WAN-Technologien haben einen Endpunkt, an dem das LAN beginnt (z.B. DSL-Modem, Kabelmodem, CSU/DSU: „Router“)
Das CPE (Customer Premise Equipment) steht beim Kunden und terminiert die WAN-Anbindung.
WAN historisch:
- PSTN (Public Switched Telephone Network): klassisches Telefonnetz, analog und digital
- POTS (Plain Old Telephone Service): das analoge Telefonnetz (siehe z.B. Hebdrehwähler)
- POTS basierte auf circuit switching, beide Teilnehmer wurden exklusiv miteinander verbunden
- ISDN (Integrated Services Digital Network): vollständig digitales Netzwerk, integrierte Sprache, Fernschreiben, Datex-L, Datex-P u.a.
Moderne öffentliche Kommunikationsnetze basieren auf Paketvermittlung (packet switching) und werden in Zugangsnetz (Anbindung der Teilnehmer), Verbindungsnetz (Vermittlungsstellen) und Signalisierungsnetz unterteilt.
Standleitungen können als Punkt-zu-Punkt-Verbindungen betrachtet werden
- physisch, als Leitung zwischen zwei Standpunkten
- virtuell, als Teil einer übergeordneten Provider-Infrastruktur und Multiplexing-Systemen dazwischen (z.B. SDH)
- werden per Kupfer- oder LWL-Kabel realisiert, durch Provider mit entweder bestimmten, festgelegten Bandbreiten oder Dark Fiber (Kunde kümmert sich selbst um die Lichteinspeisung)
PDH (Plesiochrone Digitale Hierarchie):
- eine international standardisierte Technologie zum Multiplexing von Datenströmen in WAN-Verbindungen
- heute nur noch für Datenübertragungen bis 45 Mbit/s genutzt
- Einsatz auf allen üblichen Medien (Kupfer, Glasfaser, Satellit, Richtfunk)
- Standards:
– E1: 2 Mbit/s, entspricht ISDN Primärmultiplexanschluss PRI (Primary Rate Interface) mit 30 Nutzkanälen à 64 kBit/s (Einsatzort: Europa)
– T1 („T-Carrier“) 1,544 Mbit/s, entspricht ISDN PRI mit 23 Nutzkanälen à 64 kBit/s (Einsatzorte: USA, Kanada und Japan)
– E3: 34 Mbit/s
– T3: 44 Mbit/s
SDH (Synchrone Digitale Hierarchie):
- kompatible Weiterentwicklung aus dem SONET (Synchronous Optical Network)
- nutzt die Kapazität von LWL besser aus als PDH
- beseitigt die Nachteile von PDH bei höheren Übertragungsraten
DSL-Verfahren:
- DSL (Digital Subscriber Line):
– Verfahren zur Datenübertragung über einfache Kupferleitungen wie die Telefonanschluss-Leitungen mit hohen Datenraten
– technisch: die grauen Kästen der T-Com in den Straßen sind Kabelverzweiger (rein physische Anschlüsse) und DSLAMs (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) als Vermittlungsstelle (Konzentrator) der Teilnehmeranschluss-Leitungen zum Konzentratornetz des Providers - Last-Mile-Technik: betrifft die letzten Meter zwischen Provider und Teilnehmer-Anschluss
- DSL nutzt einen höheren und größeren Frequenzbereich als analoge und ISDN-Anschlüsse; die Freqzuenzen der verschiedenen Techniken wurden durch einen Splitter beim Teilnehmer voneinander getrennt
- DSL wird durch ein DSL-Modem terminiert (häufig im DSL-Router integriert
- verschiedene DSL-Varianten:
– ADSL (Asynchronous DSL): Standard-DSL, höhere Download- als Uploadrate (z.B. down: 8 Mbit/s, up: 1 Mbit/s)
– ADSL2, ADSL2+: ADSL-Weiterentwicklung für höhere Down- und Uplinkraten (12/24 Mbit/s Downstream)
– VDSL (Very High Speed DSL): bietet 50 bis 200 Mbit/s Downstream und bis zu 11 Mbit/s im Upstream
– SDSL (Synchronous DSL): gleiche Geschwindigkeit im Up- und Downstream. Deutlich teurer, meistens ca. 2,5 Mbit/s, zuverlässiger als ADSL - wichtig: die tatsächlichen Übertragungsraten hängen u.a. von der Distanz des jeweiligen Teilnehmer-Anschlusses zum DSLAM ab!
- im Haus: TAE-Anschluss
Kabelanschlüsse:
- neben DSL kommen Kabelanschlüsse am häufigsten für Breitband-Verbindungen zum Einsatz (ca. 30%, Stand: Anfang 2017)
- ursprünglich für unidirektionale TV- und Radioübertragungen ausgelegt
- wurde für bidirektionale Übertragung umfangreich modernisiert
- Endanwender-Hardware z.B. Fritz!Box 6490 Cable mit EuroDOCSIS-Kabelanschluss (DOCSIS: Data Over Cable Service Interface Specification)
- oft schneller und teurer als DSL-Anschlüsse
- Kabelanschlüsse werden durch ein Kabel-Modem terminiert
- Kabelanschlüsse basieren auf einer Baum-Topologie – alle an diesem Baum angeschlossenen Teilnehmer müssen sich die verfügbaren Freqzuenzbereiche teilen
- an der Spitze des Baumes steht eine Kabelkopfstelle CMTS (Cable Modem Termination System)
- i.d.R. größere Datenraten für den Down- als für den Upstream
- wie bei DSL ist heute auch bei Kabel-Anschlüssen i.d.R. ein Telefonanschluss (VoIP) dabei
- im Haus: TV-Anschluss
Mobilfunk-Technologien:
- ursprünglich für Sprach-Technologien ausgelegt
- Mobilfunk-Netze werden in Generationen unterschieden
– 1. Generation: A-, B- und C-Netz (analog, nicht mehr in Betrieb)
– 2. Generation (2G), D-Netz: GSM (Global System for Mobile Communications) – erster Standard für digitale Mobilfunknetze für Sprache, SMS und Datenübertragung, max. 13 kbit/s; GPRS (General Packet Radio Service) – paketorientierter Dienst zur Datenübertragung in GSM-Netzen, bis max. 171 kbit/s; EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) – Erweiterung von GSM, max. 384 kbit/s
– 3. Generation (3G): UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) – deutlich höhere Übertragungsraten bis zu 42 Mbit/s; HSDPA (High Speed Download Packet Access) – erweitert den UMTS-Standard bis zu 337 Mbit/s, typischerweise aber entweder 3,6 Mbit/s oder 7,2 Mbit/s, wird auch als 3.5G oder 3G+ bezeichnet; LTE (Long Term Evolution) – bis zu 300 Mbit/s (auch: 3.9G)
– 4. Generation (4G): 2012 auf der Weltfunkkonferenz in Genf festgelegt, bis zu 1Gbit/s Downstream und 300 Mbit/s Uplink, kompatibel zu LTE; LTE-Advanced (4G+, LTE-A, LTE+) mit bis zu 4 Gbit/s Downstream und 1 Gbit/s Uplink
– 5. Generation (5G, in Entwicklung): „Millimeter-Wave-Technologie“: mehr Wireless-Kanäle, Übertragung mit 10 Gbit/s (quasi in Echtzeit), Latenzzeit eine Millisekunde: das entspräche der Reaktionszeit von menschlichen Nervenzellen
WAN-Technologien:
- MPLS (Multiprotocol Label Switching):
– alternative Routing-Methode
– paketorientierte Übertragung über einen vorsignalisierten Pfad
– Adressierung erfolgt mittels Labels direkt oberhalb des Data Link Layer (Layer 2)
– Routing-Entscheidungen schneller als über Longest-Prefix-Algorithmus
– Geschwindigkeitsvorteil aktuell fast weggefallen, da Routing-Entscheidungen in Hardware getroffen werden
– Wiederverwendung der immer gleichen, festgelegten Route (Routensteuerung) inklusive ggf. Optimierung der Bandbreite (Traffic Engineering)
– Layer 2 und Layer 3 VPNs über MPLS: erlaubt explizite, gesicherte Verbindungen
– einfache Erweiterbarkeit: neue Standorte können meistens einfach an die MPLS-Wolke des Providers (Backbone) angeschlossen werden - DWDM (Dense Wavelength Division Multiplex):
– leistungsstärkste Multiplexing-Methode zur Übertragung von Daten über Lichtwellenleiter
– erfordert sehr hochwertige Laser und Filter für die Einspeisung und Auskopplung der Signale
– durch geringe Frequenzabstände sehr hohe Datenübertragungsraten: 10-100 Gbit/s pro Kanal bei bis zu 80 Kanälen
– alle 80-200 km muss das Signal optisch verstärkt werden, alle 600-2000 km elektrisch
– DWDM wird hauptsächlich im Provider-Umfeld für große WAN- oder GAN-Anbindungen (Seekabel) genutzt - CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplex):
– günstigere Variante zu DWDM mit gröberer Aufteilung der Frequenzen
– dadurch größere Fehlertoleranz
– deswegen nur 10 Gbit/s pro Kanal (bei wesentlich weniger Kanälen)
– alle 70 km muss das Licht optisch verstärkt werden
– im MAN-Bereich (bis 100 km) im Backbone von Providern und großen Unternehmen verwendet - Metro-Ethernet (Carrier Grade Ethernet):
– Ausdehnung der Ethernet-Technologie auf Weitverkehrsnetze (z.B. MAN-Bereiche)
– Glasfaser-Technologie ermöglicht Distanz über viele Kilometer
– Wegfall konventioneller WAN-Technologien, durchgängig eine Technologie
– ein normaler Layer 2 Switch kann als Endpunkt für eine Metro-Ethernet-Verbindung genutzt werden, es sind keine zusätzlichen Komponenten zum normalem LAN-Ethernet notwendig
– kann „virtuell“ über andere Technologien transportiert werden, z.B. Ethernet over SDH/SONET, Ethernet over MPLS - veraltete WAN-Technologien:
– X.25: Ende 1960 entwickelte, von ITU-T standardisierte Protokollfamilie für WAN-Verbindungen über das PSTN, die Protokolle arbeiten auf den Layern 1-3, Übertragungen zwischen 4.8 kbit/s bis 19.2 kbit/s, auch als Datex-P bekannt
– Frame Relay: Weiterentwicklung von X.25, Datenraten bis zu 45 Mbit/s, feste Datenrate CRA (Committed Information Rate) möglich: „virtuelle Standleitung“
– ATM (Asynchronous Transfer Mode): Technologie zur Übertragung von Sprache, Daten und Video, ATM-Pakete (Zellen) haben eine feste Größe von 53 Bytes, dadurch gut per QoS zu steuern