第2章-综合业务数字网(ISDN)

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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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