Während der Uk0-Bus die Verbindung zwischen der Vermittlungsstelle des Netzbetreibers und dem NTBA herstellte, begann hinter dem NTBA die eigentliche Hausinstallation. Hier kam der sogenannte S0-Bus zum Einsatz – die bekannteste und am häufigsten verwendete Schnittstelle innerhalb der ISDN-Technik. Über ihn wurden ISDN-Telefone, Telefonanlagen, ISDN-Karten und viele weitere Endgeräte miteinander verbunden. Der S0-Bus war dabei nicht nur eine einfache Datenleitung, sondern ein intelligentes Bussystem, das mehrere Geräte gleichzeitig verwalten konnte und über viele Jahre als Maßstab für zuverlässige digitale Kommunikation galt.
Auch wenn öffentliche ISDN-Anschlüsse inzwischen nahezu vollständig verschwunden sind, findet man den S0-Bus noch heute in zahlreichen Telefonanlagen, Routern, Laboraufbauten und Museumsinstallationen. Für Technikbegeisterte ist er nach wie vor ein spannendes Thema, denn viele seiner Konzepte leben in modernen Kommunikationssystemen bis heute weiter.
Vom Uk0-Bus zum S0-Bus
Der Übergang vom öffentlichen Telefonnetz zur hausinternen Installation erfolgte über den NTBA (Network Termination Basic Access). Dieser wandelte die zweidrahtige Uk0-Schnittstelle in den vieradrigen S0-Bus um. Während auf der Uk0-Leitung Senden und Empfangen über dasselbe Adernpaar stattfanden, besitzt der S0-Bus zwei getrennte Leitungspaare. Dadurch wird eine Vollduplex-Kommunikation ermöglicht, bei der gleichzeitig gesendet und empfangen werden kann.
Der S0-Bus arbeitet mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 192 kBit/s. Davon stehen dem Anwender zwei B-Kanäle mit jeweils 64 kBit/s sowie ein D-Kanal mit 16 kBit/s zur Verfügung. Der verbleibende Teil dient der Synchronisation und der Steuerung des Bussystems.
Der Aufbau des S0-Busses
Im Gegensatz zum Uk0-Bus besteht der S0-Bus aus vier aktiven Leitungen. Zwei Leitungen dienen der Übertragung vom NTBA zu den Endgeräten, die beiden anderen übernehmen die Datenübertragung in Richtung NTBA.
Die vier aktiven Kontakte befinden sich bei RJ45-Buchsen auf folgenden Pins:
- Pin 3 – Empfang (Rx+)
- Pin 6 – Empfang (Rx−)
- Pin 4 – Senden (Tx+)
- Pin 5 – Senden (Tx−)
Die äußeren Kontakte einer RJ45-Buchse bleiben beim klassischen S0-Bus ungenutzt. Dadurch war es problemlos möglich, handelsübliche Netzwerkkabel der Kategorie Cat5 oder höher für ISDN-Installationen zu verwenden.
Ein großer Vorteil des S0-Busses bestand darin, dass mehrere Geräte parallel an dieselbe Leitung angeschlossen werden konnten. Bis zu acht Endgeräte durften physikalisch angeschlossen sein, wobei maximal vier Geräte gleichzeitig aktiv sein konnten.
Mehrgeräteanschluss und Punkt-zu-Punkt-Betrieb
Beim S0-Bus wurden zwei Betriebsarten unterschieden.
Die im privaten Bereich am häufigsten verwendete Variante war der Mehrgeräteanschluss. Hier konnten mehrere ISDN-Telefone, Faxgeräte oder ISDN-Karten gemeinsam an einem Bus betrieben werden. Jedes Gerät erhielt eine oder mehrere eigene MSN (Multiple Subscriber Number) und reagierte nur auf die ihm zugewiesenen Rufnummern.
Im professionellen Umfeld kam häufig der Punkt-zu-Punkt-Anschluss zum Einsatz. Dabei wurde der gesamte Anschluss ausschließlich einer Telefonanlage zugeordnet. Anstelle einzelner MSN arbeitete diese Variante mit einem Rufnummernblock und Durchwahlnummern (DDI – Direct Dial In). Dadurch konnten Unternehmen hunderte Nebenstellen verwalten.
Abschlusswiderstände – unverzichtbar für einen stabilen Betrieb
Eine der wichtigsten Eigenschaften des S0-Busses war seine korrekte Terminierung.
Da es sich um eine symmetrische Datenleitung handelt, mussten beide Enden des Bussystems mit Abschlusswiderständen versehen werden. Hier kamen jeweils zwei Widerstände mit 100 Ohm zum Einsatz.
Diese verhinderten Signalreflexionen auf der Leitung.
Fehlten die Abschlusswiderstände oder waren sie an der falschen Stelle installiert, kam es häufig zu Synchronisationsproblemen, Gesprächsabbrüchen oder vollständigen Ausfällen des gesamten Bussystems.
Viele NTBAs besaßen integrierte Terminierungsschalter, mit denen sich die Abschlusswiderstände bei Bedarf aktivieren oder deaktivieren ließen.
Spannungsversorgung auf dem S0-Bus
Neben den digitalen Daten stellte der NTBA auch die Spannungsversorgung für den S0-Bus bereit.
Zwischen den Adernpaaren konnten im Leerlauf typischerweise etwa 40 Volt Gleichspannung gemessen werden. Diese Versorgung diente unter anderem dazu, ISDN-Endgeräte zu erkennen und bestimmte Geräte direkt über den Bus mit Energie zu versorgen.
Viele klassische ISDN-Telefone benötigten deshalb kein eigenes Netzteil. Erst Geräte mit Farbdisplay, integriertem Anrufbeantworter oder zusätzlichen Funktionen wurden häufig über externe Netzteile versorgt.
Messungen am S0-Bus
Für Servicetechniker gehörte die Fehlersuche am S0-Bus zum täglichen Arbeitsalltag.
Bereits mit einem normalen Digitalmultimeter konnten erste Prüfungen durchgeführt werden.
Eine Spannungsmessung zeigte schnell, ob der NTBA den Bus korrekt versorgte. Fehlte diese Versorgung vollständig, lag die Ursache häufig am NTBA, an einer Sicherung oder an einem Leitungsfehler.
Mit einer Widerstandsmessung ließ sich außerdem kontrollieren, ob die Abschlusswiderstände korrekt vorhanden waren. Bei abgeschalteter Spannungsversorgung konnten je nach Messpunkt typische Widerstandswerte ermittelt werden, die Rückschlüsse auf die Terminierung zuließen.
Ebenso wichtig war die Durchgangsprüfung der vier aktiven Leitungen. Gerade bei älteren Installationen führten beschädigte Adern oder lose Klemmstellen häufig zu sporadischen Ausfällen.
Mit einem Multimeter konnte jedoch lediglich die elektrische Installation überprüft werden. Aussagen über den eigentlichen Datenverkehr waren damit nicht möglich.
Hier kamen spezielle ISDN-Tester oder Protokollanalysatoren zum Einsatz. Diese konnten unter anderem folgende Informationen anzeigen:
- Layer-1-Synchronisation
- Aktivierungszustand des S0-Busses
- D-Kanal-Signalisierung
- Rufaufbau
- Rufnummernübertragung
- Bitfehler
- Buslast
- Status der angeschlossenen Endgeräte
Gerade professionelle ISDN-Messgeräte der damaligen Zeit ermöglichten eine vollständige Analyse des gesamten Bussystems und waren für Servicetechniker unverzichtbar.
Busstruktur statt Sternverkabelung
Ein häufiger Installationsfehler bestand darin, den S0-Bus wie ein Ethernet-Netzwerk sternförmig zu verkabeln.
Tatsächlich war der S0-Bus jedoch als Linienbus ausgelegt.
Die Leitung verlief von Gerät zu Gerät und endete erst am letzten Teilnehmer. Nur an beiden physikalischen Enden durften Abschlusswiderstände vorhanden sein.
Abzweigungen oder sternförmige Installationen führten häufig zu Signalreflexionen und Synchronisationsproblemen.
Die maximale Länge eines passiven S0-Busses betrug etwa 150 Meter. Wurden aktive Repeater eingesetzt, ließ sich diese Entfernung deutlich erweitern.
Typische Fehlerquellen
Im praktischen Betrieb traten immer wieder ähnliche Fehler auf.
Dazu gehörten:
- fehlende oder doppelte Abschlusswiderstände
- vertauschte Adernpaare
- unterbrochene Leitungen
- schlechte Klemmverbindungen
- defekte RJ45-Dosen
- fehlerhafte ISDN-Endgeräte
- defekte NTBAs
Viele dieser Fehler ließen sich bereits mit einem Multimeter sowie einem einfachen Leitungsprüfer eingrenzen. Erst wenn die elektrische Installation fehlerfrei war, kamen ISDN-Protokolltester zum Einsatz.
Warum verschwand der S0-Bus?
Mit der Einführung von All-IP und VoIP änderte sich die gesamte Architektur moderner Telefonanlagen.
Anstelle eines speziellen ISDN-Busses erfolgt die Kommunikation heute über standardisierte Ethernet-Netzwerke. VoIP-Telefone werden direkt über das lokale Netzwerk angeschlossen und kommunizieren über SIP mit der Telefonanlage. Häufig erfolgt sogar die Stromversorgung über Power over Ethernet (PoE), sodass nur noch ein einziges Netzwerkkabel erforderlich ist.
Dennoch besitzen viele moderne Router und Telefonanlagen bis heute integrierte S0-Schnittstellen, um vorhandene ISDN-Anlagen oder Endgeräte weiter betreiben zu können. Gerade in Unternehmen und industriellen Anwendungen wird diese Möglichkeit auch heute noch genutzt.