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第九章ISDN和B－ISDN1ISDN的基本概念1.1ISDN的定义电话网在实现了数字传输和数字交换后，就形成了电话的综合数字网IDN(IntegratedDigitalNetwork)。然后，在用户线上实现二级双向数字传输，以及将各种话音和非话音业务综合起来处理和传输。实现不同业务终端之间的互通。也就是说，把数字技术的综合和电信业务的综合结合起来，这就是综合业务数字网ISDN的概念。于1972年第一次给出了IDN和ISDN的定义。指出ISDN是一种网络结构，通常是以IDN为基础发展演变而成。这种网络能够提供端到端的数字连接，用来承载包括话音和非话音在内的多种电信业务，用户能够通过有限的一组标准的多用途的用户／网络接口接入这个网络。经过20余年的研究和试验，ISDN的定义正在逐步修改、补充和完善。1.2ISDN的主要内容提供一种对局内呼叫或局间呼叫的端对端的透明数字网，其所需要的局间传输中继线设备是已广泛使用的数字多路传输系统。只使用两种基本类型的信道：承载用于传输数字话音和数据业务的64kbps的B信道以及用于传输呼叫用的数字信令或数据的16kbps的D信道。与现有的电信网及其他通信网的业务是完全兼容的。后者现有的外部设备大约有94%仍可用于ISDN中，交换机配上能处理ISDN业务接口的硬件板和专门的软件后，大多数现代的数字程控交换机系统本质上都可以用来交换ISDN的呼叫。对ISDN的呼叫控制是在D信道中采用共路信令来完成用户终端和中心局之间的信令任务的。的用户设备CPE(CustomerPremisesEquipment)和网络之间信息传输和物理连接是用户／网络接口来实现的。N的用户／网络接口在众多的接口方案中，采用两种接口方式：基本速率接口BRI(BasicRateInterface)即2B＋D，B为64kbps速率的数字信道，D为16kbps的数字信道；以及基群速率接口PRI(PrimaryRateInterface)即30B＋D或23B＋D，B和D均为64kbps的数字信道。用户／网络接口用于CPE和网络之间的信号形成和物理连接。用户终端设备、接口和网络的连接关系参见图9－1。1.3ISDN的组成部分的主要组成部分是用户／网络接口、原有的电话用户环路和交换终端ET(ExchangeTermination)。可以提供对现在和将来的所有网络业务的接入。图9－2所示的是从用户接口到中心局设备ET的接入。图中有两个ISDN的接入部分位于两边的ET和CPE之间。在两个ET之间的是所有现存的或一些潜在的局间网络。包括：传统电话的电路交换网；分组交换网，用于数字化的数据通信；信道交换网，包括能够进行组交换的、保持长时期的数字载波信道；宽带网，用于需要额外带宽的场合；的局间信令网，一个带外的共路信令系统。目前选用7号信令系统(CC－SS7)。它不仅能传输传统的局间信令，还能同时传递中心局之间的D信道中的智能信息。与以上所有的网络兼容，均可接入。2ISDN的网络接口标准实际上，ISDN是一种接入的结构形式，各组成部件按一定的规约、协议、标准相连接。图9－3是ISDN用户／网络间参考配置模型。2.1ISDN传输标准接口采用标准的基本速率接口BRI或基群速率接口PRI，使用户能接入多种业务。电话局采用一种国际标准格式，通过数字信号单元的形式，向ISDN用户提供所有的业务TE1－ISDN标准终端－端接U环路的网络接口－线路终端－非ISDN标准终端NT2－多路ISDN接口－ISDN交换终端－终端适配器基本速率接口BRI结构如下：含有两个64kbps的B信道和一个用作控制的16kbps的D信道。因此，BRI接口的容量可以为：两个话路＋16kbps的数据包；或者两路高速数据＋16kpbs的数据包；或者一个话路＋一路高速数据＋16kbps的数据包。基群速率接口PRI结构如下：支持23个(或30个)B信道和一个64kbps的D信道作为信令用，也可支持64kbps的B信道的联合使用。比如6个B信道联合组成384kbps的H0信道，或者组成一个单独的1.536Mpbs的H11信道，或者组成一个单独的1.920Mbps的H12信道。D信道总是需要的，D信道被用来传递信令以及控制多重接口。的PRI可以有多种安排，使用最广泛的是23(或30)个分别工作的64kbps的B信道和一个作控制的64kbps的D信道。PRI允许接到一个数字专用分支交换机上。的终端用户通常是一个有ISDN功能的数字专用分支交换机或者一个主计算机。一个终端用户并不一定需要使用全部24(或30)个信道，只要安排好D信道，其他信道则可用可不用，多余的信道可以划分给专用线使用，也可闲置起来。2.2ISDN用户／网络接口使用一组兼容的用户／网络接口，它可以在很广的范围内支持用户的应用、装备和各种配置。接口包括NT1、NT2、TE1、TA和TE2。这些接口为应用之间、位置之间和业务之间提供了极大的灵活性。图9－3中R、S、T、U、V是国际电信联盟ITU定义的ISDN的用户／网络模型中的参考点。参考点是用来划分不同功能群的分界点，也可以是设备单元之间的物理接口。功能群是接口中具有某些功能的组合，这是一个抽象的概念，不一定与实际设施相符。我们先来看看NT1和U参考点，这是NT1去中心局向的线路侧。U参考点去中心局的两线环路称为U环路，NT1的U侧完成的功能有：端接恒定的电流；端接传输线路；线路的过压过流保护(雷电、线路交叉及火灾等)；线路信号的编码、译码；线路特性的自动补偿(不同的电缆长度、线径、抽头引起的失配等)；支持同步；收发数据码流的加扰和解扰；清除B1、B2，D信道的发送和接收，以及插入操作和维护等。表9－1ISDN用户／网络接口种类用户网络接口类型物理接口速率接口结构结构名称结构名称信道结构基本接口192kbit/s基本接口(基本接入)2B＋＝64kbit/s；D＝16kbit/s基群速率接口或2048kbit/sB信道接口(多信道接入H0信道进口(高速接入)23B＋Ｄ６４（Ｄ＝６４30B＋D64(D＝4H或3H0＋5H0＋D64(2048kbit/s)H1信道接口(高速接入B／H0混合信道接口H12＋nB＋mH0＋D64基本接入复用接口1544kbit/s或2048kbit/s基本接入复用接口1544kbit/s正在研究12×(2B＋D16)(2048kbit/s)再来看NT1和T或S／T参考点(仅有一路ISDN接口时S参考点即T参考点)，这是NT1的终端侧。NT1是用四线与用户终端CPE相联的，一个线对发，一个线对收。在T或S／T参考点，ISDN的基本速率是192kbps。NT1的S／T侧完成的功能有：提供两组终端阻抗，分别用于发送和接收线对；对布线的过压过流保护；线路信号的编码、译码；解决与S／T总线相连的终端设备对D信道的争用(把D信道比特从接收帧中插入发送帧的回波比特中)；提供NT1和终端适配器TA之间的四线连接；信号重建以适应NT1内部接口需要(从S／T总线到U总线)；提供自环测试及维护等。的S／T侧也是无源总线的一部分。无源总线由用户布线、ISDN接口和ISDN终端组成。无源总线的最大长度取决于电缆的型号和长度、多终端无源总线的配置、信号衰减(96kHz时不大于6dB)、终端设备的相位延迟等。我们继续来看NT2，NT2用于多个终端和一条ISDN用户线之间的连接，比如PBX或终端控制器。若只有一个ISDN终端，就不需要NT2了。NT2的功能有规约(协议)的处理、多路复接、交换、集线、维护及接口等功能。是符合ISDN用户／网络接口建议标准的终端设备，可直接与NT1接口。如一部ISDN的电话机不同于普通模拟话机，它还应具有协议处理、连接其他设备、维护及接口等功能。是不符合标准的终端设备，需经过一个终端适配器TA才能接入NT1。是非标准的ISDN终端TE2与TA之间的参考点。2.3数字用户线数字用户线是用户与中心局之间的二线环路的连接，无载回路可长达18.7km，包括电缆对、跳接线接口、中心局内的布线和用户驻地的布线。数字用户线上传递ISDN的所有信息，其线路码采用2BIQ方式。这种编码方式把两个相邻的比特结合在一起组成一个四进制符号，第一位比特为符号位，第二位比特为振幅位，见图9－4。考虑到经济性，数字用户线不象中继线路，一般是二线制的。因此，实现二线双向数字传输是关键所在。双向复用的方法可以有：频分法、乒乓法和回波抵消法。频分法是对接收和发送采用不同频率的传输频带，用高、低通滤波器分割而实现。但对滤波器要求严格，一般不用。乒乓法又称时间压缩法。它是采用对数字比特流进行处理，变成高速窄脉冲流，再利用开关周期性地在二线环路上交替发送、接收数字信号流。在接收端再将高速窄脉冲恢复成原先的数字比特流。由于存在线路迟延，为了适应不同的环路长度，应在每一交替周期中安排一个保护时间。由于提高了传输速度，会增大线路损耗，缩短传输距离，在0.5mm线径上的传输距离约4～5km，但技术难度小，成本较低。回波抵消法是对收、发差接电路产生的近端回波，采用自适应滤皮器根据输入端的信号估算出回波的大小，然后在输出端减去此估算值，达到抵消回波的目的。见图9－5，回波抵消法传输距离长，传输距离可达6～7km，但实现的技术较为复杂。随着大规模集成电路技术水平的提高，回波抵消法可能在U接口中被越来被多地采用。回波抵消法的原理为：在二线传输的两个方向上同时间、同频谱地占用线路，在线路上两个方向传输的信号完全混在一起，本端发信号的回波即成为本端收信号的干扰信号，利用自适应滤波器可抵消回波以达到较好的接收信号质量。3ISDN用户／网络接口的分层功能根据开放系统互连参考模型，ISDN用户／网络接口协议分为三层：第一层是物理层，它包括基本接入接口和一次群速率接口。第二层是数据链路层。第三层是网络层。物理层提供建立、维持和释放物理连接的手段，保证物理电路上的信息传输。物理层规范是指对接口的电气特性、物理特性，包括接插件机械特性等的规范。链路层在物理层的基础上提供数据链路的建立、维持和释放手段。数据链路层完成链路复用、差错检测及恢复流量控制和信息传递的功能。表9－2ISDN用户／网络接口协议概要OSI层号主要功能业务特性第一层电气／物理规范，包括布线配置等，D通路冲突检测，激活／去激活功能，供电功能提供多个传输通路，连接多个终端，标准插座〖BHDG4〗第二层建立传递消息的链路，差错检测及控制，流量控制多个逻辑链路的复用；提供广播链路和点—点链路，具有地址和业务标识能力第三层呼叫控制包括呼叫建立、保持和释放，补充业务的控制提供多个通路的选择和使用；呼叫暂停和恢复，多个终端接入的协议控制；多种业务的请求及控制网络层根据第二层提供的服务完成呼叫控制的功能，包括电路交换呼叫和分组交换呼叫的控制。在ISDN用户／网络接口上的第二层和第三层协议称为1号数字用户信令(DSS1)。用户／网络接口物理层、链路层和网络层的功能概要见表9－2，分层示意图见图9－6。4ISDN发展概况的优点和合理性是显著的，尤其是可以在现有的用户线路上实现，这是最诱人之处。世界各国都在制定各自的ISDN的发展规划。但是引入ISDN还需解决不少问题，关键是标准化和经费方面的问题。其中标准的制定已有协议，因此实施和试验是走向实用化的极为重要和不可缺少的一步。美国电信部门已作了部署，从1996年12月31日23点59分(世界时)起，所有的ISDN局必须满足CCITTE.164建议的要求。日本、法国、德国、韩国都已制定了计划，积极推进ISDN的应用。5ISDN的应用热点SDN已在民用、商用等领域内获得很广的市场。下面介绍几种应用情况。在家办公(Work-At-Home)：ISDN使一些用户能够在家工作，从而节约了办公空间和上下班时间，提高了工作效率，增加了灵活性，减少了空气污染。远程通信(Telecomuting)：通过Internet，ISDN可以访问象公告牌、当天新闻信息资源，也能容易地通过访问数据库预订机票、查询图书馆。电子函件(E－mail)：信息扩展后的