ISDN ist die Abkürzung von Integrated Services Digital Network (diensteintegrierendes digitales Fernmeldenetz). Darunter versteht man ISDNein Telekommunikationsnetz, das verschiedene Telekommunikationsdienste (Telefonieren, Fax, Datenübertragung, Laufbildübertragung usw.) einheitlich digital überträgt.
Die Behandlung des Themas »ISDN« in diesem Kapitel soll lediglich eine Übersicht bieten. Wer sich für ISDN interessiert, findet eine ausführliche Beschreibung in der Telekommunikations-Werkstatt von Herbert Zitt, ISBN 3-8272-5169 (Markt&Technik 1996.
Damit Sie sich ein Bild von den Zusammenhängen und Hintergründen der ISDN-Technik machen können, werden in den folgenden Abschnitten zuerst verschiedene Basistechniken beschrieben.
Informationen, die von den menschlichen Sinnen erkannt und vom menschlichen Gehirn interpretiert werden können, werden als physische Variablen beschrieben, deren Wert eine Funktion von Zeit und Raum ist. Diese zeit- oder raumabhängigen physischen Variablen können mit einem Signalmesser (Sensor) gemessen werden. Der Sensor wandelt die gemessene physische Menge, z.B. Ton oder Bild, in eine andere Menge, z.B. ein elektrisches Signal, um. Reproduziert das Signal die gemessene physische Wellenform originalgetreu, wird es als analog bezeichnet. Ein analoges Signal ist also ein physischer Wert, der kontinuierlich gemäß Zeit und/oder Raum schwankt.
Ein digitales Signal ist eine zeit- oder raumabhängige Folge von Werten, die im Binärformat kodiert sind, was aus der Umwandlung vom analogen Signal – der Digitalisierung – entsteht.
Durch Digitalisierung werden analoge in digitale Signale umgewandelt. Wozu sollte man Informationen in digitaler Form darstellen? Der wesentliche Vorteil der digitalen Darstellung liegt in ihrer Universalität. Da jedes Medium in einer eindeutigen Form kodiert wird, die letztendlich eine Bitfolge ergibt, können alle Informationsarten auf die gleiche Weise vom gleichen Gerät gehandhabt werden.
Jedes Kommunikationssystem, das in der Lage ist, Bits zu befördern, ist ein potentielles Übertragungsmittel für digitale Informationen. Theoretisch kommt ein einzelnes Kommunikationsnetz in Frage, das digital übertragen kann – ISDN.
Zusammenfassend kann man sagen, daß die digitale gegenüber der analogen Übertragung einige Vorteile aufweist. Erstens sind digitale Signale weniger störungsanfällig als analoge. Zweitens ist die Regeneration des Signals – der Prozeß, bei dem ein gedämpftes Signal verstärkt wird – leichter. Drittens ist Fehlererkennung und -korrektur möglich. Viertens ist auch die Verschlüsselung der Daten einfacher.
Als Alexander Graham Bell im Jahre 1876 (nur ein paar Stunden vor seinem Rivalen Elisha Gray) das Telefon patentieren ließ, bestand eine enorme Nachfrage nach seiner neuen Erfindung. Telefone wurden damals paarweise verkauft. Der Kunde mußte die Apparate selbst mit einem Draht verbinden. Die Elektronen kehrten durch die Erde zurück. Wollte ein Telefonbesitzer mit n anderen Telefonbesitzern sprechen, mußte je ein Draht zu allen n Häusern verlegt werden. Innerhalb kürzester Zeit waren ganze Städte mit Drähten überzogen wie mit einem Spinnennetz. An einem bestimmten Punkt wurde jedem klar, daß dieses Modell nicht funktionierte.
Bell erkannte die erfolgssichere Gelegenheit und gründete die Bell Telephone Company, die 1878 ihr erstes Vermittlungsamt eröffnete. Das Unternehmen führte einen Draht zum Haus oder Büro jedes Kunden. Um einen Anruf zu tätigen, mußte der Kunde am Telefon kurbeln, um im Vermittlungsamt ein Klingelzeichen zu erzeugen und einen Mitarbeiter aufmerksam zu machen, der daraufhin die beiden Teilnehmer mit einer Steckverbindung manuell verband.
Innerhalb kürzester Zeit schossen Bell-Vermittlungsämter wie Pilze aus dem Boden, so daß sich Bell entschloß, die Vermittlungsämter zu verbinden. Das ursprüngliche Problem stellte sich wieder: Die Verbindung der einzelnen Vermittlungsämter untereinander mit einem Draht von einem zum anderen war bald nicht mehr handhabbar, so daß eine zweite Schicht von Vermittlungsämtern eingeführt wurde. Nach einer Weile waren mehrere Vermittlungsämter auf der zweiten Schicht erforderlich. Schließlich wuchs die Hierarchie auf mehrere Schichten an.
Im Jahr 1890 standen die drei wichtigsten Teile des Telefonsystems: die Vermittlungsämter, die Kabel zwischen den Kunden und den Vermittlungsämtern (in Form asymmetrischer, isolierter verdrillter Kabelpaare anstelle von offenen Drähten mit einer Masserückleitung) und die Fernverbindungen zwischen den Vermittlungsämtern. Seither gab es in allen drei Bereichen beträchtliche Verbesserungen, aber das grundlegende Bell-Modell ist im wesentlichen seit über 100 Jahren gleich.
In der Telekommunikation werden verschiedene UebertragungsmedienÜbertragungsmedien benutzt. Ortsanschlüsse bestehen heute aus verdrillten Kabelpaaren. Zwischen Vermittlungsämtern werden UebertragungsmedienKoaxialkabel, Mikrowellen und neuerdings vor allem Lichtwellenleiter benutzt.
Jedes hat in bezug auf Bandbreite, Verzögerung, Kosten und Leichtigkeit der Installation und Wartung spezifische Stärken und Schwächen. Medien werden grob in terrestrische (Kupferkabel, Lichtwellenleiter) und aerische (Funk, Laserstrahlen) unterteilt. Diese Medien werden in den folgenden Abschnitten beschrieben.
Eine der gebräuchlichsten Arten, Daten von einem Computer zum anderen zu übertragen, ist immer noch, sie auf Magnetband oder Disketten zu schreiben, das Band oder die Disketten zum Zielgerät zu transportieren und sie dort wieder einzulesen. Selbst wenn diese Methode nicht so elegant ist wie die Übertragung über einen Satelliten, ist sie doch oft viel kostengünstiger, vor allem in Anwendungsbereichen, bei denen eine hohe Bandbreite oder die Kosten je übertragenem Bit den Ausschlag geben.
Für eine Bank beispielsweise, die täglich Datenmengen im Gigabyte-Bereich auf eine zweite Maschine befördern muß (um sich gegen Datenverlust durch Überschwemmung, Erdbeben usw. zu schützen), gibt es wahrscheinlich keine andere Übertragungsmethode, die auch nur annähernd an die Bandbreite und Kosteneffektivität von Magnetbändern heranreicht.
Obwohl die Merkmale von Magnetbändern in bezug auf die Bandbreite sehr gut sind, läßt die Übertragungsgeschwindigkeit zu wünschen übrig. Sie wird in Stunden und Minuten gemessen, nicht in Millisekunden. Das älteste und immer noch gebräuchlichste Übertragungsmedium ist das verdrillte Kabelpaar. Es besteht aus zwei – meist 1 mm dicken – isolierten Kupferdrähten, die ähnlich eines DNS-Moleküls (hier ist nicht der Domain-Name-Service gemeint!) schneckenförmig umeinander gewunden sind. Die verdrillte Form bewirkt eine Reduzierung der elektromagnetischen Störungen durch benachbarte Leitungen. (Zwei parallele Kabel bilden eine einfache Antenne, ein verdrilltes Kabelpaar nicht.)
Die am meisten verbreitete Anwendung des verdrillten Kabelpaars ist das Telefonnetz. Fast alle Telefone sind auf diese Weise an die Fernmeldeämter angeschlossen. Verdrillte Kabelpaare können über mehrere Kilometer hinweg ohne Verstärkung arbeiten, für größere Entfernungen werden allerdings Repeater benötigt. Laufen viele verdrillte Kabelpaare über eine längere Strecke parallel, wie z.B. die aus einem Hochhaus kommenden Leitungen, werden sie in einer Schutzhülle gebündelt. Diese Kabelpaare würden sich gegenseitig stören, wenn sie nicht paarweise verdrillt wären. An größeren Netzknoten erreichen diese Bündel durchaus einen Durchmesser von einigen Zentimetern.
Verdrillte Kabelpaare können sowohl für analoge als auch für digitale Übertragungen genutzt werden. Die Bandbreite hängt von der Stärke der Drähte und der Entfernung ab. In vielen Fällen sind durchaus einige Megabit/s über Entfernungen von wenigen Kilometern möglich. Aufgrund ihrer oft ausreichenden Leistungsfähigkeit und der geringen Kosten werden derzeit und auch künftig noch verdrillte Kabelpaare sehr häufig verwendet.
Verdrillte Kabelpaare gibt es in verschiedenen Varianten, von denen zwei für Rechnernetze besonders wichtig sind. Verdrillte Kabelpaare der Kategorie 3 bestehen aus zwei isolierten und sanft gewundenen Drähten. Vier solche Paare werden normalerweise in einer Kunststoffhülse zusammengefaßt, um ausreichend Schutz zu bieten und die acht Drähte zusammenzuhalten. Vor 1988 war in den meisten Bürogebäuden ein Kabel der Kategorie 3 von einem zentralen Schaltschrank auf jedes Stockwerk verlegt. Diese Verlegung erlaubte den Anschluß von bis zu vier üblichen Telefonen oder zwei Telefonen mit mehreren Anschlüssen von jedem Büro aus zur Anlage des Fernmeldeamts im Schaltschrank.
Ab etwa 1988 wurden verdrillte Kabelpaare der Kategorie 5 eingeführt. Sie sind mit denen der Kategorie 3 vergleichbar, jedoch mit mehr Umdrehungen pro Zentimeter und einer Teflonbeschichtung. Damit sind diese Kabel noch besser gegen Störungen isoliert und gewährleisten eine höhere Signalqualität über größere Entfernungen, so daß sie sich gut für die Datenkommunikation mit hohen Geschwindigkeiten eignen. Die Kabeltypen beider Kategorien werden auch unabgeschirmte verdrillte Kabelpaare (Unshielded Twistet Pair – UTP) genannt, im Gegensatz zu den teuren abgeschirmten Kabelpaaren, die IBM Anfang der achtziger Jahre einführte, die sich aber außerhalb der IBM-Welt nie durchgesetzt haben.
Ein weiteres gebräuchliches Übertragungsmedium ist das Koaxialkabel (von vielen Netzwerkern auch liebevoll »Koax« genannt). Dieses Kabel ist besser abgeschirmt als verdrillte Kabelpaare, so daß es sich für größere Entfernungen und höhere Geschwindigkeiten eignet. Derzeit werden zwei Arten von Koaxialkabeln eingesetzt. Das 50-ohmige Kabel wird meist für digitale Übertragungen benutzt. Die zweite Art ist ein 75-ohmiges Kabel, das vorwiegend für analoge Übertragungen eingesetzt wird. Diese Unterscheidung gründet eher auf historischen als auf technischen Faktoren.
Ein Koaxialkabel besteht aus einem steifen Kupferdraht als Kern, der von einem Isoliermaterial ummantelt ist. Der Isolator wird wiederum von einem zylindrischen Leiter umschlossen. Dieser besteht meist aus einem eng geflochtenen Drahtnetz. Der äußere Leiter ist durch einen Kunststoffmantel geschützt.
Bauausführung und Abschirmung verleihen dem Koaxialkabel eine gesunde Kombination aus hoher Bandbreite und ausgezeichnetem Rauschwiderstand. Die mögliche Bandbreite hängt von der Kabellänge ab. Bei Kabellängen von einem km ist eine Datenrate von 1 bis 2 Gbps machbar. Längere Kabel können auch eingesetzt werden, jedoch mit niedrigeren Datenraten oder mit zwischengeschalteten Verstärkern. Koaxialkabel wurden früher häufig im Telefonnetz eingesetzt, inzwischen aber größtenteils von Lichtwellenleitern abgelöst, besonders auf Langstrecken. Allein in den USA werden täglich etwa 1.000 km Lichtwellenleiter verlegt (wenn man alle Faserstränge der Bündel mitrechnet). Koax wird nach wie vor häufig für das Kabelfernsehen und einige lokale Netze (LANs) verwendet.
Das Breitband-Koaxialkabel wird für analoge Übertragungen im normalen Kabelfernsehen eingesetzt. Der Begriff »Breitband« stammt aus der Welt des Telefons, wo er sich auf alles mit einer Breite von mehr als 4 kHz bezieht. In der Welt der Rechnernetze wird mit »Breitbandkabel« jedes Kabel bezeichnet, das für analoge Übertragungen eingesetzt wird.
Da Breitbandnetze die Standardtechnik des Kabelfernsehens nutzen, können sie für bis zu 300 MHz (und oft auch 450 MHz) benutzt werden und fast 100 km abdecken. Das ist der analogen Zeichengabe zuzuschreiben, die weniger anspruchsvoll ist als die digitale. Um digitale Signale über ein analoges Netz übertragen zu können, muß jede Schnittstelle eine Elektronik enthalten, um den ausgehenden Bitstrom in ein Analogsignal und das eingehende Analogsignal in einen Bitstrom zu verwandeln.
Breitbandsysteme werden in mehrere Kanäle aufgeteilt. Diese Kanäle können unabhängig voneinander für das analoge Fernsehen, Audio in CD-Qualität (1,4 Mbps) oder einen digitalen Bitstrom von beispielsweise 3 Mbps verwendet werden. Fernsehen und Daten können in einem Kabel gemischt werden.
Basisband und Breitband unterscheiden sich im wesentlichen dadurch, daß Breitbandsysteme Analogverstärker benötigen, um das Signal in bestimmten Abständen zu verstärken. Diese Verstärker können jedoch das Signal nur in eine Richtung weiterleiten. Daher kann ein Computer, der ein Datenpaket abschickt, den »stromaufwärts« gelegenen Computer nicht mehr erreichen, wenn ein Verstärker dazwischen liegt. Um dieses Problem zu umgehen, gibt es inzwischen die sogenannten Subsplit- und Midsplit-Systeme.
Breitbandsysteme werden auf mehrere Arten benutzt. Bestimmten Computerpaaren kann ein permanenter Kanal zum alleinigen Gebrauch zugewiesen werden. Andere Computer können über einen Kontrollkanal einen Kanal zeitweise für sich anfordern, um für die Dauer der Verbindung auf diesen Frequenzkanal umzuschalten. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß sich alle Computer um den Zugriff auf einen einzelnen Kanal oder eine Kanalgruppe bewerben.
Hinsichtlich der Übertragung digitaler Daten ist das Breitband- dem Basisbandkabel technisch unterlegen. Andererseits hat es den Vorteil eines inzwischen riesigen Installationsbestands. In den Niederlanden haben beispielsweise 90% aller Privathaushalte einen Kabelfernsehanschluß. Angesichts des vehementen Konkurrenzkampfes zwischen den Telefon- und den Kabelfernsehgesellschaften kann man davon ausgehen, daß Kabelfernsehsysteme bald Telefonanschluß und andere Dienste anbieten.
Viele Leute in der Computerindustrie sind sehr stolz darauf, wie schnell sich ihre Technologien weiterentwickeln. In den siebziger Jahren konnte ein schneller Rechner (z. B. CDC 6600) in 100 Nanosekunden (ns) eine Instruktion ausführen. Zwanzig Jahre danach führte ein schneller Cray-Rechner eine Instruktion in einer Nanosekunde aus. Das ist ein Verbesserungsfaktor von 10 pro Jahrzehnt – wirklich nicht schlecht.
In der gleichen Zeit entwickelte sich die Datenkommunikation von 56 Kbps (ARPANET, Vorläufer des Internet) auf ein Gbps (moderne optische Übertragung). Das ist ein Zuwachs von über 100 pro Jahrzehnt.
Einzelne CPUs nähern sich allmählich physischen Grenzen, z.B. der Lichtgeschwindigkeit. Demgegenüber beträgt die erreichbare Bandbreite bei der heutigen Glasfasertechnik sicherlich mehr als 50.000 Gbps (50 Tbps), wobei man sich schon nach einem noch besseren Material umsieht. Die heute praktisch auf 1 Gbps begrenzte Zeichengabe ist unserer Unfähigkeit zuzuschreiben, zwischen elektrischen und optischen Signalen schneller umzuschalten. In Labortests sind 100 Gbps auf kurzen Strecken machbar. Eine Geschwindigkeit von einem Terabit/s ist nur noch ein paare Jahre entfernt. Volle optische Systeme, auch Ein- und Ausgänge von Computern, sind in Reichweite.
Ein optisches Übertragungssystem hat drei Komponenten: die Lichtquelle, das Übertragungsmedium und den Detektor. Konventionell bezeichnet ein Lichtimpuls ein Einer- und die Abwesenheit von Licht ein Null-Bit. Das Übertragungsmedium ist eine hauchdünne Glasfaser. Der Detektor erzeugt einen elektrischen Impuls, wenn Licht auf ihn fällt. Durch Anschließen einer Lichtquelle an einem Ende einer optischen Faser und eines Detektors am anderen Ende erhalten wir ein unidirektionales Datenübertragungssystem, das ein elektrisches Signal annimmt, in Lichtimpulse konvertiert, überträgt und die Ausgabe dann am empfangenden Ende wieder in ein elektrisches Signal umwandelt.
Wird der Durchmesser der Faser auf eine einzige Wellenlänge reduziert, verhält sich die Faser wie ein Wellenleiter. Das Licht breitet sich ohne Reflexion entlang einer geraden Linie aus. Diese Fasern werden Einzelmodusfasern genannt. Einzelmodusfasern benötigen als Sender anstelle von (preisgünstigen) LEDs (teure) Laserdioden, können aber die Daten effektiver und über längere Strecken übermitteln. Derzeit erhältliche Einzelmodusfasern können Daten in mehreren Gbps über 30 km übertragen. In Laborversuchen wurden über kürzere Entfernungen noch höhere Datenraten erreicht. In Experimenten wurde festgestellt, daß leistungsstarke Laser eine Faser ohne Repeater 100 km weit schicken können, allerdings in niedrigeren Geschwindigkeiten. Laufende Forschungsarbeiten mit erbiumlegierten Fasern versprechen noch größere Entfernungen ohne Repeater.
Wären die Übertragungsmedien perfekt, würde der UebertragungsstoerungenEmpfänger genau das gleiche Signal empfangen, das der Sender gesendet hat. Leider sind die Medien nicht perfekt, so daß das empfangene Signal nicht mit dem übertragenen übereinstimmt. Bei digitalen Daten kann dieser Unterschied zu Fehlern führen.
Übertragungsleitungen leiden an drei größeren Problemen: Dämpfung, Laufzeitverzerrung und Rauschen. Mit Dämpfung ist der Energieverlust gemeint, der entsteht, während sich das Signal auswärts verbreitet. Bei terrestrischen Medien (z.B. Kabeln und Lichtwellenleitern) fällt das Signal logarithmisch mit zunehmender Entfernung ab. Die Menge an verlorener Energie hängt von der Frequenz ab. Um die Wirkung dieser Frequenzabhängigkeit zu erkennen, stelle man sich ein Signal nicht als eine einfache Wellenform, sondern als Reihe von Fourierkomponenten vor. Jede Komponente wird Uebertragungsstoerungenunterschiedlich stark gedämpft, was zu einem unterschiedlichen Fourierspektrum beim Empfänger und damit zu einem unterschiedlichen Signal führt.
Bei einer zu starken Dämpfung ist der Empfänger eventuell nicht in der Lage, das Signal überhaupt zu erkennen, oder aber das Signal fällt unter den Rauschpegel ab. In vielen Fällen sind die Dämpfungseigenschaften eines Mediums bekannt, so daß entsprechend Verstärker installiert werden können. Dieser Ansatz hilft, kann aber die Originaltreue des übertragenen Signals auch nicht herstellen.
Die zweite Beeinträchtigung ist die Laufzeitverzerrung. Sie wird durch die Tatsache verursacht, daß verschiedene Fourierkomponenten in unterschiedlichen Geschwindigkeiten reisen. Bei digitalen Daten kann es passieren, daß schnelle Komponenten von einem Bit eventuell langsame Komponenten des vorauseilenden Bits ein- und überholen, so daß die zwei Bits vermischt werden, was die Wahrscheinlichkeit eines fehlerhaften Empfangs erhöht.
Die dritte Beeinträchtigung ist das Rauschen. Das ist eine unerwünschte Energie von anderen Quellen. Thermisches Rauschen wird durch Zufallsbewegung der Elektronen in einem Draht verursacht und ist unvermeidbar. Nebensprechen ist z.B. eine Rauschstörung, die durch induktive Kopplung zwischen zwei eng benachbarten Drähten verursacht wird. Zuweilen hört man bei einem Telefongespräch Bruchstücke eines anderen Gesprächs. Das ist Nebensprechen. Schließlich gibt es Impulsgeräusche, die durch Spannungsspitzen in der Stromleitung oder durch andere Quellen verursacht werden.
In einem Telefonsystem werden zwei verschiedene Vermittlungstechniken angewandt: Leitungsvermittlung und Paketvermittlung. Diese beiden Techniken werden in den nächsten Abschnitten kurz vorgestellt.
Wenn Sie (oder Ihr Computer) eine Telefonverbindung aufbauen, suchen die Vermittlungseinrichtungen im Telefonsystem eine durchgehende Kupferverbindung von Ihrem Telefon zu dem des anderen Teilnehmers. Diese Technik heißt Leitungsvermittlung. Wenn eine Verbindung eine Vermittlungsstelle durchläuft, wird eine physische Verbindung zwischen der Leitung, auf der der Anruf ankommt, und einer Ausgangsleitung hergestellt.
Ein wichtiges Merkmal der Leitungsvermittlung ist die Notwendigkeit, einen Ende-zu-Ende-Pfad einzurichten, bevor Daten übertragen werden können. Die zwischen dem Ende des Wählvorgangs und dem Beginn des Klingelzeichens verstrichene Zeit kann gut 10 Sekunden betragen, bei Ferngesprächen sogar mehr. Während dieser Zeit jagt das Telefonsystem nach einem Kupferpfad. Ebenfalls vor Beginn der Datenübertragung muß das Rufanforderungssignal den ganzen Weg bis zum Ziel verteilt und bestätigt werden. Bei vielen Computeranwendungen (z.B. Prüfung von Kreditkarten an Verkaufsstellen usw.) sind lange Aufbauzeiten sehr lästig.
Eine Folge des Kupferpfades zwischen zwei Teilnehmern ist die, daß nach beendigtem Aufbau der Verbindung als einzige Verzögerung für die Daten nur die Zeit der Verteilung des elektromagnetischen Signals (ca. 5 ms je 1.000 km) anfällt. Eine weitere Folge des aufgebauten Pfades ist die, daß keine Überlastungsgefahr besteht, d.h., nachdem eine Verbindung durchgestellt wurde, kann es kein Besetztzeichen geben (vorher ja, falls nicht genügend Leitungen zur Verfügung stehen).
Eine alternative Vermittlungsstrategie ist die Speichervermittlung. Bei der Anwendung dieser Vermittlungstechnik wird kein physischer Kupferpfad im voraus zwischen Sender und Empfänger aufgebaut. Statt dessen wird der vom Sender verschickte Datenblock im ersten Vermittlungsamt (Router) zwischengespeichert und dann später weitergeleitet. Jeder Block geht vollständig ein, wird auf Fehler geprüft und dann weiterbefördert.
Die ersten elektromechanischen Telekommunikationssysteme nutzten die Speichervermittlung für Telegramme. Die Nachricht wurde auf einem Papierband offline im Telegrafenamt gestanzt, eingelesen und über eine Kommunikationsleitung zum nächsten Amt übertragen, wo sie wiederum auf einem Papierstreifen gelocht und dann ausgegeben wurde. Dort wurde das Band abgerissen und in einen Bandleser eingelesen.
Bei der Speichervermittlung gibt es in bezug auf die Blockgröße keine Grenze, was bedeutet, daß Router (in einem modernen System) Platten haben müssen, um lange Blöcke zwischenspeichern zu können. Es bedeutet auch, daß ein einzelner Block eine Router/Router-Leitung für Minuten belegen kann, so daß die Speichervermittlung für interaktiven Verkehr (z.B. Multimedia-Anwendungen) nutzlos ist.
Um diese Probleme zu vermeiden, wurde die Paketvermittlung erfunden. Paketvermittelte Netze stellen hinsichtlich der Blockgröße eine straffere Obergrenze auf, ermöglichen aber, daß Pakete im Hauptspeicher des Routers zwischengelagert werden. Durch Sicherstellung, daß kein Benutzer eine Übertragungsleitung lange (Millisekunden) blockieren kann, eignen sich paketvermittelte Netze sehr gut zur Handhabung von interaktivem Verkehr.
Leitungs- und Paketvermittlung unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht. Der wichtigste Unterschied ist der, daß die Leitungsvermittlung statistisch die erforderliche Bandbreite im voraus reserviert, während sie bei der Paketvermittlung nach Bedarf belegt und freigegeben wird. Bei der Leitungsvermittlung wird Bandbreite verschwendet, wenn sie einer Verbindung zugewiesen wurde, aber nicht benutzt wird. Bei der Paketvermittlung kann sie von anderen Paketen, die aus völlig anderen Quellen stammen, benutzt werden, weil Verbindungen nie dediziert aufgebaut werden. Genau aus diesem Grund kann ein Router aber auch durch hohe Verkehrsspitzen überschwemmt werden, was bedeutet, daß er keine Speicherkapazität mehr frei hat und Pakete dadurch verlorengehen.
Im Gegensatz zur Leitungsvermittlung werden die Router bei der Paketvermittlung klar angewiesen, Geschwindigkeits- und Codeumwandlungen durchzuführen. Außerdem können sie in gewissem Umfang auch Fehlerkorrekturen ausführen. In manchen paketvermittelten Netzen passiert es aber auch, daß Pakete in der falschen Reihenfolge am Ziel zugestellt werden. Bei der Leitungsvermittlung kann die Anordnung von Paketen nicht umgestellt werden.
Weiterhin unterscheiden sich die beiden Vermittlungstechniken dadurch, daß die Leitungsvermittlung völlig transparent ist. Sender und Empfänger können die Bitrate, das Format oder die Rahmenmethode beliebig wählen. Der Träger weiß davon nichts und kümmert sich nicht darum. Bei der Paketvermittlung bestimmt der Träger die grundlegenden Parameter. Das kann grob mit einer Straße gegenüber der Eisenbahn verglichen werden. Im Straßenverkehr bestimmt der Benutzer Größe, Geschwindigkeit und Art des Fahrzeugs. Bei der Eisenbahn werden diese Parameter vom Betreiber bestimmt. Genau diese Transparenz ermöglicht die Koexistenz von Sprache, Daten und Telefax im Telefonsystem.
Seit mehr als einem Jahrhundert ist die primäre HintergruendeInfrastruktur der internationalen Telekommunikation das öffentliche leitungsvermittelte Telefonsystem. Dieses System wurde für die analoge Sprachübertragung ausgelegt und ist für den modernen Kommunikationsbedarf angemessen. Unter der Annahme einer starken Nachfrage nach digitalen Ende-zu-Ende-Diensten taten sich die Telefongesellschaften der Welt 1984 unter der Schirmherrschaft von CCITT zusammen und vereinbarten den Bau eines neuen, voll digitalen leitungsvermittelten Telefonsystems mit Fertigstellungsziel kurz nach der Jahrtausendwende. Dieses neue System heißt ISDN (Integrated Services Digital Network – diensteintegrierendes digitales Fernmeldenetz) und soll als vorrangiges Ziel die Integration von Sprach- und Datendiensten erfüllen. In den folgenden Abschnitten wird beschrieben, was es mit ISDN auf sich hat und wie es funktioniert.
Der wichtigste Dienst ist auch bei ISDN die Sprachübermittlung, allerdings mit vielen neuen Funktionen. Bezeichnend für ISDN sind verschiedene spezifische Leistungsmerkmale, z.B.:
Zu den neuen Datendiensten zählen verschiedene Sicherheitsdienste, wie Brand-, Einbruch- oder Notrufschaltungen.
ISDN gründet auf dem Konzept einer digitalen Pipeline zwischen dem Kunden und dem Betreiber. Durch diese digitale Pipeline strömen Bits hin und her. Ob die Bits von einem digitalen Telefon, einem digitalen Terminal, einem digitalen Faxgerät oder einem anderen Gerät stammen, ist irrelevant. Wichtig ist nur, daß die Bits durch die Pipeline in beide Richtungen fließen können.
Die digitale Pipeline unterstützt normalerweise mehrere unabhängige Kanäle durch Anwendung des Zeitmultiplexverfahrens. Das genaue Format und das Multiplexen des Bitstroms ist ein sorgfältig definierter Teil der Schnittstellenspezifikation der digitalen Pipeline. Zwei grundsätzliche Standards wurden für die Pipeline ausgearbeitet: einer mit niedriger Bandbreite für Privathaushalte und einer mit einer höheren Bandbreite für kommerzielle Nutzer. Des weiteren können sich Unternehmen auch mehrere Pipelines einrichten lassen, falls ihre Kapazitätsanforderungen über den ISDN-Basisanschluß hinausgehen.
In Abbildung 8.1 sehen wir die normale Konfiguration für einen Privathaushalt oder eine kleine Firma. Der Betreiber installiert beim Kunden eine Dose, den sogenannten NT-Netzabschluß. An dieser Dose endet die Anschlußleitung des Betreibers, und die ISDN-Hausinstallation beginnt. Der Haushalt bzw. das Büro kann mehrere Kilometer vom Betreiberamt entfernt sein. Der Anschluß erfolgt über das verdrillte Kabelpaar, das zuvor für den normalen Telefonanschluß benutzt wurde. Die NT1-Dose hat einen Stecker, in den ein passives Buskabel eingesteckt wird. An dieses Kabel können bis zu acht ISDN-Geräte, z.B. Telefone, Terminals, Alarmanlagen usw., angeschlossen werden, ähnlich wie beim Anschluß von Endgeräten an ein LAN. Aus Sicht des Kunden ist die Netzgrenze der NT1-Anschluß.
Abbildung 8.1: ISDN-Konfiguration für einen Privathaushalt oder eine kleine Firma
Für größere Unternehmen ist das obige Modell ungeeignet, da normalerweise mehr gleichzeitige Verbindungen geführt werden, als der Bus verkraften kann. Für diese Umgebungen eignet sich das Modell in Abbildung 8.2. Bei diesem Modell ist ein NT2-Anschluß, genannt PBX (Private Branch eXchange – Nebenstellenanlage) mit NT1 verbunden und bietet die echte Schnittstelle für Telefone, Terminals und andere Geräte. Eine ISDN-PBX unterscheidet sich grundsätzlich kaum von einem ISDN-Netzanschluß, ist normalerweise aber kleiner und kann weniger Gespräche gleichzeitig abarbeiten.
Abbildung 8.2: ISDN-Konfiguration für größere Unternehmen
CCITT hat zwischen den verschiedenen Geräten die vier Bezugspunkte R, S, T und U definiert. Diese Bezugspunkte sind in Abbildung 8.2 gekennzeichnet. Bezugspunkt U ist die Verbindung zwischen der ISDN-Vermittlung beim Netzbetreiber und dem NT1-Anschluß des Kunden. Derzeit ist das ein verdrilltes Kabelpaar (das herkömmliche Telefonkupferkabel), wird aber in der Zukunft eventuell durch Glasfaserkabel ersetzt. Bezugspunkt T ist das, was der Stecker an NT1 dem Kunden übergibt. Bezugspunkt S ist die Schnittstelle zwischen der ISDN-PBX und den ISDN-Endgeräten, während Bezugspunkt R die Verbindung zwischen dem Terminaladapter und Endgeräten ohne ISDN herstellt. Am Bezugspunkt R werden viele verschiedene Schnittstellenarten benutzt.
Viele angebotene Geräte sind mit einer R-Schnittstelle gekennzeichnet. Normalerweise gilt das für den Anschluß analoger Telefone sowie Modems und Fax. Der Vorteil dieser Geräte liegt auf der Hand: Sie können die vorhandenen analogen Anlagen für den ISDN-Anschluß benutzen. Die R-Schnittstelle ist aber nicht auf die Analogtechnik beschränkt, sondern unterstützt gleichzeitig auch alle neuen ISDN-Geräte.Die ISDN-Pipeline unterstützt mehrere Kanäle, die durch das Zeitmultiplexverfahren aufgeteilt werden. Mehrere Kanaltypen wurden standardisiert:
Bisher wurden von CCITT drei Kombinationen von Kanälen standardisiert:
Der Basisanschluß kann als Ablösung des Basisanschlusskonventionellen Telefondienstes (POTS – Plain Old Telephone Service) für Privathaushalte oder kleinere Firmen betrachtet werden. Jeder B-Kanal mit 64 Kbps unterstützt einen PCM-Sprachkanal mit 8-Bit-Mustern, die 8.000 mal pro Sekunde abgetastet werden. Die Zeichengabe erfolgt auf einem getrennten D-Kanal mit 16 Kbps, so daß dem Benutzer die vollen 64 Kbps zur Verfügung stehen.
Da sich ISDN so stark auf 64-Kbps-Kanäle konzentriert, nennt man es N-ISDN (Schmalband-ISDN), im Gegensatz zum Breitband-ISDN (ATM), das später beschrieben wird.
Damit alle im ISDN betriebenen Endgeräte (Telefone, PC-Karten usw.) miteinander kommunizieren können, müssen sie die gleiche Sprache sprechen. Diese Sprache ist das Protokoll. Im nationalen ISDN ist das 1TR6. Da nunmehr fast ausschließlich europäisch einheitliche Anschlüsse mit der Bezeichnung »Euro-ISDN« vertrieben werden, hat sich auch eine neue Sprache, d.h. ein neues Protokoll herausgebildet. Dieses Protokoll heißt DSS1 (Digital Subscriber Signalling System No. 1).
Inzwischen wurde eine neue Familie von Hardware und Protokollen entwickelt, mit der wesentlich höhere Datenraten möglich sind. Leute, wir sprechen hier von Megabits! Informieren Sie sich über die *DSL-Technologien (ADSL, HDSL und SDSL) an folgenden Web-Sites:
Ein Basisanschluß kann in zwei Varianten geliefert werden: Als Mehrgeräteanschluß oder als Anlagenanschluß. Bei einem Mehrgeräteanschluß können Sie innerhalb von Wohnung oder Büro die Telefonkabel beliebig verlegen und an allen gewünschten Stellen ISDN-Anschlußdosen vom Typ IAE anbringen, an denen Endgeräte eingesteckt werden sollen. An jeder dieser Dosen können maximal zwei Geräte angebracht werden. An Stellen mit erhöhtem Endgerätebedarf können Sie auch eine ISDN-Steckdosenleiste anbringen, an die insgesamt 6 ISDN-Endgeräte eingesteckt werden können. Insgesamt kann die Entfernung ab NT-Netzabschluß bis zur letzten IAE-Steckdose bis zu 200 Meter betragen.
Der Primärmultiplexanschluß ist für den PrimaermultiplexanschlussBezugspunkt T von Unternehmen mit einer privaten Nebenstellenanlage gedacht. Er hat (in Europa) 30 B-Kanäle und einen D-Kanal (64 Kbps). Für die Kombination 30B + 1D hat man sich entschieden, damit ein ISDN-Rahmen angenehm in das 2.048-Mbps-System von CCITT paßt. Die Zeitschlitze von 30 Sekunden im CCITT-System werden für die Rahmenbildung und allgemeine Netzwartung benutzt. Die Anzahl von D-Kanälen pro B-Kanal im Primärmultiplexanschluß ist viel geringer als beim Basisanschluß, da in diesem Bereich nicht viele Meßwerte oder Paketdaten mit niedriger Bandbreite erwartet werden.
Wenn Sie einen großen Kommunikationsbedarf haben, kommt für Sie eher diese Anschlußart in Frage. Im Gegensatz zum Basisanschluß verfügt der Primärmultiplexanschluß über insgesamt 30 Nutzkanäle. Das heißt, daß Sie mit einem Primärmultiplexanschluß beispielsweise 30 Gespräche gleichzeitig führen können oder aber gleichzeitig auf 30 Leitungen telefonieren, Daten übertragen, Faxe versenden und empfangen oder Datex-J betreiben können.
Neben den 30 B-Kanälen mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von je 64.000 Bit/s gibt es wie beim Basisanschluß einen D-Kanal. Er ist auch bei dieser Anschlußart für die Kommunikation zwischen dem ISDN-Teilnehmer und dem Vermittlungsamt der Deutschen Telekom zuständig, kann hier aber 64.000 Bit/s übertragen.
Implementiert wird der Primärmultiplexanschluß mit zwei »alten« Kupferkabelpaaren oder zwei Glasfasern.
Beim Primärmultiplexanschluß im Euro-ISDN gibt es ebenfalls zwei Varianten: Standard- oder Komfortanschluß. Bei der Wahl des Standard- oder Komfortanschlusses geht es darum, welche Leistungsmerkmale Sie nutzen wollen. Der günstigere Standardanschluß erlaubt beispielsweise nicht die Anrufweiterschaltung oder das Anklopfen. Es handelt sich hier also um Ausstattungsvarianten.
Obwohl es den Anschein hat, daß man an einen ISDN-Anschluß so gut wie alles anschließen kann, ist für ISDN Spezialelektronik erforderlich. Versuchen Sie beispielsweise, über Ihre ISDN-Anlage ein analoges Modem anzusprechen, kommt keine Verbindung zustande und umgekehrt. Insgesamt gilt, daß ISDN nicht mit alten Telefonanlagen abwärts kompatibel ist.ISDN ist ein breit angelegter Versuch, das analoge Telefonsystem durch ein digitales abzulösen, das Sprache und Datenverkehr unterstützt. Eine weltweite Vereinbarung über den Schnittstellenstandard für den Basisanschluß sollte zu einer großen Marktnachfrage nach ISDN-Anlagen führen, was wiederum Massenproduktion, Kostendegression und preisgünstige VLSI-Chips bedeutet. Leider hat der Standardisierungsprozeß Jahre gedauert, und die Technologie ist den Bemühungen in diesem Bereich davongelaufen, so daß der Standard, als er endlich verabschiedet wurde, auch schon überholt war.
Für die Nutzung in Privathaushalten besteht die größte Nachfrage nach neuen Diensten zweifellos im Video-on-Demand. Leider hat der ISDN-Basisanschluß nicht die erforderliche Bandbreite (um zwei Größenordnungen zu knapp). Für die Nutzung im kommerziellen Bereich ist die Situation noch ernster. Die derzeit verfügbaren LANs bieten mindestens 10 Mbps und werden heute bereits von LANs mit 100 Mbps abgelöst. Das Vorhaben, Unternehmen Dienste mit 64 Kbps anzubieten, war in den achtziger Jahren ein interessantes Angebot. Heute ist es ein Witz.
Dennoch hat ISDN eine Zukunft, aber durch einen völlig unerwarteten Anwendungsbereich: den Internet-Zugriff. Verschiedene Unternehmen verkaufen inzwischen ISDN-Adapter, die die Kanalkombination 2B + D zu einem digitalen Kanal mit 144 Kbps zusammenfassen. Viele Internet-Provider unterstützen diese Adapter. Daraus resultiert, daß Leute über eine voll digitale Verbindung mit 144 Kbps auf das Internet zugreifen können anstelle des Zugriffs über ein analoges Modem mit derzeit maximal 28,8 Kbps. Für viele Internet-Surfer lohnt sich der Zugewinn eines Faktors von Fünf zum Herunterladen von WWW-Pages. Während B-ISDN mit 155 Mbps noch besser ist, steht N-ISDN mit seinen 144 Kbps heute zu einem erschwinglichen Preis zur Verfügung. Das könnte die Marktnische sein, in der sich ISDN in den nächsten Jahren erfolgreich niederlassen kann.
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Informationen über die neuen ISDN-Standards finden Sie bei http://www.bellcore.com/ISDN/ISDN.html und http://www.ocn.com/ocn/niuf_top.html . |
Als man bei CCITT endlich feststellte, daß N-ISDN niemanden vom Hocker reißen würde, versuchte man, sich einen neuen Dienst auszudenken, der das schaffen könnte. Aus diesen Bemühungen entstand Breitband-ISDN (B-ISDN). Das ist im Prinzip eine digitale virtuelle Leitung zum Übertragen von Paketen (Zellen) mit fester Größe zwischen Quelle und Ziel mit 155 Mbps. Da diese Datenrate sogar für (nicht komprimiertes) HDTV ausreichend ist, dürfte sie auch die hungrigsten Bandbreitenschlucker für mindestens ein paar Jahre sättigen.
Während N-ISDN ein verhaltener Schritt in das digitale Zeitalter war, ist B-ISDN ein mutiger Sprung ins Unbekannte. Die Vorteile sind enorm, z.B. eine Steigerung der Bandbreite gegenüber N-ISDN um einen Faktor von 2.500, aber die Herausforderungen sind ebenso überwältigend.
B-ISDN basiert auf der ATM-Technologie. ATM ist im Grunde Hintergruendeeine paketvermittelte, keine leitungsvermittelte Technik (obwohl sie die Leitungsvermittlung relativ gut emulieren kann). Demgegenüber ist sowohl das vorhandene öffentliche Fernsprechwählnetz als auch das N-ISDN leitungsvermittelt. Durch diese Änderung ist ein enormes Wissenspotential und viel Erfahrung bei den Betreibern und Kunden praktisch mit einem Schlag überholt.
Als wäre das noch nicht genug, kann B-ISDN nicht über die vorhandenen verdrillten Kabelpaare laufen, zumindest nicht über nennenswerte Entfernungen. Das bedeutet, daß durch die Einführung von B-ISDN alle vorhandenen eingebuddelten Ortsleitungen herausgerissen und entweder durch verdrillte Kabelpaare der Kategorie 5 oder durch Glasfaserkabel ersetzt werden müßten. Des weiteren können Raum- und Zeitmultiplexvermittler in der Paketvermittlung nicht eingesetzt werden. Sie alle müßten durch neue Vermittler auf der Grundlage völlig anderer Prinzipien abgelöst werden, die selbstverständlich auch viel höhere Geschwindigkeiten unterstützen müssen. Das einzige, was bei dieser Umstellung gerettet werden kann, sind die Glasfaserbündel von Fernleitungen.
Werden etwa hundert Jahre an kumulierten Erfahrungen und Fachkenntnissen sowie Investitionen in Milliardenhöhe auf beiden Seiten, bei den Nutzern und den Betreibern, mit einem Schlag über Bord geworfen, kann man ohne Übertreibung von einem entscheidenden Schritt sprechen. Dennoch ist den Telefongesellschaften klar, daß die Kabelfernsehbetreiber, die in diesem Bereich bereits in den Startlöchern lauern und beim Thema Video-on-Demand glasige Augen bekommen, ohne Zögern den Bereich übernehmen würden. Obwohl eher wahrscheinlich ist, daß wir mit dem vorhandenen öffentlichen Fernsprechwählnetz und mit N-ISDN noch mindestens ein Jahrzehnt oder vielleicht länger leben werden, dürfte die Zukunft langfristig bei ATM liegen.
Leser, die an weiterführender Literatur über Netzwerktechniken, das World Wide Web und Multimedia-Anwendungen interessiert sind, empfehle ich das Buch Multimedia im Netz von François Fluckiger (ISBN 3-8272-9522-X, Prentice Hall Verlag GmbH).Für die Einrichtung eines ISDN-Anschlusses fallen Gebuehreneinmalige Anschlußkosten und monatliche Grundgebühren an. Ferner werden für alle im ISDN aufgebauten Verbindungen die üblichen Verbindungskosten berechnet.
Da sich die Gebührenordnung häufig ändert, ist es kaum sinnvoll, in diesem Buch die Gebühren für die jeweiligen ISDN-Anschlüsse aufzuführen. Außerdem hängen die Kosten auch davon ab, welche ISDN-Leistungsmerkmale Sie in Anspruch nehmen.
Wenn Sie erwägen, sich einen ISDN-Anschluß einzurichten, erkundigen Sie sich vorab bei Ihrem Fernmeldeamt über die aktuellen Leistungen und Gebühren.
Sie können sich den Vergleich des Preis-/Leistungsverhältnisses vereinfachen, indem Sie eine Checkliste der benötigten Leistungsmerkmale und Ihre Nutzungsschwerpunkte zusammenstellen.Auf diesen Teil sind Sie sicherlich schon lange gespannt. Im folgenden erhalten Sie ein paar Anregungen zu Hardware, die mit ISDN benutzt werden kann. Im ISDN-Jargon heißen diese Geräte Terminaladapter. Man unterscheidet zwischen drei Typen:
Als Beispiel wird hier die Konfiguration von Motorola BitSURFR, einem externen Terminaladapter, der an den seriellen Port angeschlossen wird, beschrieben. Diese Beschreibung soll einen Einblick in die Einzelheiten geben, die bei den meisten ISDN-Terminaladaptern für den Anschluß an den seriellen Port mehr oder weniger gleich sind. (Die Tatsache, daß hier bestimmte Produkte nicht erwähnt oder beschrieben werden, sagt nichts über deren Qualität aus.) Die internen Karten sind je nach Hersteller sehr unterschiedlich, deshalb ist es nicht sinnvoll, hier ein ausführliches Beispiel aufzuführen.
Beachten Sie, daß sich die Produktinformationen der Hersteller ständig im Zuge von Weiterentwicklungen ändern. Bis Sie dieses Buch in der Hand halten, sind eventuell einige Angaben schon überholt. Sie können sich bei Dan Kegels ISDN-Web-Site ( http://www.alumni.edu/~dank/isdn ) und bei mir ( http://www.bryce.com/~bryce ) neue bzw. zusätzliche Informationen und Anregungen einholen.Die erste Kategorie von ISDN-Hardware, die ich »externe Terminaladapter« nenne, wird auch unter den Begriffen »ISDN-Modem« oder einfach »Terminaladapter« gehandelt. Diese weisen folgende Merkmale auf:
Diese Anlagen sind eine gute Lösung für ISDN. Wie bei allem gibt es aber auch Nachteile. Der größte Nachteil ist die Nutzung des seriellen Ports. Seine Leistung in bezug auf die Übertragungsgeschwindigkeit ist begrenzt. Wenn Sie unter Windows 3.x arbeiten, schränken die in Windows enthaltenen Treiber die Geschwindigkeit des seriellen Ports beträchtlich ein. Als mögliche Lösung können Sie einen seriellen Porttreiber von einem Drittanbieter installieren. Zu den beliebten Programmen zählen TurboCom, CyberCom und KingCom. Sie sind normalerweise in der ISDN-Software enthalten.
Diese Softwareprogramme nützen aber nicht viel, wenn Sie einen älteren seriellen Port haben. Für ISDN sollten Sie unbedingt einen seriellen Port 16550A UART haben. Andernfalls können Sie nicht die potentiell in ISDN möglichen Übertragungsleistungen erreichen. Falls Sie Ihren PC erst kürzlich angeschafft haben, ist er wahrscheinlich mit einem 16550A ausgestattet. Bei älteren Maschinen ist das nicht der Fall. Sie können aber eine Karte mit einem oder mehreren seriellen Ports 16550A für knapp DM 200 kaufen.
Falls Sie schon auf Windows 95 umgestellt haben, brauchen Sie keine speziellen Softwaretreiber für die seriellen Ports. Unter der Annahme, daß Ihr PC mit einem 16550A ausgestattet ist, unterstützt Windows 95 Datenraten von bis zu 921.600 Bit/s (siehe Abbildung 8.3).
Abbildung 8.3: Beachten Sie die Datenraten von bis zu 921.600 bps, gegenüber 57.600 bps in Windows 3.x
Windows 95 bringt auch UNIMODEM in die Welt der Modems. Das ist ein universeller Modemtreiber und bedeutet, daß Sie in Ihren Anwendungen keinen Modemtyp mehr auswählen müssen. Windows 95 besorgt das automatisch.
Ferner bietet Windows 95 TAPI (Windows Telephony API) als Teil von WOSA (Windows Open Services Architecture). Das vereinfacht die Kommunikation und Kontrolle von Telefonverbindungen ganz erheblich. Die Nutzung des D-Kanals für Signalgabezwecke wird von Windows 95 (außer dem ersten Release) ebenfalls automatisch erkannt.
Außerdem unterstützt Windows 95 den USB (Universal Serial Bus). USB revolutioniert den Anschluß von Geräten am PC. Der Bus läuft mit 12 Megabit pro Sekunde und unterstützt bis zu 63 Geräte für isochrone und asynchrone Datenkommunikation. Tastatur, Maus, Modems, ISDN-Geräte und vieles mehr nutzen USB. Sehen Sie auch einmal bei http://www.teleport.com/~USB nach.
Im ersten Release von Windows 95 waren einige ISDN-Merkmale nicht vorhanden. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf Arbeitsplatz, und wählen Sie Eigenschaften, dann können Sie Ihre Version ablesen. Die vollen ISDN-Vorteile können Sie nur mit dem neuesten Windows-Release ausschöpfen. Sehen Sie sich einmal bei http://www.microsoft.com um.Ein wichtiges Merkmal von Terminaladaptern, die an den seriellen Port angeschlossen werden, ist die Nutzung des ursprünglich von Hayes entwickelten AT-Befehlssatzes. Das vereinfacht die Ausführung von Modemanwendungen. Achten Sie aber auf Varianten. Während ATDT normalerweise für die Tonwahl benutzt wird, ist dieser Befehl bei manchen Geräten, die ISDN und analoge Funktionen unterstützen, für den Verbindungsaufbau zu analogen Modems reserviert, und ATD wird für ISDN-Funktionen benutzt.
Ein gutes Beispiel der unterschiedlichen Verwendung von ATD/ATDT ist Impact von 3Com. ATD aktiviert den Verbindungsaufbau über ISDN und ATDT den zu analogen Modems. Das I-Modem, ein vergleichbares Produkt von US Robotics, benutzt ATDT zum Wählen und ermittelt dann, ob die Verbindung über ISDN oder analog hergestellt werden muß.Die Vorteile des AT-Befehlssatzes werden im Laufe der Zeit mit den Weiterentwicklungen von ISDN schwinden. Vorläufig befinden sich diese Entwicklungen aber erst im Anfangsstadium, so daß die AT-Befehle sehr nützlich sind. Eine Reihe ausgezeichneter Geräte, die den AT-Befehlssatz nutzen, werden angeboten. Ich beschreibe hier als Beispiel BitSURFR von Motorola.
BitSURFR von Motorola wurde als plug-and-play-fähiges Gerät ausgelegt, das diese Merkmale von Windows 95 voll nutzt. Abbildung 8.4 zeigt die automatische Erkennung von BitSURFR durch Windows 95 bei der Hardwareinstallation. Sie brauchen BitSURFR lediglich an einen freien seriellen Port anzuschließen und die Hardwareinstallation über die Systemsteuerung in Windows 95 auszuführen. Klicken Sie auf Start, Einstellungen, Systemsteuerung, dann doppelklicken Sie auf Hardware. Wählen Sie Weiter, und lassen Sie Windows 95 den BitSURFR für Sie finden und installieren. Alle Einstellungen werden automatisch gesetzt.
Abbildung 8.4: Windows 95 mit Plug and Play erkennt den Motorola BitSURFR
Anschließend installieren Sie die mitgelieferte Konfigurationssoftware von BitSURFR. Legen Sie die Diskette ein und wählen Sie Software in der Systemsteuerung. Lassen Sie Windows die Softwareinstallation für Sie ausführen. Dann öffnen Sie Start, wählen Programme und die Motorola-Gruppe. Doppelklicken Sie auf das Programmsymbol, das für die BitSURFR-Software angelegt wurde.
Im Eingangsbildschirm (siehe Abbildung 8.5) öffnen Sie das Access-Menü und wählen Define Adapter. Im Dialogfeld Define Adapter (siehe Abbildung 8.6) klicken Sie auf die Model-Liste, wählen BitSURFR und klicken auf OK.
Abbildung 8.5: Eingangsbildschirm des Konfigurationsmanagers von BitSURFR
Abbildung 8.6: Auswahl des Adapters im Konfigurationsmanager von BitSURFR
Wechseln Sie in den Eingangsbildschirm, und wählen Sie File, New. Das in Abbildung 8.7 dargestellte Fenster erscheint mit verschiedenen Auswahlregistern. Im Register ISDN Provisioning geben Sie in den Feldern die Parameter ein, die Sie von Ihrem Fernmeldeamt erhalten haben. Falls Sie keine anders lautenden Werte haben, lassen Sie die TEI-Einträge auf Automatic.
Abbildung 8.7: Einstellen der ISDN-Parameter in BitSURFR
Geben Sie in den Feldern SPIDs und Directory keine Bindestriche oder Leerzeichen ein. Diese Zeichen verursachen oft Fehler in der Konfiguration.Aktivieren Sie das Protocols-Register (siehe Abbildung 8.8). Wählen Sie V.120, falls Ihr Anschluß an ein asynchrones serielles Gerät bei Ihrem Internet-Provider erfolgt. Viele Provider benutzen Adtran-Anlagen für V.120. Ist das der Fall, ändern Sie die Rahmengröße auf 253. Falls der Anschluß an ein synchrones Gerät (normalerweise ein Router) erfolgt, wählen Sie PPP. Bonding ist eine Methode zur Nutzung von mehreren B-Kanälen. In den neueren Softwareversionen sind auch die Optionen MP (für Multilink PPP) vorhanden. Wenn Sie im Rahmen der Vereinbarung mit Ihrem Internet-Provider mehrere B-Kanäle nutzen können, fragen Sie nach, was Sie hier eingeben müssen.
Abbildung 8.8: Optionen im Protocols-Register von BitSURFR
Ich schlage vor, daß Sie anfangs im Teil Call Establishment (Verbindungsaufbau) die Kanalgeschwindigkeit auf 56 oder 64 Kbps setzen. Lassen Sie die Optionen Leave Speech for the Originate Voice Calls As und Data for the Originate Data Calls As unverändert.
Abbildung 8.9: Einstellungen für ISDN-Verbindungen in BitSURFR
Abbildung 8.10: In der unteren Hälfte des Calls-Registers von BitSURFR werden u.a. die gespeicherten Rufnummern gewählt
Im DTR-Fenster beginnen Sie mit Ignore. Falls dadurch nicht aufgelegt wird, versuchen Sie es mit Hang Up oder Reset. Wählen Sie Asynchronous, wenn Sie eine Verbindung zu einem anderen seriellen Gerät herstellen, oder Synchronous 1, falls die Verbindung zu einem Router aufgebaut wird. Wenn es mit dieser Einstellung nicht klappt, wählen Sie Synchronous 2.
Wählen Sie das Register Operations. Ich schlage vor, daß Sie die Option Extended Response wählen (siehe Abbildung 8.11). Ist diese Option gewählt, erhalten Sie ausführlichere Meldungen, während BitSURFR Verbindungen aufbaut oder auf Fehler stößt. Das ist bei der Fehlerdiagnose und -behebung hilfreich. Wenn Sie Local Character Echo wählen, werden die von Ihnen eingegebenen Zeichen am Bildschirm angezeigt. Wenn Sie sich die Wählstatusmeldungen anzeigen lassen, erhalten Sie einen Einblick, was passiert, etwa CONNECT oder BUSY von einem Modem.
Abbildung 8.11: Im Operations-Register von BitSURFR werden die AT-Befehlsoperationen eingestellt
Der kleine alleinstehende Button in der Symbolleiste dient zum Aktualisieren. Wenn Sie darauf klicken, erscheint ein Fenster, in dem Sie die Gerätekonfiguration auf neues Material fortschreiben können. Wählen Sie Save und Restart. Während die Konfiguration gespeichert und neu gestartet wird, erscheint eine Verlaufsmeldung. Wenn Sie Ihre Konfiguration nicht speichern, waren alle Einstellungen umsonst. Wollen Sie nach durchgeführten Änderungen die vorherige Konfiguration wieder herstellen, speichern Sie die Konfiguration über File, Save As unter dem gewünschten Namen ab. Normalerweise werden Sie vom Programm beim Beenden aber darauf hingewiesen, daß die Konfiguration noch nicht gespeichert wurde.
Motorola hat verschiedene Optionen des Programms vorprogrammiert, so daß Sie eigentlich nur den Switch-Typ und die Rufnummern eingeben müssen. Wählen Sie Configure, Quick Setup (siehe Abbildung 8.12). Wählen Sie den geeigneten asynchronen oder synchronen Betriebsmodus. Die übrigen Optionen können Sie unverändert belassen.
Abbildung 8.12: Mit Quick Setup können Sie BitSURFR schnell einrichten
BitSURFR von Motorola ist nur eines von vielen vergleichbaren Produkten. 3Com bietet Impact, das als das am einfachsten zu konfigurierende Produkt gilt. Von Adtran ist ISU Express erhältlich. US Robotics hat eine Version von I-Modem für den seriellen Port (ist aber auch als interne Kartenversion erhältlich). Zycel bietet eine ähnliche Einheit, die den schnelleren Betrieb über den parallelen Port nutzt. Sicher werden diese und andere Hersteller bald mehr USB-Produkte anbieten, da sich dieser Standard durchsetzt.
Interne Terminaladapter sind Steckkarten, die in den internen Bus des Computers eingeschoben werden. Diese Karten basieren auf ISA (Industry Standard Architecture), MCA (MicroChannel) oder PCI (Peripheral Component Interconnect). Vorläufig ist der ISA-Bus derart weit verbreitet, daß ich mich hier auf diese Architektur beschränke. Das Grundkonzept gilt auch für die anderen Architekturen.
Wenn Sie einen internen Terminaladapter benutzen, brauchen Sie das ISDN Accelerator Pack von Microsoft. Sie können es von http://www.microsoft.com/windows/software/isdn.htm herunterladen.Diese Karte wird in den ISA-Bus eingeschoben und ähnlich konfiguriert wie das oben beschriebene Produkt. Diese Karte unterstützt nicht V.120, jedoch PPP und Multilink PPP, so daß Sie beide B-Kanäle nutzen können. Die Karte hat einen Anschluß für analoge Telefone, Faxe und Modems, ist jedoch nicht mit einem Ringer Current ausgestattet. US Robotics bietet aber ein optionales Gerät, das diese Funktion bereitstellt. Nun kommen wir zum angenehmen Teil – der Oberfläche von Windows 95 (siehe Abbildung 8.13).
Abbildung 8.13: Das Hauptfenster von Robotics Sportster ISDN 128K stellt den ISDN-Anschluß über den D-Kanal grafisch dar
Schade, daß Sie das nicht in Farbe sehen können. Die Linien stellen die verschiedenen Stati der Verbindungen in Rot, Grün und Blau dar. Der D-Kanal ist immer aktiviert, gleichgültig, ob eine Verbindung anliegt oder nicht.
Nun zu Abbildung 8.14. Hier sehen Sie eine ISDN-Datenverbindung über zwei B-Kanäle. Beachten Sie die klare grafische Darstellung.
Abbildung 8.14: ISDN-Datenverbindung über zwei B-Kanäle; die Datenübertragung wird in Blau hervorgehoben
DataFire ist eine ISDN-Karte von Digi International. Diese Karte sowie USR Sportster ISDN 128K und andere Karten werden von den ISDN-Erweiterungen in Windows 95 unterstützt, so daß die Installation und Konfiguration denkbar einfach ist.
Anfangs gab es einige Kritiken wegen der Komplexität der Konfiguration und der komplizierten Dokumentation von Digi International. DataFire wurde deswegen in verschiedenen Produkttests nicht so gut bewertet. Microsoft kam Digi International aber mit integrierter ISDN-Unterstützung von DataFire in Windows 95 zu Hilfe. Das gilt auch für andere Hersteller. Sie entledigen sich dadurch einiger Arbeiten in bezug auf die Benutzeroberfläche, können sich dadurch aber mehr auf die Produktfunktionen konzentrieren. Solange Microsoft die Oberflächen schreibt, klappt das.Es folgt eine Beschreibung, wie Sie DataFire installieren. Zuerst sehen Sie sich die E/A-Adressen auf der Karte an. DataFire hat folgende Optionen:
Ein »H« oder »h« nach der Zahl bedeutet »hexadezimal«. Sie können den Windows-Tischrechner in der wissenschaftlichen Ansicht benutzen, um zwischen hexadezimalen und dezimalen Zahlen umzurechnen.Öffnen Sie den Computer, und stecken Sie die Karte ein. Sie ist weder plug-and-play-fähig noch über die Software konfigurierbar. Mit anderen Worten: Sie müssen die ganze Arbeit selbst übernehmen. Nachdem Sie die vom Computer benutzten E/A-Adressen aufgeschrieben haben, suchen Sie eine für DataFire aus, die nicht anderweitig belegt ist, und setzen Sie den Schalter auf der Karte entsprechend den Anleitungen im Handbuch.
Bitte keine Schalter verstellen, während Saft auf dem Computer liegt!Falls Sie noch keine Liste der E/A-Adressen haben, öffnen Sie die Systemsteuerung, wählen Sie System und den Geräte-Manager. Sehen Sie die Einträge im Ressourcenregister durch, ob es Konflikte in der E/A-Adreßbelegung gibt.
Wenn Ihnen das zu mühsam ist, lassen Sie es sein, und wählen Sie eine der DataFire-Optionen. Besteht ein Konflikt, wird das im Geräte-Manager als gelbes Ausrufungszeichen auf dem DataFire-Symbol angezeigt. Dann können Sie die E/A-Adresse im Bildschirm DataFire Resources so lange ändern, bis es klappt. Schließlich schalten Sie den Computer aus und setzen die Schalter auf der Karte.
Wechseln Sie in die Systemsteuerung, und wählen Sie das Netzwerk-Symbol, um das Netzwerk-Dialogfenster zu öffnen. Wählen Sie das Register Konfiguration, dann den Adapter und klicken auf Hinzufügen. Das Dialogfenster Netzwerkkomponententyp auswählen wählen erscheint. Klikken Sie auf Hinzufügen, um das Dialogfenster Netzwerkkarten auswählen zu öffnen (siehe Abbildung 8.15). Wählen Sie Digi International als Hersteller und die entsprechende Karte in der Liste.
Abbildung 8.15: DataFire-Adapter auswählen
Schließen Sie die anderen Dialogfenster, und kehren Sie in das Netzwerk-Fenster zurück. Doppelklicken Sie auf DataFire und öffnen damit Eigenschaften. Wählen Sie Ressourcen, und geben Sie die E/A-Adresse ein, die Sie auf der Karte eingestellt haben. Dann werden Sie in das Dialogfenster ISDN-Konfiguration geführt (siehe Abbildung 8.16). Hier können Sie Weiter wählen und mit der Schalterauswahl beginnen.
Abbildung 8.16: ISDN-Konfiguration für DataFire
Nachdem Sie im obigen Dialogfenster Weiter angeklickt und im nächsten Fenster die ISDN-Schalter gesetzt haben (außer Europa sind auch welche für Nordamerika und Japan dabei, deshalb bitte aufpassen!), werden die SPIDs und Rufnummern ähnlich eingegeben wie bei BitSURFR von Motorola. Öffnen Sie den Arbeitsplatz auf dem Desktop, und wählen Sie DFÜ-Netzwerk und dann die DataFire-Karte. Geben Sie Ihren Benutzernamen und das Paßwort ein, und klicken Sie auf Verbinden – und schon begeben Sie sich auf den digitalen Weg (siehe Abbildung 8.17).
Abbildung 8.17: Verbindung über DataFire aufbauen
Wie bei den externen Terminaladaptern gibt es ebenso zahlreiche interne ISDN-Karten. Das I-Modem von US Robotics ist beispielsweise auch als interne Kartenversion erhältlich. Ferner gibt es WaveRunner in ISA-, MicroChannel- und PCMCIA-Ausführung. Diese Produkte können über Software vorprogrammiert werden, unterstützen V.120, PPP, MP und analoge Endgeräte. ISDN*Tek stellt verschiedene sehr einfache und preisgünstige Karten (Varianten der Commuter-Karte) her.
Vielleicht halten Sie es für weit hergeholt, in einem Buch, das voll dem Thema »Internet« gewidmet ist, so viel über Netzwerke und LAN-Geräte zu lesen. Denken Sie einmal über LAN-Verbindungen einen Augenblick nach. Ethernet ermöglicht eine Datenrate von 10 Megabit. Das ist viel mehr als alles, was über den parallelen oder seriellen Port Ihres Computers möglich ist. Und eine Ethernet-Karte ist – zumindest in den USA – schon für weniger als $ 50 zu haben!
Deshalb können Sie Ihren ISDN-Anschluß gut und gerne mit einem Router realisieren. Daß Sie damit einen schnellen, wenn nicht gar den schnellsten heute machbaren Anschluß haben, steht dann kaum außer Zweifel. Die heute noch hohen Preise für Router sinken ständig, so daß die Differenz zwischen einem solchen und einem konventionellen ISDN-Anschluß immer schmäler wird.
Was aber ist ein Router? In wenigen Worten kann ich das so erklären: Ein Router ist ein Gerät, das Verkehr auf einem Netzwerk abtastet und diesen Verkehr dann an das jeweils adressierte LAN befördert. Die Übertragungen sind schnell, weil der Router anhand der bereits von Ihnen konfigurierten Adressen rasch die Empfänger ausmachen kann.
Nun kommt ein kleines Zauberstückchen von ISDN ins Spiel. Da ISDN eine enorm schnelle Übertragungstechnik ist, brauchen Sie nicht die ganze Zeit angeschlossen zu sein, wenn Sie einen schnellen Router haben. Der Router kann eine Verbindung derart schnell aufbauen, Verkehr weiterleiten und die Verbindung wieder abbauen, daß Sie nicht einmal merken, wenn die Leitung nicht die ganze Zeit aktiv ist. Selbstverständlich setzt das eine sorgfältige Konfiguration und Abstimmung mit Ihrem Internet-Provider voraus.
Router sind zwar nicht mehr so kompliziert wie früher, aber in der Einrichtung immer noch weit komplexer als beispielsweise externe Terminaladapter oder Steckkarten. Im folgenden nenne ich ein paar Router, die eventuell für Sie in Frage kommen:
Schließlich stellt sich die Frage, welche Lösung für Sie am besten geeignet ist. Sicherlich erwarten Sie sich von diesem Buch eine klare Antwort. Da muß ich Sie enttäuschen. Ich kann Ihnen nur sagen, daß alle Produkte gut sind und daß Sie sich mit allen effizient auf die ISDN-Schiene begeben können. Geräte für den seriellen Port sind einfach und preisgünstig. Bei den internen Karten ist die Konfiguration schwieriger, sie sind aber ebenfalls preisgünstig. Die Router sind teurer, kompliziert in der Einrichtung, bieten aber normalerweise die höchste Leistung. Bedenken Sie bei Ihrer Entscheidung, daß alles, was in dieser Branche heute als Hit gilt, morgen schon veraltet sein kann. Die Frage muß deshalb lauten: Unterstützt Produkt X, Y oder Z meine heutigen Anforderungen bei minimalem Kostenaufwand, so daß es sich amortisiert hat, bis eine Ablösung fällig wird?
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