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Einführung in die Telefonanschlußtechnik ISDN Anschlusstechnilk

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ISDN Anschlusstechnilk

2. ISDN Anschlusstechnik

2.1 Was ist ISDN Technik

Im Unterschied zum analogen Telefon haben wir es bei ISDN mit rein digitaler Kommunikation zu tun und damit auch andere Anforderungen an Leitungen und Verlegung. Beim ISDN-Basisanschluß stehen zwei parallel nutzbare B-Kanäle mit einer Übertragungsrate von je 64000 BPS (Bits pro Sekunde) zur Verfügung. Für Steuer- und Verwaltungszwecke gibt es einen weiteren D-Kanal mit 16000 BPS, der jedoch nicht frei verfügbar ist. Diese Teilnehmerschnittstelle S0 ist genormt. Es lassen sich entweder eine ISDN-Telefonanlage (Anlagenanschluß) oder bis zu acht verschiedene Endgeräte (Mehrgeräteanschluß), darunter auch eine Telefonanlage, anschließen. Der Mehrgeräteanschluß wird also die Regel sein. Für höhere Ansprüche gibt es den ISDN-Primärmultiplexanschluß mit bis zu 32 B-Kanälen, der aber nicht in diesem Artikel behandelt wird. Die Anschlußleitung von der Ortsvermittlung erfolgt über einen Netzabschluß, den Network-Terminator (NT,
UK0-Schnittstelle). Auf diese Weise lassen sich bestehende 2-Draht-Anschlußleitungen auf ISDN umrüsten. Teilnehmerseitig gibt es einen passiven 4-Draht-Bus, die S0-Schnittstelle. An den Bus lassen sich maximal 12 Steckdosen mit RJ-45-Stecker anschließen, wobei nur acht Geräte gleichzeitig betrieben werden können. Die maximale Länge des Busses beträgt je nach Kabel zwischen 120 und 180 m. Bei Verlängerung mit geeignetem Kabelmaterial und unter Beachtung einiger Enschränkungen darf der Bus auch länger werden.

ISDN-Basisanschluß für maximal acht Endgeräte


Der Netzabschluß (NT) ist bei ISDN keine einfache Dose wie beim analogen Telefon. Als erstes fällt einem die Stromversorgung vom 230-V-Netz auf, denn ohne zusätzliche Stromversorgung ist nur eine eingeschränkte Nutzung möglich. Bei Stromausfall versorgt der NT nur ein einziges Telefon oder eine Telefonanlage und sich selbst aus der UK0-Leitung von der Vermittlungsstelle aus. Beim NT für den Basisanschluß (NTBA) läßt sich die elektrische Beschaltung am einfachsten durchschauen. Auf der Netzseite (Telekom) haben wir die zweiadrige Schnittstelle UK0. Auf der Benutzerseite steht der vieradrige S0-Bus zur Verfügung, der auch die Übergabestelle zum Telekom-Kunden darstellt. Zwischen beiden Schnittstellen wird das Signal umgesetzt, und zugleich werden über den S0-Bus die angeschlossenen Geräte eingeschränkt mit Strom versorgt. Dies geschieht über eine sogenannte "Phantomspeisung". Die Gleichspannung der Stromversorgung im NTBA wird auf der Mittelanzapfung der Übertrager eingspeist und auf die gleiche Art und Weise am Endgerät wieder abgenommen. Durch die Symmetrie der Übertrager und die Aufteilung auf zwei Leiter (durch die jeweils der halbe Strom fließt) kann der Gleichstromanteil das Signal nicht beeinflussen, da die Wirkung sich in beiden Teilwicklungen des Übertragers aufhebt (Bild 2).

Funktionsschaltung des ISDN-Network-Terminators


Die Datenübertragung muß wegen der verwendeten Übertrager gleichstromfrei sein. Es wird daher ein ternärer Code, ähnlich dem AMI-Code, verwendet. Zwischen NT und Vermittlung wird eine spezielle Codierung verwendet (MMS43), die jeweils vier aufeinanderfolgende Bits in drei ternären Signalzuständen codiert, wobei zusätzlich aus vier Codealphabeten ausgewählt wird, um das Signal über die Zeit gesehen gleichstromfrei zu halten (die Leitungsverstärker können das Signal als Wechselspannung betrachten). Auf dem S0-Bus wird eine AMI-Variante mit den Pegeln -2 V, 0 V und +2 V eingesetzt.

Merkmale des SO (S Null)

Merkmale des UK0 (UK Null)


Je nach Hersteller haben die NTBAs unterschiedliche Bauformen, die oben aufgeführten Anschlüsse sind aber in jedem Fall vorhanden. Außerdem besitzt der NTBA noch eine grüne Leuchdiode, welche die generelle Betriebsbereitschaft anzeigt. Dazu gehört auch eine korrekte Verbindung zut Vermittlungsstelle. Leuchtet sie nicht, liegt der Fehler auf der UK0-Seite des NTBA. Insbesondere beim Wechsel vom analogen Telefonanschluß zu ISDN wird der alte analoge Anschluß einige Stundent vor dem Aufschalten der ISDN-Verbindung abgeklemmt. An der Leuchtdiode erkennt man, wann es sich lohnt, das neue Telefon auszuprobieren. Beim NTBA endet auch die Hoheit der Telekom, alles, was am S0-Bus angeschlossen wird, gehört zur eigenen Hausinstallation.

Anschlüsse des ISDN-Network-Terminators


Wenn der ISDN-Anschluß nicht funktioniert, sollte man zunächst alle Geräte vom Bus (also der ISDN-Verkabelung) trennen und dann auch die Verkabelung vom NTBA. Anschließend prüft man Gerät für Gerät, ob diese einzeln und direkt an einer RJ-45-Buchse der NTBA funktionieren. Ist das der Fall, ist der Netzabschluß okay. Funktioniert keines der Geräte, sind entweder der NTBA oder alle Geräte defekt (bei zwei oder drei ISDN-Telefonen schon sehr unwahrscheinlich), oder auf der UK0-Seite funktioniert etwas nicht. In diesem Fall hilft nur die Störungsstelle der Telekom.

2.2 ISDN-Anschlußtechnik

Wie schon erwähnt, ist die S0-Schnitstelle im Gegensatz zur analogen Telefon-Anschlußdosenanlage ein Vierleiter-Bus, d. h. alle Geräte werden parallel angeschlossen. Die Anschlußdosen sind also nicht wie beim analogen Telefon hintereinander, sondern parallel geschaltet. Im Verlauf der Installation oder bei einer Nachinstallation dürfen keinesfalls Adern vertauscht werden. Was beim analogen Telefon noch ging, führt bei der ISDN-Installation zum Ausfall. Damit durch Leitungsreflexionen keine Störungen entstehen, enthält die jeweils letzte Station des Busses zwei Abschlußwiderstände. Auch das Steckersystem sieht anders aus; es handelt sich um Western- Stecker und -Buchse, genauer RJ-45-Stecker und -Dose. Die Dose heißt bei der Telekom jedoch "IAE 8 (4)" = "ISDN-Anschluß-Einheit" mit acht Kontakten, von denen vier belegt sind. Die Bilder 3 und 4 zeigt den Anschluß des Vierleiterbusses an IAE-Dosen. Bei den Dosen gibt es zwei Ausführungen, die "normale" Einfachdose oder eine Zweifachdose mit parallelgeschalteten Kontakten für das Anschalten zweier Endgeräte. Die Anschlußklemmen werden aus der Sicht des NTBA folgendermaßen belegt:


Anschluß der IAE-Dosen


Am NTBA befinden sich in der Regel zwei Anschlußmöglichkeiten für den S0-Bus: zwei nebeneinanderleigende RJ-45-Buchsen und vier Klemmen, die mit "1a", "1b", "2a" und "2b" beschriftet sind. Daneben besitzt der NTBA ein fest angespritztes Netzkabel und zwei Klemmen, über welche die Verbindung zur UK0-Schnittstelle hergestellt wird. Diese Leitung wird beim Anschluß des NTBA vom Telekom-Beauftragten meist an die Anschlüsse des bisherigen analogen Telefons geklemmt. Ist schon eine TAE-Dose vorhanden, geht es sogar ohne Telekom. Der ISDN-Kunde erhält einen NTBA mit angeschlossenem Adapterkabel, das in einem TAE-F-Stecker endet, der dann zum Umschaltzeitpunkt nur in die TAE-Dose gesteckt wird. Der Stecker ist so geformt, daß bei einer dreifach-TAE-Dose auch die N-codierten Nachbarbuchsen blockiert sind. Die Montage des NTBA erfolgt in der Regel nahe bei der ersten TAE-Dose (Netzabschluß der Telekom). Alle Nachfolgedosen sollten abgeklemmt werden, ebenso eventuell vorhandene Faxweichen oder Rufeinrichtungen.

Der NTBA muß immer dann ans Stromnetz angeschlossen werden, wenn Endgeräte auf dem S0-Bus mit Energie versorgt werden müssen. Der NTBA kann aber auch beim Anschluß ans 230-V-Netz nicht unbegrenzt alle Endgeräte mit Energie versorgen, deshalb dürfen nur bis zu vier Telefone aus dem Bus versorgt werden. Weitere Geräte benötigen eine eigene Stromversorgung. Sind alle Geräte am S0-Bus mit eigener Energieversorgung versehen, braucht der NTBA nicht an das 230-V-Netz angeschlossen zu werden.

Neben der IAE-Dose wird auch noch die "UAE" = "Universal-Anschluß-Einheit" für digitale und analoge Wählanschlüsse sowie Netzwerke verwendet. Durch Einsatz von kleinen Kunststoffklötzchen, sogenannten 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. Bild 5 zeigt die unterschiedliche Belegung beider Dosen.

Beschaltung von IAE und UAE


Die wichtigsten für die Hausinstallation verwendbaren Dosen sind:


Um Leitungsreflexionen zu dämpfen, werden beim S0-Bus an beiden Enden 100-Ohm-Abschluß-Widerstände angebracht. Je ein Widerstand verbindet die Anschlüsse 1a - 1b und 2a - 2b. Im NTBA sind diese Widerstände bereits vorhanden. Das andere Widerstandspaar befindet sich in der ersten und einzigen IAE-Dose, die bei der Installation des Anschlusses gesetzt wird. Wenn Sie die Anlage um weitere Dosen erweitern, müssen unbedingt die Abschlußwiderstände aus dieser Dose entfernt und in die letzte Dose eingesetzt werden. 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-IAE-Dosen Abschlußwiderstände eingebaut werden.

Anschlußschema der Dosen und Abschlußwiderstände


NTBA entweder auf einer Seite oder zwischen den Enddosen angeschlossen
Die Zuordnung der Stecker und Buchsenbelegung bei den verschiedenen Anschlußmitteln bei ISDN und analogen TK-Anschlüssen zeigt zusammenfassend die folgende Tabelle.

2.3 Kommunikationskabel

Hinsichtlich der Kabelauswahl gehe ich auf hauptsächlich im Innenbereich zur Anschaltung von Endgeräten und Kleinstanlagen üblicherweise verwendeten Kabel ein. Generell werden höhere Ansprüche als bei analogen Telefonverkabelungen gestellt. Es gilt:

Als Kabel wird üblicherweise der Typ J-2Y (St)Y 2x2x0,6 St II Bd verwendet (Installationskabel mit PE-Mantel, statischer Schirm aus Metallfolie oder kunsstoffkaschierter Metallfolie, Adernisolation mit PVC, 2 Doppeladern mit 0.6 mm Aderndurchmesser, Sternvierer ohne Phantomausnutzung bündelverseilt). Wie bei allen Telekommunikationskabeln wird nicht der Querschnitt, sondern der Aderndurchmesser angegeben. Mit diesem Kabel können Buslängen bis maximal 150 m erreicht werden. Bei Verwendung dieses Kabels kann man sich auch an den Farben der Adern oder bei anderen Kabeln an der Kennzeichnung der Adern mit schwarzen Ringen orientieren:


Es gibt neben dem Bus mit diversen angeschlossenen IAE-Dosen noch eine zweite Verlegevariante. Hier wird ein Kabel zwischen NTBA und einer Endstelle, z. B. ISDN-Anlage als Punkt-zu-Punkt-Verbindung verlegt. Mit geeigneten Kabeln lassen sich hier Entfernungen bis 1000 m überbrücken. Dann dürfen die Endgeräte aber maximal 30 m vom Ende entfernt sein.

2.4 Installation und Test

Da es sich um Kommunikationsleitungen handelt ist bei der Verkabelung für entsprechende Trennung von Starkstromkabeln zu achten. Bei der Montage der Dosen 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 der Installation von TK-Anlagen sind noch einige Besonderheiten zu beachten. Für die Stromversorgung von NTBA und TK-Anlage sollte ein eigener Kreis zur Verfügung stehen, insbesondere bei Büros oder Werkstätten, damit ein eventueller Kurzschluß nicht zum Telefonausfall führt. Sollte die Anlage übergangsweise nur analoge Endgeräte angeschlossen haben, sollte man die Verkabelung auf der analogen Seite trotzdem nicht zweipolig, sondern gleich vierpolig ausführen. Dann ist der spätere Umstieg auf ISDN-Geräte wesentlich preiswerter und einfacher, da nur neue Dosen gesetzt werden müssen.

Verkabelung der Dosen und Abschlußwiderstände

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. Eine schnelle Hilfe sind auch die passiven ISDN-Tester mit Leuchtdioden, die es beim T-Punkt oder beim Elektronikfachhande gibt, und mit denen man Polarität sowie Adernbruch testen kann. Die häufigsten Fehlerquellen bei der Installation sind:

Nach der Verkabelung kann man zum Test und zur Konfiguration folgendermaßen vorgehen:

Je nach Geräteanzahl, Konfiguration, Speisung, etc. kann es vorkommen, daß auch ein falsch oder nicht abgeschlossener ISDN-Bus zunächst funktioniert. Der Fehler tritt in dem Fall oft erst dann auf, wenn sich die Konfiguration ändert. Ist bis dahin alles getestet, bleibt nur noch die Frage, ob mehrere Geräte (maximal acht) gleichzeitig am ISDN-Bus funktionieren. Arbeiten zum Beispiel zwei Geräte für sich alleine korrekt, aber nicht, wenn sie zusammen an einem Bussystem angeschlossen sind, dann ist mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Adernpaar auf dem Weg zwischen dem ersten und dem zweiten Gerät vertauscht (zum Beispiel in der Anschlußdose des ersten oder zweiten Geräts). Dieser Fehler zeigt sich oft erst, wenn das zweite Gerät benutzt wird.
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.

2.5 Geräte konfigurieren

Da alle am S0-Bus angeschlossenen Geräte Zugriff auf dieselben Informationen haben, können Sie nicht mehr über den bloßen Anschluß eines Kabels entscheiden, welches Gerät welche Nummer haben soll. Statt dessen wird die Durchwahl des Gerätes von diesem selbst bestimmt. Das Telefon "kennt" seine eigene Durchwahl und kann so gezielt reagieren, wenn der Bus einen Anruf für diese Nummer signalisiert. Aus diesem Grund sollten Sie darauf achten, welchen Geräten Sie welche MSNs (Multiple Subscriber Numbers, die zugeteilten Telefonnummern) zuweisen. Sie können aber auch mehreren Telefonen die gleiche MSN zuweisen. Beim Anruf klingeln dann alle und das Gespräch kann an jedem Apparat entgegengenommen werden.

Sogar ein "Weitervermitteln" ist möglich. Dazu parken Sie das Gespräch und legen auf. An einem anderen Apparat kann man das Gespräch dann wieder aufnehmen. Eigentlich nutzen Sie dabei die Funktion "Umstecken am Bus", die es erlaubt, die Verbindung zu halten, während man das Telefon von einer auf die andere IAE-Dose umsteckt.
Ebenso ist es erlaubt, zwei verschiedenen ISDN-Geräten die gleiche MSN zu geben. Beispielsweise können ISDN-Telefon und PC-ISDN-Karte durchaus die gleiche Nummer haben, da ISDN nicht nur zwischen Nummern, sondern auch zwischen Diensten (Sprache, Fax, Daten) unterscheidet. Das kann aber auch zu Problemen führen, wenn z. B. auf der einen Seite ein analoges Faxgerät (angeschlossen über einen Terminaladapter oder eine Telefonanalage) als Sprachgerät konfiguriert ist und beim anderen ISDN-Kunden als Faxgerät. In solchen Fällen hilft eine Konfiguration als Kombigerät. Dann geht das Fax in jedem Fall dran.

Viele ISDN-Telefonanlagen lassen sich von jedem Telefon aus konfigurieren, erlauben aber auch die Konfigurationsmöglichkeiten auf ein Telefon zu beschränken. Dies ist nicht nur aus Gründen der Sicherheit empfehlenswert. Die meisten Anlagen lassen sich sowohl von internen als auch von externen Geräten (remote) konfigurieren. Normalerweise fordern TK-Anlagen dann ein Paßwort. Solange Sie dieses Paßwort nicht ändern, kann nahezu jeder die Anlage umkonfigurieren. Versierte Telefonhacker sind dabei durchaus in der Lage, erweiterte Funktionen (z. B. Raumüberwachung) zu nutzen.

2.6 ISDN Protokolle

Bei der ISDN-Sprachübertragung erzeugt eine annähernd logarithmische Codierung (a-Law in Europa, µ-Law in den USA) aus den von einem 12-Bit-A/D-Umsetzer stammenden Werten 8-Bit-Datenworte. Dadurch wird eine höhere Dynamik als bei reiner 8-Bit-Codierung erreicht. Bei einem Bittakt von 64 kBit/s werden 8000 Analogwerte je Sekunde übertragen. Die maximal übertragbare Sprachfrequenz beträgt somit knapp 4 kHz (nominell 3,5 kHz). Das Verfahren, Sprache oder sonstige Analogdaten wie etwa herkömmliche Fax- und Modem-Signale digital zu codieren, nennt man auch PCM (Puls-Code-Modulation).
Für die Datenübertragung gibt es im ISDN Standards, die von allen üblichen PC-ISDN-Adaptern unterstützt werden. Die S0-Schnittstelle und der CAPI-Standard umfassen dabei die Schichten 1 bis 3 des OSI-Referenzmodells.
Schicht 1 beinhaltet die elektrische Darstellung der Signale sowie Aktivierung und Deaktivierung. Auf dem S0-Bus wird ein modifizierter AMI-Code verwendet.


Dieser Code ermöglicht es, beliebige Bitfolgen zu übertragen, ohne daß Gleichstromanteile entstehen. Die Bitdauer beträgt 5,21 ms. Der Spannungspegel alterniert zwischen +/- 750 mV. Diese Schicht sorgt für die physikalische, noch ungesicherte Übertragung von Sprache oder Daten.


Die Übertragung erfolgt in einer Rahmenstruktur, die sich aus einem 48-Bit-Rahmen von 4000 Frames zusammensetzt. Die prinzipielle Zusammensetzung des Rahmens kann im folgenden Bild erkannt werden.


Schicht 2 sorgt für eine gesicherte Übertragung von Schicht-3-Informationen und eine Sicherung von Verbindungen. Sie beinhaltete die Protokolle 1TR6 und EDSS1, heute nur noch EDSS1 (Euro-ISDN). Für die Schicht, die (außer bei bittransparenter Übertragung) die Korrektheit der Daten durch automatische Blockwiederholungen im Fehlerfall gewährleistet, gibt es folgende Möglichkeiten, wobei einige Adapter bei X.75 und V.120 optional auch eine Datenkompression nach dem V.42bis-Verfahren ermöglichen:

Standardeinstellung ist meist das HDLC-Protokoll. Die Schicht 2 baut (außer bei bittransparenter Übertragung) wieder eine Rahmenstruktur auf, in der die Oktetts 2 und 3 die verschiedenen Aufgaben wie Adressierung (Dienste), Gruppen (TEI Terminal Endpoint Identifier). Außerdem wird hier die Flusskontrolle durchgeführt.


Schicht 3 ist die Vermittlungsschicht. Ihre Aufgabe ist die Übergabe/Übernahme vermittlungstechnischer Informationen. Sie ist für den Verbindungsauf- und -abbau zuständig. Das Anfordern von Dienstmerkmalen wird ebenfalls über die Schicht 3 erledigt. In dieser Schicht werden ebenfalls die Nachrichten von der Gegenstelle quittiert (Acknowledge). Sie besitzt ebenfalls einen Rahmen aus maximal 260 Oktetten und ist in Schicht 2 eingebettet.

Für diese Schicht bieten die Treiber von ISDN-Adaptern gewöhnlich folgende Verfahren an:


X.31 ist ein Spezialfall: Dabei wird nicht ein B-Kanal, sondern der D-Kanal mit max. 16 kBit/s als Datex-P-Zugang benutzt.