Telefon - ISDN

ISDN - Was ist das Signale Spannungen Verkabelung Notspeisung Leitungslängen

RJ-45 Stecker

Bei ISDN liegt an der Monopoldose der Telekom (meist einer TAE-Dose) ein digitales Multiplexsignal an, das vom NTBA in zwei ISDN-Signale dekodiert wird. Diese sind als S0-Bus an je eine Western-8 Buchse (für RJ-45 Stecker) herausgeführt.
Der NTBA benötigt eine Stromversorgung, die entweder direkt am NTBA erfolgen kann oder über einen der Ausgänge durch ein ISDN-Gerät erfolgen kann (z.B. Terminal-a/b-Adapter).

Für den S0-Bus sind nur die beiden mittleren Adernpaare erforderlich. Die Adern müssen jeweils paarweise lose verdrillt sein. Die Impedanz der Adernpaare beträgt 100 Ohm symmetrisch. Beide Adernpaare des S0-Bus müssen an beiden Enden terminiert werden. Die Terminierung erfolgt durch induktionsarme Widerstände von 100 Ohm (z.B. Kohleschicht- oder Metallfilm-Widerstände). Viele ISDN-Dosen und -Geräte können bereits eine interne Terminierung enthalten.

Die Belegung der Stecker und Buchsen, sowie die Leitungsimpedanz sind kompatibel zur alten analogen Installationstechnik. Normalerweise langt es, die beiden mitteleren Aderpaare zu verwenden.


ISDN - Was ist das eigentlich?

ISDN steht für Integrated Services Digital Network. Bei ISDN werden grundsätzlich nur digitale Daten zwischen den Endgeräten übermittelt. Die Einteilung des Datenstroms in 2 (genauer: 3) logische Kanäle ist von der Art der Übertragung, also von den Kabeln, vollkommen unabhängig.
Der Datenstrom wird in 2 Nutzkanäle (B-Kanäle) und einen Steuerkanal (D-Kanal) aufgeteilt, und zwar durch zeitlich hintereinander liegende Frames.
Damit die Sache vollduplex läuft, muß man die Daten vom und zum Teilnehmer auseinanderhalten.
Beim analogen Anschluß macht das noch jedes Endgerät selbst, aber man hat ja auch nur jeweils eins aktiv.
Bei ISDN macht das der NTBA stellvertretend für alle. Zwischen Vermittlungsstelle und NTBA laufen alle Daten noch auf 2 Drähten, Sende- und Empfangsrichtung gemischt, und die beiden Seiten (auf Kundenseite der NTBA) halten das ungefähr wie bei einem Modem mit Echo-Kompensation auseinander. Der NTBA trennt das dann für alle Endgerate beim Teilnehmer auf und hat daher 4 Adern - zwei für Daten vom Teilnehmer weg und zwei für Daten an den Teilnehmer. Und alle Endgeräte werden dann einfach parallel an die 4 Adern (den S0-Bus) angeschlossen.
Nach dem Anschließen wird von NT und Vermittlungsstelle die Leitung eingemessen und die Echokompensation eingestellt. Kommt es zu Störungen, kann man den NT abziehen und neu anschließen, die Neueinmessung kann das Problem lösen.
Durch die 4 Adern des S0-Busses ergibt sich die angenehme Möglichkeit, zwischen die beiden Adernpärchen noch eine Gleichspannung zur Versorgung der Endgeräte zu legen.
Ferner: Der Ruf, Dienstmerkmale und meistens auch die Rufnummer wird nur als digitale Information über den D-Kanal übermittelt, eine Klingelspannung oder sowas wie bei der Analogtechnik fehlt, und entsprechend programmierte Endgeräte fühlen sich dann unter Berücksichtigung der Dienstkennung angesprochen.
Also sind drei Dinge voneinander völlig unabhänging:

Der NTBA hat also nichts mit den Rufnummern, Dienstkennungen oder B-Kanälen zu tun. Er ist auch keine kleine TK-Anlage, an der man intern kostenlos telefonieren kann (sprich: Eine Verbindung von Gerät zu Gerät am S0 z.B. für 2 PC ist nur über das Amt möglich). Er wandelt nur von 2 Adern auf 4 Adern um und trennt dazu Sende- und Empfangsrichtung.

In einigen Ländern gibt es ISDN-Geräte, die ohne NT direkt angeschlossen werden. Dadurch kann aber pro Anschluß nur ein einziges Gerät betrieben werden. Außerdem gibt es z.B. in Österreich NTs mit eingebautem A/B-Wandler, so daß man dort dann direkt ein Modem oder Telefon anschließen kann und den NT auch programmieren muß.
Die NTs in Deutschland wandeln nur die Signale um und werden daher nicht programmiert.
Es gibt von Teles Geräte, die untereinander kommunizieren (d.h., man kann mit dem PC wählen und am Telefon abheben usw.), das passiert durch einen Trick, indem ungültige Messages zur Vermittlungsstelle geschickt werden, die diese dann bei der Fehlermeldung wiederholt, und so kommen die zum Telefon. Ein internes Gespräch oder interne DFUe ist so nicht möglich.

Genauso ist es nicht ohne weiteres möglich, eine LED oder ähnliches zur Belegunsanzeige zu verwenden - auf dem S0 werden digitale Informationen versandt, die B-Kanäle in getrennten Zeitschlitzen usw. Eine Belegungs- oder Rufnummern-Anzeige kommt also nicht ohne Prozessor und Spezial-Chips aus. Wer davor nicht zurückschreckt, findet auf http://www.convex.de/isdn/ eine Bauanleitung.


Signale

ISDN basiert auf DSL-Technik (Digital Subscriber Line). In Europa und USA werden unterschiedliche Arten von DSL verwendet. Die Endgeräte (Telefone, Modems) sind nicht kompatibel.

Bandbreiten / Pegel:

Analog   0,3 bis 4 kHz   0 bis 1 V
US-DSL   0 bis 80 kHz   ( ? )
Euro-ISDN   0 bis 150 kHz   ( ? )
Eine gleichzeitige Nutzung von DSL-ISDN und analogem Telefondienst ist nicht möglich.

Protokolle:

In Deutschland werden folgende ISDN-Protokolle verwendet:

Kanäle:

Beim Euro-ISDN wird der Datenstrom in 3 Kanäle aufgeteilt:

ISDN hat den Vorteil, das man aus einer physikalischen Leitung zwei machen und das alte Kabelnetz weiter verwenden kann.


Spannungen

Blockschaltbild eines NTBA

==> Warnung <==
Die an den Dosen anliegende Spannung kann bis zu 97 Volt betragen. Diese Spannung ist lebensgefährlich!

Monopoldose (UK0-Bus)

Der NT wird von der Vermittlungsstelle mit der gleichen Spannung wie analoge Anschlüsse versorgt. Das ergibt eine Gleichspannung von ca. 50 bis 70 Volt an der Monopoldose. Ist das Kabel zu lang oder sind Regenerierer drin, wird mit 97 V gespeist.

ISDN (S0-Bus)

Der S0-Bus kann von einem beliebigen Gerät lokal gespeist werden. Normalerweise sollte dies der NTBA tun. Er enthält dazu eigens ein Netzteil. Diese Einspeisung dient zur Versorgung der Endgeräte (Telefon). Sie beträgt etwa 40V. Die Prinzipschaltung ist folgende:

        S0-Anschlußklemmen
2a      2b              1a        1b
 |       |               |         |
 |   .---+---- +40V- ----+----.    |
 |   |   |               |    |    |
 =========               ===========
 =========               ===========
 |       |               |         |
            NT-Schaltung

Wird der S0-Bus nicht lokal gespeist, so erfolgt durch den NTBA eine Notspeisung. Dabei wird die von der Vermittlungsstelle kommende Gleichspannung mit umgekehrter Polarität auf den S0-Bus gelegt. Diese Spannung beträgt normalerweise ca. 50 bis 70 Volt, kann aber bis zu 97 Volt erreichen (Lebensgefahr!). Die abnehmbare Leistung ist dabei begrenzt auf 410 mW.


Verkabelung

Beschaltung des NTBA

Von der Vermittlungsstelle kommen zwei Leitungen (UK0), die der Techniker an den NT anklemmt. Inzwischen gibt es auch überall den "steckbaren NT", den der Kunde im T-Punkt abholen oder sich zuschicken lassen kann. Dieser ist mit einem TAE-Stecker ausgestattet und wird zum passenden Zeitpunkt (vereinbarter Termin oder Anruf von der Vermittlungsstelle) statt des bisherigen Telefons in die TAE-F-Dose gesteckt. Die Erkennung des NT dauert dabei unter Umständen bis zu 20 Minuten, also Geduld!
Dieser TAE-Stecker hat rechts und links Stege, die die versehentliche Benutzung der beiden N-Buchsen verhindern (ist ja ISDN drauf).
Der Vorteil liegt in einer eventuell schnelleren Realisierung, und man spart die Pauschale für die "Arbeiten in Ihren Räumen". Zumal der Techniker heute auch nur noch mir einem steckbaren NT kommt und den für 50 € an die Wand schraubt.
Die Selbstmontage geht aber nur, wenn man vorher einen funktionierenden Analog-Anschluß hatte, bei einem Neuanschluß sind die 50 € daher trotzdem fällig (sei es, um erst einen Analoganschluß schalten zu lassen, oder als Montagekosten).

Auf Anfrage erzählte mir ein Techniker, daß die Anschlüsse bei Kurzschluß einen Reset ausführen und die Leitung neu einmessen. Dabei liefe ein Zyklus, in dem alle Anschlüsse durchgescannt und ggf. wieder aktiviert würden, der etwa 15 Minuten dauere.
Ein User schrieb mir aber auch, daß nach einem versehentlichen Kurzschluß des UK0 der Anschluß nicht wieder aktiviert wurde, sondern ein Anruf bei der Telekom nötig wurde.
Der S0-Bus hat je zwei Adern für den Sender (vom NT zum Endgerät) und den Epfänger (zum NT zurück). Da das Monopol der Telekom am NT endet, kann eine zugelassene Firma den Rest machen (...!).
Zum Anschluß an den NT kann man entweder die Western-Modular-Buchsen (8p8c, RJ 45) oder 4 Klemmen benutzen.
An die Klemmen kommt man nach dem Öffnen der kleinen Klappe, die Schraube ist eventuell von einem Gummistopfen verschlossen. Das NT-Gehäuse braucht dazu nicht geöffnet zu werden.
Es gab NT's mit vertauschten Klemmen (jeweils a und b), aber das stört nur, wenn auch die RJ45 am NT belegt wird, sollte es also zu Problemen kommen, die verschwinden, wenn entweder der Bus oder das Gerät am NT abgezogen wird, muß man a/b an den Klemmen des NT tauschen. Einige NTBAs enthielten Beipackzettel, die falsch beschriftet waren - entscheidend ist die Beschriftung am NT!
Gelegentlich tauchen Fragen nach der Belegung der Klemmen des NTs auf. Die Belegung ist aufgedruckt, aber bei einigen Modellen schwer zu finden, weil sie (farblos) im Inneren des Deckelchens eingeprägt ist (und wenn man den Deckel nur hochklappt, ist sie gar nicht zu sehen). Also lieber genau hinsehen.


=> Kontaktbelegung bei ISDN


a/b sind jeweils gleichspannungsfrei. Zwischen Sender und Empfänger liegen 40 Volt, Empfänger an Plus. Beim Notbetrieb (NT nicht in der Steckdose) wird diese Polung umgekehrt (siehe Notspeisung weiter unten).

Kontrollmessung nach dem Verkabeln (NT an 230 V angeschlossen):
  4 <=> 5   ==>   0 Volt
  3 <=> 6   ==>   0 Volt
  3 <=> 4   ==>   40 Volt (Plus an 3)
  6 <=> 5   ==>   40 Volt (Plus an 6)
Die Messung kann nicht die Vertauschung von a und b feststellen. Sie stellt nur sicher, daß die 40V nicht zwischen a und b liegen und daß Sender und Empfänger richtigherum sind. Geht die Verbindung nicht, dann ein a/b-Paar (z.B. 4-5) vertauschen. Geht die Verbindung nur, wenn kein zweites Gerät aktiv ist, dann sind irgendwo sowohl a1/b1 als auch a2/b2 vertauscht, das kann auch schon am NT sein, es gibt welche mit falscher Beschriftung. 40 V können bei empfindlichen Personen bereits lebensgefährlich sein, besonders, wenn man vor Aufregung feuchte Hände hat.
Neuerdings gibt es auch ISDN-Teststecker, die jedoch nicht alle Fälle von Vertauschungen bemerken, siehe oben.

Eine geniale Konstruktion stammt von Markus Bellenberg :

   2a  1a  1b  2b
   3   4   5   6    => RJ 45
   |   |   |   |
   |-  |+  |+  |-
   O   O   O   O    => 4x  2-Farben LEDs  (+)  ->|  (-)
   |+  |-  |-  |+
   |   |   |   |
   R2  R2  R2  R2   => 4x  R2= 3.3kOhm
   |   |   |   |
   '---'---'---'
Zur Benutzung:

z.B.: 3 grün, 4 grün, 5 aus, 6 rot => 3,4 OK, 1b an 6 anstelle an 5, 2b Adernbruch
Vertauschung von 2a/2b durch vorübergehendes Trennen von 2a direkt am NTBA überprüfen (LED 3 sollte dann aus sein)
Ein Bildchen seines Selbstbaus gibt es hier.

In die letzte Dose müssen Terminatoren, also 100-Ohm-Widerstände. Diese müssen zwischen a1-b1 und a2-b2.
Die Widerstände dürfen nicht zwischen Sender und Empfänger, 40 V an 100 Ohm sind 0,4 A, da geht nix mehr auf dem S0 (es wären 16 Watt, aber die bringt der NT gar nicht auf).
Zwei bekannte Computerzeitschriften haben falsche Beschaltungen der Widerstände veröffentlicht und sich dann im nächsten Heft korrigiert. Leider haben das einige nicht mehr gelesen, so daß sich hatnäckig das Gerücht der anderen Belegung hält.
Sie müssen jeweils zwischen a und b, also als Wechselspannungs-Abschluß! Handelsübliche Typen genügen, induktionsarme wären schön. 0.1 Watt reichen völlig.

                                 /           / /
                                /           / /
  3 RX+ 2a --[100 Ohm]----.     ---------- / /    ----------
  4 TX+ 1a --[100 Ohm]--. |    | 87654321 | /    | 12345678 |
  5 TX- 1b -------------' |    |__      __|/     |/_      /_|
  6 RX- 2b ---------------'       |____|            |/___|

                              RJ-45 Stecker       RJ-45 Buchse.

Es kann sein, daß sich die Widerstände kreuzen, wenn die Anschlüsse der Dose so durcheinander sind wie oben. Bei den IAE (es gibt eigentlich keinen Grund, sie nicht zu verwenden, zumal sie billiger sind als UAE RJ45) ist das aber ganz einfach, die beiden inneren und die beiden äußeren Kontakte...

Ihr könnt a und b vertauschen, aber dann bei allen Geräten, sonst löschen sich die Signale aus! Wenn am NT in der RJ45 ein Gerät angeschlossen ist, geht das nicht mehr.
Sender/Empfänger dürfen natürlich nicht vertauscht werden.
Typischster Fehler ist die Vertauschung von einem oder gar beiden a/b-Pärchen in einer Dose oder einem Kabel. Das hat meistens folgendes Fehlverhalten zur Folge: Jedes Gerät alleine arbeitet korrekt. Beide arbeiten korrekt, wenn sie direkt am NT angeschlossen werden (es sei denn, das eine Kabel ist schuld). Wird das zweite über eine Dose dazugesteckt, fällt beim ersten die Verbindung zusammen (ev. auch erst nach dem Aktivieren des 2. Gerätes). Oder aber auch: Es arbeitet immer nur ein Gerät, und zwar das, das zuerst aktiv wurde. Eine gewisse Zeit nach dem Auflegen geht dann auch das andere, aber dafür das erste nicht mehr.
Die Leitung von der Vermittlungsstelle hat rund 60/100 V, Plus an b.  


verschiedene NTBAs

Notspeisung / NTBA-Netzstecker

Wer nur Geräte am S0 hat, die selbst mit Strom versorgt werden, also über ein Netzteil oder die Rechnerspannung, braucht den Netzstecker vom NT nicht in die Dose stecken. Das wurde einigen sogar von der Telekom empfohlen, weil es die Lebensdauer der NTs erhöht (weniger Wärmeentwicklung).
Geräte ohne Netzteil (Telefone) bekommen ihre Energie aus den 40 V vom NT.
Nicht jeder Telekom-Mitarbeiter ist ISDN-Spezialist, und so gibt es auch Gerüchte, die besagen, daß einige TK-Anlagen nur liefen, wenn der Stecker drin sei, andere nur, wenn er nicht drin sei... Das ist Unsinn, weil die Gleichspannung auf dem S0-Bus für TK-Anlagen völlig ohne Bedeutung ist, sie haben ein eigenes Netzteil.
Die Elektronik des NT wird immer vom Amt mit Strom versorgt. Das Netzteil des NT speist nur den S0-Bus. Dieser wird für Notfälle auch durch den NT von der Vermittlungstelle versorgt, kann dann aber nur eine begrenzte Leistung (410 mW) aufbringen. Damit ein Telefon dann funktioniert, muß es notspeisungsberechtigt sein, das geht über einen Jumper oder ähnliches. Dabei werden die Funktionen eventuell eingeschränkt, z.B. kein Freisprechen und kein Display während des Gesprächs. Es darf sich nur ein notspeisungsberechtigtes Gerät am Bus befinden.
Nicht jedes Telefon ist notspeisefähig, verfügt also über den erwähnten Jumper.
In letzter Zeit sind zwar immer mehr Telefone auch notspeisefähig, selbstverständlich ist das aber nicht und muß ggf. vorher geklärt werden! Bekannt ist mir das bei Eurit-30, Philips N271 (baugleich ISTEC 100) und den Tectras.
Wer unbedingt auch bei Stromausfall telefonieren muß, sollte sich also entweder eines der genannten Telefone zulegen oder eine USV (unterbrechungsfreie Stromversorgung, also ein Akku-gepuffertes Netzaggregat), wie sie für Computer verwendet wird, und daran eine TK-Anlage oder einen a/b-Wandler mit analogem Telefon betreiben.
Alternativ kann man auch die Diode im Telefon durch einen Gleichrichter ersetzen. Dann ist dem Telefon die Polarität der Versorgungsspannung auf dem S0-Bus egal. Bitte beachtet, daß der Bus bei Notspeisung maximal 410 mW liefert und die Garantie für das Telefon erlischt.  


Innenansicht eines NTBA

Leitungslängen

Die Leitung des S0-Busses darf folgende Längen haben:

Beim erweiterten Busbetrieb müssen sich die Endgeräte auf den letzten 30 Metern des Busses befinden.
Der NTBA kann beim Busbetrieb auch in der Mitte des Busses sein, dann ist natürlich jedes Ende mit 100 Ohm abzuschließen.
Laut Beipackzettel des NTBA sollen die Terminatoren im NTBA dabei nicht abgeschaltet werden. Voreinstellung ist normaler Busbetrieb. Für Punkt-zu-Punkt und erweiterter Bus muß im NT was umgeschaltet werden (Techniker fragen/holen).

Generell: Solange man die maximale Länge nicht ausnutzt, kann man sich unter Umständen Verletzungen der Regel leisten, also z.B. eine Termination vergessen, kein Sternvierer-Kabel nehmen, Abzweigungen machen, Terminatoren nicht in der letzten Dose oder ähnliches. Ob das dann geht oder nicht, muß man eben probieren. Der S0-Bus ist natürlich nicht so empfindlich wie z.B. Ethernet, es gehen ja nur 150 kHz drüber. Aber empfindlicher als eine normale analoge Telefonleitung ist er allemal.

eMail an Hans
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Die Daten entstammen der c't 3/98 bzw. xedox.
Diese Seite wurde zuletzt am 20. Januar 2003 geändert.