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ISDN: (siehe auch: Hardwarekunde - der Weg ins Internet)

Die Vorbereitungen für ISDN begannen in Deutschland um 1982, die ersten regulären Anschlüsse gab es ab 1988 in einigen Großstädten. Damit war Deutschland international in einer Spitzenposition. Allerdings setzte sich der von der Bundespost favorisierte Standard "lTR6" europaweit nicht durch, weswegen auch in Deutschland seit 1993 das als "DSSl" genormte Euro‑ISDN eingesetzt wird. Die wenigen verbliebenen 1TR6‑Anschlüsse werden im Moment noch weiter betrieben, ein Abschalttermin wurde bereits mehrfach angekündigt und dann doch wieder verschoben. Allerdings werden bereits seit etlichen Jahren keine neuen Anschlüsse nach 1TR6 mehr gelegt.

ermöglicht den direkten Anschluss von digital arbeitenden Geräten an das Telefonnetz. Da so wesentlich vielfältigere Dienste über einen Anschluss realisiert werden können, spricht man vom "dienstintegrierenden Netz". Es löste damit zahlreiche Vorgängernetze ab, die Datendienste bereitstellten, z.B. Datex ‑ P (X.25, paketvermittelndes Netz), DDV (Daten ­Direktverbindung, eine digitale Standleitung), Telex und Teletext. Heute wird ISDN neben der Telefonie hauptsächlich für die Einwahl ins Internet, zur Verbindung von EDV‑Geräten untereinander oder zur Koppelung von LANs verwendet. Einige der für ISDN vorgesehenen Anwendungen, z.B. ISDN‑Faxe und Bildtelefonie existieren zwar, fanden aber zumindest bisher keine große Verbreitung.

Der normale ISDN‑Anschluss stellt zwei Datenkanäle (B‑Kanäle) mit je 64 Kbit/s bereit, die mit verschiedenen aber auch der gleichen Gegenstelle verbunden sein können. Hinzu kommt noch ein Kanal (D‑Kanal) mit 16 Kbit/s, der ausschließlich der Signalisierung dient. Darüber wird z.B. die anzurufende Telefonnummer übermittelt. Gegenüber einem analogen Telefonanschluss bietet ISDN einige Komfortmerkmale:

-          Anzeigen der Rufnummer des Anrufers

-          Übermittlung von Gebühreninformation

-          Anruf Weiterschaltung

-          3er Konferenz

-          Anklopfen

Beim früheren nationalen ISDN (1 TR6) erhielt jeder Teilnehmer eine Rufnummer, die dann für die angeschlossenen Geräte um eine Stelle ergänzt wurde, die so genannte EAZ (Endgeräte ­Auswahlziffer). Dies wurde im Euro‑ISDN dadurch ersetzt, dass jeder Teilnehmer drei verschiedene Rufnummern mit seinem Anschluss erhält, die jedoch nicht zwingend aufeinanderfolgend sind. Diese heißen MSN (Multiple Subscriber Number). Weitere Nummern können zusätzlich bestellt werden.

Der ISDN‑Anschluss wird in Form eines Netzabschlusses (NT, Network Terminator) geliefert. Dabei handelt es sich um eine kleine Box mit Schraubklemmen, zwei RJ45‑Anschlüssen und einem Netzkabel. Bei Neuanschlüssen wird direkt ein NT von der Telekom geliefert, bei der Umstellung eines bestehenden Telefonanschlusses erhält man den NT zugesandt und kann ihn selbst an der bestehenden Telefondose einstecken. Das Netzkabel am NT muss nur eingesteckt werden, wenn Geräte ohne eigene Stromversorgung angeschlossen werden sollen (z.B. Telefon ohne eigenes Netzteil). Bei Anschluss z.B. eines PCs mit ISDN‑Karte oder eines ISDN ‑ Routers kann darauf verzichtet werden.

ISDN‑Standleitung: Hier werden zwei Teilnehmer fest miteinander verbunden, wahlweise mit 64 oder 128 Kbit/s. Die Datenverbindung steht permanent, es ist also nicht möglich, einen anderen Teilnehmer anzuwählen. Diese Variante wird normalerweise für Weitverkehrsverbindungen geringer Bandbreite benutzt. Sind zwei Endgeräte in mehr als 20‑30% der Zeit miteinander verbunden, ist eine Standleitung normalerweise günstiger als eine Wählverbindung. Zudem fallen bei einer Standleitung naturgemäß die Verzögerungen beim Verbindungsaufbau weg. Telefonanlagenanschlüsse: Eine Telefonanlage mit z.B. 50 Teilnehmern in einer Firma mit "normalem" Gesprächsaufkommen benötigt ca. 6 ‑ 8 Leitungen nach draußen, da normalerweise nie mehr Gespräche gleichzeitig stattfinden. Dafür gibt es spezielle ISDN-Anschlüsse mit je zwei Amtsleitungen, die als Anlagenanschlüsse zusammengeschaltet werden und dann wie ein einzelner ISDN Anschluss mit entsprechend mehr Leitungen funktionieren. Diesen wird normalerweise ein ganzer Rufnummernblock mit zwei oder drei Stellen zugewiesen.

Primärmultiplexanschlüsse: Hier werden 30 ISDN‑Kanäle zusammengefasst. Sie können dann entweder für eine größere Telefonanlage als Anlagenanschluss genutzt oder als Standleitung mit einer Bandbreite von 2 Mbit/s eingesetzt werden.

Telefonanlagen:

Telefonanlagen sind heute typischerweise ans ISDN angeschlossen. Für den SOHO Bereich (Small Office, Home Office) genügt hier ein normaler ISDN‑Anschluss, für mittelgroße Anlagen werden mehrere ISDN‑Anlagenanschlüsse zusammengefasst. Ab vier derart zusammengefassten NTs kostet ein Primärmultiplexanschluss bei wesentlich größerer Leistungsfähigkeit etwa gleich viel und ist demzufolge meist vorzuziehen.
Große Unterschiede ergeben sich bei den an der Telefonanlage angeschlossenen Endgeräten. Im SOHO ‑ Bereich sind dies meist analoge Telefone, die die Komfortfunktionen von ISDN nur unvollständig nutzen können. Für die Rufnummernanzeige gibt es allerdings mittlerweile einen Standard für Analogtelefone namens "Clip", den auch einige Telefonanlagen beherrschen. Die Gebühreninformationen speichert die Telefonanlage und macht sie dann über eine PC­ Schnittstelle verfügbar.

Dasselbe gilt auch für manche größeren Anlagen, wobei der Trend zunehmend in Richtung von ISDN‑Telefonen als Endgeräte zeigt. Einige ältere Anlagen nutzen intern jedoch eine Variante von 1 TR6, obwohl sie extern am Euro‑ISDN angeschlossen sind. Auch der umgekehrte Fall ist möglich. Oftmals ist das interne ISDN der Anlage zudem leicht modifiziert, wodurch man die gesamte Funktionspalette nur mit Endgeräten vom gleichen Hersteller nutzen kann.

Knifflig wird es oftmals, wenn an den internen SO‑Bus einer Telefonanlage eine ISDN‑Karte oder ein ISDN ‑ Router angeschlossen werden soll. Oftmals ist standardmäßig nur Sprachkommunikation als Dienst freigeschaltet oder auf dem Endgerät muss eine bestimmte Nummer als MSN / EAZ eingetragen sein, die nicht notwendigerweise mit der Nebenstellennummer übereinstimmen muss (meist die "0"). Diese Einschränkungen lassen sich durch Konfigurationsänderungen der Telefonanlage aufheben, wobei die betreuenden Firmen in den letzten Jahren hinzugelernt haben und solche Anforderungen meist problemlos umsetzen können. Man kann jedoch auch heute nicht davon ausgehen, dass ISDN‑Anschlüsse in Hotels, in Konferenzzentren oder Messen ohne weiteres für Datenkommunikation nutzbar sind.

ISDN‑Verkabelung:

Bei ISDN handelt es sich um ein Bussystem, den so genannten SO‑Bus. Durch die wesentlich geringeren Datenraten ist er weitaus gutmütiger als beispielsweise Ethernet (1 OBase2). Am NT befinden sich zwei RJ‑45‑Buchsen, an die jeweils ein Gerät direkt angeschlossen werden kann. Es gibt Y‑Adapter zu kaufen, mit denen man mit einem RJ‑45‑Anschluss auch zwei Geräte versorgen kann. Das entspricht zwar nicht der Spezifikation, funktioniert normalerweise aber problemlos. Pro RJ‑45Buchse dürfen maximal 10 m Kabel angeschlossen werden.

Der NT kann aber noch wesentlich mehr: Er hat vier Schraubklemmen, über die der eigentliche Bus mit bis zu 12 ISDN‑Dosen angeschlossen werden kann, von denen aber nur maximal acht genutzt werden dürfen und deren letzte terminiert sein muss.

Die Bezeichnungen der Anschlussklemmen am NT und die Codierung der dort gemäß Standard anzuschließenden Kabel zeigt die folgende Tabelle:

Anschlüsse (ausführlich siehe weiter unten):

1a      rot               ohne

1b      schwarz        Einzelringe

2a      weiß             Doppelringe weit

2b      gelb             Doppelringe eng

RJ 45:

1a      4

1b      5

2a      3

2b      6

An der letzten Dose des Busses müssen die Klemmen a1 und b1 sowie a2 und b2 jeweils mit einem 100 Ohm – Widerstand verbunden werden. Bei einer RJ 45 Dose also die Klemmen 4 und 5 sowie 3 und 6.

Kabel & Co

Drahtfarben gebräuchlicher Installationskabel:

Anschluss am NT	Kabelfarben beim Fernmeldekabel	Kabelfarben beim Hausinstallationskabel	Anschluss am Teilnehmer	Pin am RJ-45 Anschluss
1a (RX+)			1a (TX+)	4
1b (RX-)			1b (TX-)	5
2a (TX+)			2a (RX+)	3
2b (TX-)			2b (RX-)	6

Wie man sieht, genügen 4adrige Kabel. Die gerne angebotenen 8adrigen ISDN-Kabel sind einfach nur teurer, benutzt werden nur die inneren 4 Adern, man kann also normales Telefon- Flachkabel in einen RJ45-Stecker crimpen (für kurze Kabel). Die Netzprovider verwenden Kabel, deren Adern im Stern-Vierer angeordnet sind. Beim Sternvierer werden die 2*2 Adern diagonal belegt, bilden somit eine abgeglichene Brückenschaltung die relativ unempfindlich gegen Störungen ist. Es kann normales Telefonkabel verwendet werden, wobei das flache zum Anquetschen der Stecker nicht für feste Installation benutzt werden sollte, weil es eben kein Stern-Vierer ist und außerdem zum Teil Gewebe-Litze, die sich schlecht klemmen lässt. Wer die Kabellänge ausreizen muss, sollte das richtige Telekom- Kabel "J-Y(St)Y 2*2*0,6 St III Bd" nehmen. Die Farben je nach Kabel, Zahlen für RJ45. Nicht verwirren lassen von RJ-45-Dosen mit wilder Verteilung der Nummern, die aufgedruckten Nummern stimmen, sie müssen nicht in der Reihe liegen wie die Kontakte, denn unter den eigentlichen Dosen liegt eine Leiterplatte, deren Layout unterschiedlich sein kann. Es gab auch mal 8-polige TAE-Stecker für ISDN (in der 1TR6-Zeit), die sind aber mittlerweile ausgestorben. Wer so was noch hat, sollte sie gegen RJ-45-Buchsen/Stecker tauschen.

PPP (Point to Point Protocol):

Ein Modern oder eine ISDN‑Karte ermöglicht eine transparente Verbindung mit einer Gegenstelle. Damit bilden sie nur die Schicht 1 des OSI ‑ Referenzmodells ab, dienen also nur der physischen Übertragung von Daten. Um eine vergleichbare Funktionalität wie z.B. Ethernet zu erreichen, fehlt also noch die Funktionalität der Schicht 2.

Pakete:

Von der Vermittlungsschicht erhält PPP Datenpakete, physisch wird ein kontinuierlicher Datenstrom übertragen.

Transportprotokolle:

-          TCP / IP

-          NET BUI

Fehlerkennung:

Prüfsummenverfahren

Verbindungsprüfung:

Verbindungsabbrüche werden von PPP an die übergeordneten Schichten gemeldet.

Die eigentliche Datenübertragung bei PPP ist sehr schlicht. Die Datenpakete der höheren Schicht werden in ein PPP – Paket eingebettet, welches in wesentlichen eine Protokoll – Kennung und eine Prüfsumme enthält. Die Hauptarbeit leistet PPP beim Aufbau einer Verbindung. Dazu gibt es das LCP (Link Control Protocol), das eine spezielle Variante des PPP – Paketes nutzt.

Zu Beginn einer Sitzung wird die physikalische Verbindung aufgebaut. Nun sendet eine der Endstellen einen LCP Configure ‑ Request, der die gewünschten Verbindungsdaten enthält. Dazu gehören die maximale Paketgröße, das gewünschte Authentifizierungsprotokoll und Angaben über das genaue Format der PPP‑Pakete. Der Configure ‑ Request wird von der Gegenseite mit einem Configure ‑ Ack beantwortet, wenn dem Wunsch entsprochen werden kann, einem Configure ‑ Nak (Verbindungswunsch verstanden, kann aber nicht erfüllt werden) oder einem Configure ‑ Reject (Verbindungswunsch nicht verstanden). Die beiden letzteren Antworten führen zum Verbindungsabbruch.

Falls eine Authentifizierung vereinbart wurde, wird diese im Anschluss durchgeführt. Dafür sind die Protokolle "CHAP" und "PAP" üblich. Letztlich können die übergeordneten Schichten noch genaue Verbindungsdaten aushandeln, bei IP dient dazu das IPCP ‑ Protokoll. Nun steht die PPP ­Verbindung zum Datenaustausch zur Verfügung, bis sie von einer Seite über ein LCP Terminate – Request ‑ Paket beendet wird, weiches mit Terminate ‑ Ack bestätigt wird.

Anschluss der UAE-Dosen

Es gibt eine besondere Anschlussdose die "UAE" = "Universal-Anschluss-Einheit". Diese kann für digitale und analoge Wähanschlüsse sowie Netzwerke verwendet werden. Durch Einsatz von Adaptern, so genannten Anpassungselementen, kann die UAE auch 6polige Westernstecker aufnehmen. Die Beschaltung der UAE ist jedoch anders. Beachtet man die Belegung der Anschlussklemmen, kann auch die UAE für ISDN verwendet werden.

Abb. 2 Einfachdose UAE mit Anschlussschema

Merke:

Als Faustregel gilt Kontakte 4 & 5 (für 1a & 1b) und 3 & 6 (für 2a & 2b).

Die folgenden Bilder zeigt die unterschiedliche Belegung bei den Dosen.

Abb. 3 Belegungssschema der Dosen

Um Leitungsreflexionen zu dämpfen, werden beim S₀-Bus an beiden Enden Abschlusswiderstände angebracht. Im NTBA sind diese Widerstände bereits vorhanden. Das andere Widerstandspaar befindet sich in der letzten Anschuss-Dose, die bei der Installation des Busses gesetzt wird. Der NTBA kann aber auch in der Mitte des Systems eingeschleift werden. Die Widerstände im NTBA bleiben immer fest eingebaut, es müssen in diesem Fall jedoch an beiden End-Dosen Abschlusswiderstände eingebaut werden.

Anschlussschema der Dosen

Anschlussschema der Dosen und Abschlusswiderstände NTBA entweder auf einer Seite oder zwischen den Enddosen angeschlossen

Abb. 4 Anschlussschema der Dosen und Abschlusswiderstände

Die Zuordnung der Stecker und Buchsenbelegung bei den verschiedenen Anschlussmitteln bei ISDN und analogen TK-Anschlüssen zeigt zusammenfassend die folgende Tabelle.

Abb. 5 Stecker und Buchsenbelegung

Abb. 5a Kontaktbelegung Rj-45-Stecker (ISDN)

Als Kabel wird üblicherweise der Typ I-Y (ST)Y2x2x0,6LG verwendet. Mit diesem Kabel können Buslängen bis maximal 150 m erreicht werden. Bei der Montage ist zu beachten, dass die vier Kabeladern einer Busleitung immer auf gleiche Länge abzuschneiden sind und dass die Verseilung beibehalten wird. Für Aufputzdosen muss man ca. 10 cm, für Unterputzdosen ca. 15 cm Anschlusslänge berücksichtigen. Die Abmantelung sollte 10 cm nicht überschreiten.

Bei Verwendung dieses Kabel kann man sich auch an den Farben der Adern oder bei anderen Kabel an der Kennzeichnung der Adern mit schwarzen Ringen orientieren:

Abb. 6 Belegung der Klemmen

Abb. 6a Codierung Telekom-Kabel

Es ist zweckmäßig, zunächst alle IAE-Dosen zu verkabeln und die Installation mit einfachen Mitteln zu testen, bevor der Anschluss an den NTBA erfolgt.

Dazu genügen Durchgangsprüfer oder Multimeter, mit denen sich die häufigsten Fehler finden lassen.

Verkabelung der Dosen und Abschlusswiderstände

Ein ISDN-S₀-Bus mit mehreren Anschlussdosen bis zu 12 Anschlusseinheiten, muss an jedem Ende mit zwei so genannten Abschlusswiderständen versehen werden, um Störungen zu vermeiden. Diese Widerstände werden in die letzte(n) ISDN-Anschlussdose(n) eingebaut. Ein ISDN-S₀-Bus wird mit digitalen Signalen betrieben. Dabei müssen die auftretenden Hochfrequenzeffekte (z. B. Reflektionen) berücksichtigt werden. Vom NTBA aus wird ein Adernpaar als Sendeleitung (a1/b1) und ein Adernpaar als Empfangsleitung (a2/b2) verlegt. Jedes Adernpaar wird dabei von Anschlussdose zu Anschlussdose geführt. Dadurch sind alle Anschlussdosen elektrisch parallel geschaltet. In der letzten Anschlussdose wird jeweils ein 100-Ohm-Abschlusswiderstand zwischen die beiden Klemmen des Adernpaars der Sendeleitung und des Adernpaars der Empfangsleitung geschaltet. Dadurch werden unerwünschte Reflektionen vermieden. Falls sich der NTBA nicht am Anfang sondern in der Mitte (Abb. 4) eines Busses befindet, werden die Abschlusswiderstände im NTBA ausgeschaltet und dafür jeweils zwei Widerstände in jede der beiden Enddosen eingebaut. Wenn Sie die Anlage um weitere Dosen erweitern, müssen unbedingt die Abschlusswiderstände aus dieser Dose entfernt und in die letzte Dose eingesetzt werden. Erfolgt die Installation ohne entsprechende Abschlusswiderstände, kann der Bus ggf. unzuverlässig arbeiten.

Abb. 7 und 8 Anschlussschema der IAE- und UAE-Dosen mit Abschlusswiderstände

Abb. 9 S₀-Bus mit Abschlusswiderstände

Einstellungen NTBA

Abb. 10 Ansicht NTBA

Über den S₀-Buchsen befindet sich der DIP-Schalter S1, mit dem die Buseigenschaften eingestellt werden kann. Die folgende Tabelle zeigt, welche Einstellmöglichkeiten möglich sind.

Abb. 11 Einstellmöglichkeiten NTBA

Je nach Hersteller und Bauart kann die Schalterbelegung von der gezeigten abweichen. Es sind auf jeden Fall die dem NTBA beiliegenden Unterlagen zu beachten.

Fehlerquellen:

Adernunterbrechung:

Bei unterbrochenen Adern funktionieren alle Dosen hinter der Unterbrechung (vom NTBA aus gesehen) nicht.

Adervertauschung:

Dieser Fehler ist besonders gefährlich, da durch falsche Polarität die Endgeräte oder der NTBA beschädigt werden können. Sind Sende- und Empfangspaar vertauscht, funktioniert nichts.

Abschlusswiderstände:

Beliebte Fehler sind hier, die 100-Ohm-Widerstände ganz zu vergessen, oder es wird vergessen, bei Erweiterungen die Widerstände aus der ersten IAE zu entfernen.

Isolationswiderstand:

Prüfen des Widerstandes der Kabel untereinander und gegen Erde.

Phantomspeisung:

Nach Anschluss des NTBA kann dann noch die Versorgungsspannung der Endgeräte gemessen werden. Weitergehende Fehler lassen sich nur mit speziellen S₀-Bus-Prüfgeräten oder Installations-Prüfgeräten lokalisieren. So können Übersprechen, HF-Einstrahlungen oder Einkopplung von Fremdspannungen in die Leitungen des S₀-Busses dessen Funktion stören. Oder Stossstellen an den Leitungen führen zu Reflexikonen oder Asymmetrien.

Manche Fehler sind nur im Betrieb mit einem Gerät zur Messung der Bitfehlerrate aufzuspüren. Schließlich können Störungen auch auf Telekom-Seite (UK₀) auftreten.

Fehlersuche:

Ist nach der ersten Sichtprüfung kein Fehler erkennbar, müssen möglicherweise die Anschlussdosen geöffnet werden, sofern kein spezielles Prüfgerät eingesetzt wird. Der erste Blick gilt der letzten (NTBA stellt ein Ende dar) oder der ersten und letzten Anschlussdose (NTBA in der Mitte). Dort sollten jeweils zwei Abschlusswiderstände zu finden sein, deren falscher Einbau zu Überlastungen der Busspeisung führen kann. Weiterem Aufschluss können Spannungsmessungen bringen, wobei außer dem NTBA alle Endgeräte vor der Messung vom Bus getrennt werden. Dabei dürfen zwischen den Adern eines Stranges (1a - 1b und 2a - 2b) keine Gleichspannungen messbar sein. Die zu messende Gleichspannung zwischen Adern verschiedener Stränge muss sich im Bereich von 40 V +5% — -15% bewegen.

Abb. 12 Spannungen an den Anschlussdosen

Widerstandsmessungen werden am ungespeisten Anschluss (Trennung der Installation vom NTBA) durchgeführt. Da ein Abschlusswiderstand mit 100 Ohm (5% Toleranz) vorgesehen ist, kann anhand markanter Werte ein Fehler gefunden werden, z. B.:

• 50 Ohm: zwei parallel geschaltete Abschlusswiderstande,
• 0 Ohm: Kurzschluss,
• "unendlich": fehlende Abschlusswiderstande

Weitergehende Fehler lassen sich nur mit speziellen S₀-Bus-Prüfgeräten oder Installations-Prüfgeräten lokalisieren. So können Übersprechen, HF-Einstrahlungen oder Einkopplung von Fremdspannungen in die Leitungen des S₀-Busses dessen Funktion stören. Oder Stoßstellen an den Leitungen führen zu Reflexionen oder Asymmetrien. Manche Fehler sind nur im Betrieb mit einem Gerät zur Messung der Bitfehlerrate aufzuspüren. Schließlich können Störungen auch auf der Telekom-Seite (UK₀) auftreten.

Fehlerübersicht