Chaos Communication Congress '97
Hamburg, Eidelstedter Bürgerhaus, 27. - 29.12.1997
Chaos-Knoten

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ISDN für Anfänger

Protokolle & und Netzfunktionen

Referent: Hartmut Schröder


Zunächst zur analogen Telefonie:

In der analogen Telefonie werden Sprache oder Daten durch sinusförmig modulierte Frequenzänderungen in der Leitungsspannung übertragen. Dabei entstehen einige Probleme, z.B.:

  • die Parallelschaltung der Endgeräte erzeugt ein Echo, das man hört, bzw. das ein Datensender auch wieder empfängt
  • bei einer Übertragung über eine gewisse Distanz ist eine ein- oder mehrmalige Verstärkung des Signals nötig, wodurch eine Verschlechterung der Qualität eintritt
In der digitalen Telefonie wird der Spannungswert der Modulation in Zeittakten abgetastet (8000 Hz), es wird ein Zahlenwert erzeugt, der an die Gegenstelle übermittelt wird. Die Gegenstelle stellt dann die Spannungshöhen aus den Zahlenwerten wieder her und glättet sie zu einer Kurve.

Durch die digitale Übertragung als 0 und 1 kann auf die Verwendung von Verstärkern auf weite Distanzen verzichtet werden, weil die Signalunterscheidung auch bei sehr langen Leitungen möglich ist.

Die theoretischen Grundlagen für diese Technik wurden 1940 gelegt. Durch neuere Übertragungstechniken konnten zunächst 2 und dann ca. 10 Gespräche über ein und dieselbe Leitung übertragen werden.

Bei den ISDN-Anschlüssen muß man zwischen zwei Anschlußarten unterscheiden:

  • Primärmultiplex-Anschluß (Europa: 30 B-Kanäle (64 kBit), 1 D-Kanal (64 kBit), 1 Synchronisierungskanal (64 kBit) USA/Japan: 23 B-Kanäle (Japan 64 kBit, USA 56 kBit), 1 D-Kanal(Japan 64kBit, USA 56 kBit), 1 Synchron-Kanal (16 kBit)
  • und dem für Endverbraucher gedachten Basisanschluß: Euro/USA/Japan: 2 B-Kanäle (64 kBit, USA 56 kBit), 1 D-Kanal (64kBit, USA 56 kBit), 1 S-Kanal (16kBit)
(B-Kanal: Gesprächskanal, Kommunikation der Teilnehmer D-Kanal: Kommunikation der Geräte)

Die Abfolge der Daten im D-Kanal wird dabei in einem 7-Schichtenmodell codiert, wobei die definierten Schichten 4, 5 und 6 meist nicht verwendet werden.

ISDN Schichtenaufbau Referenzmodell der ISO:
7. Schicht: Anwendung
(6. Schicht: Darstellung)
(5. Schicht: Sitzung)
(4. Schicht: Transport)
3. Schicht: Vermittlung, Zeichengabeinformation, Protokollkennung, Referenzverwaltung
2. Schicht: Sicherungsschicht und quittierte Nachrichtenübermittlung
1. Schicht: Bitübertragungsschicht (physikalische Signalübertragung)

ABBILDUNG: Aufbau des D-Kanal-Protokolls entsprechend dem ISO-Referenzmodell

Für die 3.Schicht gibt es je nach Land unterschiedliche Protokoll-Normen, auch beim Euro-ISDN gibt es länderspezifische Unterschiede im Leistungsumfang (Rückruf bei besetzt, Rufnummernübermittlung und Gebührenübermittlung sind nicht in allen Ländern verfügbar).

Für die Übertragung wird zunächst das Sprachsignal als 12 Bit repräsentiert, und anschließend auf 8 Bit geschrumpft. Bei der Umsetzung haben die USA eine andere Kennlinie (µ-Law) als der Rest der Welt (A-Law). Beim Konvertieren zwischen den Ländern entstehen Verluste, die sich bei Sprache nicht auswirken. Für eine Datenübertragung muß deshalb signalisiert werden, daß es sich um einen Datenanruf handelt, sonst entsteht durch die Konvertierung reiner Datenwust.

Physikalisch kommt beim Teilnehmer mit einem ISDN-Basisanschluß eine 2-adrige Leitung an den "Übergabepunkt", den NT (in Deutschland NTBA), der NT ist eine Bus-Installation (Punkt zu Mehrpunkt-Installation) mit interner und externer Terminierung, die 4-adrig zu den Endgeräten geht. Auch bei der ISDN-Übertragung bekommt man auf das Signal ein Echo, daß durch Laufzeitbestimmung herausgerechnet wird (Echo-Kompensator).

Gesendet wird mit 144 kBit, das zu 120 kBit verwürfelt wird (ternäre Übertragung: es werden nicht nur 1 und 0 gesendet, sondern auch -1, damit kommt es nicht zum Ladungsaufbau (Kapazitäten), die Flanken der Signale bleiben vielmehr steil.

Wie passiert die Kommunikation?

Das Anmelden der Endgeräte bei der Verbindungsstelle und das Protokoll zum Verbindungsaufbau zwischen zwei Teilnehmern findet sich in dieser Beispieldatei im Detail vorgestellt. Dies geht weit über den Umfang einer Anfänger-Veranstaltung hinaus. Für Interessierte findet sich das verwendete Programm unter: http://www.mms.de/~hacko/d-tracy).

Hacking von ISDN-Leitungen ist möglich, im Gegensatz zu den herkömmlichen Telefonleitungen aber sehr kompliziert und entsprechend unerschwinglich teuer.

Datenübertragung:
Zur Datenübertragung werden weltweit 4 Protokolle verwendet:

  • V.110: spezifiziert bis 19200, keine Fehlerkorrektur, inzwischen obsolet ("V.JEHOVA")
  • V.120: terminalgebundene Datenübertragung mit voller Ausnutzung der Bandbreite ("ist O.K.")
  • X.75: nur ein kleiner Bereich des Protokolls wird verwendet. Man definiert Fensteranzahl und Blockgröße, meist verwendet: BLK 2048 W(indow)S(ize) 7; ("wird bald verschwinden")
  • P.SYNC-PPP(RFC1717): verwendet zwischen ISDN-Routern, für Internet Zugänge (der heutige Standard).

    Derk Marko Reckel



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