ISDN

ISDN ( Integrated Services Digital Network ) ist ein Standard für die simultane digitale Übertragung von Sprache, Video, Daten und anderen Netzwerkdiensten über die digitalisierten Leitungen des öffentlichen Telefonnetzes . ^{[ 1 ]} Die Arbeiten an dem Standard begannen 1980 bei den Bell Labs und wurden 1988 im CCITT-Standard „Red Book“ formell festgelegt. ^{[ 2 ]} Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung des Standards waren bereits neuere Netzwerksysteme mit deutlich höheren Geschwindigkeiten verfügbar, und ISDN konnte sich am Markt nur relativ wenig durchsetzen. Schätzungen zufolge erreichte die ISDN-Nutzung weltweit einen Höchststand von 25 Millionen Abonnenten, während gleichzeitig 1,3 Milliarden analoge Telefonleitungen in Betrieb waren. ^{[ 3 ]} ISDN wurde weitgehend durch leistungsfähigere DSL-Systeme ( Digital Subscriber Line ) ersetzt .

Vor ISDN bestand das Telefonsystem aus digitalen Verbindungen wie T1 / E1 auf den Fernleitungen zwischen den Vermittlungsstellen und analogen Signalen auf Kupferleitungen zu den Kunden, der sogenannten „ letzten Meile “. Damals diente das Netz primär der Sprachübertragung; für Daten standen spezielle Dienste über zusätzliche Geräte wie Modems oder durch eine T1-Leitung beim Kunden zur Verfügung. ISDN entstand aus dem Bestreben, die letzte Meile zu digitalisieren, ursprünglich unter dem Namen „Public Switched Digital Capacity“ (PSDC). ^{[ 3 ]} Dadurch sollte die Anrufweiterleitung in einem volldigitalen System erfolgen, während gleichzeitig eine separate Datenleitung bereitgestellt werden konnte. Die Basic Rate Interface (BRI) ist die Standardverbindung für die letzte Meile im ISDN-System und bietet zwei 64-kbit/s -Leitungen („Trägerleitungen“) und einen 16-kbit/s -Datenkanal für Befehle und Daten.

ISDN ist weltweit weiterhin erfolgreich, wurde in den USA jedoch weitgehend ignoriert und erhielt in der Branche den Spitznamen „Innovation(en), die die Abonnenten nicht brauchten“. ^{[ 4 ]} Die zugrunde liegenden ISDN-Konzepte fanden breitere Anwendung als Ersatz für die T1/E1-Leitungen, zu deren Erweiterung es ursprünglich gedacht war, und verdoppelten die Leistung dieser Leitungen annähernd.

Seit ihrer Einführung im Jahr 1881 wurde die verdrillte Kupferleitung weltweit für die Telefonnutzung installiert, wobei bis zum Jahr 2000 weit über eine Milliarde Einzelanschlüsse hergestellt wurden. In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurde die Verbindung dieser Leitungen zur Herstellung von Anrufen zunehmend automatisiert, was in den Kreuzschienenvermittlungen gipfelte, die die früheren Konzepte bis in die 1950er Jahre weitgehend ersetzt hatten. ^{[ 3 ]}

Mit dem rasanten Anstieg der Telefonnutzung nach dem Zweiten Weltkrieg rückte die Vernetzung der zahlreichen Leitungen in den Fokus der Forschung. Die bahnbrechende Arbeit der Bell Labs zur digitalen Sprachcodierung führte zur Etablierung von 64 kbit/s als Standard für Sprachleitungen ( in einigen Systemen 56 kbit/s ). 1962 stellte Robert Aaron von Bell das T1-System vor, das 1,544 Mbit/s Daten über zwei verdrillte Adernpaare und eine Entfernung von etwa 1,6 Kilometern übertrug. Dieses System wurde im Bell-Netzwerk für den Datenverkehr zwischen den Vermittlungsstellen genutzt und umfasste 24 Sprachleitungen mit 64 kbit/s sowie eine separate 8-kbit/s -Leitung für Signalisierungsbefehle wie Verbindungsaufbau oder -beendigung. Die Übertragungskapazität konnte mithilfe von Repeatern in den Leitungen über größere Entfernungen erweitert werden. T1 verwendete ein sehr einfaches Codierungsverfahren, die Alternate Mark Inversion (AMI), die zwar nur wenige Prozent der theoretischen Leitungskapazität erreichte , aber für die Elektronik der 1960er-Jahre ausreichend war. ^{[ 4 ]}

Ende der 1970er-Jahre hatten T1-Leitungen und ihre schnelleren Varianten zusammen mit volldigitalen Vermittlungssystemen die früheren analogen Systeme in weiten Teilen der westlichen Welt abgelöst. Lediglich die Kundengeräte und die lokalen Vermittlungsstellen nutzten noch analoge Systeme. Die Digitalisierung dieser „ letzten Meile “ galt zunehmend als nächstes zu lösendes Problem. Diese Verbindungen machten jedoch mittlerweile über 99 % des gesamten Telefonnetzes aus, da die Upstream-Verbindungen – insbesondere nach der Einführung von Glasfaserleitungen – zunehmend in einer kleineren Anzahl deutlich leistungsfähigerer Systeme gebündelt worden waren . Sollte das System vollständig digitalisiert werden, war ein neuer Standard erforderlich, der für die bestehenden Kundenleitungen geeignet war, welche kilometerlang sein und eine stark variierende Qualität aufweisen konnten. ^{[ 4 ]}

Um 1978 begannen Ralph Wyndrum, Barry Bossick und Joe Lechleider von den Bell Labs mit der Entwicklung einer Lösung für die letzte Meile. Sie untersuchten verschiedene Varianten des AMI-Konzepts der T1-Leitung und kamen zu dem Schluss, dass eine kundenseitige Leitung zuverlässig Daten mit etwa 160 kbit/s über eine Entfernung von 6,4 bis 8,0 km übertragen könnte. Dies würde ausreichen, um zwei Sprachleitungen mit 64 kbit/s sowie eine separate 16-kbit/s -Leitung für Daten zu betreiben. Modems mit den damals üblichen Übertragungsraten von 300 und 1200 Bit/s wurden erst Anfang der 1980er-Jahre üblich, und der 2400-Bit/s -Standard wurde erst 1984 fertiggestellt. In diesem Markt stellten 16 kbit/s einen bedeutenden Leistungsfortschritt dar und ermöglichten zudem die Nutzung eines separaten Kanals parallel zu den Sprachkanälen. ^{[ 4 ]}

Ein zentrales Problem bestand darin, dass der Kunde möglicherweise nur über eine einzige verdrillte Doppeladerleitung bis zum Standort des Mobiltelefons verfügte. Daher war die in T1 verwendete Lösung mit separaten Upstream- und Downstream-Verbindungen nicht überall verfügbar. Bei analogen Verbindungen bot sich die Echokompensation an , doch bei der deutlich höheren Bandbreite des neuen Konzepts war dies nicht so einfach. Weltweit entbrannte eine Debatte zwischen Teams über die beste Lösung für dieses Problem. Einige propagierten neuere Versionen der Echokompensation, während andere das „Ping-Pong“-Prinzip bevorzugten, bei dem die Datenrichtung so schnell zwischen Senden und Empfangen wechselte, dass es für den Nutzer nicht wahrnehmbar war. John Cioffi hatte kürzlich demonstriert, dass Echokompensation bei diesen Geschwindigkeiten funktionieren würde, und schlug vor, mit diesem Konzept direkt auf 1,5 Mbit/s umzusteigen . Der Vorschlag wurde jedoch kategorisch abgelehnt, und sein Vorgesetzter wies ihn an, „sich hinzusetzen und den Mund zu halten“. ^{[ 4 ]} Schließlich setzte sich jedoch das von Joe Lechleider aufgegriffene Echokompensationskonzept durch. ^{[ 4 ]}

Parallel dazu wurde auch über das Codierungsverfahren selbst debattiert. Da der neue Standard international sein sollte, gestaltete sich dies umso kontroverser, da in den 1960er und 70er Jahren mehrere regionale Digitalstandards entstanden waren, deren Zusammenführung sich als schwierig erwies. Erschwerend kam hinzu, dass 1984 das Bell-System aufgelöst und das US-Entwicklungszentrum dem T1D1.3-Komitee des American National Standards Institute (ANSI) angegliedert wurde. Thomas Starr von der neu gegründeten Firma Ameritech leitete diese Bemühungen und überzeugte schließlich die ANSI-Gruppe, den von Peter Adams von British Telecom vorgeschlagenen 2B1Q- Standard auszuwählen . Dieser Standard nutzte eine Basisfrequenz von 80 kHz und codierte zwei Bit pro Baud, um die Basisrate von 160 kbit/s zu erreichen . Japan entschied sich letztendlich für einen anderen Standard, und Deutschland wählte einen mit drei statt vier Baud, aber alle diese Standards waren mit dem ANSI-Standard kompatibel. ^{[ 5 ]}

Aus wirtschaftlicher Sicht strebte die Europäische Kommission eine Liberalisierung und Regulierung von ISDN in der gesamten Europäischen Wirtschaftsgemeinschaft an . ^{[ 6 ]} Der Rat der Europäischen Gemeinschaften verabschiedete im Dezember 1986 die Empfehlung ^{[ 7 ]} zur koordinierten Einführung von ISDN im Rahmen des CEPT. Das Europäische Institut für Telekommunikationsnormen ( ETSI ) wurde 1988 vom CEPT gegründet und sollte den entsprechenden Rahmen entwickeln.

Da ISDN digitale Sprachqualität ermöglichte und zwei separate Leitungen sowie eine kontinuierliche Datenverbindung bot, wurde zunächst weltweit eine hohe Kundennachfrage nach solchen Systemen sowohl im privaten als auch im geschäftlichen Bereich erwartet. Diese Erwartung wurde in den verschiedenen Regionen unterschiedlich erfolgreich erfüllt.

In den Vereinigten Staaten führte eine Vielzahl von Marktveränderungen zu einer schleppenden Einführung von ISDN. Während des langwierigen Standardisierungsprozesses machten neue Konzepte das System weitgehend überflüssig. In Büros lösten digitale Mehrleitungsvermittlungsanlagen wie die Meridian Norstar die Telefonleitungen ab, während lokale Netzwerke wie Ethernet Übertragungsraten um die 10 Mbit/s boten, die sich zum Standard für Computerverbindungen in Büros entwickelt hatten. ISDN bot im Bereich der Sprachübertragung keine wirklichen Vorteile und war bei der Datenübertragung weit von der Konkurrenz entfernt. Zudem verbesserten sich Modems kontinuierlich und führten Ende der 1980er-Jahre Systeme mit 9600 Bit/s und 1991 Systeme mit 14,4 kbit/s ein , was den Nutzen von ISDN für Privatkunden deutlich schmälerte. ^{[ 5 ]}

In Europa hingegen fand ISDN dank regulatorischer Unterstützung, infrastruktureller Erfordernisse und dem Fehlen vergleichbarer Hochgeschwindigkeits-Kommunikationstechnologien zu jener Zeit ideale Bedingungen für den Einsatz. Die Technologie wurde aufgrund ihrer Fähigkeit, die „letzte Meile“ der Telekommunikation zu digitalisieren, weithin angenommen und verbesserte die Qualität und Effizienz der Sprach-, Daten- und Videoübertragung gegenüber herkömmlichen analogen Systemen deutlich.

Lechleider hatte unterdessen vorgeschlagen, die Echokompensation und die 2B1Q-Codierung von ISDN auf bestehenden T1-Anschlüssen zu nutzen, um die Entfernung zwischen Repeatern auf etwa 3,2 km zu verdoppeln. Ein weiterer Standardisierungsstreit entbrannte, doch 1991 setzte sich Lechleiders 1,6-Mbit/s-Standard „High-Speed ​​Digital Subscriber Line“ schließlich auch in diesem Prozess durch, nachdem Starr ihn in der ANSI-T1E1.4-Gruppe vorangetrieben hatte. In Europa entstand ein ähnlicher Standard zur Ablösung der E1-Leitungen, der den Abtastbereich von 80 auf 100 kHz erhöhte und so 2,048 Mbit/s erreichte . ^{[ 8 ]} Mitte der 1990er-Jahre hatten diese PRI-Leitungen ( Primary Rate Interface ) T1 und E1 zwischen den Telefongesellschaften weitgehend ersetzt.

Lechleider war überzeugt, dass dieser höhere Geschwindigkeitsstandard für Kunden deutlich attraktiver sein würde als ISDN. Leider litten die Systeme bei diesen Geschwindigkeiten unter einem Übersprechen , das als „NEXT“ (Nahbereichsübersprechen) bekannt ist. Dies erschwerte längere Verbindungen über Kundenleitungen. Lechleider merkte an, dass NEXT nur bei Verwendung ähnlicher Frequenzen auftrat und sich verringern ließe, wenn in einer der Richtungen eine andere Trägerrate verwendet wurde. Dies würde jedoch die potenzielle Bandbreite dieses Kanals reduzieren. Lechleider vermutete, dass die meisten Verbraucher ohnehin asymmetrische Verbindungen nutzen würden und dass ein Hochgeschwindigkeitskanal zum Nutzer und ein Rückkanal mit niedrigerer Geschwindigkeit für viele Anwendungen ausreichend wären. ^{[ 8 ]}

Diese Arbeiten Anfang der 1990er-Jahre führten schließlich zum ADSL- Konzept, das 1995 entstand. Alcatel gehörte zu den ersten Befürwortern des Konzepts und setzte auf ADSL, während viele andere Unternehmen noch auf ISDN setzten. Krish Prabu, COO von Alcatel, erklärte: „Alcatel wird eine Milliarde Dollar in ADSL investieren müssen, bevor es profitabel wird, aber es lohnt sich.“ Alcatel führte die ersten DSL-Zugangsmultiplexer ( DSLAM ) ein, die großen Multimodem-Systeme, die in Telefonzentralen eingesetzt wurden, und brachte später ADSL-Modems für Kunden unter der Marke Thomson auf den Markt. Alcatel blieb über ein Jahrzehnt lang der Hauptanbieter von ADSL-Systemen. ^{[ 9 ]}

ADSL löste ISDN schnell als kundenorientierte Lösung für die Anbindung des Endkunden ab. ISDN ist auf Kundenseite weitgehend verschwunden und wird nur noch in Nischenbereichen wie dedizierten Videokonferenzsystemen und ähnlichen älteren Systemen eingesetzt. Im Jahr 2026 wurde das ISDN-Subsystem im Linux-Kernel endgültig außer Betrieb genommen und entfernt. ^{[ 10 ]}

Integrierte Dienste bezeichnen die Fähigkeit von ISDN, mindestens zwei simultane Verbindungen über eine einzige Leitung bereitzustellen – in beliebiger Kombination aus Daten, Sprache, Video und Fax . Mehrere Geräte können an die Leitung angeschlossen und je nach Bedarf genutzt werden. Das bedeutet, dass eine ISDN-Leitung den gesamten Kommunikationsbedarf der meisten Menschen (abgesehen von Breitband-Internetzugang und Unterhaltungsfernsehen ) mit einer deutlich höheren Übertragungsrate abdecken kann, ohne dass mehrere analoge Telefonleitungen benötigt werden. ISDN bezeichnet auch die integrierte Vermittlung und Übertragung ^{[ 11 ]} , da Telefonvermittlung und Trägerwellenübertragung integriert und nicht wie bei früheren Technologien getrennt sind.

Bei ISDN gibt es zwei Kanaltypen: B (für „Bearer“) und D (für „Data“). B-Kanäle werden für Daten (einschließlich Sprache) verwendet, D-Kanäle sind für Signalisierung und Steuerung vorgesehen (können aber auch für Daten genutzt werden).

Es gibt zwei ISDN-Implementierungen. Die Basisschnittstelle (BRI), auch Basiszugang (BRA) genannt, besteht aus zwei B-Kanälen mit jeweils 64 kbit/s Bandbreite und einem D-Kanal mit 16 kbit/s Bandbreite . Zusammen werden diese drei Kanäle als 2B+D bezeichnet. Die Primärschnittstelle (PRI), in Europa auch Primärzugang (PRA) genannt, umfasst eine größere Anzahl von B-Kanälen und einen D-Kanal mit 64 kbit/s Bandbreite . Die Anzahl der B-Kanäle für PRI variiert je nach Land: In Nordamerika und Japan sind es 23B+1D mit einer Gesamtbitrate von 1,544 Mbit/s ( T1 ); in Europa, Indien und Australien sind es 30B+2D mit einer Gesamtbitrate von 2,048 Mbit/s ( E1 ). Das Breitband-Digitalnetz mit integrierten Diensten (BISDN) ist eine weitere ISDN-Implementierung, die verschiedene Dienste gleichzeitig verwalten kann. Es wird hauptsächlich innerhalb von Netzwerk-Backbones eingesetzt und nutzt ATM .

Eine weitere alternative ISDN-Konfiguration ermöglicht die Bündelung der B-Kanäle einer ISDN-BRI-Leitung, wodurch eine Duplex-Bandbreite von insgesamt 128 kbit/s erreicht wird. Dies schließt die Nutzung der Leitung für Sprachanrufe während der Internetverbindung aus. Die B-Kanäle mehrerer BRIs können gebündelt werden; ein typisches Anwendungsbeispiel ist ein 384-kbit/s-Videokonferenzkanal.

Mithilfe der Bipolar-800-Substitutionscodierung werden die Anrufdaten über die Datenkanäle (B-Kanäle) übertragen, während die Signalisierungskanäle (D-Kanäle) für den Verbindungsaufbau und die Verbindungsverwaltung genutzt werden. Nach Verbindungsaufbau besteht zwischen den Teilnehmern ein einfacher, synchroner, bidirektionaler Datenkanal mit 64 kbit/s (realisiert als zwei Simplex-Kanäle, je einer in jeder Richtung), der bis zum Verbindungsabbau aktiv bleibt. Es können beliebig viele Verbindungen zu denselben oder verschiedenen Endpunkten hergestellt werden, je nachdem, wie Trägerkanäle vorhanden sind. Trägerkanäle können durch B-Kanal-Bonding, durch Multi-Link-PPP-Bündelung oder durch die Verwendung eines H0-, H11- oder H12-Kanals auf einem PRI zu einzelnen Kanälen mit höherer Bandbreite gemultiplext werden .

Der D-Kanal kann auch zum Senden und Empfangen von X.25 -Datenpaketen sowie zur Verbindung mit einem X.25-Paketnetzwerk verwendet werden ; dies ist in X.31 spezifiziert . In der Praxis wurde X.31 kommerziell nur in Großbritannien, Frankreich, Japan und Deutschland implementiert.

Im ISDN- Standard ist eine Reihe von Referenzpunkten definiert, die auf bestimmte Punkte zwischen dem Telekommunikationsanbieter und dem Endgerät des Nutzers verweisen .

• R  – definiert den Punkt zwischen Nicht-ISDN-Endgeräten, Endgerät 2 ( TE2 ), und einem Terminaladapter (TA), der die Übersetzung zu und von einem solchen Gerät ermöglicht.
• S  – definiert den Punkt zwischen ISDN-Endgeräten, Endgerät 1 ( TE1 ) oder einem TA und einem Netzabschlussgerät Typ 2 ( NT2 ).
• T – bezeichnet den Punkt zwischen den Geräten  NT2 und Netzwerkabschluss 1 (NT1).

Die meisten NT-1-Geräte können auch die Funktionen des NT2 ausführen, und so werden die S- und T-Referenzpunkte im Allgemeinen zum S/T-Referenzpunkt zusammengefasst.

In Nordamerika gilt das NT1-Gerät als Kundengerät (CPE) und muss vom Kunden gewartet werden. Daher wird dem Kunden die U-Schnittstelle bereitgestellt. In anderen Regionen wird das NT1-Gerät vom Telekommunikationsanbieter gewartet, und die S/T-Schnittstelle wird dem Kunden zur Verfügung gestellt. In Indien stellen Dienstanbieter die U-Schnittstelle bereit, und ein NT1-Gerät kann vom Dienstanbieter als Teil des Serviceangebots geliefert werden.

Die Einstiegsschnittstelle zu ISDN ist die Basisschnittstelle ( Basic Rate Interface , BRI), ein 128- kbit/s -Dienst, der über zwei Standard-Telefonleitungen aus Kupfer bereitgestellt wird. ^{[ 12 ]} Die Gesamtdatenrate von 144 kbit/s ist aufgeteilt in zwei 64-kbit/s -Trägerkanäle ( B-Kanäle ) und einen 16-kbit/s -Signalisierungskanal ( D-Kanal oder Datenkanal). Dies wird manchmal auch als 2B+D bezeichnet. ^{[ 13 ]}

Die Schnittstelle spezifiziert die folgenden Netzwerkschnittstellen:

• Die U-Schnittstelle ist eine Zweidrahtschnittstelle zwischen der Vermittlungsstelle und einer Netzwerkabschlusseinheit , die in nicht-nordamerikanischen Netzen üblicherweise den Demarkationspunkt darstellt.
• Die T-Schnittstelle ist eine serielle Schnittstelle zwischen einem Computergerät und einem Terminaladapter , der das digitale Äquivalent eines Modems darstellt.
• Die S-Schnittstelle ist ein Vierdrahtbus, an den ISDN-Endgeräte angeschlossen werden; die S- und T-Referenzpunkte werden üblicherweise als eine einzige Schnittstelle mit der Bezeichnung „S/T“ an einem Netzwerkabschluss 1 (NT1) realisiert.
• Die R-Schnittstelle definiert den Punkt zwischen einem Nicht-ISDN-Gerät und einem Terminaladapter (TA), der die Übersetzung zu und von einem solchen Gerät ermöglicht.

BRI-ISDN ist in Europa sehr verbreitet, in Nordamerika jedoch deutlich weniger. In Japan ist es ebenfalls verbreitet – dort ist es als INS64 bekannt. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

Die zweite verfügbare ISDN-Zugangsart ist die Primärschnittstelle (PRI), die in Nordamerika über die T-Leitung (T1) mit 24 Zeitschlitzen (Kanälen) und in den meisten anderen Ländern über die E-Leitung (E1) mit 32 Kanälen übertragen wird. Jeder Kanal ermöglicht eine Datenübertragung mit einer Datenrate von 64 kbit/s .

Bei der E1-Trägertechnologie werden die verfügbaren Kanäle in 30 Trägerkanäle ( B ), einen Datenkanal ( D ) und einen Takt- und Alarmkanal unterteilt. Dieses Schema wird häufig als 30B+2D bezeichnet. ^{[ 16 ]}

In Nordamerika wird der PRI-Dienst über T1-Leitungen mit nur einem Datenkanal (oft als 23B+D bezeichnet) und einer Gesamtdatenrate von 1544 kbit/s bereitgestellt . Non-Facility Associated Signalling (NFAS) ermöglicht die Steuerung von zwei oder mehr PRI-Leitungen über einen einzigen D-Kanal , der auch als 23B+D + n*24B bezeichnet wird . Ein D-Kanal-Backup stellt einen zweiten D-Kanal bereit, falls der primäre ausfällt. NFAS wird üblicherweise auf digitalen Signalleitungen der Stufe DS3/T3 eingesetzt .

PRI-ISDN ist weltweit beliebt, insbesondere für die Verbindung von Nebenstellenanlagen mit dem öffentlichen Telefonnetz (PSTN).

Obwohl viele Netzwerkfachleute den Begriff ISDN für die BRI-Leitung mit geringerer Bandbreite verwenden, ist BRI in Nordamerika relativ unüblich, während PRI-Leitungen für PBX-Anlagen weit verbreitet sind.

Der Trägerkanal (B) ist ein standardmäßiger 64-kbit/s -Sprachkanal mit 8 Bit Abtastrate und G.711 -Codierung (8 kHz). B-Kanäle können auch zur Datenübertragung genutzt werden, da sie nichts anderes als digitale Kanäle sind.

Jeder dieser Kanäle wird als DS0 bezeichnet .

Die meisten B-Kanäle können ein 64-kbit/s -Signal übertragen , einige waren jedoch auf 56 kbit/s beschränkt, da sie über RBS -Leitungen liefen. Dies war im 20. Jahrhundert üblich, ist aber seither seltener geworden.

X.25 kann über die B- oder D-Kanäle einer BRI-Leitung und über die B-Kanäle einer PRI-Leitung übertragen werden. X.25 über den D-Kanal wird an vielen Kassenterminals (Kreditkartenterminals) verwendet, da dadurch die Modem-Einrichtung entfällt und die Verbindung zum zentralen System über einen B-Kanal hergestellt wird. Dies führt dazu, dass keine Modems benötigt werden und die Telefonleitungen des zentralen Systems deutlich effizienter genutzt werden.

X.25 war auch Bestandteil eines ISDN-Protokolls namens „Always On/Dynamic ISDN“ oder AO/DI. Dies ermöglichte es einem Benutzer, eine konstante Multi-Link-PPP-Verbindung zum Internet über X.25 auf dem D-Kanal herzustellen und bei Bedarf einen oder zwei B-Kanäle zu aktivieren.

Theoretisch kann Frame Relay über den D-Kanal von BRIs und PRIs funktionieren, aber das wird selten bis nie genutzt.

ISDN ist eine Kerntechnologie der Telefonbranche. Ein Telefonnetz kann man sich als ein Geflecht von Leitungen zwischen Vermittlungsstellen vorstellen. Die gängige elektrische Spezifikation für die Signale auf diesen Leitungen ist T1 oder E1 . Zwischen den Vermittlungsstellen der Telefongesellschaften erfolgt die Signalisierung über SS7 . Normalerweise ist eine Telefonanlage (PBX) über eine T1-Leitung mit sogenannter „Robbed Bit“-Signalisierung angeschlossen , um den Hörerstatus (abgehoben/aufgelegt) anzuzeigen, sowie mit MF- und DTMF -Tönen zur Codierung der Zielrufnummer. ISDN bietet deutliche Vorteile, da Nachrichten wesentlich schneller übertragen werden können als durch die Codierung von Rufnummern mit langen Tonfolgen (100 ms pro Ziffer). Dies führt zu kürzeren Verbindungsaufbauzeiten. Zudem stehen mehr Funktionen zur Verfügung und Betrug wird reduziert.

Im allgemeinen Gebrauch beschränkt sich ISDN häufig auf die Nutzung von Q.931 und verwandten Protokollen. Diese umfassen Signalisierungsprotokolle zum Aufbau und Abbau von leitungsvermittelten Verbindungen sowie für erweiterte Anruffunktionen . ^{[ 17 ]} Eine weitere Anwendung ist der Einsatz von Videokonferenzsystemen , bei denen eine direkte Ende-zu-Ende-Verbindung erwünscht ist. ISDN verwendet den H.320- Standard für die Audio- und Videocodierung .

ISDN wird auch als intelligente Netzwerktechnologie eingesetzt, um dem öffentlichen Telefonnetz (PSTN) neue Dienste hinzuzufügen, indem den Benutzern ein direkter Zugang zu durchgängig leitungsvermittelten digitalen Diensten ermöglicht wird, und als Backup- oder ausfallsichere Leitungslösung für kritische Datenleitungen.

Einer der erfolgreichsten Anwendungsfälle von ISDN war die Videokonferenztechnik , wo selbst kleine Verbesserungen der Datenraten von Nutzen sind. Noch wichtiger ist jedoch, dass die direkte Ende-zu-Ende-Verbindung im Vergleich zu paketvermittelten Netzen der 1990er-Jahre eine geringere Latenz und höhere Zuverlässigkeit bietet. Der H.320- Standard für Audio- und Videocodierung wurde speziell für ISDN und insbesondere für dessen Basisdatenrate von 64 kbit/s entwickelt. Er umfasst Audiocodecs wie G.711 ( PCM ) und G.728 ( CELP ) sowie DCT -Videocodecs ( Diskrete Kosinustransformation ) wie H.261 und H.263 . ^{[ 18 ] [ 19 ]}

ISDN wird in der Rundfunkbranche häufig als zuverlässige Methode zur Übertragung latenzarmer, qualitativ hochwertiger Audiosignale über große Entfernungen eingesetzt. In Verbindung mit einem geeigneten Codec, der MPEG oder herstellereigene Algorithmen verwendet, kann ein ISDN-BRI (Broadcast Interface) zur Übertragung von bidirektionalem Stereo-Audio mit 128 kbit/s und einer Audiobandbreite von 20 Hz bis 20 kHz genutzt werden. Häufig wird jedoch der G.722- Algorithmus mit einem einzelnen 64-kbit/s -B-Kanal verwendet, um Mono-Audio mit deutlich geringerer Latenz zu übertragen, allerdings auf Kosten der Audioqualität. Für besonders hohe Audioqualität können mehrere ISDN-BRIs parallel geschaltet werden, um eine leitungsvermittelte Verbindung mit höherer Bandbreite zu realisieren. BBC Radio 3 nutzt üblicherweise drei ISDN-BRIs, um einen 320-kbit/s -Audiostream für Live-Außenübertragungen zu übertragen. ISDN-BRI-Dienste werden verwendet, um Außenstudios, Sportstätten und Außenübertragungen mit dem Hauptstudio zu verbinden . Reporter weltweit nutzen ISDN via Satellit. Es ist außerdem üblich, ISDN für die Audiorückleitungen zu entfernten Satellitenübertragungsfahrzeugen zu verwenden.

In vielen Ländern, wie beispielsweise Großbritannien und Australien, hat ISDN die ältere Technologie der analogen Festnetzanschlüsse mit Entzerrung abgelöst, da diese Leitungen von den Telekommunikationsanbietern schrittweise abgeschaltet werden. Der Einsatz von IP-basierten Streaming-Codecs wie Comrex ACCESS und ipDTL gewinnt im Rundfunkbereich zunehmend an Bedeutung, wobei Breitbandinternet zur Anbindung entfernter Studios genutzt wird. ^{[ 20 ]}

Die Bereitstellung einer Backup-Leitung für die interne und externe Internetverbindung von Unternehmen war eine gängige Anwendung dieser Technologie. ^{[ 21 ]}

Eine Studie ^{[ 22 ]} des Bundesministeriums für Bildung und Forschung zeigt folgenden Anteil an ISDN-Kanälen pro 1.000 Einwohner im Jahr 2005:

• Norwegen 401
• Dänemark 339
• Deutschland 333
• Schweiz 331
• Japan 240
• Vereinigtes Königreich 160
• Finnland 160
• Schweden 135
• Italien 105
• Frankreich 85
• Spanien 58
• Vereinigte Staaten 47

Telstra bietet Geschäftskunden ISDN-Dienste an. Es gibt fünf ISDN-Tarife: ISDN 2, ISDN 2 Enhanced, ISDN 10, ISDN 20 und ISDN 30. Telstra hat die monatliche Mindestgebühr für Sprach- und Datengespräche angepasst. Grundsätzlich lassen sich ISDN-Dienste in zwei Gruppen einteilen: Basistarif-Tarife (ISDN 2 oder ISDN 2 Enhanced) und Primärtarif-Tarife (ISDN 10/20/30). ^{[ 23 ]} Telstra kündigte an, dass ab dem 31. Januar 2018 keine neuen ISDN-Produkte mehr verkauft werden. ^{[ 24 ]} Die Umstellung auf neue ISDN-Dienste erfolgte endgültig am 31. Mai 2022. ^{[ 25 ]}

Orange bietet ISDN-Dienste unter dem Produktnamen Numeris (2 B+D) an, darunter eine professionelle Duo- und eine private Itoo-Version. ISDN ist in Frankreich allgemein als RNIS bekannt und weit verbreitet. Die Einführung von ADSL reduziert die ISDN-Nutzung für Datenübertragung und Internetzugang, obwohl ISDN in ländlichen und abgelegenen Gebieten sowie für Anwendungen wie Geschäftstelefonie und Kassensysteme weiterhin verbreitet ist . Ab 2023 werden die Numeris-Dienste schrittweise durch VoIP-Dienste ersetzt.

In Deutschland war ISDN mit 25 Millionen installierten Kanälen (29 % aller Teilnehmeranschlüsse in Deutschland im Jahr 2003 und 20 % aller ISDN-Kanäle weltweit) sehr beliebt. Aufgrund des Erfolgs von ISDN ging die Anzahl der installierten analogen Anschlüsse zurück. Die Deutsche Telekom (DTAG) bot sowohl BRI als auch PRI an. Konkurrierende Telefongesellschaften boten oft nur ISDN und keine analogen Anschlüsse an. Diese Anbieter stellten jedoch in der Regel kostenlose Hardware zur Verfügung, die auch die Nutzung von POTS-Geräten ermöglichte, wie z. B. NTBAs („ Netzabschluss für ISDN-Basisanschluss “: kleine Geräte, die die zweiadrige UK0-Leitung mit dem vieradrigen S0-Bus verbinden) mit integrierten Anschlussadaptern . Aufgrund der weiten Verbreitung von ADSL wurde ISDN hauptsächlich für Telefonie und Fax genutzt.

Bis 2007 wurden ISDN (BRI) und ADSL / VDSL häufig über dieselbe Leitung gebündelt, hauptsächlich weil die Kombination von DSL mit einer analogen Leitung keine Kostenvorteile gegenüber einer kombinierten ISDN-DSL-Leitung bot. Diese Praxis wurde für die Betreiber problematisch, als die Hersteller der ISDN-Technologie die Produktion einstellten und Ersatzteile schwer zu beschaffen waren. Seitdem haben Telefongesellschaften begonnen, günstigere xDSL-Produkte mit VoIP für die Telefonie einzuführen ^{[ 26 ]} , auch um durch den Betrieb separater Daten- und Sprachnetze Kosten zu senken.

Since approximately 2010, most German operators have offered more and more VoIP on top of DSL lines and ceased offering ISDN lines. New ISDN lines have been no longer available in Germany since 2018, existing ISDN lines were phased out from 2016 onwards and existing customers were encouraged to move to DSL-based VoIP products. Deutsche Telekom intended to phase-out by 2018^[27] but announced the complete transition in 2020.^[28] Other providers like Vodafone estimate to have their phase-out completed by 2022.

OTE, the incumbent telecommunications operator, offers ISDN BRI (BRA) services in Greece. Following the launch of ADSL in 2003, the importance of ISDN for data transfer began to decrease and is today limited to niche business applications with point-to-point requirements.

Bharat Sanchar Nigam Limited, Reliance Communications and Bharti Airtel are the largest communication service providers, and offer both ISDN BRI and PRI services across the country. Reliance Communications and Bharti Airtel uses the DLC technology for providing these services. With the introduction of broadband technology, the load on bandwidth is being absorbed by ADSL. ISDN continues to be an important backup network for point-to-point leased line customers such as banks, e-Seva Centers,^[29]Life Insurance Corporation of India, and SBI ATMs.

On April 19, 1988, Japanese telecommunications company NTT began offering nationwide ISDN services trademarked INS Net 64, and INS Net 1500, a fruition of NTT's independent research and trial from the 1970s of what it referred to the INS (Information Network System).^[30]

Previously, in April 1985, Japanese digital telephone exchange hardware made by Fujitsu was used to experimentally deploy the world's first I interface ISDN. The I interface, unlike the older and incompatible Y interface, is what modern ISDN services use today.

Since 2000, NTT's ISDN offering have been known as FLET's ISDN, incorporating the "FLET's" brand that NTT uses for all of its ISP offerings.

In Japan ging die Zahl der ISDN-Abonnenten zurück, da alternative Technologien wie ADSL , Kabelinternet und Glasfaseranschlüsse immer beliebter wurden. Am 2. November 2010 kündigte NTT Pläne an, ihr Backend zwischen etwa 2020 und etwa 2025 vom öffentlichen Telefonnetz (PSTN) auf das IP-Netzwerk umzustellen. Im Zuge dieser Umstellung werden ISDN-Dienste eingestellt und Glasfaseranschlüsse als Alternative empfohlen. ^{[ 31 ]}

Am 19. April 1988 begann das norwegische Telekommunikationsunternehmen Telenor mit dem Angebot landesweiter ISDN-Dienste unter den Markennamen INS Net 64 und INS Net 1500. Diese Dienste waren das Ergebnis unabhängiger Forschung und Erprobung des von NTT in den 1970er Jahren entwickelten Systems, das als INS (Information Network System) bezeichnet wurde. ^{[ 32 ]}

In Großbritannien bietet British Telecom (BT) ISDN2e (BRI) und ISDN30 (PRI) an. Bis April 2006 bot BT außerdem die Dienste Home Highway und Business Highway an . Diese BRI-ISDN-basierten Dienste boten neben ISDN auch integrierte analoge Anschlüsse. Spätere Versionen der Highway-Produkte verfügten zusätzlich über USB- Buchsen für den direkten Computeranschluss. Home Highway wurde von vielen Privatanwendern genutzt, meist für den Internetanschluss, obwohl dieser nicht so schnell wie ADSL war. Grund dafür war, dass Home Highway vor ADSL und in Gebieten verfügbar war, die nicht mit ADSL abgedeckt werden.

Anfang 2015 kündigte BT seine Absicht an, die ISDN-Infrastruktur in Großbritannien bis 2025 abzuschalten. ^{[ 33 ]} Der Abschaltzeitraum wurde inzwischen im Einklang mit der Abschaltung des PSTN bis zum 31. Januar 2027 verlängert . ^{[ 34 ]}

ISDN-BRI konnte sich in Kanada und den USA nie als gängige Telefontechnologie durchsetzen und ist bis heute ein Nischenprodukt. Der Dienst wurde als „Lösung auf der Suche nach einem Problem“ ^{[ 35 ]} wahrgenommen , und die Vielzahl an Optionen und Funktionen war für Kunden schwer verständlich und nutzbar. ISDN ist seit Langem unter abwertenden Backronymen bekannt , die diese Probleme verdeutlichen, wie beispielsweise „It Still Does Nothing“ , „Innovations Subscribers Don't Need “ und „I Still Don't kNow“ [ ^{36 ] [ 37 ] oder} , aus der vermeintlichen Sicht der Telefongesellschaften, „ I Smell Dollars Now “ ^{[ 38 ]} .

Obwohl in Definitionen für Breitband-Internetzugang unterschiedliche Mindestbandbreiten verwendet wurden , von 64 kbit/s bis 1,0 Mbit/s , ist der OECD-Bericht von 2006 typisch, der Breitband als Download-Datenübertragungsrate von mindestens 256 kbit/s definiert ^{[ 39 ].} Die US-amerikanische FCC definierte Breitband 2008 hingegen als alles über 768 kbit/s ^{[ 40 ] [ 41 ]} . Nachdem der Begriff „Breitband“ mit Datenraten von mindestens 256 kbit/s für den Kunden assoziiert wurde und Alternativen wie ADSL an Popularität gewannen, entwickelte sich der Verbrauchermarkt für Breitband-Internetzugang nicht und ist praktisch verschwunden. Sein einziger verbliebener Vorteil bestand darin, dass BRI im Gegensatz zu ADSL, das eine Reichweitenbegrenzung aufweist und ADSL-Loop-Extender nutzen kann , eine größere Reichweite hatte und Repeater verwenden konnte. Daher wäre BRI möglicherweise für Kunden akzeptabel gewesen, die zu abgelegen für ADSL wohnten. Die weitverbreitete Nutzung von BRI wurde zusätzlich dadurch behindert, dass einige kleinere nordamerikanische Telekommunikationsunternehmen wie CenturyTel die Technologie aufgaben und keinen Internetzugang darüber anboten. ^{[ 42 ]} AT&T hätte jedoch bis zur Abschaltung im Jahr 2021 in den meisten Bundesstaaten, in denen auch normale analoge Leitungen verlegt werden konnten (insbesondere im ehemaligen SBC/SWB -Gebiet), weiterhin ISDN-BRI-Leitungen installieren können. ^{[ 43 ]}

ISDN-BRI wird derzeit hauptsächlich in Branchen mit speziellen und sehr spezifischen Anforderungen eingesetzt. Hochwertige Videokonferenzsysteme können bis zu acht B-Kanäle bündeln (mit einer BRI-Leitung für je zwei Kanäle), um digitale, leitungsvermittelte Videoverbindungen nahezu weltweit bereitzustellen. Dies ist sehr kostspielig und wird zunehmend durch IP-basierte Konferenzsysteme ersetzt. Wenn jedoch die Kosten weniger wichtig sind als eine verlässliche Qualität und kein IP-Netzwerk mit QoS verfügbar ist, bleibt BRI die bevorzugte Wahl.

Die meisten modernen Nicht- VoIP- Telefonanlagen nutzen ISDN-PRI-Leitungen. Diese sind über T1-Leitungen mit der Vermittlungsstelle verbunden und ersetzen ältere analoge Zweiwege- und Durchwahlleitungen (DID). PRI ermöglicht die bidirektionale Übertragung der Rufnummernanzeige (CLID), sodass die Rufnummer einer Nebenstelle anstelle der Hauptnummer des Unternehmens übermittelt werden kann. Es wird nach wie vor häufig in Tonstudios und bei einigen Radiosendungen eingesetzt , wenn sich ein Sprecher oder Moderator in einem Studio befindet und von dort aus arbeitet , während sich Regisseur und Produzent in einem anderen Studio befinden. ^{[ 12 ]} Das ISDN-Protokoll bietet einen kanalisierten, nicht über das Internet laufenden Dienst, leistungsstarke Funktionen für Verbindungsaufbau und -weiterleitung, schnelleren Verbindungsaufbau und -abbau, eine im Vergleich zum herkömmlichen Festnetztelefon (POTS) überlegene Audioqualität , geringere Latenz und, bei höherer Anschlussdichte, niedrigere Kosten.

2013 kündigte Verizon an, keine Bestellungen für ISDN-Anschlüsse im Nordosten der USA mehr anzunehmen ^{[ 12 ]. Die verbleibenden ISDN-Dienste von Verizon wurden schließlich im Laufe der Jahre 2025 [ 44 ]} und 2026 ^{[ 45 ]} eingestellt. 2019 schloss iHeartMedia , das größte Radionetzwerk der USA, die Umstellung seiner internen Übertragungsleitungen von ISDN auf SIP ab ^{[ 46 ]} . 2021 stellte AT&T den ISDN-Dienst endgültig ein und war damit der letzte Netzbetreiber in den USA, der ISDN für Privathaushalte und kleine Unternehmen abschaffte ^{[ 43 ] .}

• ISDN-Benutzerteil
• Gemeinsame ISDN-Anwendungsprogrammierschnittstelle
• Asynchroner Übertragungsmodus
• B-ISDN
• ETSI
• Liste der Gerätebandbreiten

• Cioffi, John (Mai 2011). „Lighting up copper“. IEEE Communications Magazine . 49 (5): 30–43 . Bibcode : 2011IComM..49e..30C . doi : 10.1109/MCOM.2011.5762795 . S2CID  8661205 .
• Veröffentlichte Empfehlungen in Englisch, Französisch und Spanisch (Liste), ITU, archiviert vom Original am 27.08.2012 , abgerufen am 19.08.2008.
• Fine, ISDN , Harvard, archiviert vom Original am 18.08.2010 , abgerufen am 14.08.2003.
• B, Ralph, ISDN , archiviert vom Original am 11.06.2010 , abgerufen am 04.11.2004.
• ISDN , Roblee, archiviert vom Original am 07.03.2010 , abgerufen am 02.08.2007.