第6章综合业务数字网3

综合业务数字网通信专业职业水平考试辅导太原理工大学王华奎教授2/546.1窄带综合业务数字网众所周知，通信网的两个重要组成部分是传输系统和交换系统。当一种网络的传输系统和交换系统都采用数字系统时，就称为综合数字网（IntegratedDigitalNetwork，IDN）。这里的“综合”是指将“数字链路”和“数字结点”合在一个网络中。如果将各种不同的业务信息经数字化后都在同一个网络中传送，这就是综合业务数字网（IntegratedServicesDigitalNetwork，ISDN）。这里的“综合”既指“综合业务”，也指“综合数字网”。3/546.1.1N-ISDN的概念1.ISDN的由来(1)综合数字网(IDN)IDN是以64kbit/s的PCM信道为基础，把数字时分电话交换和数字时分复用传输综合起来的数字电话网。IDN实现从本地交换节点至另一端本地交换节点间的数字连接，但并不涉及用户接续到网络的方式，IDN概念示意图如图6-1所示。图6-1IDN示意图4/54电话网传真模拟电话PC机模拟电话大型机X.25/X.21终端数据终端大型机用户电报终端智能用户电报终端大型机调制解调器调制解调器调制解调器传真用户电报网用户电报终端电路交换数据网智能用户电报终端传真分组交换数据网数据终端PC机调制解调器图6-2IDN通信网5/54IDN的缺点1.经济性差：各种网络互不兼容，终端和接入设备专用，增加用户投资；2.效率低：专网专用，难以互通，资源利用率低;3.用户使用不方便：各种网络标准不同、号码不同、接入过程不同；4.管理复杂：不同网络由不同的网络管理部门管理，增加业务困难。为了克服IDN的上述缺点，必须从根本上改变网络的分立状况，用一个单一的网络来提供各种不同类型的业务，由此发展了综合业务数字网(ISDN)。6/54(2)ISDN1984年CCITT通过了I系列建议书，对综合业务数字网ISDN的定义为：“ISDN是由电话IDN发展起来的一个网络，它提供端到端的数字连接以支持广泛的服务，包括声音和非声音的，用户的接入是通过有限的多用途用户网络接口标准实现的”。ISDN定义强调的要点是：①ISDN是以电话IDN为基础发展起来的通信网；②ISDN支持各种电话和非电话业务，包括话音、数据传输、可视图文、智能电报、遥测和告警等业务；③提供开放的标准接口；④用户通过端到端的共路信令，实现灵活的智能控制。7/54ISDN提供的开放系统综合业务数字网（ISDN）传真数字电话PC机数字电话ISDN多功能终端分组交换机X.25/X.21终端X.25/X.21终端数据终端分组交换机ISDN多功能终端数据终端电报终端电报终端模拟电话模拟电话分组交换机8/542.ISDN的组成与特点用户信息用户信息ISDN交换机ISDN交换机终端分组交换能力电路交换能力无交换连接能力公共信道信令能力终端用户－用户信令用户－网络信令用户－网络信令ISDN网络图6-4ISDN的组成示意图9/54ISDN包含了七个主要功能：(1)本地连接功能；(2)64kbit/s电路交换功能；(3)64kbit/s专线功能；(4)中髙速电路交换功能；(5)分组交换功能；(6)中髙速专线功能；(7)公共信道信令功能。10/54ISDN的基本特性(1)端到端的数字连接在ISDN中，所有语音、数据和图像等信号都以数字形式进行传输和交换。这些信号都要在终端设备中转换成数字信号，然后通过数字信道将信号送到ISDN交换机，将这些数字信号交换、传输到目的端的终端设备。整个过程中，所有的信号都以数字形式进行传输和交换。如图6-5所示。数字电话机数字电话机数字交换数字交换数字传输数字传输数字传输ISDN图6-5端到端的数字连接11/54ISDN的基本特性(2)综合的业务ISDN支持包括话音、数据、文字、图像在内的各种综合业务。任何形式的原始信号，只要能够转变成数字信号，都可以利用ISDN来进行传送和交换，实现用户之间的通信。ISDN的业务不仅覆盖了现有各种通信网的全部业务，而且包括了多种多样的新型业务。12/54ISDN的基本特性(3)标准的用户一网络接口标准化、多用途的用户—网络接口是ISDN的关键。为保证ISDN用户—网络接口的通用性，ITU建议了几种接口的标准，对于接口上的信道速率、信道组成、插头插座的形状、控制信号格式及通信过程等都有明确的规定。接口标准化促成终端设备的可携性，使不同业务类型、不同厂家生产的设备都可以按照这些ISDN标准连接，方便地接入网络。同时，接口的标准化还简化了网络的管理工作，网络不再关心在一个接口上使用的是哪种类型的终端设备，只管理“接口”本身。13/543.ISDN的系列建议国际电信联盟电信标准化组织（ITU-T）关于ISDN协议的描述见下表。协议系列协议的用途E这些协议为建议的ISDN电话网络标准。如，E.146协议描述了ISDN的国际地址。I这些协议主要涉及概念、术语和一般的方法。I.100系列包括了ISDN的基本概念和其他I系列建议的结构；I.200系列涉及有关ISDN服务的方面；I.300系列描述了网络结构和运行；I.400系列描述了用户-网络接口特性；I.600系列描述了维护原则以及操作和其他特性。Q这些协议覆盖了有关交换和信令的运行部分。“信令”在这里的意思是指呼叫设置的处理。Q.921描述了ISDND信道上链路访问规程(LAPD)的数据链路进程，类似于OSI模型的第2层功能。Q.931制定了OSI参考模型的第3层功能。14/546.1.2ISDN的网络结构与功能结构ISDN协议的结构模型该模型基于OSI模型，ITU-T为ISDN协议设计了一个立体的结构模型，如图6-6所示。这个模型包含了一个ISDN终端或网络节点所包含的全部协议。图6-6ISDN的结构模型15该模型由3个平面组成，对应3种不同类型的信息:(1)控制平面(C)，是关于控制信令的协议，它覆盖了所有对呼叫和到网络性能的控制，共分7层。(2)用户平面(U)，是关于用户信息的协议，它覆盖了在用户信息传送信道上实行数据交换的全部规则，也分7层。(3)管理平面(M)，是关于终端或ISDN节点内部操作功能的规则，不分层。一般说来，C平面和U平面都可以通过原语和M平面进行通信，由M平面中的管理实体协调C和U之间的动作。C和U之间不直接通信。16用户—网络接口协议用户终端设备和网络间的控制协议结构如图6-7所示。该接口上的信道主要有两类：B信道和D信道图6-7用户网络接口协议结构17在第1层上，因为B信道和D信道复用在同一个物理传输媒体上，所以这两种信道使用相同的协议：ITU-T的I.430和I.431建议分别是基本速率接口和一次群速率接口的第1层协议。第2层向上，B信道和D信道开始使用不同的协议。第3层的协议和D信道上传送的信息种类有关：呼叫控制信令协议是I.451分组数据使用X.25第3级协议。D信道的高层(4～7层)可能会有一些提供端到端用户信令的功能，具体协议有待进一步确定。18/542.ISDN的网络结构ISDN的一般结构如图6-8所示。它由用户网络、局域网络和传输网络三部分组成。图6-8ISDN的网络结构19/54(1)用户网络：用户所在地的设备及接口，如终端设备TE、终端适配器TA、网络终接设备NT等。(2)局域网络：包括一个本地交换机（即用户环路）内放置的一组设备，其中有网络终端NT和线路终端LT的传输系统，远端复用和分接器（集中器）及交换单元。一个ISDN业务局，它由本地交换机和相关的其他设备构成。(3)传输网络：包括各种功能的传输网络，即窄带传输网、宽带传输网、公共信令传输网以及分组交换网等。64kbit/s电路交换连接的是ISDN的基本功能，此外，还有384kbit/s的中速电路交换功能及大于1.5Mbit/s的高速电路交换功能。20/54ISDN用户网络接口参考配置图6-9给出ISDN用户/网络接口的参考配置。参考配置是指用参考点和功能群的概念规定了ISDN用户系统的标准结构，是制定ISDN用户出入口的根据。TE2TE1TANT2NT1LTET用户侧传输线交换局侧RSTUVR，S，T，U，V：ISDN参考点TE1，TE2：终端设备TA：终端适配器LT：线路终端ET：交换终端NT1，NT2：网络终端图6-9ISDN用户网络接口的参考配置21接口速率(1)基本速率接口－BRI(BasicRateInterface)信道结构：(2B＋D)B：64kb/sD：16kb/s净速率：2B＋D＝2×64kb/s＋16kb/s=144kb/s实际速率＝净速率＋控制信息U接口＝160kb/sS/T接口＝192kb/s(2)一次群速率接口－PRI(PrimaryRateInterface)信道结构：(30B＋D)或(23B＋D)B：64kb/sD：64kb/s净速率：30B＋D＝1984kb/s23B＋D＝1536kb/sT/U接口实际速率＝净速率＋控制信息30B＋D＝2048kb/s23B＋D＝1544kb/s22BRIDB1B2PRIDB1~B30基本速率数字管道，144kbps一次群速率数字管道，2Mbps23ISDN具有多种能力，用以承载不同的业务：(1)电路交换能力；(2)分组交换能力；(3)无交换连接能力；(4)公共信道信令能力。ISDN具有3种不同的信令：(1)用户－网络信令；(2)网络内部信令；(3)用户－用户信令。24信道结构信道是提供业务用的传输通道，它表示接口信息传送能力。ISDN的信道可以分成以下几种类型。(1)B信道：用于传送用户信息，传输速率为64kbit/s。B信道上可以建立三种类型的连接：电路交换连接、分组交换连接、半固定连接(等效于租用电路)。(2)D信道：速率为是16kbit/s或64kbit/s，它有两个用途：①它可以传送公共信道信令，而这些信令用来控制同一接口上的B信道上的呼叫；②当没有信令信息需要传送时，D信道可用来传送分组数据或低速的遥控、遥测数据。(3)H信道：用于传送高速的用户信息，如高速传真、图像、高速数据、高质量音响及分组交换信息等。25接口结构CCITT只规定了两种用户/网络接口，即基本速率接口和基群速率接口。(1)基本速率接口该接口是把现有电话网的普通用户线作为ISDN用户线而规定的接口，是ISDN最基本的用户/网络接口。它由两个传输速率为64kbit/s的B通道和一个传输速率为16kbit/s的D通道构成，通常称为2B+D。其中一个B通道用来传送电话，另一个B通道用来传送数据或传真，D通道用来传送信令或分组数据信息。基本速率接口主要用于一般ISDN用户，可接一般用户终端及办公室设备等。26(2)一次群速率接口由多个B通道和D通道组合或者由H通道和B通道组合构成基群速率接口。基群速率接口主要用于专用用户交换机(PBX)用户及主机接入ISDN。基群的传输速率在日本和美国为1544kbit/s，在中国和西欧等国为2048kbit/s。考虑到基群中所要控制的信道数量比较大，所以规定基群中的D信道的传输速率为64kbit/s。27/546.2宽带综合业务数字网窄带ISDN（N-ISDN）是一种试图以数字系统代替模拟电话系统的巨大尝试，这种数字系统既要能适应于话音通信，又要能适应于非话音通信。由于基本速率的接口标准已在世界范围内达成了一致，所以人们以为这将导致对ISDN设备的大量需求，因此会出现大规模生产、规模经济以及廉价的VLSIISDN芯片。不幸的是，这一标准化过程花了许多时间，而这一领域内的技术发展非常迅速，因此当标准最终制定出来时，它已经过时了。28/54前述N-ISDN能够提供2Mbit/s以下数字综合业务，具有较好的经济和实用价值。但在当时（即20世纪80年代），鉴于技术能力与业务需求的限制，N-ISDN存在以下局限性：(1)信息传送速率有限，用户－网络接口速率局限于2048kbit/s或1544kbit/s以内，无法实现电视业务和高速数据业务，难以提供更新的业务。(2)其基础是IDN