Weltweite Telekommunikation einer Grossbank

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1 KRIEG IM AETHER Vorlesungen an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich im Wintersemester 1989/1990 Leitung: Bundesamt für Übermittlungstruppen Divisionär J. Biedermann, Waffenchef der Übermittlungstruppen Weltweite Telekommunikation einer Grossbank Referent: Ulrich Rimensberger Diese Vorlesung wurde durch die Stiftung HAMFU digitalisiert und als PDF Dokument für aufbereitet.

2 WELTWEITE TELEKOMMUNIKATION EINER GROSSBANK U. Rimensberger, Dipl. El. Ing. ETH INHALTSVERZEICHNIS 1. Die Bank - eine Informationsfabrlk Die Strategie 3. Entwicklung der Netze 4. Technologische Entwicklung 4.1 Interkontinentale Leitungen 4.2 Digitalisierte Sprache 5. UBINET III 6. UBINET III: Technische Lösung 6.1. Digitaler Backbone 6.2. Digitale Sprache 6.3. Paketvermittlung 7. UBINET III: Organisation 7.1. Network Control 8. Ausblick 9. Quellenangaben Adresse des Autors: U. Rimensberger Schweizerische Bankgesellschaft Postfach 8021 Zürich "Krieg im Aether", Folge XXIX, HAMFU - Seite 1

3 1. DIE BANK - EINE INFORMATIONSFABRIK Das moderne, weltweite Bankgeschäft bewirkt zunehmend eine Verschiebung von physischen Werten wie Geld, Gold oder auch Wertpapieren hin zu Informationen, Informationen über diese Werte. Sogar die Belege und Dokumente werden elektronisch übermittelt, z.b. beim Telebanking, Videotex, EDI (Electronic Data Interchange). Die elektronischen Informationen werden in grossen Datenbanken gespeichert (sozusagen dem Geldtresor von heute) und weltweit über Telekommunikationsnetze übermittelt (sozusagen den Werttransporten von heute). Wir leben in einer Informationsgesellschaft! Die Informatik wird bereits als vierter Grundfaktor der Wirtschaft - nebst Arbeit, Boden, Kapital - bezeichnet. In der Schweiz lag der Anteil der Beschäftigten in diesem Sektor bereits 1980 über 50 % (Dr. F. Mühlemann, Generalsekretär EVED an der OECD Tagung Nov. 1985). In den USA zeigt sich ein ähnlicher Verlauf, wie die folgende Figur zeigt (Quelle: IBM Exhibit). Bild 1 Distribution of Human Resources Was hier allgemein ausgesagt wurde, trifft ganz speziell für das Bankgeschäft zu. Real Time Systeme, weltumspannender Handel und elektronische Dienstleistungen produzieren immer grössere Kommunikationsströme: die Bank ist bithungrig und bandbreitenfressend. Für die Geschäftsabwicklung werden immer mehr Informationen in immer kürzerer Zeit benötigt. Im internationalen Devisenhandel zum Beispiel wird über ein Geschäft in wenigen Sekunden entschieden. Dazu müssen alle erhältlichen Informationen aus den verschiedensten Quellen rund um die Welt rechtzeitig an den Arbeitsplatz des Händlers - den Entscheidungsort - gebracht werden. "Competing in Time" (1) ist es, was heute das Bankgeschäft charakterisiert. Hochleistungs-Telekommunikationsnetze sind die Waffe in diesem Kampf um Informationsvorsprung. Bild 2 Information - der Wettbewerbsfaktor im globalen Geschäft HAMFU - Seite 2

4 2. DIE STRATEGIE Im Rahmen einer Task Force wurde 1985 die Telematik-Strategie der SBG erarbeitet und seither in verschiedenen Schritten neuen Anforderungen angepasst. Sie besteht aus den drei Pfeilern: - operationelle Datenverarbeitung in der Schweiz auf Basis UNISYS und Nixdorf - Systeme für das internationale und globale Geschäft, den weltweiten Effekten- und Devisenhandel sowie Führungs- und Informationssysteme, auf Basis IBM und DEC - UBINET als gemeinsames Transportnetz für alle EDV-Systeme sowie Sprache, Telex, Bild etc. IBM UNISYS DEC WANG BASIC VALUE ADDED SERVICES SERVICES Bild 3 Das gemeinsame Transportnetz UBINET Zur Erarbeitung einer entsprechenden Telekommunikationsstrategie wurden intensive Studien durchgeführt. Die führenden Hersteller der Welt, u.a. AT+T, Ericsson, IBM, NEC, Northern Telecom und Siemens trugen mit ihren Systemvorschlägen dazu bei. Aufgrund der Evaluation legten wir uns schliesslich fest auf eine offene Architektur mit öffentlichen Standards: - OSI Standards soweit möglich - X.25 als gemeinsamer Standard für die Datenkommunikation - ISDN als Schnittstelle zum öffentlichen Telefonnetz Für die Realisierung wurde grosses Gewicht gelegt auf die vier Faktoren Zuverlässigkeit, Sicherheit, Leistungsfähigkeit und Kosteneinsparungen. Wegen der fast totalen Abhängigkeit der Bank werden von ihren Informationssystemen ausserordentliche Anforderungen an die Verfügbarkeit gerichtet. Von Uebermittlungsnetzen erwartet man sogar eine Verfügbarkeit in einer Grössenordnung besser als von Computersystemen, z.b % für die Rechenzentrenverbindungeni Das weltweite Wachstum der Bank fordert laufend leistungsfähigere Netze. In der Folge stiegen natürlich auch die Fernmeldekosten; trotz stetigen Bemühungen um Kosteneffizienz. Der Betrieb des UBINET in Form eines "Profit Centers" und konsequente Weiterbelastung der Dienstleistungen an die Benützer sind ein grosser Schritt in Richtung Kostenkontrolle und Kostenbewusstsein. Kosten Sicherheit Bild 4 Herausforderung in vier Dimensionen Der Schutz der übermittelten Informationen vor unbefugtem Zugriff - reine Abhorch oder aktive Veränderung - ist für eine Bank von grosser Wichtigkeit. Grundsätzlich werden deshalb alle Leitungen chiffriert. HAMFU - Seite 3

5 3. ENTWICKLUNG DER NETZE Die SBG hat bereits früh die strategische Bedeutung eines eigenen, weltweiten Telekommunikationsnetzes erkannt. Deshalb wurde das "Corporate Network" unter dem Projektnamen UBINET aufgebaut. Heute befindet es sich bereits in der dritten Generation. UBINET I wurde, startend im Jahr 1978, als weltweites, privates Sprachnetz aufgebaut, primär für "Hot Lines" für den Devisenhandel, aber auch für den Telefonverkehr innerhalb der SBG. Das Hauptziel war Kosteneinsparungen, was auch in grossem Mass gelang dank Multiplex- und Sprachkompressionstechniken, d.h. Techniken, die über eine einzige Mietleitung mehrere Gespräche gleichzeitig ermöglichen. UBINET II ist im Gegensatz zum ersten SBG-Netz rein für den Datentransport bestimmt, basierend auf digitaler Uebertragungstechnik. Zuerst zeigte sich der Bedarf im Inland, als das online-system "ABACUS" immer mehr Leitungen benötigte. Unter Verwendung gemieteter Leitungen der PTT wurde eines der grössten, privaten, rein digitalen Netze aufgebaut. Bild 5 Das nationale, digitale Netzwerk Als dann, verursacht durch das rapide Wachstum der Bank im Ausland, auch dort kurzfristig grosse Daten-Kommunikationsbedürfnisse entstanden, wurde innert Rekordfrist ein internationales, privates Datennetz aufgebaut. Als Architektur wurde ein X.25-Paketvermittlungsnetz gewählt, da dieser internationale Standard von allen involvierten Herstellern unterstützt wird. Als Lieferant wurde die Firma Telenet/USA, in der Schweiz vertreten durch Radio Schweiz AG, gewählt. Nach dem Grundsatzentschluss wurde das Netz in nur gerade 18 Monaten aufgebaut. Es ist in Produktion seit Dezember 1987 und umfasst heute 40 Knotenrechner. 4. TECHNOLOGISCHE ENTWICKLUNG 4.1 INTERKONTINENTALE LEITUNGEN Die konventionellen Kupfer-Transatlantikkabel stellen analoge Telefonstromkreise zur Verfügung, allerdings mit stark reduzierter Bandbreite und zu hohen Kosten. Das war der Grund, in UBINET I Sprachkompressions- und Multiplextechniken einzusetzen. HAMFU - Seite 4

6 Ende der Siebzigerjahre begannen Satelliten die stark wachsende Nachfrage zu erfüllen. Ihr Vorteil lag in der kurzen Bereitstellungsfrist, doch der Nachteil der starken Zeitverzögerung (mind. 0.3 sec.) wog stark. Gespräche Uber Satelliten sind fast wie Uber Funk. Eine Konversation über zwei Satelliten-Strecken ist praktisch unmöglich. Zudem ist die Kapazität der Satelliten limitiert. Deshalb können Satelliten eigentlich nur als temporäre oder Uebergangslösung gesehen werden. Bild 7 Glasfasern eröffnen neue Perspektiven Der Bau des ersten transatlantischen Glasfaserkabels brachte dann den Durchbruch: Anfang 1989 nahm das TAT-8 den Betrieb zwischen England und USA auf. Glasfaserkabel bringen fast unbeschränkte Bandbreite, eliminieren das Laufzeitproblem der Satelliten und sind zudem noch äusserst wirtschaftlich. Zukünftige weitere Kabel, wie das private PTAT1, werden den Preis pro Verbindung noch weiter reduzieren. Die SBG nutzt konsequent die Vorteile der Glasfaserkabel - Kostenreduktion, Qualität, Wegfall der Verzögerungen - und verwendet sie, wo immer erhältlich Cost Erosion Providing Transatlantic Voice Circuits Bild 8 Bereitstellungskosten für Transatlantik-Sprachkanäle 4.2 DIGITALISIERTE SPRACHE Die analoge Sprachübertragung auf den interkontinentalen Strecken war qualitativ instabil und nicht zufriedenstellend. Eine echte Verbesserung konnte nur erreicht werden durch Digitalisierung der Sprache. Verwendet werden kann PCM (Puls Code Modulation) mit 64 kbps oder Verfahren mit tieferen Bitraten. Ausführliche Akzeptanztests mit Hunderten von Händlern zeigten, dass 32 kbps ADPCM (adaptive differential pulse code modulation) als gleichwertig betrachtet wird, weitergehende Kompression aber unakzeptabel ist. Die Händler brauchen für ihr Geschäft, wo Sekunden zählen, High Fi-Verbindungen. HAMFU - Seite 5

7 Benützer- - 1 Akzeptanz 64 kbps 32 kbps 24 kbps 9.6kbps Bitrate PCM ADPCM Vocoder Bild 9 Benützerakzeptanz verschiedener Digitalisierungsverfahren 5. UBINET III Unter Verwendung der neuesten Technologien - Glasfaserstrecken, digitalisierte Sprache - ermöglicht UBINET III zum ersten Mal die volle Integration von Daten, Sprache und Bild auf einem einzigen, digitalen, breitbandigen "Backbone". UBINET III löst schrittweise die analogen Leitungen von UBINET I ab und integriert die digitalen Datennetze des UBINET II. Der erste Release von UBINET III, ein Mehrmi1lionenprojekt mit den beteiligten Carriern Mercury (GB), Worldcom (USA), KDD (Japan) und PTT (Schweiz), wurde im Herbst 1989 in Betrieb genommen. Er umfasst die Standorte New York, London, Tokyo, Zürich und Genf. UBINET III offeriert: - Link-Services für permanente Datenverbindungen - paketvermittelte Dienste, basierend auf dem Standard X.25 - Sprachdienste: Händler-Punkt-Punkt-Leitungen und Telefonie - weitere Dienste wie Videoconferencing, Faksimile oder andere Mehrwertdienste (VANS) Während die Zielsetzung des ersten UBINET rein Kosteneinsparung war und UBINET II ausschliesslich für Daten konzipiert war, ist das integrierte UBINET III dazu da, der Bank bedarfsgerecht, kurzfristig und mit höchster Qualität weltweite, multimediale Kommunikation zu ermöglichen und so die Geschäftstätigkeit nachhaltig zu unterstützen. 6. UBINET III: TECHNISCHE LOESUNG Das integrierte Netz UBINET III resultiert aus einer Kombination digitaler Hochgeschwindigkeitsleitungen, digitalisierter Sprache und Paketvermittlungsrechnern. Multiplexer Encryption typ 2 Mbps Circuits Bild 10 Grundelemente des UBINET III HAMFU - Seite 6

8 6.1 DIGITALER BACKBONE Der Grundbaustein des Netzes ist die gemietete, digitale Leitung mit einer Bandbreite entsprechend dem ausgewiesenen Bedarf. Die Leitungen sind typischerweise: innerhalb der Schweiz: 2 Hbps Mietleitungen der PTT 64 kbps Mietleitungen der PTT international: Mietleitungen der internationalen Carrier wo immer möglich auf Glasfaserstrecken Bitraten von 512 kbps bis 2 Mbps Multiplexer der US-Firma Timeplex (synchrone TDM Multiplexer) teilen die Bandbreite auf in "virtuelle" einzelne Mietleitungen mit Bitraten von 50 Baud bis 512 kbps. Da die zahlreichen Telefonkanäle ausserhalb der kurzen überlappenden Zeitperiode brachliegen würden, wird diese Bandbreite mittels Bandbreitenmanagement an andere Applikationen vergeben, z.b. für grosse Batch-Uebermittlungen. Bild 11 Genutzte Bandbreite für Voice Zum Schutz der Informationen vor unbefugtem Zugriff werden alle Leitungen, dort wo sie die SBG- Sicherheitszone verlassen, mit Bündelchiffriergeräten von militärischer Sicherheit chiffriert. Dadurch sind automatisch alle UBINET-Services inkl. der Sprache geschützt. 6.2 DIGITALE SPRACHE Die bestehenden analogen Telefonanschlüsse werden digitalisiert und multiplexiert auf PCM 2 Mbps, durchlaufen einen digitalen Echo-Canceller und werden dann im Timeplex-Multiplexer auf ADPCM konvertiert. Dort wo möglich können direkt digitale Trunks auf die Telefonzentrale gebracht werden. Bild 12 Analoge Telefonleitungen werden digitalisiert und über den digitalen Backbone übermittelt HAMFU - Seite 7

9 PAKETVERMITTLUNG Die bestehenden Paketvermittlungsrechner von Telenet werden mit den Multiplexern des digitalen Backbone kombi niert, um so die "teuren internâtionslen Leitungen gerneinsäin zu nützen. Ds der Bäck - bone allerdings über keine Redundanz verfügt, werden zwischen den Paketvermittlungsrechnern die separaten Back up Leitungen belassen. Höchste Verfügbarkeit kann somit erreicht werden. Zudem ermöglicht das Prinzip der Paketvermittlung bei einer Unterbrechung automatisch die Pakete, welche unterwegs sind, neu zu übermitteln über einen anderen Pfad. Aus weitergehenden Sicherheitsüberlegungen verfügt jeder Standort über zwei unabhängige Nodes sowie grundsätzlich über mindestens zwei, völlig getrennte Uebertragungsweg e. Bild 13 Basiskonfiguration bestehend aus digitalem Backbone und X.25-Vermittlungsrechner UBINET III: ORGANISATION UBINET III als "Corporate Network" der SBG-Gruppen dient allen Geschäftseinheiten weltweit für deren Kommunikation untereinander und mit dem Hauptsitz. Es wird zentral erstellt, betrieben und unterhalten durch die Abteilung "Telekommunikation", welche zu diesem Zweck als Profit Center ausgestaltet wurde. Das bedingt, dass alle üblichen Funktionen wie Marketing, Tarifgestaltung, Engineering, Produktion, Rechnungswesen etc. wahrgenommen werden müssen. Bild 14 Organisatorische Elemente der Einheit UBINET NETWORK CONTROL Kommando-Zentrale und Einsatzleitstelle ist das Network Control Center, welches zentral in der Hochsicherheitszone des RZ's untergebracht ist. Von dort wird das weltweite Netz betrieben, überwacht, Verbindungen aktiviert und deaktiviert, Störungen festgestellt und die Störungsbehebung veranlasst und geleitet. Dabei kann auf die beteiligten Carrier sowie dezentrale Unterhaltsteams zurückgegriffen werden. Optimale Betriebsabläufe und Eskalationsschemata sind entscheidend für eine rasche Störungsbehebung und damit für eine hohe Verfügbarkeit. Warum eine zentrale Lösung? Das internationale Netz muss aufgrund der Zeitzonen 24 h verfügbar sein. Eine Weitergabe an das NCC von z.b. Tokyo via Zürich nach New York wäre denkbar. Doch auch das innerschweizerische Netz muss wegen der automatischen Banken und des Telebanking während 24 h betrieben werden, d.h. das schweizerische NCC muss während 24 h erreichbar sein. Dazu kommen enorme Kosten für ein NCC sowohl für die technische Infrastruktur als auch für das Fachpersonal. Aus diesen Gründen wurde eine zentrale Lösung gewählt. Allerdings besteht, aus Sicherheitsgründen, ein Back up NCC. HAMFU - Seite 8

10 Der 24 h-service kann übrigens aufrecht erhalten werden ohne permanente physische Präsenz des Personals im NCC, dank modernen Telekommunikationsmitteln diesmal in eigener Sache. 8. AUSBLICK Zwei Gebiete werden uns in nächster Zeit schwergewichtig beschäftigen: Network Management und Erhalt der internationalen Konkurrenzfähigkeit im Bereich Telekommunikation. Die hohe Abhängigkeit der Bank von der Informatik sowie die Zunahme der Komplexität der Netze, rufen nach besseren Hilfsmitteln für die Netzüberwachung. Verbesserte Tools, standardisierte Network Management Prozeduren und Schnittstellen für heterogene Netze, Expertensysteme und Dokumentationssysteme werden benötigt. Bei Beschaffungen zeigt sich bereits heute, dass zwar die Hardware- und Leitungskosten rückläufig sind, aber der Kostenteil für die Ueberwachung drastisch zunimmt. Evaluationskriterium Nr. 1 ist bereits heute die Ueberwachungsmöglichkeit. Die Bank, und nicht nur sie, sondern die ganze Wirtschaft, sind angewiesen auf erstklassige Kommunikationsnetze. Innerhalb der Schweiz stellt uns die PTT derartige erstklassige Netze zur Verfügung. Angesichts der Globalisierung der Märkte und im Hinblick auf EG 92 müssen wir uns aber mit den besten Fernmeldeinfrastrukturen der Welt messen, um nicht hoffnungslos isoliert zu werden. So hoffen wir immer noch, dass das neue Fernmeldegesetz diesem Aspekt hinreichend Rechnung trägt und wenigstens für internationale Netze auf das Monopol verzichtet, was England und Japan mit Erfolg demonstriert haben. Was wir brauchen, sind die weltweit besten Telekommunikationsmittel zu international konkurrenzfähigen Preisen. 9. QUELLENANGABEN 1. Competing in Time Using Telecommunications for Competitive Advantage 2. Die Zukunft hat gestern begonnen Die moderne Kommunikationsgesellschaft 3. Implementing Networks in Banking and Financial Services 4. Kommunikationssicherheit Bedürfnisse und Lösungsbeispiele eines Anwenders Peter G. W. Keen Bollinger Publishing Comp., Cambridge MY 1988 Fernsehen DRS Verlag Friedrich Reinhard, Basel 1989 D.N. Chorafas/ H. Steinmann Mac Millan Press, London 1988 U. Rimensberger SEV Bulletin 1/1986 HAMFU - Seite 9

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