Netzwerktechnologien für den Einsatz bei Broadcastmedien. Peter Eggert Produktmanager Internetworking

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1 Netzwerktechnologien für den Einsatz bei Broadcastmedien Peter Eggert Produktmanager Internetworking

2 Agenda Anforderungen an ein digitales Netzwerk Vorstellung verschiedener Technologien und ihr Einsatzfeld ATM Gigabit Ethernet Fibre Channel Controlware als Systemintegrator Foli e 2 von 3 7

3 Anforderungen an ein digitales Netz Foli e 3 von 3 7 Skalierbarkeit Bidirektionaler Informationsfluß Transparenter Transport von Streams Schneller Filetransfer Echtzeitübertragung 100%ige Verfügbarkeit LAN/WAN-Integration 64 Kbps 1,5 bit 97,5 Mbps % / Jahr Corporate ca. 9 Tage 2 Mbps FDDI Mbyte MPEG A 34 Mbps Ethernet Gbyte Endsysteme Applikationen 155 Mbps ISDN Tbyte WAN 622 Mbps SDI Cut Video Audio A.. DVA B T oken Ring Server PByte TCP/IP Intranet Anbindung unterschiedlicher und existierender Technologien Priorisierung von Applikationen Einheitliches Management byte Networks SFV Enterprise SDTI Management 99,5 % / Jahr ca. 2 Tage Netz wer ATM k SNA LAN DVB In ternet 99,9 % / Jahr ca. 9 Stunden ATM Anwender VPN 99,99 % / Jahr ca. 50 Minuten DVD Video- Aktiv Passiv..Z HDTV 99,998 % / Jahr ca. 10 Minuten 2,5 Gbps

4 3 Technologien zur Wahl Foli e 4 von 3 7

5 Positionierung ATM In Umgebungen mit extrem hohen Echtzeitanforderungen Integration von verschiedenen Datenströmen in ein zentrales Netzwerk Definition von Verbindungseigenschaften möglich Integration der existierenden Inseln (z.b. MAZ-Räume) Linear und Non-Linear Editing Foli e 5 von 3 7

6 ATM - eine Lösung für alle Anforderungen?! Skalierbarkeit (2 Mbit/s bis 2,5 Gbit/s) Ausfallsicherheit durch doppelte Wegeführung Übertragung unterschiedlicher Streamformate Datenübertragung in Echtzeit Quality of Service LAN/WAN-Integration Bandbreite [Mbps] ATM LAN verfügbare Bandbreite frei verfügbar OC-12 Bitra te konsta nt TK-Anlage variabel OC-48 Klasse A Kla sse B Klasse C Kla sse D ATM WAN Zeitbezug zeitkontinuierlich LAN-Traffic LAN-Traffic nicht zeitkontinuierlich Ü-Modus Audiostream verbindun gsorientiert verbindungslos Viedeostream OC-3 CELL-SAFE 0C-1 Beispiel Leitun gsem u. kompr. Video Datenübertr. Datenübertr. Anp assung AAL 1 AAL 2 AAL 3/4 bzw. 5 AAL Zeit 3/4 Security Etablierter Industriestandard Foli e 6 von 3 7

7 Was bedeutet ATM? ATM steht für Asynchron Transfer Mode Es handelt sich um eine zellenbasierte Kommunikationsform Eine Zelle ist 53 Bytes groß 5 Bytes Header und 48 Bytes Nutzdaten Das Weiterleiten von Zellen fester Größe geschieht sehr effizient in Hardware Durch die kleine Zellengröße ist eine sehr feine Aufteilung der Bandbreite möglich Foli e 7 von 3 7

8 Integration von Daten und Echtzeitdiensten auf Zellbasis Foli e 8 von 3 7

9 ATM ist verbindungsorientiert ATM definiert Ende-zu-Ende Verbindungen Eigenschaften jeder Verbindung können genau festgelegt werden Voraussetzung für echtes Quality of Service Wegefindung findet nur beim Verbindungsaufbau statt Effizientes Weiterleiten der Nutzdaten Sehr schnelles Rerouting im Störfall Sehr leistungsfähige Ende-zu-Ende Flußkontrolle Foli e 9 von 3 7

10 ATM: statistisches Multiplexing 155Mbps at 25% 155Mbps at 85% ATM WAN 155Mbps at 60% Foli e 10 vo n 37

11 Verkehr-Charakteristiken Vorhersagbar, konstant, mit strengen Timing-Anforderungen z.b. unkomprimiertes Audio oder Video CBR Variabel, aber innerhalb wohlbekannten Grenzen z.b. komprimiertes Video oder Audio Variabel, aber innerhalb wohlbekannter Grenzen und mit strengen Clocking-Anforderungen z.b. komprimiertes Video oder Echtzeit-Sprache VBR (NRT) VBR (RT) Variabel mit unvorhersagbaren Grenzen z.b. Daten-Applikationen Foli e 11 vo n 37 UBR ABR

12 ATM Serviceklassen CBR VBR UBR (ABR) Constant Bit Rate Service Fixed bandwidth transmission circuit Intended for voice, uncompressed video, circuit emulation TX RX CBR Traffic Foli e 12 vo n 37

13 ATM Serviceklassen CBR Variable Bit Rate Service VBR UBR (ABR) Intended for bursty traffic Bursts must not exceed specified maximum or duration TX VBR Traffic RX CBR Traffic Foli e 13 vo n 37

14 ATM Serviceklassen CBR VBR UBR (ABR) Unspecified Bit Rate Service Variable bandwidth transmission circuit No flow control or feedback. Buffering and intelligence required in Adaptation Layer devices TX VBR Traffic UBR Traffic RX CBR Traffic Foli e 14 vo n 37

15 ATM Serviceklassen CBR VBR (UBR) ABR Available Bit Rate Service Variable bandwidth transmission circuit Intelligence built into end systems to react to flow control instructions from network TX VBR Traffic ABR Traffic RX CBR Traffic Foli e 15 vo n 37

16 ATM Adaption Layer ATM bietet verschiedene Adaption Layer, um andersartige Datenströme in ATM-Zellen umzusetzen Diese setzen z.b. IP-Datagramme in Zellen um Weitere Möglichkeit: Circuit Emulation Simuliert die Eigenschaften einer Datenverbindung Erhält Timing und Delay dieser Datenverbindung Häufig eingesetzt bei Telefonanlagenkopplung über eine E1 Schnittstelle Optimal für High Quality Video und Audio Übertragung Foli e 16 vo n 37

17 Integration von Studiotechnik Kommunikation über standardisierte Schnittstellen Video: DVB Audio: AES/EBU Umsetzung mit allen Eigenschaften in eine ATM- Verbindung (CBR Circuit Emulation) Ermöglicht ATM als zentralen Service Backbone Foli e 17 vo n 37

18 High Quality Video & Audio Übertragung Übertragung in Contribution-Qualität Übertragungsbandbreiten von 34Mbit/s, 45 Mbit/s bis zu 130 Mbit/s für Video mit DVB und bis zu 6 Mbit/s für Audio mit AES/EBU Controlware Audio-Lösung im Einsatz beim WDR in Köln Controlware Video-Lösung im Test beim Institut für Rundfunktechnik Audio Codec ATM Video Decoder Video Encoder Foli e 18 vo n 37

19 Audioinstallation beim WDR in Köln Foli e 19 vo n 37

20 ATM-Studiobackbone bei SZM Foli e 20 vo n 37

21 Vorteile von ATM durchgehendes Multiservice-Netzwerk verbindungsorientiert nahezu beliebig skalierbar extrem robust gegen Ausfälle nahtlose Integration von LAN + WAN Definition von Verbindungseigenschaften möglich Leistungsfähigkeit in realen Produktionsnetzen bewiesen Foli e 21 vo n 37

22 Nachteile von ATM komplexe Konfiguration und Implementierung hoher Schulungsaufwand höhere Cost of Ownership Foli e 22 vo n 37

23 Zusammenfassung ATM: Asynchronous Transfer Mode Standard-basierte Kommunikations-Implementierung Integrierte LAN- und WAN-Technologie Zellen-basiertes Kommunikations-System Verbindungsorientierte Kommunikationstechnologie Ergebnis: Ein Multi-Service Transport-System, das alle digitalen Informationsarten unterstützen kann Foli e 23 vo n 37

24 Positionierung Gigabit Ethernet Highspeed Offline-Anwendungen (Pre- und Post-Production) Highspeed- IP-Anwendungen (z.b. Streaming Video) Keine Integration von Echtzeit-Datenströmen Keine Definition von Verbindungseigenschaften möglich Foli e 24 vo n 37

25 Beispiel für einen Gigabit Ethernet Backbone Fast Ethernet Workgroup Switched Fast Ethernet Building Backbone 10/100 Mbps Switching Switched Ethernet Switched Fast Ethernet 100/1000 Mbps Switching Gigabit Ethernet Campus Backbone Fast Ethernet/Gigabit Ethernet Switching Foli e 25 vo n 37

26 6XPPLW 6XPPLW 6XPPLW 6XPPLW 6XPPLW 6XPPLW 6XPPLW 6XPPLW 6XPPLW 6XPPLW 6XPPLW 6XPPLW 6XPPLW T R T R R T R T 8 S 0 90 AM 1 N 6XPPLW Referenz-Netzwerk Backbone-Switches Summit 1 Server-Anschluß 1 Summit 3 Virtual Chassis Virtual Chassis T R T R T R T R Foli e 26 vo n 37

27 Vorteile von Gigabit Ethernet nahtlose Integration in bestehende Ethernet-Infrastruktur Unterstützung existierender Applikationen / Betriebssysteme / Netzwerk-Management minimale Lernkurve für IT-Manager kostengünstig (Cost of Ownership) relativ einfache Konzeption Foli e 27 vo n 37

28 Nachteile von Gigabit Ethernet beschränkt für Echtzeitdienste geeignet eingeschränkte QoS verbindungslos variable Paketlängen keine garantierten Antwortzeiten keine ausgereifte Flußkontrolle Foli e 28 vo n 37

29 Gegenüberstellung ATM und GbE Eigenschaften ATM Gigabit Ethernet Skalierbare ja nein Bandbreite Bandbreiten- ja nein Management Quality-of-Service ja Nein Stufenweise Migration ja ja Übertragungsmethode Cell Switching Frame Switching Redundanz PNNI Spanning Tree Konvergenzzeiten im < 5 s > 30 s Fehlerfall Backbone Anwendung ja beschränkt Foli e 29 vo n 37

30 Positionierung Fibre Channel Anwendungen mit hohem Speicherbedarf Aufbau von Speichernetzwerken Zur Zeit keine Rechner-Rechner- Kopplung vorgesehen Keine Integration von Echtzeitdiensten vorgesehen Ermöglicht verteilte Speicherlösungen für hohe Datenvolumen (z.b. Archivierung) Foli e 30 vo n 37

31 Problem: Verteilte Computer Ressourcen Kein gemeinsamer Zugriff auf Ressourcen möglich Ã6WRFN Konsolidierung nur durch Co- Lokalisierung möglich Kein Zugriff auf abgelegene Server oder Enterprise-Speicher und Bandlaufwerke Teures Management der Ressourcen Inadequate Sicherung der Ressourcen Ã6WRFN Foli e 31 vo n 37

32 Lösung: Storage Area Networks Gemeinsame Nutzung der Ressourcen Ã6WRFN Konsolidierung der logischen Ressourcen ohne Standort-wechsel der Geräte Verbesserung des Zugriffs auf allen Ressourcen, inclusive Platten- und Bandspeicher 'LUHFWRU EMC Einfacheres Management der Ressourcen Ã6WRFN Bessere Sicherung der Ressourcen Foli e 32 vo n 37

33 Ausblick: Enterprise Resource Connectivity /$1 &OLHQWÃ1HWZRUN 9HUWHLOWH 6HUYHU :$1 5HPRWHÃ6LWH 0$1 5HPRWHÃ6LWH (QWHUSULVH 5HVRXUFH 1HWZRUN :$1 6XSSRUW ]XN QIWLJ EMC 'HVLJQLHUWHU 6HUYHU 6SHLFKHU.RQVROLGLHUWHU (QWHUSULVH 6SHLFKHU *HPHLQVDPHU %DQGVSHLFKHU Foli e 33 vo n 37

34 Beispiel-Konfiguration Foli e 34 vo n 37

35 Topologien Foli e 35 vo n 37

36 Systemintegration Fazit: Jede Technologie hat ihre Einsatzgebiete Oft braucht man zwei oder alle drei Technologien in einem Netzwerk Eine Integration der Technologien ist notwendig Eine integrierte Gesamtlösung wird erwartet, die die besonderen Anforderungen im Medienumfeld berücksichtigt Foli e 36 vo n 37

37 Warum Controlware? ATM-Pioniere Langjährige Erfahrung mit High-Speed-Netzen GE, FC, ATM Eigene ATM-Entwicklungen Expertise mit Broadcast-Medien Komplettes Dienstleistungsangebot GU für komplexe Aufgaben Beratung und Planung Realisierung und Installation Netzbetrieb und 24-Stunden-Service Schulungen Foli e 37 vo n 37