Fliegendes Netz transportiert Sprache und Daten

Voice over IP Fliegendes Netz transportiert Sprache und Daten Stephan Bahl Ob Samstag-Abend-Show, Messerundgang oder Fußball-Live-Übertragung –bei den „fliegenden Netzen“, die im Rahmen von Großveranstaltungen aufgebaut werden, setzt das Zweite Deutsche Fernsehen seit einiger Zeit auf die Konvergenz von Sprache und Daten. Denn mit der Nutzung von Voice over IP erübrigt sich die Installation getrennter Netze für Datenkommunikation und Telefonie und damit doppelter Zeit- und Kostenaufwand. Mehr als fünfzig Redakteure arbeiten hinter der Bühne, wenn Thomas Gottschalk im Rampenlicht seine Showgäste begrüßt. Ihre Arbeitsplatzrechner sind miteinander vernetzt und – je nach Umfang der Installation – über einen Router Cisco 3640 und einen oder mehrere Router Cisco 3620 und Switche mit dem Local Area Network (LAN) in der ZDF-Zentrale in Mainz-Lerchenberg verbunden. Bei Veranstaltungen im Ausland wird die Datenverbindung über eine internationale Mietleitung und zwei Sprach-Daten-Multiplexer für Bild, Ton und Daten hergestellt. In Deutschland erfolgt die Anbindung über eine Datendirektverbindung mit Wählbackup nach Mainz oder zu einem der nächsten ZDF- Landesstudios und von dort über das Corporate Network des Fernsehsenders zur Zentrale in der rheinland-pfälzischen Landeshauptstadt. Auf diese Weise kann jeder Mitarbeiter an jedem beliebigen Veranstaltungsort auf die gewohnte Netzwerkumgebung des Sendezentrums zugreifen. Zusätzlich zu diesem Datennetz hinter der Bühne wurde früher bei Großereignissen noch eine eigene Telekommunikationsinfrastruktur aufgebaut. Über eine gemietete Telefonanlage konnten die Mitarbeiter bei Live-Übertragungen von ihrem zeitweiligen Arbeitsplatz aus telefonieren. Doch seit mehr als einem Jahr gehört dieser doppelte Zeit- und Kostenaufwand der Vergangenheit an: Mit Hilfe der Sprachübertragung per Internet-Protokoll – kurz Voice over IP (VoIP) – muss heute nur noch ein einziges Kabel verlegt werden: Die „fliegenden Netze“ auf den Großveranstaltungen dienen dabei sowohl der Daten- wie auch der Sprachübertragung. Sinkender Aufwand, sinkende Gesprächsgebühren Geringerer Installations- und Wartungsaufwand sowie deutlich niedrigere Kosten sind die Folge. Vor allem die häufigen Telefonate mit der Sendezentrale in Mainz sind nun völlig gebührenfrei, da sie komplett über die ohnehin existierende Dateninfrastruktur abgewickelt werden. Und da das lokale Netz am Veranstaltungsort mit Hilfe eines Routers auch an das örtliche Telefonnetz angekoppelt ist, sind darüber auch die üblichen Orts- und Ferngespräche zu entsprechenden Gebühren möglich. Ähnliches gilt für die Dateninfrastruktur in der ZDF-Zentrale: Sie ist über 30 ISDN-Kanäle mit dem dort installierten Hicom 300-Kommunikationssystem von Siemens verbunden. IP-Telefonate – egal ob sie aus dem Datennetz in Mainz oder zum Beispiel aus dem „fliegenden Netz“ bei einer Großveranstaltung kommen – können über die Telefonanlage in das öffentliche Telefonnetz weitergeleitet werden. Der große Vorteil: Das ZDF muss bei Gesprächen über diese Verbindung nicht die teuren internationalen Ferngesprächsgebühren bezahlen, sondern es fallen nur die Gebühren ab dem Standort Mainz an. Die Netzwerktradition des Zweiten Deutschen Fernsehens ist lang und von einem stetig steigenden Bedarf nach Übertragungsbandbreiten geprägt. Ursprünglich gab es hier einmal zwei verschiedene Systembereiche: Der Großrechner, an den auf dem Gelände des Sendezentrums in Mainz und in den Außenstudios knapp 5000 Terminals und Drucker angeschlossen waren. Daneben existierte ein Anfang der 90er Jahre für den Produktionsbereich installiertes 100 Mbit/s-Multiplex-Netz mit FDDI- Backbone, in das die Server zum Teil direkt, zum Teil per Ethernet über Bridges eingebunden waren. Die Verteilung in die einzelnen Gebäude auf dem Gelände erfolgte über Switches und Hubs. Kommunikations-Netzwerke historisch gewachsen Anfangs waren nur wenige Anwendungen in den FDDI-Backbone integriert, der mit ca. 100 Usern startete. Dazu zählte etwa das Leitungsbestellsystem LEIKA, das mit drei Hubs realisiert wurde, die über Ethernet-Lichtwellenleiter verbunden und über eine Bridge an den Backbone angebunden waren. Dazu kamen als weitere Anwendungen die Antennensteuerung der Satellitenanlage und der erste Web-Server des ZDF, mit Router-Anbindung zum lokalen Internet-Provider. Den ersten, noch überschaubaren Anwendungen folgte rasch eine Fülle weiterer Applikationen, die heute vom digitalen Bildbearbeitungssystem BIDAS und anderen digitalen Bilddatenbanken über SAP R/3-Applikationen und verschiedene Steuerungssysteme etwa für MAZ-Anlagen, den Sendeablauf oder die Multikassettenanlage bis hin zum „Digitalen Produktionssystem Aktuelles“ (DPA), Online- Buchungssystemen, verschiedenen Web-Anwendungen oder dem Kassensystem des ZDF-Kasinos reicht. Bandbreiten-Engpässe waren schon bald die Folge dieser rapide wachsenden Zahl der Nutzer und Applikationen. Mit der vorhandenen Infrastruktur war es weder möglich, die Applikationen mit ausreichender Bandbreite in die 60 Verteiler auf über 40 Etagen zu bringen, noch konnten den Usern ihrem anwendungsspezifischen Bedarf entsprechende Bandbreiten zur Verfügung gestellt werden. 1996 fiel deshalb die Entscheidung, den FDDI-Backbone aufzulösen und ein neues, voll geswitchtes Ethernet/Fast Ethernet-Netz aufzubauen. Daran sollten sowohl das FDDI-Netz als auch die Hostanwendungen angekoppelt werden. Zudem war vorgesehen, komplexe Netzwerk logisch in mehrere Virtuelle LANs (VLANs) zu segmentieren. Realisiert wurde dieses Konzept vom Kölner Full- Service-Provider NK Networks & Services mit Hilfe von Switches der Catalyst-Familie von Cisco Systems. Das Netzwerk des ZDF umfasst in seiner heutigen Form zwei zentrale Serverfarmen, die aus Windows NT-Servern und zahlreichen Unix-Systemen bestehen. Diese Server sind je nach Anwendung im Sendebetriebsgebäude oder im Haustechnikgebäude untergebracht. Beide Standorte sind mit mehreren Switches Catalyst 6500 ausgestattet, die untereinander über einen Backbone mit einer Bandbreite von 4 Gbit/s verbunden sind und als Verteiler in die sternförmig mit Ethernet und einer Bandbreite von 1 Gbit/s an das Sendebetriebsgebäude und die Haustechnik angebundenen Gebäude auf dem rund eine Million Quadratmeter großen Grundstück fungieren. Je nach Größe der angeschlossenen Gebäude erfolgt dort eine Unterverteilung auf die einzelnen Geschosse mit Catalyst 6500-Switches. Am Ende der Kette schließlich stehen je nach Zahl der benötigten Ports Catalyst 2948 mit 24 Ethernet-Ports. Dem Bedarf entsprechend kann den insgesamt rund 5000 Anwendern dort eine Bandbreite von 100 Mbit/s dezidiert zur Verfügung gestellt oder aber ein Switchport von mehreren Druckern über einen Hub als Shared-Medium genutzt werden. In Bereichen mit höherem Bandbreitenbedarf werden ebenfalls Catalyst 6500-Switches eingesetzt. Bandbreitenprobleme sind gelöst Als Übertragungsprotokoll verwendet das ZDF-Netz mit wenigen Ausnahmen durchgängig TCP/IP. Die Nutzer sind auf derzeit 50 verschiedene VLANs verteilt, denen jeweils maximal 252 User logisch zugeordnet werden können. Für die Datensicherung existieren parallel zum LAN noch unternehmensweite SAN-Lösungen (Storage Area Network). Zur Verbindung zwischen dem Hauptstadtstudio Berlin Unter den Linden und der Sendezentrale in Mainz ist eine eigene ATM- Strecke (Asynchrone Transfer Modus) geschaltet. Weil der Bandbreitenbedarf steigt ständig, wächst das ZDF-Netz permanent und wird stetig weiter geplant und ausgebaut. Zu dieser Infrastruktur gehören neben der Zentrale und der Dependance in der Hauptstadt auch die verschiedenen Landesstudios in Deutschland und die ZDF-Auslandstudios in aller Welt. Über den existierenden Rundfunk-Kommunikationskanal für den Austausch von Bild- und Tonsignalen von und zu den Landestudios wurde von der Deutschen Telekom die noch freie Bandbreite von 512Kbit/s als Standleitung bereitgestellt. Über diese WAN-Strecken und Wählbackup sind die 16 innerdeutschen Studios über Router Cisco 3660 in Mainz und Cisco 3620 am jeweiligen Standort mit dem Netz in der Zentrale verbunden. Die Anbindung der Auslandsstudios erfolgt – je nach örtlichen Gegebenheiten – über unterschiedliche Wege: Von der 64 Kbit/s-Modem-Verbindung, über das Internet und DSL bis hin zu Mietleitungen mit höherer Bandbreite. Der Einsatz von VPNs (Virtuelle Private Netze), die eine verschlüsselte Datenkommunikation über einen „Tunnel“ ermöglichen und über die ebenfalls mit der Cisco VoIP-Lösung telefoniert wird, gewährleistet dabei ein hohes Maß an Sicherheit. Korrespondenten und Redakteure, die ständig weltweit unterwegs sind, greifen per Remote-Access auf das Netzwerk in Mainz zu. Für diesen Nutzerkreis wurde eine internationale Freecall-Nummer eingerichtet und ein Access Server Cisco 5300 installiert. Zur Steuerung und Überwachung der Aktivitäten in diesem Bereich wurde auf zwei NT-Server im Netz CiscoSecure Access Control Server 3.0 in Verbindung mit einem TokenCard-Server implementiert. Durch die beim ZDF entwickelte Software VERDI werden die in diesem System gesammelten Daten ausgewertet und der Kostenverrechnung zugeführt. Um auch in diesem Bereich die Kosten zu senken, wird derzeit eine verschlüsselte VPN-Lösung aufgebaut, so dass das Internet als Übertragungsmedium genutzt werden kann. Außenstellen sind Teil des Netzwerks Die Auslandsstudios rund um den Globus sind auch – neben den „fliegenden Netzen“ bei Großveranstaltungen – der Bereich im Zweiten Deutschen Fernsehen, in dem es bereits umfassende praktische Erfahrungen mit Voice over IP gibt. So sind in den Büros in Tokio, Tel Aviv, Moskau, Warschau, Rom, London, Wien, Washington, New York und Brüssel jeweils ein bis zwei IP-Telefone des Typs Cisco 7960 installiert. Die dafür notwendigen Investitionen haben sich schnell bezahlt gemacht, denn die Telefonate zwischen den Auslandsstudios und mit der Mainzer Sendezentrale können nun über das IP-Phone gebührenfrei abgewickelt werden.