第2章-综合业务数字网(ISDN)

第二章综合业务数字网（ISDN）2.1ISDN的基本概念2.2ISDN业务2.3ISDN的结构2.4ISDN协议2.5ISDN的演进2.1ISDN的基本概念从这个定义可以看出ISDN有三个基本特性：端到端的数字连接、综合的业务、标准的入网接口。1．ISDN是一个数字网络，网络中的一切信号都以数字形式进行传输与交换。2由于ISDN实现了端到端的数字连接，因此，从理论上讲，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，实现用户间的通信。3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。2.2ISDN业务2.2.1ISDNISDN基本业务是指ISDN向用户提供的基本服务，它是由承载业务和用户终端业务两种基本图2.1表示承载业务和用户终端业务的范围及功能。图2-1ISDN的承载业务和用户终端业务1．承载业务是单纯的信息传送业务，由网络提供，任务是将信息由一个地方搬运到另一个地方而不作任何处理。承载业务是ISDN交换机提供的信息传送能力。ITU-T主要从以下6个方面来定义每一项ISDN承①②③④⑤⑥对称性。2．ISDN的用户终端业务是一种面向用户的通信或信息处理业务，由网络和终端设备共同提供，包含了OSI模型l～7层的全部功能。用户终端业务是在人和终端的接口上提供，而不是在S/T参考点上提供，因此用户终端业务既包含了网络的功能，又包含了终端设备的功能。图2-2表示了四种提供ISDN用户终端业务的方式。图2-2提供用户终端业务的方式以下给出了7（1）电话（Telephony）（2）智能用户电报（Teletex）（3）4类传真（Telefax4）（4）可视图文（Videotex）（5）用户电报（Telex）（6）高保真电话业务（Telephony7kHz）（7）微机通信（PC-Communication）2.3ISDN的结构2.3.1ISDNITU-T在I.300建议中对ISDN的网络结构进行了描述，其基本结构如图2-3所示。从图中可以看到ISDN的用户—网络接口、网络功能和ISDN图2-3ISDN的基本结构ISDN终端设备通过标准的用户—网络接口接入ISDN网络。窄带ISDN有两种不同速率的接口。①基本速率接口（BasicRateAccess，BRA），速率为144kbit/s，支持2条64kbit/s的用户信道和一条16kbit/s②一次群速率接口（PrimaryRateAccess，PRA），其速率和PCM一次群速率相同（2048kbit/s或1544kbit/s），支持30条或23条64kbit/s的用户信道和一条64kbit/s的信令信道。2.3.2ISDN用户—1.ISDN用户—ISDN用户—网络接口的参考配置（参考模型）如图2.4所示，它是ITU-T对用户—网络接口进行标准化而建立的一种抽象化的接口安排，它给出了需要标准化的参考点和与之相关的各种功能群。图2-4ISDN用户网络接口参考配置功能群（FunctionalGroup）：图2-4中的方参考点（ReferencePoint）：图2-4中十字交叉点表示参考点。2（1）UU参考点是网络与用户之间的线路接口，又称“U接口”。（2）S参考点和TS参考点是ISDN终端（TE1或TA）与网络终端NT之间的线路接口，又称为S接口。T参考点是1类网络终端（NT1）与2类网络终端（NT2）之间的线路接口，又称为T接口。二进制码与AMI码的对应关系如图2.5所示。（3）RR参考点是非标准ISDN终端接口，又称R接口，如RS232接口、IEEE488接口、模拟电话接口等。图2-5线路编码3（1）网络终端1（NetworkTerminalType1，NT1NT1提供U接口和S/T接口，用于连接ISDN终端和ISDN交换机的设备，主要功能是在U接口和S/T接口之间进行码型转换，如中国标准的2B1Q/AMI码型转换。（2）网络终端2（NetworkTerminalType2，NT2NT2又称为智能的网络终端，可以包含OSI1～3层的功能。（3）1类终端设备（TerminalEquipmentType1，TE1TE1是ISDN标准终端，它具有标准S接口，可以通过S接口直接与NT1或NT2相连。（4）2类终端设备（TerminalEquipmentType2，TE2TE2是指非ISDN标准终端，它不具备S接口，不能直接与NT1或NT2相连。必须通过TA（终端适配器）接入S接口。（5）终端适配器（TerminalAdaptor，TATA完成适配器功能（包括速率适配及协议转换），使TE2能接入ISDN的标准接口。4．定义了用户－网络接口的功能群和参考点之后，ITU-T在此基础上建议了各种可能的物理配置（如图2-6所示）。图2-6用户—网络接口物理配置举例5ISDN信道类型是指用户—网络接口的信道（1）B信道（BearerChannel，承载信道）（2）D信道（DemandChannel，指令/信令信道）（3）H6I.412建议为用户—网络接口规定了两种接口结构，即基本速率接口结构和一次群速率接口结构，这两种接口结构对应了两种不同的接入能力。（1）基本速率接口结构（BasicRateInterfaceStructure（2）一次群速率接口结构（PrimaryRateInterfaceStructure2.3.3ISDN由于ISDN是在电话网的基础上发展起来的综合业务网络，因此，它的编号制度应满足以下两个条件：一是和现有电话网的交换设备相兼容；ITU-T在I.330和I.331建议中对ISDN的编号制度进行了设计，这种编号制度具有以下特点。①ISDN的编号制度以目前电话网的编号制度（由ITU-TE.163建议规定）为基础，并将E.163建议所规定的电话网的国家号码来作为ISDN②ISDN的编号与业务类型（如数据或话音）③ISDN编号是十进数字序列（不使用字母）。④ISDN和ISDN的互通只需使用ISDN号码就能实现。图2.7是一个ISDN地址和号码关系的例子，在这个例子中，一些终端连接到NT2（PBX或LAN），NT2作为一个整体，具有一个ISDN号码，而每一个终端具有不同的ISDN地址。图2-7ISDN地址和号码关系举例图2-8表示ISDN的地址结构。ISDN地址由四部分组成。图2-8ISDN的地址结构（1）国家号码（CountryCode，CC）（2）国内终点号码（NationalDestinationCode，NDC）（3）ISDN用户号码（SubscriberNumber，SN）（4）ISDN子地址（Subaddress）2.4ISDN协议2.4.1ISDN协议的结构模型基于OSI模型，ITU-T在I.320建议中为ISDN协议设计了一个立体的结构模型（如图2-9所示）。（1）控制平面C（2）用户平面U（3）管理平面M图2-9通用ISDN协议模型2.4.2用户—网络接口协议用户终端设备和网络之间的控制协议结构如图2-10所示。在这个接口上的信道主要有两类：B信道和D信道。图2-10用户网络接口协议结构在第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：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。从第2层向上，B信道和D信道开始使用不同的协议。1．物理层协议（I.430/I.431建议）I.430/I.431建议（或简称I.430/I.431）是S/T参考点上的物理层协议，其中I430是关于基本速率接口（2B+D）的协议，I.431是关于一次群速率接口（30B+D）的协议。（1ISDN基本速率接口S/T参考点的参考配置如图2.11所示。图2-11S/T接口的参考配置图2-11S/T接口的参考配置（2由于TE和NT之间的传输距离很短（≤lkm），因此，S/T接口采用四线传送，以简化接收和发送设备。（3）在用户—网络接口基本速率接口的S/T参考点上信号帧的结构如图212所示，从图中可以看出，三个信道（二个64kbit/s的B信道和一个16kbit/s的D信道）以同步时分的方式复用在同一条线路上，其信号组织成固定长度的帧，并按照图2-12基本速率接口S/T参考点的信号帧结构（4）帧和复帧同步（5）D信道接入竞争（6第1层的激活和解除激活过程由第2层通过原语（Primitive）来激发的，TE和NT的第1层和第2PH-AR（ActivateRequest）：PH-AI（ActivateIndication）：PH-DI（DeactivateIndication）：解除激活指示。此外，第1层的激活/解除激活受到管理实体的控制。第lMPH-AI（ActivateIndication）：MPH-DR（DeactivateRequest）：MPH-DI（DeactivateIndication）：MPH-EI（ErrorIndication）：2．数据链路层协议LAP-D（I.440/I.441建议）（1）总体考虑LAP-D①帧的分割、同步和透明传输。②将D信道上需要传送的信息按照一定的格式组装成帧；并实现接收和发送之间的同步；采③同一D信道上多个数据链路的复用。④允许在同一D信道上建立多条数据链路，⑤⑥检测数据链路上的传输错误，格式错误和⑦当发生了不可纠正的错误时通知管理实体。⑧⑨⑩接收器和发送器之间进行工作速度的协调。LAP-D①非证实信息传送方式（UnacknowledgedInformationTransferMode）②证实信息传送方式（AcknowledgedInformationTransferMode）（2LAP-D的帧结构如图2-13所示。一帧由5种字段组成：标志段F、地址段A、控制段C、信息段I和帧检验序列段FCS。图2-13LAP-D的帧结构①F：标志段（Flag标志段的作用是标志一帧的开头和结尾，它用一个特殊的8比特码组“01111110”表示。比特填充的原理如图2-14所示。图2-14比特填充原理②A：地址段（Address地址段的主要用途是标志D信道上的多个数字链路，地址段的长度是16bit，包括TEI，SAPI，C/R，EA等4个组成部分，格式如图2-15所示。图2-15地址段格式图2-16D信道上的多重数据链路连接③C：控制段（ControlLAP-D定义了3信息帧（I帧）用来传送用户数据，但在传用户数据的同时，I帧还捎带传送流量控制和差监视帧（S帧）专门用来传送控制信息，当流量和差错控制信息没有I帧可以“搭乘”时，需要用S未编号帧（U帧）有两个用途：传送链路控制信息以及按非证实方式传送用户数据。这3种帧的控制段的格式是不同的（如图2-17所示）。图2-17控制段格式④I：信息段（Information信息段仅在I帧和某些U帧中出现，S帧不含信息段。⑤FCS：帧检验序列（FrameCheckSequence，FCSFCS是错误检测码，长度为16bit，由发送端根据所需发送的数据内容，按照一定的算法计算而产生。（3）帧交换过程（4LAP-D除了实现帧交换之外，还具有一定的管理功能。（5）LAP-D和相邻层及管理实体之间的原语LAP-D和第1层和第3层以及管理实体之间的通信是通过原语来实现的。3．第3层呼叫控制协议（I.450/I.451建议）用户—网络接口D信道上第3层的呼叫控制协议由I.450/I.451（即Q.930/Q.931）建议（或简称I.450/I.451）定义。（1）①终端（FunctionalTerminals）②激励型终端（StimulusTerminals）（2）消息（Message）图2－18表示消息的传送过程，由图可以看出第3层消息和第2层（I.440/I.441）帧以及第