Diese Story ist aus der Kategorie Innovation und dem Dossier Vernetzung

Ein Switch in der Optik

SWITCH steckt mitten in der Erneuerung ihres optischen Netzwerkes. Ein Projektphasenbericht.

Text: Felix Kugler, publiziert am 08.10.2014

Der Projektleiter stellt die einzelnen Phasen dieses Projektes namens ALPSTEIN dar, die Philosophie hinter dem Vorgehen und die Erfolgsfaktoren:

Als SWITCH vor mehr als zehn Jahren unter dem Namen SWITCHlambda ihr erstes optisches Netz aufbaute, hofften alle auf eine lange Nutzungsdauer der teuren optischen Systeme. Sie meinten damit etwa acht Jahre. Das Netz bewährte sich und verrichtete seinen Dienst, ausgebaut und ergänzt mit zusätzlichen kostengünstigen Komponenten, auch noch nach zwölf Jahren klaglos. Ende 2011 wurde uns bei einer ambitionierten Projektanfrage erstmals bewusst, dass die Kapazitätsreserven und die Flexibilität des optischen Netzes in einer Forschungsumgebung bald nicht mehr allen Ansprüchen zu genügen vermögen. Zeit, der Erneuerung der Netzinfrastruktur nun höchste Priorität zu geben. ALPSTEIN wurde das Projekt genannt.

 

Als Vorarbeit erschien es sinnvoll, die Struktur unseres Netzwerkes grundsätzlich zu hinterfragen: Welche Netzwerkdienste werden wir in Zukunft benötigen? Wie wollen wir sie erbringen? Welche Anforderungen an die Systeme leiten wir daraus ab? Gleichzeitig versuchten wir, mit Hilfe von Herstellern eine technologische Standortbestimmung zu machen und auch einen Blick in die Glaskugel zu werfen. Die Entwicklungen der letzten zehn Jahre im Gebiet der optischen Kommunikation waren in der Tat atemberaubend, und das Innovationspotential dürfte noch nicht ausgeschöpft sein. Folgende neuen Eigenschaften und Funktionalitäten sind erwähnenswert:

  • Miniaturisierung: Transponder für 10 Gbit/s (Gigabit pro Sekunde) sind von der Grösse eines Buches auf jene einer Streichholzschachtel geschrumpft, der Stromverbrauch konnte um mehr als den Faktor zehn reduziert werden.
  • Optische Signaldichte: Während unser altes System noch 16 verschiedene Farben zuliess, sind heute 80 parallele optische Signale (Wellenlängen, Lambdas) "state of the art". Neben
grossen Kapazitätsreserven bringt das viele Vorteile im Betrieb.
  • Optische Weichen (Photonic Switches) erlauben, mittels winziger Spiegel jedes Lambda individuell einem bestimmten Ausgang zuzuweisen – ohne eine Umwandlung in elektrische 
Signale.
  • Grössere Kanalbandbreiten: Die Entwicklung vom simplen Ein-/Ausschalten des Lichts zu einem komplexeren Modulationsschema ermöglicht Übertragungsraten von bis zu 100 Gbit/s pro Wellenlänge.
  • Flexibilität: Laser können heute mit einem simplen Konfigurationsbefehl auf über 80 verschiedene Wellenlängen eingestellt werden. Kombiniert mit optischen Weichen und den seit neuestem erhältlichen «tunebaren» Filtern erübrigt sich in vielen Fällen ein Umpatchen von Kabeln vor Ort.

Unser Vorgehen während der einzelnen Projektphasen von ALPSTEIN:

 

 

2012: Information
 "State of the art"

Hersteller optischer Übertragungssysteme zeigen uns den Stand der Technik und die Zukunft. Sie präsentieren uns ihre Lösungsansätze für eine von uns definierte Konfiguration und schätzen die Kosten ab.

September 2012: Konzept, 
Kostenplan, Antrag

Der "Konzeptplan 100GLAN", ein Gemeinschaftswerk des Global-LAN-Teams, ist fertiggestellt. Wir zeigen, wie das Netz aussehen soll, schätzen die Bau- und Betriebskosten ab. Wir formulieren einen Antrag an den Stiftungsrat.

November 2012: Bewilligung

Der Stiftungsrat bewilligt unseren Projektplan und reserviert die benötigten Mittel. Wir schreiben ein detailliertes technisches Pflichtenheft als Grundlage für die Beschaffung von Geräten und die Umbauten der Glasfaserinfrastruktur.

 

April 2013: 
Projektorganisation

Wir stellen ein Projektteam zusammen. Es besteht aus Personen mit ganz unterschiedlichen Kompetenzen. Wir stecken viel Aufwand in die Ausschreibungsunterlagen, um später die Auswertung der Offerten zu beschleunigen und das Entscheidungsverfahren transparent zu gestalten.

Juni 2013: Publikation

Die Ausschreibung ist publiziert. Die Bieter dürfen Fragen einreichen, die SWITCH zeitnah beantwortet und mitsamt der Antwort allen Teilnehmern zukommen lässt.

August 2013: Vorauswahl

SWITCH hat die eingegangenen zwölf Angebote studiert. Das Projektteam begibt sich drei Tage lang in Klausur. Eine Vorauswahl von Anbietern ist schliesslich definiert. Diese dürfen SWITCH ihre Lösung präsentieren.

Oktober 2013: Vertragsunterzeichnung

Der Entscheid ist gefällt, der Vertrag mit der Firma ECI ist unterzeichnet. Die Umsetzung beginnt. Der Glasfaserring Genf– Zürich–Lugano–Genf von 1000 km Länge soll als Erstes migriert werden.

 

November 2013–April 2014: Vorbereitungsarbeiten

Nach dem detaillierten Design der ersten Ausbauphase und der entsprechenden Materialbestellung gilt es, die notwendigen Voraussetzungen für die Migration zu schaffen: neue Rackplätze an allen Standorten organisieren, Glasfaserinfrastruktur umbauen, um zweifasrigen Betrieb zu ermöglichen – dies alles bei laufendem Betrieb. Daneben finden Schulungen über das neue System und Tests im Labor des Herstellers statt.

Mai 2014: Installationsbeginn

Wir nehmen als erstes die Strecke Zürich–Lugano in Angriff. Mit den Installateuren werden jeweils alle Knoten einer Strecke aufgebaut und so weit konfiguriert, dass sie im Network-Management-System sichtbar sind. Dann übernehmen die Techniker des Herstellers und konfigurieren das Netz von ihren Büros aus. Der letzte und kritische Schritt ist die Inbetriebnahme, die mangels neuer Glasfaserstrecken "heiss" erfolgen muss. Alle Kunden müssen immer erreichbar bleiben, nur auf die Redundanz darf verzichtet werden. Wir bilden jeweils drei Teams aus je einem Techniker des Herstellers, der die Einpegelung des optischen Systems vornimmt, und einem Mitarbeiter von SWITCH, der sich um die lokalen Umschaltungen kümmert. Pro Tag lassen sich so zwei bis drei Teilstrecken umschalten.

September 2014: 
Ende der ersten Roll-out-Phase

Viele der geforderten Funktionalitäten werden sich erst während der Testphase verifizieren lassen. Das Vertrauen in das neue System ist jedoch heute schon sehr gross, verrichtet es doch seit Monaten zuverlässig seinen Dienst.

Mitte 2015: Vollbetrieb

Das System soll Mitte 2015 vollständig in Betrieb sein. Kapazitätsausbauten können wir dank der Flexibilität des neuen Backbones innerhalb kürzester Zeit realisieren. Neue Kundenstandorte werden auf dem kostengünstigsten Weg mit dem nächs
ten Backbone-Standort verbunden, wenn möglich unter Verwendung bereits bestehender Glasfasern. Durch neu entwickelte, ausgeklügelte passive optische Filter 
haben wir heute die Möglichkeit, Glasfasern mehrfach zu verwenden, also für das Backbone-System und gleichzeitig für lokale Verbindungen. Welche Anforderungen in fünf bis zehn Jahren ans Netz gestellt werden, können wir bloss vermuten. Wir haben aber die besten Voraussetzungen, in Zukunft effiziente Lösungen zu bauen.


 

Die Geburt eines optischen Knotens

Am 5. Juni wurden an der Universität Bern Arbeiten zum Projekt ALPSTEIN unternommen. Eine Fotodokumentation.

Dieser Text ist im SWITCH Journal Oktober 2014 erschienen.
Über den Autor
Felix   Kugler

Felix Kugler

An der ETH Zürich hat Felix Kugler Elektrotechnik studiert. Seit 1992 arbeitet er bei SWITCH. Heute leitet er das Projekt zur Erneuerung der optischen Infrastruktur des SWITCH-Netzwerkes.

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Faktoren für gutes Gelingen

  • Der Umgang mit dem Lieferanten und den Installateuren war
ausserordentlich konstruktiv und offen. Wir legen sehr hohen Wert darauf und halten dies für eine der wichtigsten Voraussetzungen im Hinblick auf eine jahrelange Zusammenarbeit.
  • Um den Projektablauf zu beschleunigen, hatten wir eine rollende Planung eingeführt, also Entscheide aufgrund vereinfachter Annahmen getroffen und erst danach die Details ausgearbeitet.
  • Viele Entscheide wurden bewusst spät gefällt, zugunsten einer Lösung, die möglichst nah an den aktuellen Bedürfnissen liegt.
  • Dieses Vorgehen hatte neben allen erwähnten Vorteilen auch seinen Preis: Es führte zu erhöhten logistischen Herausforderungen und zu deutlich grösserer Belastung aller Beteiligten. Dass wir es trotzdem geschafft haben, ist der grossen Flexibilität aller Projektmitarbeitenden zu verdanken. Der Erfolg wäre aber ebenfalls nie möglich gewesen ohne die unglaubliche lokale Unterstützung, die wir an allen unseren Standorten erfahren durften.

Kennzahlen zu ALPSTEIN

Der Name ALPSTEIN bezeichnet nicht nur eine geologische Struktur im Osten der Schweiz, er drückt die wichtigsten Eigenschaften unseres neuen Systemes aus: AgiLe Photonic Scalable TErabIt Network.

Alpstein in Zahlen:

  • 2600 km Glasfaser-Strecke
  • 30 Netzknoten
  • ca. 2,5 Tonnen Material
  • 80 nutzbare Kanäle
  • 10 und 100 Gbit/s pro Kanal (in naher Zukunft auch 400 Gbit/s)
  • alle Kreuzungspunkte voll fernkonfigurierbar
  • automatisches Umschalten auf Backup-Pfade bei LWL-Unter
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