ISDN Das diensteintegrierende digitale Nachrichtennetz: Konzept, Verfahren, Systeme

271 Pages·1987·6.578 MB·German

by  Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. Peter Bocker (auth.)

Peter Bocker
ISDN
Das diensteintegrierende
digitale Na chrichtenne tz
Konzept, Verfahren, Systeme
In Zusammenarbeit mit G. Arndt, V. Frantzen,
O. Fundneider, L. Hagenhaus, H. J. Rothamel, L. Schweizer
Zweite, neubearbeitete und erweiterte Auflage
Mit 115 Abbildungen und 27 Tabellen
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH 1987
Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. Peter Boeker
Dipl.-Ing. Gerhard Arndt
Dipl.-Ing. Viktor Frantzen
Dipl.-Ing. Oswald Fundneider
Dipl.-Ing. (FH) Lutz Hagenhaus
Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Hans Jorg Rothamel
Dipl.-Ing. Lutz Schweizer
Siemens Aktiengesellschaft
Bereich Nachrichten- und Sicherungstechnik
Zentrallaboratorium
CI P-Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Bocker, Peter:
ISDN, das diensteintegrierende digitale Nachrichtennetz: Konzept, Verfahren, Systeme / Peter Backer.
In Zusammenarbcit mit G. Arndt ... - 2., neubearb. u. erw. Aufl. -
Berlin; Heidelberg; New York; London; Paris; Tokyo: Springer, 1987.
ISBN 978-3-662-08033-7 ISBN 978-3-662-08032-0 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-08032-0
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© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1986 und 1987
Urspriinglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 1987.
Softcover reprint of the hardcover 2nd edition 1987
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2362/3020-543210
Vorwort zur zweiten AuDage
Zwei Merkmale kennzeichnen die gegenwiirtige Entwicklung der Kommunikations
technik: die digitale Darstellungsform aller zu iibermittelnden und zu verarbeiten
den Signale - unabhiingig von den durch die Signale repriisentierten Informations
arten Sprache, Text, Daten oder Bild - und die Integration von Techniken und von
Diensten, die erst durch die Ausrichtung der Kommunikationstechnik auf Digitalsi
gnale vollstiindig realisierbar wird. Die Grenzen zwischen Vermittlungs- und Uber
tragungstechnik verschieben sich, zwischen Endeinrichtungen und Kommunika
tionsnetzen werden die Aufgaben neu bestimmt und neu verteilt. Mehrdienste
Endgeriite sind - anders als das Telefon, als der Fernschreiber, als das Datensicht
geriit - fiir mehr als eine Informationsart geeignet. Das Kommunikationsnetz
schlieBlich erlaubt die Ubermittlung von Sprach-, Text-, Daten-, Bildinformation
auf der gleichen Verbindung: Zugang zu diesem Netz erhiilt der Benutzer iiber eine
dienstunabhiingige "Kommunikationssteckdose".
Dieses diensteintegrierende digitale Nachrichtennetz ISDN (Integrated Services
Digital Network), seine Dienste, seine Technik, die Prinzipien der ISDN-Endge
riite, werden in dem vorliegenden Buch dargestellt und erliiutert. Dabei werden im
Schwerpunkt zuniichst jene Merkmale des ISDN behandelt, die sich unter Verwen
dung der Kabel des vorhandenen Fernsprechnetzes realisieren lassen; das ISDN
dieser Art wird hiiufig als 64-kbitls-ISDN bezeichnet. Bewegtbildindividualkommu
nikation in Farbe und mit der yom Fernsehen her gewohnten Qualitiit ist jedoch erst
moglich, wenn - im "Breitband-ISDN" - die Teilnehmer iiber Lichtwellenleiter
angeschlossen werden. Yom Konzept her unterscheiden sich 64-kbitls-ISDN und
Breitband-ISDN nicht; insbesondere der Stationsaufbau, die Prinzipien des Teilneh
merzugangs und der Signalisierung sind in beiden Fiillen gleich.
In diesem Buch werden nach einer Analyse der Aufgabe der Kommunikations
technik zuniichst die im ISDN moglichen Dienste und ihre Dienstleistungsmerkmale
beschrieben. Dann wird das Netz in seinem Aufbau und den Grundlagen seiner
Dimensionierung vorgestellt. Breiten Raum nimmt die Beschreibung des Teilneh
merzugangs mit den Benutzer-Netz-Schnittstellen und der Teilnehmersignalisierung
ein. Eine Darstellung der Grundmerkmale von Endgeriiten am ISDN schlieBt sich
an. Ausfiihrlich wird die Vermittlungstechnik im ISDN erliiutert und das Zusam
menwirken der Netzknoten und Benutzerstationen durch Beispiele verdeutlicht;
dabei wird auch auf die Besonderheiten von ISDN-Nebenstellenanlagen eingegan
gen. Danach werden die im ISDN angewendeten Obertragungsverfahren und
Ubertragungswege geschildert. 1m letzten Abschnitt des Buches wird der Wert des
ISDN fiir den Benutzer im Biiro, im Heim, unterwegs kritisch diskutiert. Ergiinzt
werden diese Darlegungen durch einen Anhang mit den aktuellen Standards und
Empfehlungen, die im Zusammenhang mit dem ISDN von Interesse sind.
VI Vorwort zur zweiten Auflage
Das Buch wendet sieh an Ingenieure, die bei der Konzeption, dem Aufbau oder
dem Betrieb von Kommunikationssystemen Kenntnisse iiber Voraussetzungen und
Merkmale des ISDN benotigen. AuBerdem solI das Buch auch den in Forschung
und Lehre Tatigen sowie einer technisch interessierten breiteren Offentlichkeit
einen Uberblick verschaffen iiber die Hintergriinde und Zusammenhange dieser
neuen Entwicklung der Kommunikationstechnik.
Fiir die zweite Aufiage wurde das Buch im Hinblick auf den gegenwartigen
Stand der Entwicklung und der Standardisierung iiberarbeitet. Dies betraf vor allem
Abschnitt 2 "Kommunikationsdienste", in dem jetzt die Dienste entsprechend den
neuerdings bei CCITT (Comit6 ConsultatifInternational Tel6graphique et T616phon
ique) eingefiihrten Diensteklassifizierungen dargestellt werden: Teledienste und
Ubermittlungsdienste; interaktive Dienste und Verteildienste; Dialogdienste, Spei
cherdienste und Abrufdienste. Auch die iibrigen Abschnitte wurden aktualisiert: So
werden in Abschnitt 3 fiir eine groBere Anzahl von Fernmeldeverwaltungen die
Einfiihrungsplane nach dem derzeitigen Stand dargesteIlt; in den Abschnitten 4, 6
und 7 sind neue Entwicklungsrichtungen bei einigen Netzmerkmalen sowie natiirlich
die neuesten internationalen Vereinbarungen beriicksiehtigt.
Diese Gesamtdarstellung des ISDN-Konzeptes und seiner Realisierung wurde
gemeinsam mit den Herren Dipl.-Ing. Gerhard Arndt, Dipl.-Ing. (FH) Lutz Hagen
haus, Dipl.-Ing. Oswald Fundneider, Dipl.-Ing. Viktor Frantzen, Dr.-Ing. Hans
Jorg Rothamel und Dipl.-Ing. Lutz Schweizer ausgearbeitet. Fiir die Niederschrift
der Abschnitte waren verantwortlich: Abschnitt 1: Dr. P. Bocker; Abschnitte 2.1 bis
2.3.3: Dr.-Ing. H. J. Rothamel; Abschnitte 2.3.4 bis 2.5, 5, 8: G. Arndt; Abschnitt
3: L. Hagenhaus; Abschnitte 4.1 bis 4.3: O. Fundneider; Abschnitte 4.4 und 6:
V. Frantzen; Abschnitt 7, Anhang: L. Schweizer. AuBerdem sind in die Darstellung
die Ergebnisse vielfaltiger Ratschlage und Hinweise eingefiossen, welche die Ver
fasser von Fachkollegen aus den verschiedenen Entwiekiungsstellen der Siemens
AG erhalten haben.
Fiir aIle Unterstiitzung beim Entstehen dieses Buches und bei seiner Aktualisie
rung bedanke ich mich bei meinen Fachkollegen auBerhalb und innerhalb der
Siemens AG. Besonders herzlich mochte ieh aber wieder den genannten Verfassern
meinen Dank fiir das verstandnisvolle Zusammenwirken ausdriicken, ohne das
diese geschlossene Gesamtdarstellung sieher nieht moglich gewesen ware.
Miinchen, im Februar 1987 P.Bocker
Inhaltsverzeichnis
1 Die Aufgabe der Kommunikationstechnik ...................... 1
1.1 Kommunikationsarten ...... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1
1.2 Informationsarten und Signale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1
1.3 Systeme rur Dialog-und rur Abrufk:ommunikation .............. 3
1.4 Herkommliche Kommunikationsnetze und -dienste . . . . . . . . . . . . .. 4
1.5 Integration der Dienste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 6
1.6 Konzept des diensteintegrierenden digitalen Nachrichtennetzes ISDN.. 6
1. 7 Integration von Diensten mit hoheren Bitraten . . . . . . . . . . . . . . . .. 9
1.8 Das Kommunikationsnetz der Zukunft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 9
2 Kommunikationsdienste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 11
2.1 Definition der Dienste ................................ 11
2.2 Definition der Dienstmerkmale .......................... 17
2.3 Dienste im ISDN mit Bitraten bis zu 64 kbitls . . . . . . . . . . . . . . . . .. 18
2.3.1 ISDN-Dienste mit 64 kbitls liber B-Kanale ............... 18
2.3.1.1 Dialogdienste als Ubermittlungsdienste . . . . . . . . . . .. 18
2.3.1.2 Dialogdienste als Teledienste . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 18
2.3.1.3 Speicherdienste (Teledienste) .................. 21
2.3.1.4 Abrufdienste (Teledienste) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 22
2.3.1.5 Verteildienste ............................ 22
2.3.2 ISDN-Dienste liber den D-Kanal ..................... 22
2.3.2.1 Dialogdienste als Ubermittlungsdienste mit niedrigem
Durchsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 23
2.3.2.2 Dialogdienste als Teledienste . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 23
2.3.3 Erganzende Dienstmerkmale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 23
2.3.4 Bestehende Dienste aus dem Femsprechnetz im ISDN . . . . . . .. 27
2.3.5 Dienste im Zusammenhang mit Endgeraten aus eigenstandigen
Text-und Datennetzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 28
2.4 Dienstlibergange . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 29
2.4.1 Dienstlibergange innerhalb des ISDN. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 29
2.4.2 Dienstlibergange in Verbindung mit Netzlibergangen. . . . . . . .. 30
2.5 Dienste mit hoheren Bitraten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 30
3 Aufbau des ISDN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 32
3.1 Netzgliederung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 32
3.2 Ausgangssituation rur das ISDN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 33
VIII Inhaltsverzeichnis
3.2.1 Fernsprechnetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 35
3.2.2 Integriertes Text-und Datennetz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 36
3.3 Aufgaben der Netzkomponenten im ISDN ................... 38
3.3.1 AnschluBleitungen im ISDN ........................ 38
3.3.2 Teilnehmervermittlungsstellen im ISDN. . . . . . . . . . . . . . . .. 38
3.3.3 Signalisierung zwischen ISDN-Vermittlungsstellen . . . . . . . . .. 39
3.3.4 Zuordnung der erganzenden Dienstmerkmale .. . . . . . . . . . .. 39
3.3.5 Betrieb und Wartung im ISDN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 40
3.4 Netzdimensionierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 40
3.4.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 40
3.4.2 Einfliisse der Diensteintegration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 42
3.4.2.1 Belegungsdauer, Verkehrswert, Belegungsbelastung . . .. 42
3.4.2.2 Gemeinsame Nutzung der Netzeinrichtungen ........ 44
3.4.3 Verkehrslenkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 45
3.5 Ubergange zu anderen offentlichen Netzen . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 46
3.5.1 ISDN und das analoge Fernsprechnetz . . . . . . . . . . . . . . . . .. 46
3.5.2 ISDN und Offentliche Datennetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 47
3.6 Ubergange zu privaten Netzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 48
3.6.1 ISDN-Nebenstellenanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 48
3.6.2 Lokale Netze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 48
3.7 Numerierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 50
3.8 Einfiihrungsstrategien ................................ 51
3.8.1 Overlaynetz und Insellosung ........................ 51
3.8.2 Pragmatische Einfiihrungsstrategie .................... 52
3.8.3 Satellitenstrecken im ISDN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 56
3.9 ISDN-Einfiihrungstermine ............................. 57
4 Teilnehmeranschlu8 .................................... 59
4.1 Aufbau der Benutzerstation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 59
4.1.1 Funktionseinheiten der Benutzerstation . . . . . . . . . . . . . . . .. 59
4.1.2 NetzabschluBeinheit NT! .......................... 61
4.1.3 NetzabschluBeinheit NT2 .......................... 62
4.1.4 Anpassungseinheit TA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 64
4.1.5 AnschluB von privaten Netzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 64
4.2 Benutzer-Netz-Schnittstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 66
4.2.1 Vorbemerkungen ............................... 66
4.2.1.1 Kanaltypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 66
4.2.1.2 AnschluBarten und Schnittstellenstrukturen ......... 68
4.2.1.3 Betrieb allgemeiner Kanale . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 70
4.2.2 Benutzer-Netz-Schnittstelle beim BasisanschluB . . . . . . . . . . .. 70
4.2.2.1 Modellkonfigurationen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 71
4.2.2.2 Elektrische Charakteristika fiir die Informationsiiber-
tragung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 73
4.2.2.3 Zugang der Endeinrichtungen zum D-Kanal . . . . . . . .. 74
4.2.2.4 Rahmenstruktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 76
Inhaltsverzeichnis IX
4.2.2.5 Aktivierung und Deaktivierung ................. 77
4.2.2.6 Elektrische Charakteristika fiir die Speisung . . . . . . . .. 78
4.2.3 Benutzer-Netz-Schnittstelle beim PrimarratenanschluB ....... 80
4.3 Benutzersignalisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 82
4.3.1 Protokollarchitektur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 82
4.3.2 Verbindungsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 83
4.3.3 Besonderheiten bei der ISDN-Signalisierung . . . . . . . . . . . . .. 86
4.3.3.1 Aufgaben der NetzabschluBeinheiten NTl und NTI .... 86
4.3.3.2 Angaben fUr den Verbindungsaufbau . . . . . . . . . . . . .. 86
4.3.3.3 Buskonfigurationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 90
4.3.3.4 Simultane Signalisierungsaktivitaten . . . . . . . . . . . . .. 91
4.3.4 Sicherungsprotokoll im D-Kanal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 91
4.3.4.1 Leistungsmerkmale der Sicherungsschicht . . . . . . . . . .. 91
4.3.4.2 Ubermittlungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 92
4.3.4.3 Vergabe eindeutiger Endeinrichtungs-Identitaten . . . . .. 95
4.3.5 Signalisierung fiir leitungsvermittelte Verbindungen ......... 96
4.3.5.1 EinfacherVerbindungsaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . .. 96
4.3.5.2 Einfacher Verbindungsabbau . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 98
4.3.5.3 Verfeinerter Verbindungsaufbau und Verbindungsabbau. 98
4.3.5.4 Steuerung von erganzenden Dienstmerkmalen . . . . . . .. 99
4.3.5.5 Benutzer-Benutzer-Signalisierung . . . . . . . . . . . . . . .. 99
4.3.5.6 Anreizprotokoll (stimulus protocol) .............. 100
4.4 AnschluB von Endeinrichtungen mit herkommlichen Schnittstellen an
das ISDN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.4.1 Integrierte Losung und Netziibergangslosung .............. 105
4.4.2 AnschluB von X.21-Endeinrichtungen mit Einphasenwahl ..... 109
4.4.2.1 Umsetzung der Verbindungsauf- und -abbauprozeduren
zwischen X.21-und S-Schnittstelle ............... 109
4.4.2.2 Geschwindigkeitsanpassung zwischen der Netto-Bitrate der
X.21-Endeinrichtung und der Basiskanalrate von 64 kbit/s 109
4.4.2.3 Synchronisierprozedur im Basiskanal zwischen den
beteiligten Anpassungseinheiten und zwischen den
X.21-Endeinrichtungen ....................... 112
4.4.3 Endeinrichtungen des Fernsprechnetzes: Anpassung der analogen
a/b-Schnittstelle und von Schnittstellen der V -Serie . . . . . . . . . . 112
4.4.4 AnschluB von Endeinrichtungen mit X.25-Schnittstelle an das ISDN 113
4.4.4.1 Grundlegende Merkmale ..................... 113
4.4.4.2 Punkt-zu-Mehrpunkt-Signalisierung fUr ankommende
virtuelle Rufe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
4.4.4.3 Zugangzur PaketvermittlungiiberdenBasiskanal(B-Kanal) 121
4.4.4.4 Zugangzur PaketvermittlungiiberdenHilfskanal(D-Kanal) 124
4.5 Neue Paketvermittlungstechnik im ISDN .................... 124
5 Endgerate am ISDN .................................... 130
5.1 Vorbemerkungen ................................... 130
5.2 Grundmerkmale eines ISDN-Endgerates .................... 132
X Inhaltsverzeichnis
5.3 Dienstspezifische Endgerate am ISDN ...................... 133
5.3.1 ISDN-Telefon ................................. 133
5.3.2 Endgerate fur nichtsprachliche Kommunikation im ISDN ...... 135
5.4 Mehrdienste-Endgerate ............................... 137
6 VermittIungstechnik im ISDN .............................. 140
6.1 Vorbemerkungen ................................... 140
6.2 Neue Anforderungen an die Vermittlungstechnik durch die
Diensteintegration im ISDN ............................. 149
6.2.1 BenutzeranschluB ............................... 149
6.2.2 ZwischenamtsanschluB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
6.2.3 Koppelnetz ................................... 154
6.2.4 Benutzersignalisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
6.2.5 Zentrale Steuerung .............................. 157
6.2.6 Zwischenamtssignalisierung ......................... 157
6.2.7 Betrieb und Wartung ............................. 159
6.2.8 Takterzeugung und Netzsynchronisierung ................ 161
6.2.9 Netzubergange und Zugang zu speziellen Einrichtungen ....... 161
6.3 Die Zwischenamtssignalisierung im ISDN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
6.3.1 Grundmerkmale der Zwischenamtssignalisierung mit dem
CCITT-Signalisierungssystem Nr. 7 .................... 162
6.3.2 Der Nachrichtentransferteil MTP ..................... 165
6.3.3 Signalisierungsbeziehungen zwischen ISDN-Vermittlungsstellen . 167
6.3.4 Protokoll-Architektur der ISDN-Zwischenamtssignalisierung ... 168
6.3.5 Realisierung der ISDN-Zwischenamtssignalisierung in der
Vermittlungsstelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
6.3.6 Beispiel fUr die ISDN-Zwischenamtssignalisierung:
Dienstwechsel bei bestehender Verbindung ............... 173
6.3.7 Zusammenarbeit zwischen ISDN-Vermittlungsstellen und
netzinternen Datenbanken uber das
CCITT-Signalisierungssystem Nr. 7 .................... 173
6.3.7.1 Verteilte Dienstmerkmalsteuerung ............... 173
6.3.7.2 Transaktionsverkehr im Rahmen des
CCITT-Signalisierungssystems Nr. 7 .............. 175
6.4 ISDN-Nebenstellentechnik ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
6.4.1 Struktur und Merkmale einer ISDN-Nebenstellenanlage ...... 177
6.4.2 Vernetzung von Nebenstellenanlagen zu privaten Netzen . . . . . . 184
6.4.3 Querverkehr zwischen ISDN-Nebenstellenanlagen . . . . . . . . . . 187
7 Ubertragungstechnik im ISDN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
7.1 Vorbemerkungen ................................... 189
7.2 Die Hierarchie der digitalen Ubertragungskanale ............... 189
7.2.1 Die Basis: 64 kbitls .............................. 189
7.2.2 Ubersicht uber die Hierarchien der Digital-Multiplexsignale .... 191
7.2.3 Primar-Multiplexsignale ........................... 193
7.2.4 Signale mit hoheren Bitraten ........................ 194