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ISDN-Technik: Grundlagen

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Was ist eigentlich ISDN?[Bearbeiten]

Wenn ein Teilnehmer eines Telefonnetzes einen anderen Teilnehmer anrufen möchte, dann muss er dem Telefonnetz mitteilen, wen er anzurufen gedenkt. Ebenso muss der Angerufene vom Netz (gewöhnlich durch Klingelzeichen) benachrichtigt werden, dass er angerufen wird. Darüber hinaus müssen auch die Netzknotenpunkte, die auf dem Weg zwischen dem Anrufer und dem Angerufenen liegen, sich gegenseitig informieren, dass eine Rufanforderung vom Anrufer zum Angerufenen vorliegt. Diesen Vorgang des sich gegenseitig Informierens nennt man im Telefonnetz allgemein  Signalisierung oder auch Zeichengabe. Die Signalisierung erfolgt nach bestimmten festgelegten Regeln. Einen Satz von Regeln in seiner Gesamtheit bezeichnet man als Protokoll oder auch Signalisierungs- oder Zeichengabesystem. In modernen Telefonnetzen wird zur Teilnehmersignalisierung (das ist die Signalisierung vom Endgerät zum nächsten Netzknoten) das ISDN-Protokoll eingesetzt; zwischen den Netzknoten wird das  Signalisierungssystem Nr. 7 eingesetzt.

Mit analogen Endgeräten wurde (und wird auch heute noch) die Teilnehmersignalisierung über die sogenannte Multifrequenzwahl ( MFW) durchgeführt. Dabei wird die Wahlinformation vom Endgerät in Tönen umgesetzt und diese werden dann vom ersten Netzknoten wieder interpretiert.

Dagegen ist ISDN ein digitales Protokoll. Informationen werden hier ähnlich wie in einem Computer digital übertragen und nicht in Form von Tönen. Dieses gilt im Allgemeinen nicht nur für Mitteilungen des Protokolls an sich, vielmehr wird auch die zu übermittelne Sprache digitalisiert und in digitaler Form übertragen.

Von der technischen Seite gesehen benutzt ISDN verschiedene Kanäle. Die Sprachkanäle (auch B-Kanäle) übertragen die Sprache oder andere Nutzdaten. Die Signalisierungskanäle übertragen die Signalisierung, also die Information, die zum Auf- oder Abbau von Rufen sowie für Zusatzdienste benötigt wird. An der Schnittstelle vom Netz zum Endteilnehmer stehen gewöhnlich mehrere Sprachkanäle und ein einziger Signalisierungskanal zur Verfügung. Daher müssen sich die Teilnehmer den Signalisierungskanal teilen. Man nennt diese Art CCS (= common channel signalling, etwa: Einkanalsignalisierung) im Gegensatz zur Inband-Signalisierung oder CAS (= channel associated signalling, etwa: kanalbezogene Signalisierung) bei analogen Telefonen und analogen Netzen.

Spezifikationswerk der ITU-T[Bearbeiten]

ITU-T ist die Standardisierungsvereinigung, die die internationalen Telefonnetze standardisiert. Die Standards werden als Recommendations (= Empfehlungen) an die nationalen Normungskommissionen (in Europa ist das ETSI) zur Umsetzung weitergegeben. Die ITU-T-Empfehlungen werden mit einem Buchstaben, welcher den Fachbereich der Empfehlung bezeichnet, gefolgt von einer Zahl, die der laufenden Nummer der Empfehlung entspricht, gekennzeichnet. Die ITU-T-Empfehlungen sind leider nicht frei erhältlich. Trotzdem seien hier die wichtigsten Empfehlungen des ISDN-Spezifikationswerks kurz aufgeführt:

  • Q.920 und Q.921 spezifizieren die sogenannte Schicht 2 des ISDN-Protokolls
  • Q.930 und Q.931 spezifizieren die sogenannte Schicht 3 des ISDN-Protokolls
  • die komplette I-Reihe spezifiziert sehr viele Details des Protokolls

ISDN im Netz[Bearbeiten]

Das ISDN-Protokoll wird nur zwischen dem Endteilnehmer und dem nächsten Netzknoten eingesetzt. Im ISDN-Jargon wird das Endgerät auch mit TE (=terminal equipment) bezeichnet. Der Netzknoten wird auch NT (=network termination) genannt. Der nächste Netzknoten ist in der Regel eine Vermittelung (engl.: Exchange).

ISDN ist aber kein Netzprotokoll. Innerhalb des Netzes wird das Signalisierungssystem Nr. 7 angewendet. Dieses Protokoll kümmert sich unter anderem darum, den Weg durchs Netz von einem Teilnehmer zum anderen Teilnehmer zu finden. Tatsächlich kennt das Signalisierungssystem Nr. 7 aber auch ein Modul, welches sich speziell um die Belange der ISDN-Teilnehmer kümmert: es heißt ISUP (=ISDN User Part, etwa: ISDN Benutzer Modul) und ist in den ITU-T-Spezifikationen Q.760 und folgenden spezifiziert. ISUP ist dem ISDN-Protokoll sehr ähnlich. (Der wesentliche Unterschied ist, dass ein Teil des Protokolls, die sogenannte Schicht 2, in ISUP fehlt. Dieser Teil ist deshalb nicht notwendig, weil das Signalisierungssystem Nr. 7 selber ein Schicht-2-Modul benutzt, das das ISDN-Schicht-2-Modul vollkommen ersetzen kann.)

ISDN im OSI-Modell[Bearbeiten]

ITU-T definiert ein Standardmodell für (fast) jegliche Art von Protokollen. Dieses Modell heißt  OSI-Modell (=Open System Interconnection) und ist in X.200 ff. definiert. Das Modell definiert einzelne Module, die sowohl in Software als auch in Hardware realisiert werden können. Die Module werden in einer grafischen Darstellung in der Regel übereinander angeordnet. Daher nennt man eine Realisierung dieses Modells auch häufig Protokollstack. Jedes Modul kommuniziert nur mit dem nächst niedrigeren oder dem nächst höheren Modul. Jedes Modul stellt dem nächst höheren einen bestimmten Dienst in bestimmter Dienstgüte zur Verfügung. Zusammen genommen erfüllen die Module die gestellten Anforderungen.

Die einzelnen Module heißen Schichten oder Layer. ISDN findet nur auf den Schichten 1 bis 3 statt.

Die Schichten 1 bis 3 des ISDN-Protokolls im OSI-Modell

Man kann das OSI-Modell auch so auffassen: Jede Schicht stellt der nächst höheren Schicht eine virtuelle Verbindung zur äquivalenten Schicht des anderen Endteilnehmers in einer definierten Dienstgüte zur Verfügung. Das wird im Bild durch die gestrichelten Linien angedeutet. Man beachte aber, dass die beiden unteren Schichten ihre Dienste nur als Punkt-zu-Punkt-Verbindung zum nächsten Netzknoten zur Verfügung stellen und nicht zum nächsten Endteilnehmer.

Die Schicht 1, die Bitübertragungsschicht, überträgt in ISDN Protokolldaten von einem Endteilnehmer zum benachbarten Netzknoten oder umgekehrt. Die Schicht 1 bietet der darüber liegenden Schicht 2 als Dienste an:

  • eine ungesicherte Übertragung von Daten (zum nächsten Knoten),
  • Übertragung von mehreren Kanälen gleichzeitig (Multiplex).

Die Schicht 2, die Sicherungsschicht, überträgt in ISDN Protokolldatenpakete von einem Endteilnehmer gesichert zum benachbarten Netzknoten oder umgekehrt. Dabei werden Daten in Paketform von der nächst höheren Schicht übernommen. Die Paketstruktur bleibt bei der Übertragung erhalten, das heißt Start und Ende eines Pakets wird gekennzeichnet, so dass die Gegenstelle das Paket im Datenstrom wiedererkennt und auch als komplettes Paket an die höhere Protokollschicht ausliefern kann. Die Schicht-2-Dienste in ISDN im einzelnen:

  • gesicherte Übertragung von Paketdaten
  • bei Bedarf ungesicherte Übertragung von Paketdaten
  • Zugriffskontrolle auf die Schicht-1-Kanäle über TEI (=terminal identifier, Endgerät Identifikation), SAP (=service access point, Dienstzugriffspunkt)

Die Schicht 3, die Vermittelungsschicht, ist per se in ISDN nicht vorhanden und auch nicht notwendig, da ISDN kein Netzprotokoll ist. Die Schicht 4, die Transportschicht, kümmert sich um den Auf- und Abbau von Rufen. In der ISDN-Telefonie beinhaltet die Schicht 4 schon im wesentlichen die Benutzerschnittstelle. Nun sei hier noch angemerkt, dass ITU-T in den Spezifikationen durchweg den Terminus "Layer 3" für die obere Schicht von ISDN verwendet. Der "Layer 3" entspricht also nicht exakt der Vermittelungsschicht des OSI-Modells sondern eher der Transportschicht desselben. Für diesen Sachverhalt, der in Q.930 dargestellt wird, gibt ITU-T keine Begründung an. Daran anlehnend wollen wir die obere Schicht des ISDN-Protokolls von nun an konsequent als Schicht 3 bezeichnen.

Die Schicht 3 des ISDN-Protokolls ist mit der Schicht 4 des SS7-Protokolls verbunden

Das SS7-Netz ist hier nur angedeutet. Es besteht noch aus vielen weiteren Vermittelungen und anderen Netzelementen. Ein Modul, das ein Protokoll in ein gleichwertiges anderes umsetzt (wie in der Zeichnung die ISDN-Schicht 3 und ISUP) heißt Gateway oder Relay.