综合业务数字网.ppt

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1、第6章 综合业务数字网,教学提示：综合业务数字网(ISDN)是实现话音、数据和图像在同一个网络中传输与交换的重要技术之一。ISDN与IDN网络最大的不同在于可以实现端到端的数字化。采用标准的用户/网络接口使用户终端可以方便地使用多种业务。教学要求：通过本章的学习，读者能够对ISDN的基本概念有清晰的了解和掌握。了解ISDN网络结构的相关内容，重点掌握ISDN的用户/网络接口以及ISDN的业务特点。,第6章 综合业务数字网,6.1 ISDN的基本概念6.2 ISDN的网络结构6.3 ISDN的用户/网络接口6.4 ISDN的业务能力6.5 小结6.6 习题,6.1 ISDN的基本概念,6.1.1

2、 ISDN的产生与发展6.1.2 ISDN的技术特点6.1.3 ISDN的优越性6.1.4 ISDN的国际标准,6.1 ISDN的基本概念,随着非话业务的飞速发展，传统的电话交换网络已不能满足人们日益增长的通信需求。一种可以传输话音、数据、图像等多种业务的网络成为通信网发展的目标，ISDN正是在这种情况下应运而生的。,6.1.1 ISDN的产生与发展,ISDN的概念最早出现于1972年，但直到1980年才有明确的定义。ITU-T对ISDN的定义是“ISDN是以综合数字电话网(IDN)为基础发展演变而成的通信网，能够提供端到 端的数字连接，用来支持包括话音和非话音在内的多种电信业务”。自ISDN

3、概念提出以后，技术发达国家积极开展ISDN的研究与设备开发(单项技术及实验室研究)，为国际标准化工作和建立ISDN打下基础。ISDN的发展大致可分为以下四个阶段：第一阶段：19851990年，实现64kbit/s电路交换的ISDN，即由IDN演变成ISDN。第二阶段：19901995年，实现用户数字化以及通过数字接口使得用户的输入/输出系统能够和64kbit/s的电路交换网及分组交换网连接。第三阶段：19952000年，提供各种已有的和即将出现的新业务，实现话音、数据及图像等三种业务的融合，形成高速电路交换和高速分组交换的宽带ISDN。第四阶段：2000年以后，ISDN将是能够提供各种通信业务

4、，具有智能功能的宽带综合业务通信网。,6.1.2 ISDN的技术特点,ISDN是在综合数字网(IDN)的基础上发展起来的，因此它具有IDN的一些技术特点，同时还具有自身所独有的技术特点。具体表现在以下四个方面：1)数字传输技术2)数字交换技术3)No.7信令系统 4)同步网技术,6.1.3 ISDN的优越性,1.兼容多种业务用户利用一对用户线就可以提供数据、话音、图像等多种业务。若需要更高速率的信息，还可以使用基群速率接口连接相应的设备以满足需求。2.通信费用低廉3.标准的用户接口4.使用灵活便利5.高速数据的传输6.良好的传输质量7.便于功能的扩展,6.1.4 ISDN的国际标准,1I系列建

5、议有关ISDN的建议归为I类。图6.1中包括：(1)I.100系列，主要描述ISDN基本概念、建议的结构、术语和一般方法。(2)I.200系列，主要描述ISDN业务特性。(3)I.300系列，主要描述网络结构和运行。(4)I.400系列，主要规定用户/网络接口的特性和技术规范。(5)I.500系列，提供了ISDN网络间接口的原则。(6)I.600系列，描述了ISDN的维护原则以及操作和其他特性。,图6.1 I系列建议在ISDN中的位置和作用,2其他有关的系列建议与ISDN有关的建议除I系列建议外，还有以下若干系列建议，如图6.2所示。G系列：数字传输方式。M系列：维护、运行和管理。Q系列：数字

6、交换与ISDN网络的内部结构有关，而与用户无直接关系。,图6.2 与ISDN有关的建议系列,6.2.1 ISDN的网络组成6.2.2 ISDN的终端组成6.2.3 ISDN的编号计划,6.2 ISDN的网络结构,6.2.1 ISDN的网络组成,ISDN网络由三部分构成，如图6.3所示，包括用户网、本地网和长途网。图6.3 ISDN网络的一般结构,1.用户网络用户网络主要指用户所在地的设备及接口，如终端设备TE、终端适配器TA、网络终端设备NT等。在ISDN网络中，用户的接入方式一般采用下列三种拓扑结构。1)总线型结构2)星型结构3)网状结构2.本地网本地网以ISDN端局为基础，包括一个本地交换

7、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等传输系统，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.长途网长途网是用于连接所有本地网的一组设备，包括各种传输网络，即窄带传输网、宽带传输网、公共信令传输网和分组交换网以及数字长途交换设备等。长途网的数字化是实现ISDN长途传输与服务的基础。,6.2.2 ISDN的终端组成,ISDN终端是指具有S接口即接在参考点T上的，能够直接接入ISDN网络进行通信的各种终端设备。其中，包括ISDN标准终端TE1，非ISDN终端TE2，及适配器TA等。1ISDN终端的基本功能(1)灵活方

8、便的人机接口。(2)基本电信业务协议处理。(3)D信道协议处理。(4)智能化。(5)S接口物理层功能。ISDN终端按其业务性能大致可分为话音终端、图像终端、数据终端和集多种功能为一体的多功能终端或多媒体终端等几类。以下简要介绍常用的ISDN终端。2数字电话机遵循ITU-T标准建议数字电话机是最常用的一种ISDN终端，它带有专用的功能键和显示装置，经过参考点T或S连接到ISDN，还可通过终端适配器TA经过参考点R连接非ISDN终端设备(如数据终端设备等)。各功能群与有关设备之间的关系如图6.4所示。,图6.4 功能群与设备之间关系的示意图,1)数字电话机的基本功能2)接口要求及传输性能ISDN数

9、字话机的物理层接口应符合ITU-T I.430建议的要求，链路层符合ITU-T Q.920和Q.921建议的要求，网络层符合ITU-T Q.930和Q.931建议的要求。作为高层功能，话音应根据ITU-T G.711建议。ISDN数字电话机的传输性能应符合ITU-T P.31建议的要求。表6-1 数字电话机的基本功能,3.多功能终端 多功能终端是指以不同的信息通信方式(如智能用户电报、传真、可视图文和各种数据远程处理业务等)工作并将不同信号源的信息通过转换程序相综合的终端。4.终端适配器按照ISDN非标准终端的类型，TA可以分为以下几类。1)适合X系列和V系列终端的TA2)适合计算机用的ISD

10、N适配卡 3)适合于OSI终端用的TA,6.2.3 ISDN的编号计划,所谓的编号计划是指在本地网、长途网中对各种呼叫所规定的号码编排和规程。ISDN的编号计划由ITU-T的E.164建议规定 在考虑ISDN的编号计划时，应该遵循以下原则：(1)应建立统一的编号计划。统一的编号计划是与ISDN实现综合业务的宗旨相一致的。(2)ISDN编号计划应兼顾现有的电话编号计划，使现有的电话编号计划作为ISDN编号计划的一个子集。(3)ISDN编号计划应考虑与现有各种专用业务网的互通。因此需解决编号计划的标识问题。基于上述原则，标识一个ISDN终端的ISDN地址由两部分构成：用户/网络接口上某一选定的参考

11、点号码，即用户的ISDN号码；用来标识终端的附加地址信息。根据这一方案，ISDN的地址结构如图6.5所示。,国内ISDN号码由国内终点码NDC和用户号码两部分构成。其中用户号码与目前使用的电话用户号码类似。国内终点码用于选择终点网络，它兼有网络选择和长途编号区选择的功能。图6.5 ISDN地址结构,ISDN标识终端的方法有以下几种：(1)可采用识别用户设施或用户专用网络内部某一具体的被叫终端的子地址(SUB)方式。(2)采用直接拨入法(DDI)，即使用用户号码的末几位来识别具体的用户终端。采用 DDI时，需要网络将DDI号码传送给用户设施，以便用户识别。(3)将子地址和DDI两者结合起来，达到

12、寻址的目的。(4)采用多用户号码(MSN)，即给一个用户端口分配多个ISDN用户号码。这种方式对用户申请各种ISDN补充业务非常方便，但需占用许多用户的号码资源。图6.6分别给出了DDI方式和子地址方式的示例。DDI、SUB和MSN均是ISDN的补充业务，详见表6-2。,图6.6 DDI方式和子地址方式比较,表6-2 标示ISDN终端的方式,6.3 ISDN的用户/网络接口,6.3.1 ISDN的用户/网络接口功能6.3.2 ISDN的用户/网络接口分类6.3.3 ISDN的用户/网络接口协议,6.3.1 ISDN的用户/网络接口功能,ISDN的用户/网络接口是用户终端与ISDN网络之间进行信

13、息交换的桥梁，具有以下主要功能：(1)具有利用同一接口提供多种业务的能力。(2)具有多终端配置功能。(3)具有终端移动性。(4)在主叫用户和被叫用户终端之间进行兼容性检查。为了对ISDN的用户/网络接口进行标准化设定，ITU-T给出了ISDN的用户/网络接口的参考模型，在参考模型中给出了标准化的参考点和与之相关的各种功能群，如图6.7所示。,图6.7 ISDN的用户/网络接口参考模型,功能群是用户接入ISDN所需的各种功能的组合和安排。参考点是划分功能群的概念上的参照点。各种功能群所具有的功能见表6-3。表6-3 ISDN用户/网络接口各功能群的功能,6.3.2 ISDN的用户/网络接口分类,

14、ISDN的用户/网络接口模型有多种类型，不同的用户可以根据自己的需求选择不同的ISDN用户/网络接口。1.用户接入网络的通路类型及速率通路是提供业务应用的具有标准传输速率的传输信道，用来传送用户信息和信令信息。一般分为透明的与非透明的两种。透明通路可以传送用户选择的话音或高速数据业务，并且与通信协议无关；非透明通路必须按网络规定的协议进行通信。根据传输的信息类别和速率有三种基本类型的通路：具体的通路类型及其速率见表6-4。,表6-4 通路类型及其速率,2.ISDN用户/网络接口分类ITU-T I.142建议规定了两种用户/网络接口：基本速率接口和基群速率接口。这两种接口提供了两种不同的接入能力

15、。1)基本速率接口2)基群速率接口,表6-5 ISDN用户/网络接口种类,6.3.3 ISDN的用户/网络接口协议,1.ISDN用户/网络接口数据链路层协议ISDN的第二层协议D通路链路接入协议(LAPD)是在用于分组交换的X.25协议的第二层平衡式链路接入协议LAPB的基础上扩充了一些ISDN功能而形成的。LAPD协议包含在Q.920或Q.921标准中，目的是通过ISDN的用户/网络接口，利用D信道为第三层实体之间的信息传递提供服务。LAPD协议将用户信息、控制信息和参数放在帧中传输，有两种操作类型：证实操作和无证实操作。1)证实操作证实操作是一种最常用的操作方式。通常用于点到点的信息传送。

16、在这种方式下，信息在需要证实的帧中传送，包括三个阶段：连接建立、数据传输和连接拆除。每个阶段都需要进行证实操作。在ISDN协议中，证实操作用于传递第三层的呼叫控制信息，同时进行差错校验和流量控制。证实操作的信息传送称为多帧操作。2)无证实操作无证实操作是指不经过确认的帧的传送过程。在这种方式下，信息在无编号信息帧中传送，传送之后不需要确认，不提供任何差错和流量控制。它不能保证发送的数据正确地到达接收端。无证实操作可以用于点到点的连接，也可以用于广播式的连接。由于在这种操作中接收端不需要进行确认，因此接收端发现传输错误时会将该帧丢弃，但不通知发送端。无证实操作是一种快速的数据传输方式，对功能管理

17、非常有用，例如，用来传输管理实体之间的告警信息和需要向多个终端发送的广播信息。,2.ISDN用户/网络接口网络层协议DSS1的网络层协议为呼叫控制协议，由Q.930或Q.931建议规定，在我国主要采用Q.931建议。建议规定了第三层的功能概要、呼叫控制过程具有的各种状态、消息类型、消息构成、编码和基本电路交换的呼叫控制程序及分组交换的程序，从而完成B信道连接的建立和释放，实现对基本业务和附加业务的管理和控制。1)ISDN用户/网络接口网络层协议的主要功能2)网络层的消息类型及消息结构网络层的呼叫控制信息是以消息的形式进行传递的。Q.931建议规定了一系列的消息用于呼叫的控制。以电路方式连接控制

18、的消息为例，消息共分为四大类，分别是：呼叫建立消息用于启动一个新的呼叫；呼叫过程消息用于在通话期间传递各类信息；呼叫清除消息用于呼叫的释放，其他消息用于询问呼叫状态和传送一些通知信息等。消息类型功能及编码见表6-6。,表6-6 呼叫控制消息的编码及功能,表6-6 呼叫控制消息的编码及功能（续）,3)消息的构成在ISDN网络层消息中，每条消息均是由协议标志符、呼叫参考值、消息类型及其他所需要的信息单元构成的。消息的结构如图6.8所示。图6.8 消息的一般结构,4)信息单元信息单元从长度上划分，可以分为单字节信息单元和可变长度的信息单元，如图6.9所示。图6.9 信息单元格式,6.4 ISDN的业

19、务能力,6.4.1 ISDN的业务能力及分类6.4.2 承载业务6.4.3 用户终端业务6.4.4 补充业务,ISDN的一个重要特征就是可以通过一个终端设备为用户提供各种业务，这里的各种业务是指业务的多样性和可扩展性。了解在ISDN中各种业务的特性，就需要确定各种业务的使用范围。,6.4.1 ISDN的业务能力及分类,ISDN业务就是ISDN能够向用户提供的通信能力。对其进行分类应遵循以下原则：(1)ISDN应该能够继续提供现有网络(包括公用电话交换网、分组数据、用户电报网)所能够提供的用户需求的所有业务。(2)ISDN的业务应考虑到ISDN与现有网络之间的互通和兼容。(3)ISDN的业务需要

20、充分估计到用户的业务需求，包括不久的将来可能出现的新的通信需求。基于以上的原则ITU-T将ISDN业务分为三类：提供基本传输功能的承载业务、包含终端功能的用户终端业务以及变更或补充基本业务的补充业务。,6.4.2 承载业务,1.承载业务的属性承载业务可由信息转移属性、业务接入属性(出入口属性)及一般属性来表征，如图610所示。各种业务属性及其定义见表6-7。图6.10 承载业务的属性,表6-7 承载业务的属性及其定义,2.承载业务的类型承载业务分为三类，第一类是电路交换方式的承载业务；第二类是分组交换方式的承载业务；第三类是帧方式承载业务。1)第一类电路交换方式的承载义务第一类电路交换方式的承

21、载业务有以下几种。(1)8kHz结构，用于不受限的64kbit/s承载业务。(2)8kHz结构，用于话音传送的64kbit/s承载业务。(3)8kHz结构，用于3.1kHz音频信息传送的64kbit/s承载业务。(4)8kHz结构，可交替用于话音与不受限的64kbit/s承载业务。(5)8kHz结构，不受限的264kbit/s承载业务。(6)8kHz结构，不受限的384kbit/s承载业务。(7)8kHz结构，不受限的1536kbit/s承载业务。(8)8kHz结构，不受限的1920kbit/s承载业务。(9)多速率不受限的8kHz结构。,2)第二类分组交换方式的承载业务第二类分组交换方式的承

22、载业务有以下三种。(1)虚呼叫和永久虚电路承载业务。(2)无连接的分组承载业务。(3)用户/用户信令承载业务。3)第三类帧方式的承载义务第三类帧方式的承载业务分为帧中继和帧交换两种业务。(1)帧中继业务。(2)帧交换业务。,6.4.3 用户终端业务,1.用户终端业务的属性表6-8 用户终端业务属性,2.用户终端业务的类型用户终端业务是在承载业务提供的1层3层功能上，提供的47层的业务，以满足不同用户的需求。根据ITU-T的I.240建议ISDN的用户终端业务有以下几种。(1)数字电话。(2)智能用户电报。(3)四类传真。(4)混合通信。(5)可视图文。(6)用户电报。,6.4.4 补充业务,根

23、据ITU-T在I.251I.257中定义的补充业务，补充业务可以分为以下几类：(1)号码识别类补充业务(2)呼叫提供类补充业务(3)呼叫完成类补充业务(4)多方通信类补充业务(5)社团性补充业务(6)计费类补充业务(7)附加的信息传递业务,6.5 小 结,ISDN的特点是可以实现端到端的数字化，通过标准的网络/用户接口可为用户提供不同的业务。ISDN的网络是实现ISDN业务的基础，对于ISDN的网络结构，应了解它的组成，功能以及ISDN的编号规则。ISDN的网络/用户接口是用户使用不同业务的基础，应了解网络接口中的通路类型，重点掌握ISDN的基本速率接口和基群速率接口。ISDN业务分为承载业务、用户终端业务和补充业务，前两种业务可单独使用。应对上述的业务有充分了解。,6.6 习 题,1什么是ISDN？ISDN的特点是什么？2ISDN的国际标准主要采用哪些系列的建议？3ISDN的用户接入方式有几种？分别是什么？各有什么特点？4ISDN号码与ISDN地址的区别是什么？5名词解释：基本速率接口；基群速率接口。6ISDN的业务分为几类？应用特点分别是什么？,