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21.07.1989 - 

Konvergenzprotokoll leistet auf Schicht 3 die größte Anpassungsarbeit:

ISDN und OSI vereinen Daten- und Nachrichtentechnik

21.07.1989

In der öffentlichen Diskussion um Netzstandards stellen ISDN und OSI heute noch zwei unterschiedliche Welten dar. Kongresse und Symposien widmen sich meist nur einem der beiden Themen. Folge: Der Anwender ist verunsichert, weil auf ihn zwei Entwicklungen zukommen, die gravierenden Einfluß auf seine Kommunikations- und DV-Konzepte haben werden. In welchem Verhältnis OSI und ISDN nun wirklich zueinander stehen, versucht Gerhard Schwab* zu klären. Nachdem in Teil 1 (CW Nr. 29, S. 26/27) beide Welten definiert wurden, schildert der Autor im zweiten Teil die Möglichkeiten des Interworking zwischen ISDN und OSI von heute und morgen.

Im ersten Teil des Beitrags wurden die wesentlichen Unterschiede in der Zielsetzung und den Konzepten von OSI und ISDN herausgearbeitet. Es zeigt sich, daß sich ISDN und OSI hervorragend ergänzen können. Dafür muß aber noch einiges getan werden, von den Standardisierungsgremien ebenso wie von Herstellern und Systemhäusern.

Im folgenden soll untersucht werden, wie diese beiden Welten zusammengeführt werden können. Das Ziel ist, ISDN-Dienste für OSI-Anwendungen nutzbar zu machen.

Dazu gibt es unterschiedliche Ansätze:

- Interworking von OSI-Applikationen mit ISDN-Teleservices,

- Anwendung der ISDN-Supplementary-Services auf OSI-Ressourcen und -Applikationen,

- Kommunikation von OSI-Endsystemen mittels ISDN-Bearer-Services,

- Benutzung von ISDN-Ressourcen (zum Beispiel IWUs, MHS, ...) durch OSI-Endsysteme.

Während ISDN heute noch keine nutzbaren Ressourcen für OSI bereitstellt, gibt es bereits erste Schritte zu einem Interworking einzelner OSI-Applikationen mit ISDN-Teleservices: Wichtigstes Beispiel ist das Interworking von X.400 mit Teletex, Telefax, Videotex und Telex.

Ebenso im Anfangsstadium sind noch die Überlegungen zur Anwendung der ISDN-Supplementary-Services für OSI-Ressourcen/Applikationen.

Die meisten heute festgelegten ISDN-Supplementary-Services sind speziell für Sprache definiert, genauer gesagt für die interaktive Mensch-zu-Mensch-Kommunikation. Einsatzmöglichkeiten bestehen also auch für interaktive Datendienste, wie Fernzeichnen oder Video. Beispiele für solche Services sind Anklopfen, Aufschalten oder automatischer Rückruf. Die Anwendung für allgemeine Datendienste ist denkbar, muß aber noch eingehender untersucht und erprobt werden. So kann etwa eine Konferenzschaltung als Basis für LAN-artige Kommunikation oder Broadcasting-Services eingesetzt werden.

Andere Supplementary-Services sind grundsätzlich diensteübergreifend beziehungsweise unabhängig von der gewählten Informationsform.

Beispiele:

Closed User-Group

Gebührenübernahme,

Gebührenanzeige.

Während heute für OSI-Kommunikation vor allem Mietleitungs- und Paketvermittlungsnetze eingesetzt werden, bieten sich zukünftig die ISDN-Bearer-Services (Circuit- und Packet-Mode) an. Diese Services werden dem Teilnehmer am Referenzpunkt S/T von ISDN angeboten, so daß sich ein OSI-Endsystem wie ein Terminal am ISDN-Teilnehmeranschluß verhält (Bild 1):

- als OSI-konformes ISDN-Endsystem am Referenzpunkt S/T oder

- als OSI-Endsystem am Referenzpunkt R mit TA.

Bild 2 zeigt die grundsätzliche Struktur eines ISDN-Terminals mit S-Schnittstelle, auf dem OSI-Applikationen realisiert sind. Die OSI-Anwendung wird konzeptionell als ISDN-User betrachtet. Das Kernproblem einer solchen Realisierung ist das Anpassen der einkanaligen OSI-Protokollsäule an die mehrkanalige S-Schnittstelle, also die Abbildung der OSI-Nachrichten auf die ISDN-Planes:

Dabei ist Layer 1 durch S0 vorgegeben, ebenso die Layer 2 - 3 im D-Kanall für die Steuerinformation. Steuerinformationen der höheren Schichten (zum Beispiel zum Aufbau einer Session) werden in der User-Plane, also im B-Kanal transportiert ebenso natürlich die Nutzinformationen aller Schichten. Dafür sind im B-Kanal alle OSI-Protokolle einsetzbar, jedoch nicht alle notwendig. Beispielsweise ist eine Schicht 3 für Nutzintormation bei der Verwendung eines Circuit-Mode-Bearer-Service überflüssig.

Bestehende Realisierungen von OSI-Applikationen verwenden den OSI-Netzwerkservice (ISO 8348), der mit seinen Service-Primitives auch eine einheitliche (Programm-)Schnittstelle darstellt. Um OSI-Realisierungen (L4 - L7) auf ISDN-Bearer-Services (L1 - L3) aufsetzen zu können, müssen daher einige Anpassungen vorgenommen werden.

OSI betrachtet ISDN als Subnetzwerk

In den oberen OSI-Layer (4 - 7) werden Erweiterungen der Service-Primitives zum Durchreichen von Parametern für die D-Kanal-Steuerung (besonders Verbindungsaufbau) nötig. Der größte Anpassungsaufwand entsteht in der gemeinsamen Schicht 3. Aus OSI-Sicht betrachtet stellt ISDN ein Subnetwork dar; die ISDN-Bearer-Services müssen auf den OSI-Netzwerkservice "angehoben" werden. Das geschieht mit dem Konvergenzprotokoll "Subnetwork-Dependent-Convergence-Protocol" (SNDCP) in der Schicht 3. Die Funktionalität dieses Konvergenzprotokolls umfaßt im einzelnen:

- Zugriff und Synchronisation von B- und D-Kanal:

Dabei wird vom D3-Protokoll nur ein OSI-konformer Subset verwendet, ohne die meist sprachbezogenen Supplementary-Services (Anklopfen, Aufschalten, . . .).

CCITT definiert dies zum Teil als Aufgabe der Plane-Management-Funktion. Das OSI-Endsystem (Konvergenzprotokoll in Schicht 3) richtet einen Request an die Management-Plane, die die Information an User-Plane und Control-Plane verteilt. Die Management-Plane ist also für die Bereitstellung eines OSI-Service-Access-Point verantwortlich. Genauere Festlegungen dieser Schnittstellen fehlen jedoch noch.

- Adressierung:

Abbildung der vom OSI-System mitgegebenen OSI-NSAP-Adresse auf die ISDN-Adresse inklusive Kompatibilitätsprüfungen und Endgeräteauswahl am S-Bus.

- Verbindungsaufbau:

Auf den D-Kanal kann entweder automatisch beim Aufbau einer OSI-Verbindung von OSI-Layer 3 aus zugegriffen werden (Synchronisation der Kanäle über Management-Plane) oder manuell (Synchronisation durch den Menschen - wie heute beim Telefax).

Alle Informationen, die für das Setup beim Verbindungsaufbau benötigt werden, sind entweder in der Protokollsoftware fest eingebaut über Managementfunktionen einstellbar, oder werden von der Applikation her bis auf Schicht 3 (ISDN-Adresse, Bearer-Capability, Kanaltyp . . .) durchgereicht.

Für den ISDN-Dienstewechsel und für andere Supplementary-Services wie Makeln oder Rückfrage muß der OSI-Netzdienst erweitert werden, um einen Haltezustand für eine Schicht-3-Verbindung zu ermöglichen.

Konzeptionell ist die gleiche Situation gegeben, wenn das Terminal nicht mit einer ISDN-Schnittstelle ausgestattet ist, sondern über Terminal-Adapter (TA) an ISDN angeschlossen wird. Da von der im Terminal realisierten OSI-Applikation kein direkter Zugriff auf den D-Kanal möglich ist, können allerdings einige D-Kanal-Merkmale in dieser Konfiguration nicht verwendet werden, wie zum Beispiel die Statusabfrage oder Managementinformationen aus dem Netz.

Außerdem besteht keine Möglichkeit zum Durchreichen ISDN-spezifischer Parameter vom (unveränderten) OSI-System aus. Deshalb muß der TA diese Informationen bereitstellen. Für OSI läßt sich daher in puncto ISDN-Bearer-Services die Schlußfolgerung ziehen: Mit kleineren Anpassungen in den bestehenden OSI-Protokoll-Stacks lassen sich ISDN-Bearer-Services als Transportmittel nutzen. Insbesondere müssen einige Service-Primitives im OSI-Netzwerkservice erweitert werden, um ISDN-Features zugänglich zu machen, wie:

- Nutzung aller ISDN-Supplementary-Services,

- Ermöglichen von Haltezuständen für Dienstewechsel,

- Ermöglichen von Multi-Party-Services (auf Netzwerkebene).

Bis ISDN-konforme OSI-Endsysteme für den Referenzpunkt S/T auf den Markt kommen, muß man mit herstellerspezifischen Lösungen im privaten Bereich und dem Einsatz von herkömmlichen Geräten mit TA vorliebnehmen.

Das Fehlen von Standards für Datenanwendungen im ISDN hat zu einigen vorläufigen Herstellerlösungen für private Netze geführt. Dabei gibt es zum Teil sehr leistungsfähige Lösungen mit ISDN-Nebenstellenanlagen (ISPBX). ISPBXs entwickeln sich dank ihrer Flexibilität bezüglich Anschluß- und Vernetzungsmöglichkeiten zu einer zentralen Komponente privater Netze.

Diese Realisierungen stellen häufig Erweiterungen der ISPBXs auf der Basis der CCITT-Empfehlung T.70 dar. T.70 definiert eine gemeinsame Transportschicht für alle Telematikdienste (und alle ISDN-Daten- und Text-Endgeräte nach den Rahmenrichtlinien der BP) und enthält für die Schichten 2 und 3 Interworking-Konventionen für ISDN, X.21 und X.25. Auf dem Markt verfügbar sind heute eine Reihe von TA und PC-Steckkarten für a/b-, X.2 1-, X.25-Schnittstellen von verschiedenen Herstellern (IBM, ANT, Nixdorf, Philips, Elmeg, mbp, Stollmann, Systec, Zellweger, SEL, ...). Kooperationen zwischen Computer- und PBX-Herstellern wurden gebildet, die zu Anwendungen und offengelegten Anwendungsschnittstellen für ISDN führen sollen.

Aufgrund der primär leitungsvermittelten Natur des ISDN liegt es nahe, Datenanwendungen und speziell OSI-Applikationen auf Circuit-Mode-Bearer-Services aufzusetzen. Dabei gelten alle bekannten Tradeoffs zwischen Leitungs- und Paketvermittlung. Besonders interessant ist diese Übertragungsart für sequentielle Übertragung von Massendaten, die bei Nutzung von H-Kanälen mit High-Speed-Protokollen wesentlich effizienter durchzuführen ist als mit Paketvermittlung. Außerdem sind ISDN-Adapter für X.21- oder V.24-Terminals relativ einfach zu realisieren.

Eine besondere Bedeutung hat für OSI-Applikationen zweifellos die Paketvermittlung nach X.25. ISDN bietet heute allerdings noch keine integrierte Funktion zur Paketvermittlung an. Außerdem wird Datex-P von der Deutschen Bundespost weiter ausgebaut. Es kann also davon ausgegangen werden, daß beide Netze über einen längeren Zeitraum in D parallel bestehen werden. Für diesen Zeitraum muß ein Interworking der beiden Netze geboten werden und damit eine Migrationsstrategie für den Anwender definierbar sein.

Dafür hat das CCITT mit einigen Empfehlungen eine Basis geschaffen:

- Interworking ISDN mit X.25-Terminals und Netzen (I.462/X.31) X.32?

- Case A (Minimalintegration),

- Case B (Maximalintegration)

- New-Packet-Mode (I.122).

Die CCITT-Empfehlung X.31 sieht eine Kombination von D-Kanal-Signalisierung und der X.25-Inband-Signalisierung zur Steuerung virtueller Verbindungen vor, das heißt eine Zweiphasenwahl.

X.25-Endgeräte hängen über Terminal-Adapter am ISDN und können über E.164-Adressen erreicht werden. Ein Problem stellt dabei vor allem die Integration der Verbindung ins Netzwerkmanagement dar, da kein direkter Zugriff vom Endgerät auf den D-Kanal möglich ist.

Der Case A, von der DBP Minimalintegration genannt, entspricht einem Remote-Access auf das Datex-P-Netz. Datex-P stellt Access-Units (ISDN-Ports) zur Verfügung, die wie Teilnehmer ans ISDN angeschlossen sind. Minimalintegration ist bereits heute möglich. Die Charakteristika:

- Bei Verbindungsaufbau (nach Q.931 J wird ein Circuit-Mode-Bearer-Service angefordert.

- Zugang ist nur über B-Kanal möglich, ISDN bietet für Nutzdaten nur Schicht- 1 -Funktionen.

- Datex-P bietet X.25 L2/L3-Funktionen netzseitig, das heißt jede X.25-Kommunikation läuft über Datex-P, auch wenn beide Endgeräte am ISDN hängen (Asymmetrie von X.25).

Beim Case B (der Maximalintegration) werden im ISDN Paketvermittlungsfunktionen (Packet-Handler) bereitgestellt. Für ihre Realisierung gibt es zur Zeit noch verschiedene Herstellervorschläge. Die DBP will die Maximalintegration bis 1992 anbieten. Die Charakteristika:

- Bei Verbindungsaufbau (Q.931) wird ein Packet-Mode-Bearer-Service angefordert.

- ISDN-PH bietet einen Virtual-Circuit-Bearer-Service (Layer 2 und 3), Datex-P wird für X.25-Kommunikation zwischen zwei ISDN-TE2 nicht benötigt.

- Zugang über D- oder B-Kanal.

Über denselben B-Kanal kann eine variable Zahl von virtuellen Verbindungen aufgebaut werden, von denen jede zu einem anderen Partner führen kann.

Besondere Bedeutung bei der Paketvermittlung nach X.31 kommt dem TA zu. Eine TA-Funktion unterstützt nach X.31 nur ein X.25-Endgerät, aber an einem D-Kanal können mehrere TA-Funktionen hängen, die jeweils unterschiedliche LAP-D-Links benutzen. Die wichtigsten Funktionen des TA sind die Verbindungssteuerung nach Q.931 (inklusive Adressierung) sowie Bitratenadaption für die Nutzdaten an die Raten im B- beziehungsweise D-Kanal.

Für den Zeitraum der Koexistenz von Datex-P und ISDN ist natürlich eine Konkurrenz der beiden Netze nicht erwünscht. Mit ISDN-Paketvermittlung sollen vielmehr neue Anwendungsarten als Ergänzung zu den stehenden Datex-P-Applikationen angeboten werden. Dabei wird speziell auf die Verwendung des D-Kanals abgezielt, der sich für Anwendungen eignet, in denen eher kleine Datenmengen übertragen werden.

Voll ins ISDN integrierte Paketvermittlung wird es erst mit dem sogenannten New-Packet-Mode geben. Hier wird ebenso wie bei der ISDN-Leitungsvermittlung das Prinzip des Outslot-Signalling angewendet. Die Standardisierung im CCITT soll bis 1992 abgeschlossen sein.

Für ISDN steht die Normierungsarbeit im Bereich Netzwerkmanagement erst am Anfang. Im CCITT-Blaubuch ist ein erster Entwurf enthalten, der die Prinzipien des OSI-Management-Frameworks übernimmt (Q.940). Ziel ist die Integration der ISDN-Verbindungen und Ressourcen in das OSI-Management.

Beim Layer-Management ist in den ISDN-Schichten 2 und 3 schon einiges festgelegt. Neue Leistungen müssen in SMISEs (Systems-Management-Information-Service-Elements) definiert werden. Außerdem muß ein Kommunikationsmechanismus zwischen ISDN-Managament- und OSI-Managementinstanzen vereinbart werden.

Für die Aufnahme in die Management-Information-Base sind auch die "Managed ISDN-Objects" zu identifizieren und ihre Spezifikation zu standardisieren.

Die voranstehenden Ausführungen zeigen: Trotz unterschiedlicher Entstehungsgeschichte sind heute die Zielsetzungen von OSI und ISDN konvergent.

OSI-Applikationen und ISDN-Trägerdienste passen ideal zusammen, ISDN ist als Teilnetz in OSI-Netze einbindbar. Es muß aber noch viel Normierungsarbeit geleistet werden. Ein Konvergenzprotokoll in der Schicht 3 ist zu standardisieren, der OSI-Network-Service zu erweitern, um die ISDN-Zusatzdienste für OSI-Applikationen nutzbar zu machen. Auf der anderen Seite sollte das ISDN-D-Kanal-Protokoll (Layer 3) den OSI-Richtlinien angepaßt werden. Terminologie und Referenzmodelle müssen angeglichen werden.

Betrachtet man einerseits das riesige Potential aller Anschlüsse der heutigen Telefonnetze, das von ISDN in den nächsten Jahren erschlossen wird, und auf der anderen Seite die immer schneller wachsende Zahl an standardisierten OSI-Diensten für die Datenkommunikation, dann wird klar:

Erst OSI und ISDN bringen zustande, was schon seit Jahren beschworen wird: das Zusammenwachsen von Nachrichtentechnik und Datentechnik.