Integrated Services Digital Network

ISDN ist auch die Abkürzung für den Medikamentwirkstoff Iso-Sorbit-Dinitrat.

Integrated Services Digital Network (ISDN) bezeichnet einen internationalen Standard für ein digitales Telekommunikationsnetz, das hauptsächlich für die Übertragung von Telefongesprächen genutzt wird. In Europa ist ISDN die Basis aller leitungsvermittelten Telefonnetze. Auch der GSM-Mobilfunkstandard (Global System for Mobile Communications) basiert auf ISDN.

Die englische Bezeichnung lässt sich sinngemäß als diensteintegrierendes digitales Netz übersetzen. Das bedeutet, dass man nicht für jeden Dienst ein eigenes Netz braucht, sondern dass ein Netz in der Lage ist, verschiedene Dienste abzuwickeln. Über dasselbe Netz können nicht nur Telefongespräche, sondern auch Video- und Datendienste (Teletex, Datex, Telefax, Telemetrie, ...) übertragen werden. Im Unterschied zum analogen Anschluss werden bei ISDN die Daten digital über die Anschlussleitung übertragen. Dadurch kann die Kapazität der Leitung besser ausgenutzt werden.

Im Zuge des Internet-Booms wurde ISDN auch zunehmend für die Datenübertragung genutzt, da es verglichen mit der analogen Datenübertragung per Modem schneller und somit auch kostengünstiger ist. Mittlerweile wird dafür aufgrund höherer Bandbreite und geringerer Kosten zunehmend Digital Subscriber Line (DSL) eingesetzt, eine Technik, die unabhängig von ISDN eine vergleichsweise breitbandige digitale Verbindung ermöglicht, die erheblich schneller ist als ISDN.

Jedes Mitgliedsland der Europäischen Union besitzt ISDN-Telekommunikationsstrukturen, in der Bundesrepublik Deutschland ist ISDN flächendeckend verfügbar. Hier befinden sich die Hälfte aller ISDN-Anschlüsse innerhalb Europas und etwa ein Fünftel der weltweiten ISDN-Anschlüsse. In Deutschland gibt es damit mehr ISDN-Anschlüsse als in den USA und Japan zusammen.

Geschichtliche Entwicklung

in Deutschland

Die Geschichte von ISDN begann in Deutschland 1979, als die Deutsche Bundespost entschied, alle Ortsvermittlungsstellen zu digitalisieren. Das Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique ( CCITT, heute International Telecommunication Union (ITU)) hatte technische Spezifikationen für ISDN erarbeitet, die 1980 verabschiedet wurden. 1982 folgte die Entscheidung für ISDN bei der Deutschen Bundespost und eine Konkretisierung der Pläne. Darauf folgten 1987 zwei Pilotprojekte in Mannheim und Stuttgart. 1989 begann der offizielle Betrieb des nationalen ISDN nach dem 1TR6-Standard. Die Deutsche Bundespost war damit der Vorreiter für ISDN in Europa. Im gleichen Jahr wurde am 6. April von 26 Netzbetreibern aus 20 europäischen Ländern der EURO-ISDN-Standard ins Leben gerufen, der noch einige technische Verbesserungen brachte. Im Dezember 1993 erfolgte die Einführung von EURO-ISDN auf der Basis des Memorandum of Understanding on the Implementation of a European ISDN. Im Mai 1994 waren die notwendigen Softwareänderungen in den Vermittlungsstellen abgeschlossen, und somit auch EURO-ISDN in Deutschland kommerziell verfügbar. Seit 1995 ist das gesamte Telefonnetz digitalisiert und ISDN flächendeckend verfügbar. Bis Mitte 1996 wurde die Umstellung auf ISDN-Technik durch die Telekom mit einer großen Fördermaßnahme unterstützt - für einen neuen Anschluss wurden bis zu 300 DM, bei Anschaffung einer Telefonanlage bis zu 700 DM, bezahlt. Anfang 2003 existieren 10,63 Mio. ISDN-Basisanschlüsse (ca. 1/3 der Telefonanschlüsse insgesamt) und 122.500 ISDN-Primärmultiplexanschlüsse.

in Österreich

In Österreich begann die Digitalisierung 1978 mit der Einführung der OES-Technik (Österreichisches Digitales Telefonsystem) durch die Post- und Telegraphenverwaltung (PTV). Ab 1986 wurde die OES-Technik flächendeckend umgesetzt. Im Februar 1992 wurde im Bereich der Wiener Ortsvermittlungsstelle "Dreihufeisengasse" ein ISDN-Pilotversuch gestartet, an dem bis zum Jahresende bereits 200 Basisanschlüsse angeschlossen wurden. Bis 1999 wurde das gesamte österreichische Telefonnetz digitalisiert, in diesem Jahr gab es insgesamt 247.000 ISDN-Anschlüsse. 2002 stieg die Zahl auf insgesamt 438.000.

in der Schweiz

In der Schweiz wurde 1988 mit Swissnet 1 das erste digitale ISDN-Netz in Betrieb genommen. Bis 1996 konnten insgesamt 250.000 Kunden gewonnen werden, im Jahr 2004 gab es über 900.000 Anschlüsse.

Unterschiede zum analogen Anschluss

Der Hauptunterschied zum analogen Anschluss besteht in der digitalen Übertragung bis zum Endgerät. Dadurch ist es möglich, über einen Anschluss mehrere Kanäle gleichzeitig zu übertragen. Beim ISDN-Basisanschluss stehen zwei Kanäle zur Verfügung, die völlig unabhängig voneinander für Telefongespräche, Fax oder Datenübertragungen genutzt werden können. Für einen Anschluss können bis zu 10 Telefonnummern (genannt Multiple Subscriber Number, MSN) vergeben werden, die beliebig auf die ISDN-Endgeräte verteilt werden können. Durch die Dienstkennungen unterschieden, kann eine MSN für verschiedene Anwendungen (Dienste), wie zum Beispiel Telefonie und ISDN-Datenübertragung genutzt werden, ohne dass diese sich gegenseitig stören.

Um analoge Endgeräte wie Telefon, Fax, Anrufbeantworter oder Modem an einen ISDN-Anschluss anzuschließen, benötigt man einen a/b-Wandler, der auch als Terminaladapter (abgekürzt TA) bezeichnet wird, oder eine ISDN-Nebenstellenanlage.

Zusätzlich stellt das ISDN-Netz zahlreiche vermittlungstechnische Leistungsmerkmale bereit.

Öffentlich verfügbare Anschlusstypen

Ein ISDN-Anschluss ist in zwei Varianten verfügbar: Als Basisanschluss oder als Primärmultiplexanschluss.

Ein Basisanschluss hat zwei Nutzkanäle und einen Kanal für Steuerinformationen (D-Kanal). Ein Nutzkanal (auch B-Kanal genannt) bietet eine Datenrate von 64 kbit/s, der Steuerkanal nur 16 kbit/s.

Basisanschlüsse sind verfügbar als

Mehrgeräteanschluss (Point-to-Multipoint) zum Anschluss von bis zu 8 ISDN-Endgeräten
Anlagenanschluss (Point-to-Point) zum Anschluss einer einzigen Telekommunikationseinrichtung, wie zum Beispiel einer TK-Anlage

Ein Primärmultiplexanschluss hat 30 Nutzkanäle mit je 64 kbit/s und einen Steuerungskanal mit 64 kbit/s. Er ist nur als Anlagenanschluss verfügbar und wird zum Anschluss von Telefonanlagen genutzt.

Physikalische Spezifikationen

Verkabelung beim Mehrgeräteanschluss

Anschlussplan für den S0-Bus

Bei einem Mehrgeräteanschluss erfolgt die Verbindung zur Ortsvermittlungsstelle ebenso wie bei einem analogen Anschluss über eine Kupfer-Doppelader. Die alte TAE-Dose ist überflüssig geworden, bleibt heute jedoch aus Kostengründen (NTBA mit Selbstmontage) hängen. Über ein mitgeliefertes Spezialkabel wird an die TAE-Dose der NTBA angeschlossen, der die Leitung kalibriert und Werte wie Echokompensation passend einstellt. Nach ein paar Sekunden steht die Leitung, die grüne Lampe am NTBA leuchtet dauerhaft (Regelbetrieb). Weiterhin setzt der NTBA das digitale Signal von der ankommenden zweiadrigen U_K0 auf die vieradrige S₀-Schnittstelle um. Reichen die am NTBA vorhandenen Steckmöglichkeiten nicht aus oder sollen die Endgeräte räumlich getrennt aufgestellt werden, kann bei Bedarf ein bis zu 150 m langer passiver S₀-Bus angeklemmt werden (im NTBA unter der Klappe). Hierzu sollten Kabel mit mindestens 0,6 mm Aderndurchmesser verwendet werden, eine spezielle Abschirmung ist in der Regel nicht erforderlich; Leitungen der Kategorie 3 reichen aus. Über bis zu 12 IAE-Dosen können insgesamt 8 ISDN-Geräte angeschlossen werden, maximal 4 Geräte können dabei über den NTBA mit Strom versorgt werden. Das Ende des S₀-Bus sollte über zwei 100Ω-Abschlusswiderstände terminiert werden. Bei einem genügend langem Bus (elektrisch lange Leitung) kann dies jedoch in der Regel vernachlässigt werden. Eine Bauform mit dem NTBA in der Busmitte verlangt an beiden Bus-Enden Widerstände, die Widerstände im NTBA (auch unter der Klappe) sind in diesem Fall abzuschalten. Der NTBA ist kein Endgerät, sondern eine Netzkomponente: Den Übergang vom öffentlichen Telefonnetz in das teilnehmereigene Hausnetz (mit allen Rechten und Pflichten!) bildet nicht wie beim analogen Anschluss die 1. TAE, sondern der NTBA. Liegen im Haus (schaltungstechnisch) vor dem NTBA noch analoge Zusatzgeräte (zum Beispiel Zusatzwecker oder Wechselschalter), müssen diese vor Inbetriebnahme des ISDN-Anschlusses abgebaut werden.

Stromversorgung

Um angeschlossene Geräte mit Strom versorgen zu können, erzeugt der an die Hausstromversorgung angeschlossene NTBA eine Speisespannung von 40 Volt. Diese wird über den S₀-Bus zu den Endgeräten geleitet und darf mit maximal 4,5 Watt belastet werden. Die Speisung erfolgt dabei durch das Einkoppeln in die Signaladern. Um die Sende- und Empfangselektronik nicht zu behindern, wird die Spannung zwischen den Adernpaaren für Sende- und Empfangsrichtung aufgebaut. Innerhalb eines Adernpaares ist also keine Spannung messbar. Dieses Konzept wird auch als Phantomspeisung bezeichnet. Der Anschluss des NTBA an die 230V-Hausstromversorgung ist nur dann notwendig, wenn direkt am NTBA oder an einem angeklemmten S₀-Bus Endgeräte ohne eigene Stromversorgung (zum Beispiel ein ISDN-Telefon) angeschlossen werden sollen. Haben alle angeschlossenen Geräte eine eigene Stromversorgung (zum Beispiel ein schnurloses Telefon oder eine Telefonanlage), muss der NTBA nicht an die 230V-Steckdose, die Energie für seinen eigenen Betrieb erhält der NTBA über die ISDN-Anschlussleitung. Letztere Installationsform kann sich positiv auf die Lebensdauer des NTBA auswirken, da das integrierte Netzteil dann nicht in Betrieb ist und weniger Wärme entsteht.

Notstromversorgung

Damit auch bei Stromausfall im Haus noch ein Notruf zu Polizei oder Feuerwehr abgesetzt werden kann, werden ISDN-Telefone auch unabhängig von der lokalen Stromversorgung von der Ortsvermittlungsstelle mit Strom versorgt (Notstrombetrieb). Die Leistung, die der NTBA bei Stromausfall liefert, ist jedoch auf 400 mW begrenzt. Bei Notstrombetrieb kann nur ein einziges (notspeisefähiges und -berechtigtes) ISDN-Telefon versorgt werden. Oft sind dann nur Grundfunktionen des ISDN-Telefons nutzbar: Telefoniert werden kann ganz normal, aber apparateseitige Komfortmerkmale mit hohem Stromverbrauch, wie zum Beispiel Freisprechen, funktionieren im Notstrombetrieb in der Regel nicht. Im Unterschied zur normalen Speisung wird die Notspeisespannung mit umgekehrter Polarität in die Leitungen des Busses angelegt; dadurch erkennen ISDN-Endgeräte den Notstrombetrieb.

Logische Spezifikationen

Implementierungen

In Deutschland wurde ursprünglich ISDN nach dem Standard 1TR6 angeboten, seit 1991 existiert jedoch ein europaweit einheitlicher ISDN-Standard (E-DSS-1). Außerhalb Europas kommen andere Implementierungen zum Einsatz. Diese sind in den USA NI-1 sowie 5ESS von AT&T, in Japan und Hongkong INS-Net 64 und in Australien TPH 1962.

Sprachübertragung

Sprachdaten werden für die Übertragung per Euro-ISDN mit einer Abtastrate von 8 kHz digitalisiert (Pulse Code Modulation PCM) und mit einer logarithmischen Kennlinie (ITU-T-Standard G.711, µLaw/aLaw) von 12 auf 8 Bit pro Abtastwert komprimiert, um die Besonderheiten der menschlichen Wahrnehmung zu berücksichtigen. Übertragen wird der Frequenzbereich von 300 bis 3400 Hz.

Datenübertragung

Die B-Kanäle sind bittransparent und synchron, so dass beliebige Übertragungsprotokolle verwendet werden können. Um eine Verdoppelung der Übertragungsrate zu erreichen, können die beiden B-Kanäle eines Basisanschlusses auch gebündelt werden. Um diese Möglichkeit zu nutzen, sind Endgeräte erforderlich, die in der Lage sind, die beiden B-Kanäle zu synchronisieren (beispielsweise Videokonferenzsysteme).

V.110

V.110 ist ein Standardprotokoll der ITU zur Datenübertragung in diensteintegrierenden Netzen und beschreibt die Unterstützung von Endgeräten mit Schnittstellen der V-Serie (zum Beispiel V.24-Schnittstelle). V.110 sieht eine Bitratenadaption (Anpassung der Datenübertragungsrate von langsamen Endgeräten an ISDN) vor. Die Datenübertragungsraten sind bis 19.200 bit/s standardisiert; bei den meisten Terminaladaptern sind jedoch Datenübertragungsraten bis 38.400 bit/s verfügbar. Jedes Bit der V-Schnittstelle wird in ein Bit des 64kbit/s-Stromes des B-Kanals abgebildet, die Restkapazität wird mit Füllbits gefüllt. Bei einigen Implementierungen können langsamere Geschwindigkeiten gemultiplext werden; d.h. es gibt mehrere gültige Abbildungen. Die in V.110 beschriebene Bitratenadaption wird oft auch außerhalb das ISDN verwendet.

V.120

V.120 ist eine Weiterentwicklung des Protokolls V.110. Die standardisiert Datenübertragungsrate beträgt hier bis 56.000 bit/s. V.120 sieht Möglichkeiten für statistisches Multiplexen vor. Bei zusätzlichem Entfernen von Start- und Stoppbits im B-Kanal-Datenstrom beträgt die theoretisch mögliche Datenübertragungsrate (ohne Komprimierung) 76.800 bit/s.

Signalisierung

Die Signalisierung funktioniert bei ISDN Out-of-Band - sie wird also auf einem eigenen Kanal übertragen und nicht wie beim Mehrfrequenzwahlverfahren im Sprachkanal. Dadurch funktioniert der Verbindungsaufbau sicherer und schneller. Technisch wird für die Signalisierung der D-Kanal genutzt, der bei Basisanschlüssen eine Bandbreite von 16 kbit/s und bei Primärmultiplexanschlüssen von 64 kbit/s hat.

Referenzpunkte und Schnittstellen

Ein ISDN-Anschluss besteht aus zwei Teilen: aus der Teilnehmeranschlussleitung (beim Basisanschluss die U_K0-Schnittstelle; beim Primärmultiplexanschluss die U_K2-Schnittstelle) und der In-House-Verkabelung (beim Basisanschluss der S₀-Bus; beim Primärmultiplexanschluss die S_2M-Schnittstelle). Die Teilnehmeranschlussleitung wird durch einen Netzabschluss abgeschlossen (beim Basisanschluss NTBA; beim Primärmultiplexanschluss NTPM).

ISDN Referenzpunkte

Funktionseinheiten:

ET: Exchange Termination (Vermittlungsabschluss) (Ortsvermittlungsstelle)
- Vermittlungsstelle (Schichten 1 bis 3)
LT: Line Termination (Leitungsabschluss) (Ortsvermittlungsstelle)
- Leitungsübertragungseinrichtung
- Umsetzung zwischen relativ niedrigratigem Teilnehmeranschluss und hochratigem Multiplexanschuss auf der Vermittlungsseite
NT1: Network Termination 1 (NTBA)
- Schicht 1
NT2: Network Termination 2 (NTBA)
- Schicht 1 bis 3
TA: Terminal Adaptor (ab-Wandler)
- passt TE2 an die Anforderungen von NT2 an
TE1: Terminal Equipment Type 1 (ISDN-Endgerät)
- Gerät, das allen ISDN-Interface-Empfehlungen genügt
TE2: Terminal Equipment Type 2 (nicht ISDN-fähiges Endgerät)
- Gerät, das die ISDN-Interface-Empfehlungen nicht erfüllt

Die Schnittstelle zu Computersoftware wird meistens durch die CAPI hergestellt. Unter Linux wurden früher auch die Hisax-Treiber verwendet.

Siehe auch

Literatur

Wolf-Dieter Haaß: Handbuch der Kommunikationsnetze. Einführung in die Grundlagen und Methoden der Kommunikationsnetze. Berlin, Heidelberg 1997, ISBN 3540618376
Peter Bocker: ISDN - Digitale Netze für Sprach-, Text-, Daten-, Video- und Multimediakommunikation. Berlin, Heidelberg 1997, ISBN 354057431X

Weblinks

Vorlage:WikiReader Internet