In der öffentlichen Diskussion um Netz-Standards 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 zueinander stehen will Gerhard Schwab* in einer zweiteiligen Artikelserie klären. Teil 1 vergleicht die wesentlichen Eigenschatten beider Systeme, während Teil 2 Ansätze des Interworking aufzeigen wird.
Viele Anwender fragen sich, ob OSI und ISDN
- konkurrierende Konzepte darstellen?
- einander ergänzen?
- oder miteinander nichts zu tun haben?
Um das Zusammenwirken beider Systeme aufzeigen zu können, müssen zunächst einmal die Historie, Zielsetzung und konzeptionellen Grundlagen von OSI und ISDN verglichen werden.
OSI ist aus Sicht der Anwender von Datenkommunikations-Endsystemen mit der Hauptmotivation entstanden, Herstellerunabhängigkeit zu schaffen. Das Ziel ist die Kompatibilität der Endsysteme sowie ein offener Markt für die Produktentwicklung. Der Schwerpunkt der OSI-Bestrebungen liegt heute auf den Anwendungsschichten. Es werden keine spezifischen OSI-Netze definiert, sondern vorhandene Netztechnologien durch einen einheitlichen Netz- und Transportservice integriert.
ISDN hingegen, das diensteintegrierende Fernmeldenetz (ISDN = Integrated Services Digital Network), ist eine initiative der Netzbetreiber. Sie hatten zum Ziel, die enorm angewachsenen Betriebskosten für die Vielzahl inzwischen entstandener Spezialnetze unter Nutzung des Rationalisierungspotentials der Mikroelektronik zu begrenzen. Der erste wichtige Schritt war die Digitalisierung des Telefonnetzes, die billigere, platzsparendere und wartungsärmere Vermittlungseinrichtungen ermöglichte und sozusagen als angenehmen Nebeneffekt der digitalen Übertragungstechnik das Telefonnetz auch für Datendienste geeignet(er) machte. Als Fernziel des ISDN zeichnet sich somit weltweit die Integration aller vorhandenen öffentlichen Telekommunikationsnetze in ein einheitliches Netz ab.
Der Schwerpunkt der ISDN-Arbeiten lag bis jetzt auf den Schichten 1 bis 3. Zunehmend werden aber die Aktivitäten auf die Anwendungsschichten ausgedehnt, sowohl bei den Telediensten als auch bei den Signalisierungsanwendungen (Zusatzdiensten) und beim Netzwerk-Management.
Die Bedeutung der Netzintegration zeigt Bild 1 am Beispiel der Deutschen Bundespost. Heute bestehen in der Bundesrepublik eine Vielzahl getrennter Netze, die für spezifische Dienste entwickelt worden sind und derzeit noch getrennte Vermittlungs- und Übertragungseinrichtungen benutzen. Für den Anwender bedeutet das spezifische Anschlüsse und damit Installationskosten für jedes Netz sowie unterschiedliche Tarifierung.
ISDN bietet dem Anwender mit der Integration dieser Netze alle Dienste unter einer Rufnummer an einem einheitlichen Anschluß, und das zuverlässiger, mit besserer Qualität, schneller und (für Datendienste) billiger, bei größerer Flexibilität beim Einführen zukünftiger Dienste und Leistungsmerkmale.
Diese Integration der öffentlichen Telekommunikationsnetze wird in zwei Schritten erfolgen:
- Einführung des sogenannten "Schmalband-ISDN" auf der Basis von Nutzkanälen mit einer Übertragungsrate von 64 Kilobit pro Sekunde. Dieses Netz, ist bekanntlich an der CeBIT 89 offiziell in Regelbetrieb gegangen. Es verwendet die bestehende Verkabelung des analogen Telefonnetzes.
- Das "Breitband-ISDN", das die heute in Versuchsnetzen getesteten breitbandigen Dienste mit Übertragungsraten jenseits der 100 Megabit pro Sekunde (Bewegtbildübertragung) ermöglichen wird und abwärtskompatibel mit dem Schmalband-ISDN ist. Dazu ist Glasfaser-Technologie erforderlich, die einen enormen Investitionsumfang und damit einen längeren Einführungszeitraum erfordert.
Heute geht das CCITT als maßgebliches Standardisierungsgremium für ISDN über die Sicht der Netzbetreiber hinaus, indem im ISDN auch Endgerätefunktionen (Teleservices) standardisiert werden. Im Klartext heißt das: ISDN will außer einheitlichen Schnittstellen auch einheitliche Dienste anbieten.
Andererseits bietet OSI von der Endsystemseite her kommend ebenfalls einheitliche Schnittstellen und Protokolle, die einheitliche Dienste (Applikationen) ergeben. Es gibt schon erste Ansätze für das Einbeziehen von netzinternen Aspekten (zum Beispiel Gateways, Internet Protocol) und von anderen Informationsformen (zum Beispiel Sprache innerhalb X.400). Als gemeinsames Fernziel steht für beide die weltweit offene Kommunikation für alle Dienste an einheitlichen Teilnehmer/ Netzschnittstellen.
Da ISDN alle öffentlichen Netze ablösen soll, ist ein Zusammenwachsen von OSI und ISDN schon vorgezeichnet. Doch was wird dafür heute schon getan?
Die Standardisierung eines Zusammenwirkens der beiden Konzepte steht erst am Anfang. Versuche sind von ECMA (Protokollmodelle) und CCITT (Interworking mit X.25, Netzwerk Management gestartet worden. Betrachten wir einmal den heutigen Stand der Normierung in beiden Lagern.
Basis aller Standardisierungsbemühungen sind sowohl bei ISDN als auch bei OSI die Protokollmodelle. Die hat mit dem OSI-Protokollmodell den Grundstein gelegt. Das Modell zeigt die Welt der Kommunikation aus der Sicht des Endsystems. Es ist in sieben Schichten unterteilt die durch ihre Funktionalität definiert und voneinander abgegrenzt sind. Für jede dieser Schichten sind Protokollstandards von der ISO und CCITT erarbeitet und verabschiedet worden.
Durch Standardisierung der Schnittstellen zwischen den Schichten in Form von "Service-Primitives" ist grundsätzlich eine Austauschbarkeit jeder Schicht gewährleistet. Um eine bestimmte Anwendung zu unterstützen, ist jedoch eine Dienstqualität erforderlich, die nicht von beliebigen Protokollen erbracht werden kann. Das führte zur Festlegung von anwendungsbezogenen "Protocol-Stacks" (Beispiel: MAP).
Wichtig und durch OSI garantiert ist dabei die Netzunabhängigkeit der Anwendungsschichten. Das wird durch die Transportschicht (und Teilen der Netzwerkschicht, wenn heterogene Teilnetze im Spiel sind) gewährleistet, die einen Ausgleich zwischen den Anforderungen der Anwendungsschichten und der Leistungsfähigkeit der Schichten 1 bis 3 schafft:
Bei der Anforderung eines Transportdienstes wird von den Anwendungen eine bestimmte Quality-of-Service verlangt, die sich im wesentlichen auf Datendurchsatz, Fehlerrate und Delay bezieht. Diese Anforderungen werden unter Berücksichtigung der Leistungen der vorhandenen Schichten 1 bis 3 auf verschiedene Klassen des Transportservice abgebildet: Transport Class 0 bis 4.
Doch wieweit eignet sich das OSI-Modell auch für ISDN?
OSI wurde primär für die Datenkommunikation definiert, alle OSI-Protokolle basieren auf dem Austausch formatierter Nachrichten und sind somit für die Übertragung transparenter Informationen (Sprache, Audio, Video) nicht geeignet.
Darüber hinaus decken die heute definierten OSI-Protokolle einige Leistungen, die im ISDN wichtig sind, nicht ab. Zum Beispiel die Unterbrechung und Wiederaufnahme von Verbindungen bei Halten, Makeln, Dienstwechsel und ähnliche Leistungsmerkmale.
Für ISDN wurde ein eigenes Protokollmodell geschaffen, mit dem Ziel, den Informationsfluß für ISDN-Dienste im Schmalband-ISDN zu modellieren. Es muß für alle Informationsformen also auch Sprache und Video geeignet und in diesem Sinne allgemeiner sein als das OSI-Modell. Andererseits ist es aus der Sicht des Netzbetreibers entstanden, und zwar meist für das Schmalband-ISDN - und ist deshalb eingeschränkter als das OSI- Modell.
Daß OSI als Vorbild gedient hat ist jedoch unverkennbar: Das 7-Schichten-Konzept, Begriffe und Konzepte wie Peer-Entities, Peer-Protocols wurden ebenso übernommen wie die Beschreibungsform und der "Scope" der Standards, die ebenso wie 0SI-Normen keine Implementierungsvorschrift darstellen.
Der wesentliche Unterschied besteht in der Trennung der Übertragungswege von Nutzinformation und Signalisierung. Sie ermöglicht das Einbeziehen von Sprache und Video, also Kommunikationsformen, die uneingeschränkte, transparente Übertragung in Realzeit verlangen. Das hat zum Konzept des Protokoll-Blocks geführt, der aus drei Säulen (Planes) besteht (Bild 2).
- User-Plane: transportiert die Nutzinformationen für Kommunikation zwischen Anwendungen
- Control-Plane: transportiert Signalisierungsinformation, das heißt Informationen für die Kontrolle von User-Plane-Verbindungen. Dafür werden auch Dienste von allen sieben Schichten sowie eine Schnittstelle für "Signalisierungsanwendungen" gebraucht.
- Management-Plane: übernimmt die Koordinierung von User- und Control-Plane, hat rein lokale Bedeutung und ist selbst nicht in Schichten unterteilt (nicht zu verwechseln mit dem OSI Systems Management oder Netzwerk-Management).
Da ISDN aus der Sicht der Netzbetreiber und nicht aus der des Anwenders von Endsystemen entstanden ist, hat die Netzarchitektur für das Verständnis von ISDN eine besondere Bedeutung. Hier wiederum ist für unsere Betrachtung die Referenzkonfiguration des ISDN-Teilnehmeranschlusses (Bild 3) wichtig. Auf die dort definierten Referenzpunkte und funktionalen Einheiten beziehen sich alle für Anwender wesentlichen Festlegungen im ISDN.
OSI hat als Vorbild gedient
Relevante Netzkomponenten für eine leitungsvermittelte ISDN-Verbindung sind "User-Plane" und "Control-Plane" mit den beteiligten Schichten.
Für Nutzinformation bietet das Netz nur Schicht-1-Funktionalität, also einen transparenten Kanal, der manchmal auch "Digital-Pipe" genannt wird.
Die konkrete Realisierung des Plane-Konzepts ist durch die Kanalstruktur des ISDN-Teilnehmeranschlusses gegeben: Er stellt eine universelle Schnittstelle für alle ISDN-Endsysteme und -Dienste dar. Control-Plane und User-Plane sind auf voneinander logisch getrennte Kanäle abgebildet: D-Kanal für die Steuerinfomation (Signalisierung), B-Kanal für die Nutzinformation. Dieses Prinzip wird auch Outslot Signalling genannt. Der dedizierte Signalisierungskanal steuert dabei mehrere Nutzkanäle parallel (Common Channel Signalling): zwei beim Basisanschluß, 30 beim Primärmultiplexanschluß.
Strenge OSI-Verfechter können in der heutigen ISDN-Definition aber auch unschwer einige Verletzungen des OSI-Modells erkennen:
- Funktionalität der bestehenden Schicht-3-Protokolle Control-Plane erstrecken sich über mehrere OSI-Schichten
- Netzunabhängigkeit der Anwendungsschichten ist nicht gegeben: Attribute wie High-Layer-Compatibility (Service Indicator) auf Schicht 3 des D-Kanals binden stärker als OSI-Quality of Service-Parameter.
Der relativ hohe Grad an Übereinstimmung zwischen den Referenzmodellen gewährleistet noch keine Kompatibilität von OSI und ISDN. Die Protokolle in den einzelnen Schichten sind nicht harmonisiert.
Neben den erwähnten konzeptionellen Unterschieden erschwert auch eine zum Teil unterschiedliche Begriffswelt, die gemeinsame Betrachtung und Diskussion von OSI und ISDN. Das wird zum Beispiel bei den Begriffen "Dienst" und "Benutzer" deutlich.
Ein Dienst ist bei OSI die Leistung einer Schicht der nächsthöheren gegenüber, die der "Benutzer" dieses Dienstes ist: horizontaler Dienstzugangspunkt. Dabei werden ISDN-Dienste in zwei Klassen unterteilt:
Teledienste, die Funktionen aller sieben Schichten des Referenzmodells umfassen und deshalb auch Endgerätefunktionen mit einbeziehen. Beispiele sind Teletex, Telex, Bildschirmtext, Sprache. Diese Dienste werden als erste angeboten, da sie bereits vom Anwender akzeptiert sind, und der Vorteil des ISDN mit seiner höheren Übertragungsgeschwindigkeit und der günstigeren Gebührenstruktur einfach demonstrierbar ist. Dadurch wird die Ablösung der Spezialnetze möglich. Bald werden aber neue Teledienste folgen. Beispiele wie das Fernzeichnen sind bereits im Pilotversuch der Deutschen Bundespost erprobt worden.
Trägerdienste bieten nur Funktionen der Schichten 1 bis 3 an, also anwendungsneutrale Übertragungsdienste zwischen zwei oder mehreren Netzschnittstellen (Referenzpunkte S/T). Das wichtigste Beispiel ist der leitungsvermittelte Trägerdienst für uneingeschränkte Nutzdaten mit einer Übertragungsrate von 64 Kilobit pro Sekunde.
Ergänzend und unterstützend zu den beiden angeführten Dienstklassen bietet ISDN noch die sogenannten Zusatzdienste. Sie sind zum größten Teil von den Nebenstellenanlagen her bekannt (Konferenzschaltung, Anrufumleitung, automatischer Rückruf, . . .). Neu ist die Identifikation des Anrufers, ein Merkmal, das im Pilotversuch schon zu einiger Aufregung geführt hat.