19. ISDN Anschlusstechnik ISDN = Integrated Services Digital Network. Ursprüngliche Zielsetzung: Verschiedene Dienste über einheitliches Netz - Komforttelephon, Bildtelephon H.263, Datex-P, Telefax (?), Bildschirmtext, - Internet, LAN Zugang, Dateiübertragung, PC-Dateisystem, Terminalbetrieb, - Die Sprachsamples werden auch als Datenbytes übertragen. Telephongespräche werden digitalisiert: - 8-Bit PCM Codierung, 8000 Abtastwerte pro Sekunde, logarithimsche Skala, Heute vor allem als Internetzugang mit mittlerer Geschwindigkeit. Praktisch nur noch digitale Vermittlungstellen. Koexistenz von analogen und digitalen Teilnehmeranschlüssen: D A 1 Rechnernetze II, So 2004, VS Infvormatik, Uni Ulm, P. Schulthess
19.1.1 ISDN- Kanäle Nutzung der vorhandenen Teilnehmeranschlussleitungen (Kupfer). So-Basisanschluss für private Teilnehmer (SOHo): - 2 getrennte Telefon-/Datenkanäle à je 64 Kbit/sec, - 4-drahtiger Bus im Haus für bis zu 8 Geräte, - 1 Steuerkanal mit 16 Kbit/sec, B1 B2 D So-Primärratenanschluss für gewerbliche Teilnehmer (PCM 30): - 30 Telefon-/Datenkanäle à je 64 Kbit/sec, - 1 Steuerkanal mit 64 Kbit/sec, - 1 Synchronisierungskanal, - evtl. Glasfaseranschluss, - Punkt-zu-Punkt Betrieb. T1-Anschluss in den USA mit 1,5 Mbit/sec und 23 B-Kanälen. B30 B29 B28..... B1 Sync B1 B4 B3 B2 B1 D 2 Rechnernetze II, So 2004, VS Infvormatik, Uni Ulm, P. Schulthess
19.1.2 Bearer Services - Eigenschaften Bearer Services dienen dem Transport von Nutzinformation und nicht dem Verbindungsaufbau und -steuerung (CCITT I.230 und folgende). H-Kanäle für höhere Geschwindigkeit: - phasengleiche Schaltung von 2, 6, 24 bzw. 30 B-Kanälen möglich, - Ho für 384 kbit/sec, H 1 für 1472.. 1920 kbits/sec. Teleservices (CCITT I.240 und folgende): - 3,1 khz Audio: auch für Modemsignale, keine Kompression, - Leistungsmerkmale (MSN, CLIP, CLOP, CT, CFB, Hold,...) - 7 khz Sprache, Telefax Gruppe 4.. Terminaladapter (Schnittstellenadapter): - X.21 & V.24 asynchron, synchron, - a/b Anschluss (POTS, Fax), - Bitratenadaptierung. Spezifizierbare Eigenschaften für den Transportkanal (Bearer): - unrestricted: volle 64 Kbit/sec, kein "Bit-robbing" auf 56 Kbit Leitungen, - 8 KHz structured/unstructured: Oktettgrenzen erhaltend, - speech: Konvertierung zwischen A-Law und µ-law, 3 Rechnernetze II, So 2004, VS Infvormatik, Uni Ulm, P. Schulthess
19.1.3 ISDN Schnittstellen/ Referenzmodell TE1 TE2 R TA Benutzerbereich S NT2 NT1 LT ET T U V Vermittlung Netz TE1: Terminal Equipment Type 1, (ISDN-terminal) TE2: Terminal Equipment Type 2 (non-isdn-terminal) TA: Terminal Adapter NT1: Network Termination 1 NT2: Network Termination 2 (PBX/Multiplex Funktion) LT: Line Termination ET: Exchange Termination R,S,T,U,V: Fortlaufende Schnittstellenbezeichnung. 4 Rechnernetze II, So 2004, VS Infvormatik, Uni Ulm, P. Schulthess
Netzabschluss Typ 1: - NT1 Netzabschluss begrenzt den Zuständigkeitsbereich der Fernmeldebehörde: - Versorgung vom lokalen Stromnetz, aber Notstrom für 1 Telefon möglich, - Entweder separates Kästchen oder integrierter NT1 im Endgerät, - im Prinzip ohne eigenen Prozessor, aber Fehlerdiagnose für die Behörde, - im Dienste der Übertragungstechnik, Taktversorgung des Kunden, - Übergang von 2 auf 4/8-Drähte, - D-Kanal Echo zum Teilnehmer... - Auch für Primärratenanschluss, - Speziell NTBA für Basisanschluss (BRI). TE S o T NT1 U Netzabschluss Typ 2: - Vermittelt wenige ISDN-Kanäle zum öffentlichen Netz an viele lokale Teilnehmer - ISDN-Nebenstellenanlage, zwischen NT1 und TE, - erscheint gegenüber dem Netz als TE. T - Vermittelt lokale Verbindungen - Wickelt Signalisierung ab, - Durchwahl (ohne Abfrageplatz). S o NT2 NT1 NT1 NT1 NT1 U 5 Rechnernetze II, So 2004, VS Infvormatik, Uni Ulm, P. Schulthess
19.1.4 Exemplarische ISDN-Haustelephonanlage Anschluss herkömmlicher Geräte über integrierte Terminaladapter: - Telephon, Schnurlos-Telephon, Anrufbeantworter, Telefax, analoge Modems. Weitere Endgeräte am externen So-Bus (ISDN-Karte, ISDN-Adapter). Zusätzlicher interner So-Bus möglich. Evtl. ADSL über Splitter. analog TA NT2 T/So NT1 U S o TDSL- Modem Splitter U 6 Rechnernetze II, So 2004, VS Infvormatik, Uni Ulm, P. Schulthess
19.1.5 Western Stecker RJ-45: 8-polig (mindestens 3.. 6 belegt): - Stift 1,2 : Speisung von Endgerät, - Stift 3,6 : Senden zum Netzabschluss, - Stift 4,5 : Empfang von Netzabschluss, - Stift 7,8 : Speisung vom Netzabschluss. Kompatibel mit 4- und 6 poligen Steckern. - trotz symmetrischer Anordnung Verpolung möglich, - Farbgebung nicht standardisiert, - 1,2 & 7,8 sind fakultativ. 1... 8 7 Rechnernetze II, So 2004, VS Infvormatik, Uni Ulm, P. Schulthess
19.1.6 Teilnehmer-Schnittstelle: S 0 -Bus Bis zu 8 Endgeräte an einem So-Bus. - 4-adriger hausinterner Bus. - für kurze Anschlussdistanzen. - Notstromversorgung möglich. 2 B-Kanäle à 64 KB: - für gleichzeitigen Betrieb mehrer Geräte, - Mehrtelefonbetrieb im Haus. D-Kanal (-Protokoll) für alle gleichzeitig: - Signalisierung beim Verbindungsaufbau, - Behelfsmässiger Datenverkehr. S -Bus o U K0 NT 8 Rechnernetze II, So 2004, VS Infvormatik, Uni Ulm, P. Schulthess
19.1.7 So Bus-Reichweite: Mit beliebiger Geräteverteilung bis 200 m: < 200 m TE TE TE 1 2 8 NT 500 Meter, wenn Geräte am Ende gruppiert: < 50 m < 500 m TE TE NT 1000 Meter für einen Einzelanschluss: < 1000 m TE NT 9 Rechnernetze II, So 2004, VS Infvormatik, Uni Ulm, P. Schulthess
19.1.8 Bitfolge im So-Rahmen: 2B+D auf dem 4-adrigen Bus: - Doppelader "inbound", Doppelader "outbound", Brutto 192 kbit/s pro Richtung: - 2* 64 KBits/sec (B-Kanäle), 1* 16 KBits/sec (D-Kanal) - D-Kanalecho 16 KBps(nur outbound ), Rahmenbildung, - pseudoternäre Codierung (umgekehrt wie AMI)... 36 Bit "Nutzlast" (4 mal in 1 ms): - 2 Byte B1-Kanal, 2 Byte B2-Kanal, vier Bit D-Kanal. Netto 144 kbit/s. B1-Kanal B2-Kanal D-Kanal D-Kanal Echo DC Ausgleich Aktivierungsbit Rahmenkennung Reserviert 48 Bits zu den TE's, alle 250 µs 48 Bits zum NT, alle 250 µs, mit 2 Bit Versatz 10 Rechnernetze II, So 2004, VS Infvormatik, Uni Ulm, P. Schulthess
19.1.9 D-Kanal Mehrfachzugriff: Die B-Kanäle werden fest zugeordnet. Auf den D-Kanal können alle angeschl. Geräte versuchen zu schreiben. Zerstörungsfreie Kollisionserkennung: - Kontrolle im Echo-Kanal, - Echo vom NT bitweise prüfen, - Sendestop falls Empfangssignal Sendesignal - Nullen dominieren (= Pulse am Bus). - Adressfeld des Rahmens unterschiedlich SAPI TEI TEI 77: 00 000000 1 100 1101 TEI 82: 00 000000 1 101 0 0 1 0 D-Kanal: 00 000000 1 100 1101 TEI 82 macht Backoff 11 Rechnernetze II, So 2004, VS Infvormatik, Uni Ulm, P. Schulthess
19.1.10 U ko Teilnehmeranschluß (cf. L. Winkler, FH Mittweida): Standard Anschlußverfahren in Europa: - 98% aller Teilnehmeranschlussleitungen sind weniger als 8 km lang, - Überbrückung der Distanz zum Ortsamt, - 4B3T-Code (=> "Leitungscodierung"), Rahmen à 1 ms (160 Bit, 120 ternäre Schritte, 40 (3T-Gruppe)): - 1 ternärer Schritt als Meldesymbol => 1 Takt, ~1 Bit, - 11 ternäre Schritte als Sync-Symbol => 11 Takte, 15 Bit, - 108 ternäre Schritte als Nutzlast => 36 (3T-Gruppen), 144 Bits. 2 Drahtleitung mit Echokompensation: - die Leitung wird ausgemessen, - erwartete Echos werden kompensiert. Ausgangssignal Leitung Empfangsnachricht Reflektionen Erwartetes Echo Empfangs-Signal - + Empfangsnachricht 12 Rechnernetze II, So 2004, VS Infvormatik, Uni Ulm, P. Schulthess
19.2 Bitratenadaptierung Synchrone und asynchrone Datenströme mit einer Bitrate von < 64 kbps an das ISDN-Netz anpassen. http://www.cisco.com/warp/public/cc/pd/as/as5200/tech/isdnr_wp.htm 19.2.1 Asynchrones Oversampling: asynchrone Raten:... 1200, 9600, 19200 bps. z.b. 9600 bps Strom mit 64 khz abtasten: Dauer einer Bitperiode: - Maximum 62,5 µsec, - Minimum 47 µsec, - Original 52 µsec. Machbar bis 19,2 kbps mit 48 kbps. Evtl. Steuersignale im Bitstrom mitführen. Original 19200 bps 52 µsec 64 kbps Raster Abbild beim Empfänger 125 µsec 13 Rechnernetze II, So 2004, VS Infvormatik, Uni Ulm, P. Schulthess
19.2.2 Ratenadaptierung nach V.110: Adaptierung in bis zu 3 Stufen: - synchronen Zeichenstrom herstellen, - Rahmen mit 80 Bit herstellen, - Auffüllen und multiplexen auf 64 kbps: async. TE2 RA0 2 * 600 bps, synchron RA1 Adaptierungsstufe RA0: - Nur für asynchrone Adaptierungen nötig, - Start- und Stopbits entfernen, - 8 Bit Zeichen herstellen, - mit Synchrontakt alignieren, - Bitrate auf 2 n * 600 bps erhöhen, - zusätzliche Stopbits einfügen. n 80 Bit Rahmen, 8,16,32... kbps RA2 ISDN 14 Rechnernetze II, So 2004, VS Infvormatik, Uni Ulm, P. Schulthess
19.2.3 Adaptierungsstufe RA1: Herstellen von Gruppen mit jeweils 80 Bit und einer Rate von 8/16/32 kbps. Sonderbehandlung bei 48/56 kbps. Beispiel für 9600 Bps: - 48 Bit Nutzlast von 80 Rahmenbits, - Bruttodatenrate von 16 kbit/sec: Oktett# 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Bit# 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0 0 0 0 0 0 0 1 D1 D2 D3 D4 D5 D6 S1 1 D7 D8 D9 D10 D11 D12 X 1 D13 D14 D15 D16 D17 D18 S3 1 D19 D20 D21 D22 D23 D24 S4 1 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 1 D25 D26 D27 D28 D29 D30 S6 1 D31 D32 D33 D34 D35 D36 X 1 D37 D38 D39 D40 D41 D42 S8 1 D43 D44 D45 D46 D47 D48 S9 15 Rechnernetze II, So 2004, VS Infvormatik, Uni Ulm, P. Schulthess
Beispiel für 600 bps: - Bitwiederholung falls <4800 bps, Bruttodatenrate von 8 kbit/sec: Oktett# 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 Bit# 0 0 0 0 0 0 0 0 1 D1 D1 D1 D1 D1 D1 S1 1 D1 D1 D2 D2 D2 D2 X 1 D2 D2 D2 D2 D3 D3 S3 1 D3 D3 D3 D3 D3 D3 S4 1 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 1 D4 D4 D4 D4 D4 D4 S6 1 D4 D4 D5 D5 D5 D5 X 1 D5 D5 D5 D5 D6 D6 S8 1 D6 D6 D6 D6 D6 D6 S9 Rahmenerkennung: - 00000000 1xxxxxxx 1xxxxxxx 1xxxxxxx 1xxxxxxx 1xxxxxxx 1xxxxxxx 1xxxxxxx 1xxxxxxx 1xxxxxxx Status- & Flusskontrolle: - Sychronisationsverlust, Geschwindigkeitsanpassung. - Ein- und Ausstieg aus der Übertragungsphase. 16 Rechnernetze II, So 2004, VS Infvormatik, Uni Ulm, P. Schulthess
19.2.4 Adaptierungsstufe RA2: Bitweise Verschränkung separater Bitströme zu einem 64-Bit Strom. - Verpackenauf jeweils auf n*8 kbit/s Rate, - evtl. mehrere Kanäle multiplexen ( 8), - auf 64 k Bitstrom auffüllen: 8 kbit/s 16 kbit/s 32 kbit/s 64 kbit/s 0 17 Rechnernetze II, So 2004, VS Infvormatik, Uni Ulm, P. Schulthess
19.3 Adaptierung nach V.120 19.3.1 Verpacken in HDLC-artiges Protokoll V.120 Rahmenformat: - HDLC-ähnlicher Umschlag, - Innere Protokoll-Felder. asynchrone TE2: - Start/Stop-Bits entfernen. - 8-Bit Zeichen herstellen: - Parity Bit #9 prüfen und wegwerfen, - 5,6,7-Bit Codes polstern. Flag A C Info FCS Flag Hdr Cntl Break/HDLC idle Error Bits Segment Start/End TE2-Info Data Ready (Betriebsbereit) Send Ready (Daten bereit) Receive Ready (Puffer bereit) - Zeichen & Prüfsumme zusammenpacken. - Interface-Status in H&C sammeln. synchrone TE2: - Zeichen zusammenpacken. Header & Control-Feld fakultativ. 18 Rechnernetze II, So 2004, VS Infvormatik, Uni Ulm, P. Schulthess
Statistisches Multiplexen: - bessere Ausnützung der Leitung, - Verbindungskontrolle, - Fehlererkennung. 19 Rechnernetze II, So 2004, VS Infvormatik, Uni Ulm, P. Schulthess
19.3.2 Einsatzszenarium für V.120 Kommunikation zwischen TEs unterschiedlicher Datenrate und Technik: - GSM-Handy via ISDN an Terminal-Adapter (auch V.110), - Z.B. serielle Schnittstelle über ISDN an Drucker. Abbildung des Datenstromes auf ein HDLC-Protokoll im B-Kanal. echtes HDLC TE2 adaptieren: - weiterer HDLC-Umschlag. - Interface-Status in H&C sammeln. - Lange Meldungen segmentieren. - Nur mit äusserer Prüfsumme senden. TE2 async. ISDN HDLC sync. transparent TA V.120 HDLC TE1, TA-TE2 20 Rechnernetze II, So 2004, VS Infvormatik, Uni Ulm, P. Schulthess