSX) zu spüren.

Einer der wichtigsten Gründe für den Einsatz von Gigabit-Ethernet ist der langfristige Investitionsschutz. Denn wer jetzt in sein Netzwerk investiert, will und muss dieses auf die Zukunft ausrichten, ohne sofort in den nächsten Jahren nachinvestieren zu müssen. Weiterhin erfordert auch die Akzeptanz des Users die Gigabit-Performance, da inzwischen schon jeder Standard-PC mit einem Gigabit-Ethernet-Anschluss ausgestattet ist.


Gigabit-Performance im Miniatur-Design

Anbieter wie Microsens bieten eine breite Auswahl an aktiven Netzwerkkomponenten zur Integration in Unterflursysteme und Brüstungskanäle an. Die Gigabit-Ethernet-Version des Installations-Switches befindet sich mittlerweile in der zweiten Generation. Die neue Version unterstützt auf allen Anschlüssen die Performance von Gigabit-Ethernet. Das kompakte 45x45-Design ermöglicht eine werkzeuglose Snap-in-Montage. Neben den geringen Installationszeiten zeichnet sich diese Bauform vor allem durch eine breite Unterstützung nationaler und internationaler Installationssysteme aus.

Glasfasernetz mit Power-over-Ethernet

Die intelligente Kombination von Kupfer- und Glasfasermedien am Arbeitsplatz ermöglicht den Einsatz von Power-over-Ethernet (PoE) auch in glasfaserbasierenden Netzen. Vier Jahre nach der Verabschiedung des Standards IEEE 802.3af ist Power-over-Ethernet dabei, die Welt der Netzwerk- und Kommunikationstechnik gänzlich zu verändern. Immer mehr Hersteller aktiver Netzwerkkomponenten unterstützen die Speisung ihrer Geräte über den Datenanschluss. Somit wird dem IT-Verantwortlichen größtmögliche Flexibilität geboten, um seine Endgeräte wie PCs, Notebooks, VoIP-Telefone oder Drucker über gewohnte Kupferleitungen mit dem Netzwerk zu verbinden.

Insbesondere für den Einsatz von VoIP-Telefonen verfügen die Switches über eine integrierte Power-over-Ethernet-Funktionalität. Die Speisung der Endgeräte kann an jedem der vier Gigabit-Ethernet-Kupferanschlüsse erfolgen. Somit werden separate Netzteile für VoIP-Telefone, Wireless-Access-Points oder IP-Kameras überflüssig. Mit Hilfe von PoE lässt sich recht einfach ein Stromversorgungskonzept realisieren, mit dem vor allem für die VoIP-Telefonie eine gute Verfügbarkeit gewährleistet werden kann.


Auf die Stromversorgung kommt es an

Die Stromversorgung des Switches und angeschlossener PoE-Geräte erfolgt über eine gemeinsame 48-Volt-Einspeisung. Um auf allen vier Anschlüssen die normkonforme maximale Leistung von jeweils 15,4 Watt pro Port bereitstellen zu können, müssen dem Switch mehr als 60 Watt an Leistung zugeführt werden. Insbesondere bei größeren Anlagen summiert sich die Bereitstellung dieser Leistung, so sind bei 48 PoE-Anschlüssen alleine für die Versorgung der Endgeräte bis zu 720 Watt erforderlich.

Die im PoE-Standard definierten Leistungsklassen ermöglichen eine Optimierung der Stromversorgung. Diese werden jedoch von den Herstellern nicht konsequent genutzt. Eine an die Applikation angepasste Dimensionierung der Stromversorgung erfordert die Begrenzung der Maximalleistung der PoE-Speisung. Dadurch kann eine zentralisierte und gepufferte Stromspeisung auf mehrere Geräte aufgeteilt werden. Um in solchen Fällen eine Überlastung der Stromversorgung zu verhindern und die Betriebssicherheit des Switches beziehungsweise Netzwerkes nicht zu gefährden, kann der Lastzustand der Systeme durch ein intelligentes Power-Management überwacht werden.

Die Gesamtlast der PoE-Funktion wird kontinuierlich überwacht. Überschreitet die Gesamtlast eine definierte Maximallast, so wird nacheinander die PoE-Speisung einzelner Anschlüsse abgeschaltet, bis die Maximallast wieder unterschritten wird. Ein Port dient als »Notversorgung« für VoIP-Telefone und wird nur abgeschaltet, wenn die maximale Portleistung überschritten wird. Neben der PoE-Funktionalität verfügen die Switches über die volle Managebarkeit via SNMP/ Web/Telnet und über Device-Manager-Software. Per Management können weiterhin Konfigurationen für VLANs, Datenpriorisierung und Authentifizierung von Nutzer und Endgeräten gemäß IEEE 802.1X vorgenommen werden.

Fazit

Das FTTO-Konzept ist seit vielen Jahren erfolgreich und erfährt durch die starke Verbreitung der VoIP-Telefonie einen weiteren Aufschwung. Mit der Integration der Telefonie in das Ethernet (VoIP) können erstmalig alle Telekommunikationsanwendungen des Arbeitsplatzes über das Datennetz abgedeckt werden. Mittlerweile wird FTTO nicht nur bei Großprojekten eingesetzt, sondern ist auch bei kleineren Unternehmensnetzen von beispielsweise rund 50 Teilnehmern zu vergleichbaren Kosten einer Kupferverkabelung realisierbar.

Die Anforderungen an eine zeitgemäße Gebäudeverkabelung hinsichtlich der Leistungs- und Zukunftssicherheit wachsen stetig. Das Medium Lichtwellenleiter dringt in modernen Netzstrukturen immer weiter zum Anwender vor. Eine intelligente Kombination der Glasfaser- und konventioneller Kupfertechnologie ermöglicht den Aufbau von Netzen mit hoher Performance und bietet zudem erhebliche Kostenvorteile. Schlagworte wie Fiber-to-the-Office und Collapsed-Backbone stehen dabei für aktuelle Konzepte, auf deren Basis man bereits heute Glasfasernetze kosteneffizienter als klassische kupferbasierende Netze realisieren kann.

Dipl.-Wirtsch.-Inf. Marko Richter,
Executive Manager Sales, Microsens