Het ontstaan van ISDN

Rond de jaren '50 werd begonnen met het automatiseren van het huidige telefoonnet. Een sleutelrol in dit proces speelde de digitalisatie. Digitale signalen laten zich beter door een netwerk transporteren en hebben minder last van ruis en storingen. Centrales onderling werken daarom al lange tijd digitaal. Tussen de wijkcentrales gebruiken de telecombedrijven glasvezelkabels waarover enorm veel gegevens kunnen worden getransporteerd. ISDN maakt de digitalisatie volledig door ook het stukje van de wijkcentrale naar de consument, in vaktermen local loop genoemd, te digitaliseren.

Een andere reden voor het ontstaan van ISDN is de vraag naar een hogere snelheid voor multimediatoepassingen en een toenemend gebruik van Internet en online informatiediensten. Bovendien is de vraag naar gekozen digitale verbindingen voor het bedrijfsleven zeer groot. Een gekozen verbinding is, in tegenstelling tot een vaste verbinding, een verbinding waarbij door middel van een telefoonnummer de bestemming wordt bereikt.

Door de grote populariteit van Internet en de steeds verder toenemende digitalisering/automatisering wordt er steeds meer van het huidige telefoon-netwerk gevraagd. Het internet vraagt, vooral door de grote hoeveelheid grafische informatie, een steeds grotere bandbreedte. Dankzij ISDN wordt niet alleen de snelheid van het telefoon-netwerk vergroot. ISDN biedt veel meer mogelijkheden dan spraak alléén en tevens is er met ISDN een groot aantal aanvullende diensten mogelijk. ISDN zorgt in feite voor de integratie van spraak, tekst, data en beeld. Voordat ISDN een rol speelde was voor bijna elke vorm een aparte aansluiting nodig. Met ISDN is één aansluiting voldoende.

Het belang van de digitalisatie kan niet voldoende worden benadrukt. Belangrijke voordelen die daardoor bereikt worden zijn snelle verbindingsopbouw (binnen enkele seconden verbinding met Internet), de mogelijkheid om van meerdere telefoonnummers gebruik te maken op dezelfde aansluiting (bijvoorbeeld een apart nummer voor de fax, een nummer voor privé en een nummer voor zakelijke telefoongesprekken) en weergave van het nummer bij inkomende gesprekken.

Hoewel ISDN nog steeds een belangrijke rol speelt bij het invullen van de telefonie-behoeften voor veel gebruikers, zijn er voor de oprit naar het internet steeds meer en ook snellere alternatieven om te gebruiken in plaats van, of in combinatie met ISDN. Bijvoorbeeld kabelnetwerken en ADSL.

ISDN Techniek

Er zijn twee belangrijke vormen van ISDN: ISDN-2 en ISDN-30. Hieronder vind je de verschillen tussen deze twee vormen.

1. ISDN-2

Voor consumenten en kleine tot middelgrote bedrijven is ISDN-2 de meest gangbare variant. Het is ook mogelijk, om meerdere ISDN-2 lijnen te combineren.

2. ISDN-30

Grotere bedrijven met veel spraak- en/of dataverkeer, kiezen eerder voor ISDN-30. Bij een ISDN-aansluiting wordt niet meer gesproken van netlijnen maar van communicatiekanalen en signaleringskanalen. De communicatiekanalen dienen voor de transport van informatie, zijnde spraak of data, terwijl de signaleringskanalen ter ondersteuning van dit transport dienen.

B en D-kanalen

ISDN biedt de integratie van alle huidige vormen van communicatie. Het communicatiekanaal kun je op vele manieren benutten, bijvoorbeeld voor spraak, voor het versturen van een fax of toegang tot internet.

De communicatiekanalen worden in vaktermen B-kanalen genoemd, terwijl het signaleringskanaal, D-kanaal wordt genoemd.

Schematisch ziet dit er voor ISDN-2 en ISDN-30 als volgt uit:

ISDN-2: B-kanalen van 64 kbps. 1 D-kanaal van 16 kbps.		ISDN-30: 30 B-kanalen van 64 kbps.  1 D-kanaal van 64 kbps.

NB: Het getal in ISDN-2 of ISDN-30 geeft dus het aantal communicatiekanalen aan.

1. Met ISDN-2 heb je de beschikking over 2 communicatiekanalen terwijl ISDN-30 er zelfs 30 biedt. Het aantal communicatiekanalen geeft aan hoeveel randapparaten er tegelijkertijd kunnen worden gebruikt.
2. Een ISDN-2 aansluiting biedt dus dezelfde capaciteit als twee analoge netlijnen (maar veel meer functionaliteit!). Er wordt zowel bij ISDN-2 als bij ISDN-30 maar een enkel signaleringskanaal gebruikt.
3. Bij ISDN-2 is dit signaleringskanaal 16 kbps, bij ISDN-30 is dit kanaal met 64 kbps wat breder. ISDN-2 en ISDN-30 worden ook wel respectievelijk 2B+D en 30B+D genoemd. Ooit heeft ook iemand de termen BRI (Basic Rate Interface) en BRA (Basic Rate Access) verzonnen.

ISDN2 Techniek

ISDN-2 is ontwikkeld om de koperkabels van de telefoonaansluiting thuis naar de wijkcentrale van de telefoonaanbieder beter te kunnen benutten. De telefoonlijn werd van oorsprong alleen gebruikt voor spraak, waarbij bovendien maar één gesprek mogelijk was. Dit werd langzaam maar zeker een te grote beperking.

Bij het ontwerp van ISDN-2 is afgesproken om ten hoogste 160 kbps te transporteren. Destijds was dit al erg veel, tegenwoordig weten we beter met DSL-technieken zoals ADSL! De 160 kbps werd verdeeld in 2 B-kanalen van 64 kbit/sec voor de communicatie en één D-kanaal van 16 kbps voor de signalering.
Voor de totale communicatie wordt 144 kbps gebruikt (64+64+16). Er blijft dus een kleine marge over, ook wel overhead genoemd. De communicatieapparatuur (waaronder telefoontoestellen, faxen, modems) gebruikt in de regel 1 B-kanaal voor een verbinding. Dit houdt in dat je in feite over dezelfde capaciteit beschikt als bij 2 analoge netlijnen.

Maar, een enkele ISDN-2 aansluiting heeft veel meer voordelen dan 2 analoge netlijnen. De 2 kanalen van de ISDN-aansluiting kunnen gelijktijdig en onafhankelijk van elkaar worden gebruikt. Terwijl je over het eerste communicatie-kanaal een fax stuurt kun je over het tweede communicatie-kanaal een telefoon-gesprek voeren. Ook voor Internet gebruik je één communicatie-kanaal, het tweede communicatie-kanaal is dan vrij voor inkomende telefoongesprekken of kan gebruikt worden om zelf een gesprek te voeren. Op welke manier je de datacommunicatie-kanalen gebruikt maakt dus niets uit.

Een ander belangrijk punt is dat de gebruiker geen zicht heeft op de kanalen B1 en B2. Als één van deze B-kanalen in gebruik is pakt de ISDN-apparatuur automatisch het andere kanaal. Zolang er een kanaal vrij is gaat dat altijd goed. De twee communicatiekanalen kunnen ook gecombineerd worden tot één kanaal van 128 kbps. Maar bij gelijktijdig gebruik van 2 B-kanalen betaal je ook voor 2 openstaande verbindingen.

ISDN30 techniek

Voor ISDN-30 zijn, net als voor ISDN-2, nog wat acronymen verzonnen. Bijvoorbeeld 30B+D, PRI (Primary Rate Interface) en PRA (Primary Rate Access). Met ISDN beschik je over maar liefst 30 communicatiekanalen. ISDN-30 wordt dan ook vooral gebruikt om een snelle dataverbinding op te bouwen voor grote computersystemen, om bedrijfstelefooncentrales op het telefoonnetwerk aan te sluiten of om verbindingen te leggen tussen meerdere bedrijfstelefooncentrales.

Het onderstaande schema laat een grote ISDN-30 centrale zien. Op de PABX worden meerdere S-Bussen aangesloten. Deze S-Bussen kunnen gebruikt worden als een gewone ISDN-2 aansluiting.

Een ISDN-30 verbinding gaat meestal over 2 koperparen. Bij het gebruik van koperkabel bij ISDN-30 wordt er gekozen tussen PDL of HDSL. Deze begrippen zullen kort hieronder worden toegelicht.

PDL

PDL staat voor Primaire Digitale Lijnsystemen. Er worden 2 koperparen gebruikt, één koperpaar voor de heenweg en een koperpaar voor de terugweg. Ieder aderpaar heeft dus een eigen, enkelgericht signaal. Bij PDL moet je dus eigenlijk spreken over een 2 x 2 Mbit/sec-verbinding omdat er altijd een full-duplex verbinding is met verkeer in beide richtingen. Er zitten onderweg (om de 1 of 2 km) zogenaamde re-generatoren om het bitsignaal te verversen. Vaak worden bij PDL ook 3 aderparen gebruikt. Dan wordt 1 aderpaar voor alarmering op afstand van problemen in de re-generatoren ingezet. Het nadeel van de PDL-techniek is dat het ingraven van re-generatoren erg kostbaar is.

HDSL

Nieuwer is het gebruik van zogenaamde HDSL-modems. Daarbij gaat het 2 Mbit/sec-signaal over 3 dubbeladers. Het signaal wordt gemultiplexed c.q. gedemultiplexed en verdeeld over deze 3 dubbeladers. Er hoeft dan minder geregenereerd te worden. Over dezelfde 3 dubbeladers gaan de signalen zowel heen als terug (door elkaar als het ware).

Deze techniek heet echocancellation (echo-onderdrukking) en wordt trouwens ook in analoge modems en (soms, meestal niet) bij ADSL gebruikt. Het voordeel van HDSL is dus dat het signaal dubbelgericht is met echo-onderdrukking waardoor er minder regeneratoren hoeven te worden gebruikt.

ISDN Protocollen

Protocollen

Onder een protocol wordt het geheel van voorschriften en regels in het internationaal datacommunicatieverkeer verstaan. Een protocol in dit verband is de 'taal' die door een computer of ISDN-apparaat wordt gebruikt voor de communicatie via een netwerk. Computers kunnen alleen met elkaar communiceren als ze hetzelfde protocol gebruiken. Voor verschillende functies zijn verschillende protocollen beschikbaar. Het D-kanaal heeft ook een eigen protocol. Voor het maken van een verbinding en voor het verbinden met Internet zijn weer andere protocollen. Voor de transmissie van data over een ISDN-aansluiting zijn verschillende protocollen beschikbaar.

Protocollen voor het B-kanaal

Hieronder staan de belangrijkste protocollen voor communicatie over het B-kanaal. De beoogde snelheid zal veelal 64 kbps zijn, de maximale snelheid die over één B-kanaal mogelijk is. Sommige protocollen ondersteunen ook lagere snelheden.

X.75

Het X.75 protocol is een veelgebruikt "data link layer protocol" en is de standaard voor het inbellen op een BBS. Het protocol ondersteunt maar één snelheid, namelijk 64 kbps. Bij het X.75 protocol worden gegevens in pakketjes verstuurd zoals dat ook bij het PPP protocol wordt gedaan. Het is oorspronkelijk ontwikkeld om X.25 netwerken te koppelen.

V.110

V.110 is een "rate adaption protocol". Het staat toe dat de datasnelheid wordt gereduceerd naar snelheden die door veel standaard terminals (DTE, Data Terminal Equipment) worden gebruikt. Zo zijn snelheden van bijvoorbeeld 9600, 19200 en 38400 bps mogelijk. Helaas is 38400 bps ook de maximale snelheid. Sommige oudere BBS'en gebruiken nog snelheden onder 64 kbps. Zij worden dan vaak verbonden met het ISDN-netwerk via het V.110 protocol.

V.120

Dit protocol wordt vooral in de VS veel gebruikt. Als je ISDN-adapter of ISDN-TA ondersteuning biedt voor dit protocol is dat meegenomen, maar veel heb je er hier niet aan.

HDLC

Wat HDLC in feite doet is van een bitstroom een pakket bytes te maken. HDLC is daarbij vrij simpel van opzet en ondersteunt dus ook geen zaken als error-correctie of "flow control". Veel Internet-providers bieden toegang via HDLC met als laag daar bovenop synchrone PPP. Sommige Internet-providers kiezen voor X.75.

PPP en Multilink-PPP

PPP staat voor Point to Point Protocol. Het is een standaard voor Internet geworden. Er zijn twee vormen van PPP, asynchrone PPP en synchrone PPP. Asynchrone PPP wordt gebruikt om twee machines via een modem te verbinden, synchrone PPP wordt gebruikt bij ISDN-verbindingen tussen twee computers. Als een Internet-applicatie met asynchrone PPP werkt dan is een asynchroon naar synchroon protocol conversie nodig om PPP over ISDN mogelijk te maken. Het Multilink-protocol wordt gebruikt voor gebundelde verbindingen. Twee B-kanalen worden gebundeld tot 128 kbps.

ISDN-protocollen voor Autorisatie

Autorisatie protocollen worden gebruikt voor beveiliging en identificatie bij toegang tot servers via telefoonlijnen. Bij het inbellen met ISDN is er sprake van een verbinding tussen twee punten, de PC thuis en het inbelpunt. Het inbelpunt kan een andere ISDN-adapter zijn of een poort van een ISDN-router.
Om dataverkeer mogelijk te maken met het IP-Protocol (Internet protocol) moet gebruik gemaakt worden van bijvoorbeeld SLIP of PPP. Met SLIP zijn er geen voorzieningen voor bijvoorbeeld fout-detectie en fout-correctie, er wordt dan ook weinig gebruik gemaakt van deze methode.

Door gebruik te maken van PPP zijn deze extra voorzieningen wel mogelijk en is er tevens autorisatie mogelijk. Autorisatie is mogelijk op basis van PAP of CHAP. Dankzij CHAP en PAP is het mogelijk om direct een verbinding met een Internet-provider te krijgen zonder dat je eerst een terminal-scherm krijgt waar je gevraagd wordt om in te loggen met een gebruikersnaam en wachtwoord. Je naam en wachtwoord worden direct na het inloggen over de openstaande Internet-verbinding gestuurd.

PAP

PAP staat voor Password Authentication Protocol. Je gebruikersnaam en wachtwoord worden tijdens het inbellen over de Internet-verbinding gestuurd. Deze gegevens worden aan de netwerkzijde gecontroleerd, als de gegevens niet correct zijn wordt de verbinding gebroken. Als de gegevens wel correct zijn word je aangemeld op het netwerk. Je gebruikersnaam en wachtwoord worden niet gecodeerd, hierdoor is PAP niet echt een veilige methode. Veel Internet-providers willen daarom dat je ISDN-adapter ondersteuning voor CHAP heeft. Bij PAP kan alleen tijdens het tot stand komen van de verbinding om autorisatie worden gevraagd.

CHAP

CHAP staat voor Challenge Handshake Authentication Protocol. Het wachtwoord wordt met CHAP niet over de Internet-verbinding gestuurd. Er wordt in plaats van het wachtwoord een sleutelcode verstuurd. Aan beide zijden van de verbinding wordt het wachtwoord versleuteld. Het resultaat van die versleuteling wordt onderling daarna vergeleken. Dit versleutelings-algoritme kan niet omgekeerd worden. Het is dus onmogelijk om van het versleutelings-resultaat weer terug te rekenen naar het wachtwoord. Bij CHAP kan tijdens de verbinding opnieuw om autorisatie worden gevraagd, in tegenstelling tot PAP. Dit dient als extra controle.

CLIP

CLIP staat voor Calling Line Identification Presentation. Het mag niet echt een protocol genoemd worden, het kan echter wel ter autorisatie dienen bij ISDN-verbindingen. Het nummer van de beller wordt hiermee zichtbaar aan de netwerkzijde nog voordat het gesprek wordt beantwoord. Op basis van dat nummer kan wel of geen toegang worden verleend. Dit nummer wordt verstuurd via het D-kanaal.

Met CLIP is geen waterdichte beveiliging mogelijk, het is immers alleen een beperking voor de locatie waarvandaan gebeld wordt. Deze methode wordt vaak gebruikt voor een terugbel-faciliteit. Hiermee kunnen werknemers op het bedrijfsnetwerk inbellen. Ze maken zichzelf bekend met CLIP en worden daarna direct teruggebeld door de ISDN-router. In de router wordt hiervoor een configuratietabel opgesteld waarin wordt aangegeven of iemand moet worden teruggebeld of niet. De router pakt het eerste record uit de tabel waarvoor de gebruikersnaam overeenstemt met de door de inbeller opgegeven gebruikersnaam. Het heeft dus geen zin om een tweede record met een andere instelling toe te voegen voor dezelfde gebruikersnaam.

Naast CLIP wordt PAP of CHAP ook vaak gebruikt voor deze terug-faciliteit, het voordeel van CHAP en PAP is dat je vanaf iedere locatie kunt inbellen, zowel met je PC thuis als -bijvoorbeeld- met een Laptop.

S-bus (bedrading) bij ISDN

De s-bus is niet veel meer dan de 4-aderige kabel die bij de NT1 begint, het startpunt van de ISDN-aansluiting, en vervolgens 'ergens' in een ruimte eindigt. Vertakkingen naar andere ruimten zijn eventueel mogelijk. Om problemen te voorkomen moet wel op een aantal punten worden gelet, bijvoorbeeld terminatie (het afsluiten van de kabel met weerstanden). Hieronder geven we een korte inleiding omtrent de s-bus.De s-bus is een 4-aderige kabel waar alle ISDN-apparatuur op wordt aangesloten. Welke kabel je daarvoor moet gebruiken komt niet op deze pagina aan de orde, dat wordt op de pagina bekabeling besproken. Op een s-bus kun je 8 ISDN-apparaten aansluiten. Daar hoeft het overigens niet mee op te houden, bepaalde ISDN-centrales bieden zelf weer extra (interne) s-bussen aan waarop je ook telkens weer 8 ISDN-apparaten kunt aansluiten.
Bij iedere s-bus is er dus een beperking tot 8 ISDN-apparaten. Je dient rekening te houden met de maximale lengte van de kabels en de plaatsing van afsluitweerstanden. Er worden vaak fouten gemaakt waardoor de ISDN-apparatuur zich onvoorspelbaar kan gedragen. Zijn er bijvoorbeeld te veel terminators (afsluitweerstanden) aangesloten dan zal de impedantie van de s-bus te ver dalen, worden er geen of te weinig afsluitweerstanden gebruikt dan treden reflecties (echo) op. Maar dit terzijde.

De s-bus moet worden afgesloten met twee weerstanden van 100 ohm, waarbij de ene weerstand tussen de twee zendaders (transmit) aders en de andere tussen de twee ontvangstaders (receive) wordt geplaatst. Dit afsluiten mag alleen aan het begin en het einde van de s-bus gebeuren. Eventueel kun je de weerstand op het eindpunt van de s-bus weglaten als de totale lengte van de s-bus korter is dan 25 meter. Hoe langer de s-bus, des te groter namelijk het gevaar van reflecties.

De s-bus begint bij de NT1. Dit is de afsluiting van het ISDN-netwerk van KPN Telecom en het begin van je eigen ISDN 'netwerk'. Omdat er in het analoge tijdperk 2 aders werden gebruikt voor analoge communicatie werd daarmee bij de ontwikkeling van ISDN rekening gehouden. De aansluiting voor deze 2 aders op de NT1 wordt de U-interface genoemd. Hoe 64 kbps full-duplex (verkeer in beide richtingen) over twee aders kan worden verstuurd wordt op de pagina bekabeling besproken. De volgende tekening laat de NT1 zien en de plaats waar deze 2-aderige kabel van het KPN-netwerk aangesloten wordt:

Deze aansluiting is in principe verboden terrein. Als je deze twee aders per ongeluk kortsluit zal er een beveiliging optreden en kan er voor een bepaalde tijd niet meer gebeld worden (ongeveer een uur). Uiteraard mag je wel zelf bepalen wat je op de s-bus aansluit. Aan de NT1 mag je ook de instelling van de terminatie veranderen. Deze instelling kan gewijzigd worden door het klepje te verwijderen en met een ballpoint of schroevendraaier de rode schuifjes naar boven of beneden te bewegen.

Omdat deze afsluitweerstanden standaard actief zijn is het verstandig de Short Passive Bus (SPB) met de NT1 op het eindpunt (of beginpunt, het is maar hoe je het bekijkt) te gebruiken. Je gebruikt dan maar één uitgang van de NT1. Zie daarvoor de pagina mogelijkheden.

Schematisch overzicht ISDN-2 aansluitingen

Het onderstaande plaatje toont een s-bus. Geheel links bevindt zich het KPN-netwerk. Bij een nieuwe ISDN-aansluiting wordt op de plaats van de analoge aansluiting (de 4-aderige kabel die ergens in de meterkast uit de grond komt) een Network Termination 1 kastje, kortweg NT1 genoemd, opgehangen. Het NT1-kastje krijgt zijn voeding (netspanning) uit het ISDN-netwerk van KPN Telecom. De randapparatuur kan op verschillende manieren op de NT1 worden aangesloten. De NT1 beschikt over 2 uitgangen waarop direct 2 ISDN-toestellen kunnen worden aangesloten. Voor sommige gebruikers zijn die 2 uitgangen voldoende.

In het verleden was het, uit technisch oogpunt, niet aanbevolen deze zogenaamde Y-methode te gebruiken. De huidige NT1-kastjes hebben hier echter geen problemen mee. Wil je deze methode niet gebruiken, dan kun je volstaan door één van die uitgangen te gebruiken en daarop een s-bus te maken. Hiermee kun je in het hele huis aansluitpunten maken. In totaal kun je 8 ISDN-apparaten aansluiten op één s-bus. Bij ISDN-centrales zijn overigens ook meerdere s-bussen mogelijk.

Je kunt ISDN-apparatuur dus direct op de NT1 of anders op de s-bus aansluiten. Onder ISDN-apparatuur verstaan we bijvoorbeeld ISDN-telefoons, ISDN-faxen of ISDN-adapters. Analoge toestellen kun je niet direct op de s-bus of NT1 aansluiten, hier is de tussenkomst van een ander apparaat gewenst. Om er voor te zorgen dat het analoge toestel met de ISDN-aansluiting kan praten is een a/b-adapter of ISDN-centrale nodig. Een a/b adapter heeft enkele (meestal 2) analoge uitgangen, waarbij iedere uitgang een eigen nummer (MSN-nummer) krijgt. Een ISDN-centrale heeft meerdere, meestal 4 of 8, analoge uitgangen en biedt bovendien veel extra functies.

De onderstaande tabel geeft uitleg bij de apparatuur in het bovenstaande plaatje. Dit zijn slechts enkele voorbeelden, er zijn natuurlijk veel meer mogelijkheden.

Voorbeelden apparatuur op de s-bus

Laptop De laptop kan bijvoorbeeld met een PCMCIA ISDN-adapter op de s-bus worden aangesloten. PCMCIA-kaartjes zijn kleine insteekkaartjes, niet veel groter dan een creditcard. Voordeliger is het om de USB-aansluiting van de laptop te benutten, voor USB is een groot aanbod van voordelige ISDN-adapters.

ISDN-telefoon De ISDN-telefoon wordt hier direct op de s-bus aangesloten. Er kunnen maximaal 4 ISDN-telefoons zonder eigen voeding worden aangesloten, deze telefoons gebruiken dan de door de NT1 aangeleverde spanning. De aangesloten ISDN-telefoons kunnen niet zonder kosten intern met elkaar communiceren, dit kan wel bij een ISDN-centrale met interne s-bus.

Analoge fax De fax (groep 3) wordt via een a/b-adapter of ISDN-centrale (ook wel terminal adapter genoemd, voorbeelden zijn de Webvox en Quattrovox) op de s-bus aangesloten met een eigen MSN-nummer. Een inkomend faxbericht wordt dan direct aangenomen naar de fax.

Digitale fax De digitale fax (groep 4) wordt direct op de s-bus aangesloten. De fax heeft een betere kwaliteit (400 dpi) en wordt sneller verzonden (binnen 5 seconden). Een fax voor faxgroep 4 is echter erg duur.

PC Voor de PC wordt een gewone PC ISDN-adapter (kaart) gebruikt. Bedrijven als AVM, Eicon en Dynalink leveren ISDN-adapters (rond fl. 125,-). De duurdere typen (vanaf fl. 500,-) kunnen ook analoog communiceren (modem of fax) via een eigen modem- of DSP-chip.

Video Conference Het videoconference apparaat kan worden gebruikt voor zakelijke toepassingen zoals het tele-vergaderen. Voor tele-vergaderen wordt ook wel gebruik gemaakt van satellieten om een hogere overdrachtsnelheid te bereiken. Deze manier van communiceren tussen bedrijven wint terrein.