1、2018/10/17,1,7 ISDN交换技术,2018/10/17,2,主要内容,ISDN的基本概念 ISDN的交换技术 ISDN交换机的一般结构,2018/10/17,3,ISDN的基本特征 ISDN的业务 ISDN的用户网络接口,1、ISDN的基本概念,2018/10/17,4,7.1.1 ISDN的基本特征ISDN的由来,最早的电信业务只有：电话和电报通信 新型的业务出现(即对数据、话音、图像、文字等各种信息的处理和传递) 对应不同的业务有不同的通信网络，故电信网络所处的状况是：各种不同的公用网同时并存，分别用来提供不同的业务。 缺点： 从用户角度：经济性差、效率低、使用不便、和管理部
2、门的关系复杂 从运行管理的角度：网络重复建设费用和维护费用大、新业务不能及时引入,2018/10/17,5,ISDN是这样一种网络，它由电话综合数字网(IDN)演变而成，提供端到端的数字连接，以支持一系列广泛的业务(包括话音和非话业务)，它为用户进网提供一组有限的标准多用途的用户-网络接口。,7.1.1 ISDN的基本特征ISDN的定义,ISDN的三个基本特征： 端到端的数字连接 综合的业务 标准的入网接口,2018/10/17,6,ISDN 交换机,ISDN 交换机,TE,数字传输,数字传输,用户线,中继线,TE,用户线,数字传输,PSTN 交换机,PSTN 交换机,TE,数字传输,模拟传输
3、,用户线,中继线,TE,用户线,模拟传输,端到端的数字连接,2018/10/17,7,2018/10/17,8,“标准”：是通用性要求，规定了接口的信道速率、信道组成、插头插座的形状、控制信号的格式及通信过程。它促成了终端的可携性。“多用途”：入网接口对各种各样的业务都是通用的，也就是说不同的业务和不同的终端可以经同一个接口接入网络。,标准的、多用途的用户-网络接口,2018/10/17,9,数字通信技术 公共信道信令技术 开放系统互连技术,7.1.1 ISDN的基本特征ISDN的技术基础,2018/10/17,10,承载业务(bearer service) 用户终端业务(teleservic
4、e) 补充业务(supplementary service),CCITT将ISDN业务划分为三大类：,7.1.2 ISDN的业务,2018/10/17,11,承载业务是由网络提供的信息传送服务，其任务是将信息从一个用户网络接口透明地传送到另一个用户网络接口，对信息本身不作任何处理。这类业务仅包含OSI 1-3层的功能。CCITT采用特征方法对每项承载业务作出精确的定义。所谓特征就是业务的特征描述。对于承载业务，CCITT定义了13个特征，每个特征规定有若干个特征值，给定所有特征的特征值组合就可以无歧义地定义一项业务。,7.1.2 ISDN的业务承载业务,2018/10/17,12,在13个特征
5、中，前4个最为重要，称作主要特征，它们是： 信息传送方式：有电路传送和分组传送两种方式。 信息传送速率：对于电路方式，有64、2x64、384、1536和1920kbit/s五种特征值。对于分组方式，用吞吐量表示，属性值尚无定义。 信息传送能力：有不受限制的数字信息、话音、3.1kHz音频、7kHz音频、15kHz音频和视频5种属性值。 结构：该特征是指传递信息时保持数据完整性的能力，即指在信息传送时网络应加入什么样的同步元素，使信息保持指定的完整结构。它有8kHz完整性、业务数据单元(SDU)完整性和无结构3种属性值。,承载业务的特征：,2018/10/17,13,CCITT建议提供的承载业
6、务(11种)： 电路方式承载业务： 1)64kbit/s，8kHz结构，不受限制的数字信息 2)64kbit/s，8kHz结构，话音 3)64kbit/s，8kHz结构，3.1kHz音频 4)64kbit/s，8kHz结构，交替用于话音/不受限制的数字信息 5)2x64kbit/s，8kHz结构，不受限制的数字信息 6)384kbit/s，8kHz结构，不受限制的数字信息 7)1536kbit/s，8kHz结构，话音 8)1920kbit/s，8kHz结构，3.1kHz音频,承载业务的种类：,2018/10/17,14,分组方式承载业务： 1)虚呼叫和永久虚电路 2)D信道上的非连接型 3)用
7、户信令,承载业务的种类：,2018/10/17,15,用户终端(teleservice)业务是由网络和终端设备共同向用户提供的通信业务，这类业务是在相应的承载业务的基础上增加了高层功能而形成的，它包含了OSI 17层的全部功能。CCITT定义的用户终端业务有：电话、2/3类传真、4类传真、智能用户电报、可视图文、用户电报、可视电话、会议电视等。,7.1.2 ISDN的业务用户终端业务,2018/10/17,16,ITU-T标准化的补充业务(supplementary service)有7大类，共26种。 (l)号码识别类业务直接拨入(DDI)、多用户号码(MSU)、子地址寻址(SUB)、主叫线
8、标识提供(CLIP)、主叫线标识提供限制(CLIR)、被接线标识提供(COLP)、被接线标识提供限制(COLR)和恶意呼叫识别(MCI)。 (2)呼叫提供类业务有呼叫转移(CT)、无条件呼叫前转(CFU)、遇忙呼叫前转(CFB)、无应答呼叫前转(CFNR)等。,7.1.2 ISDN的业务补充业务,2018/10/17,17,(3)呼叫完成类业务呼叫等待(CW)、呼叫保持(HOLD)、遇忙呼叫完成(CCBS)、终端移动性(TP)和多级优先和预占(MLPP)。 (4)多方通信类业务有会议呼叫(CONF)和三方业务( 3 PTY)。 (5)社团性业务有闭合用户群(CUG)和专用编号计划(PNP)。
9、(6)计费类业务有计费通知(AOC)和反向计费(REV) (7)附加信息传送类业务有用户用户信令业务(UUS)。,7.1.2 ISDN的业务补充业务,2018/10/17,18,7.2.1 ISDN的用户网络接口,ISDN的基本结构 ISDN的用户-网络接口 ISDN的接口结构 ISDN的信道结构,2018/10/17,19,1、ISDN的基本结构,2018/10/17,20,ISDN网络具有多种能力：电路交换能力分组交换能力无交换连接能力公共信道信令能力ISDN具有三种不同的信令：用户-网络信令(I.430/I.431、Q.921、Q.931)网络内部信令(7号信令ISUP)用户-用户信令,
10、1、ISDN的基本结构,2018/10/17,21,目前用户-网络接口的现状： 不同的通信网中存在着不同的用户-网络接口：(1)模拟电话接口(2)用户电报接口(3)X.25接口 本地通信网的常用接口：(1)V.24接口(2)局域网(LAN)接口 对用户-网络接口的要求：通用性、可移动性、隔离性,2、ISDN的用户-网络结构,2018/10/17,22,NT1,NT2,TE2,TE1,TA,T,S,S,R,U,5,4,1,5,2,ISDN用户-网络接口的参考配置,2018/10/17,23,功能群(Function Group)：用户接入ISDN所需的一组功能，这些功能可以由一个或多个设备来完成
11、。参考点(Reference Point)：用来分割功能群的概念上的点。在不同的实现方案中，一个参考点可以对应也可以不对应于一个物理接口。,ISDN用户-网络接口的参考点和功能群,2018/10/17,24,网络终端1(NT1：Network Termination 1)NT1是ISDN网在用户处的物理和电气终端装置。它只有OSI第1层的功能，即用户线传输终端的有关功能。它是网络的边界，使交换机的用户设备不受用户线上传输方式的影响，具有线路维护功能，支持多个信道的传输，具有解决D信道竞争能力，支持多个终端设备同时接入。 网络终端2(NT2：Network Termination 2)NT2又叫
12、做智能的网络终端，它可以包含OSI13层的功能。可完成交换和集中的功能，NT2可以是数字PBX、集中器和局域网。,ISDN用户-网络接口的功能群定义：,2018/10/17,25,1类终端设备(TE1：Terminal Equipment Type 1)TE1又叫做ISDN标准终端设备，它是符合ISDN接口标准(即S参考点的标准)的用户设备，例如数字电话机和4类传真机。它完成用户侧13层的功能以及面向某种应用的高层功能。 2类终端设备(TE2：Terminal Equipment Type 2)TE2又叫非ISDN标准终端设备，是不符合ISDN接口标准的用户设备，需要经过终端适配器TA的转换，
13、才能接入ISDN的标准接口(S参考点)。 终端适配器(TA：Terminal Adaptor)TA完成适配功能(包括速率适配及协议转换)，使TE2能接入ISDN的标准接口。TA具有OSI第1层的功能以及高层功能。,ISDN用户-网络接口的功能群定义：,2018/10/17,26,UNI接入配置(1),NT1,NT2,S,T,U,TE1,(1)物理设备与逻辑功能群一一对应,NT1,NT2,S,T,U,TA,TE2,R,(2)NT2与NT1合并，T参考点消失,NT2NT1,S,U,TA,TE2,R,2018/10/17,27,NT1,TE1NT2,T,U,(3)NT2与TE1或TA合并，S参考点消
14、失,NT1,TANT2,T,U,TE2,R,NT1,S/T,U,TE1,(4)NT2不存在，S、T参考点重合,NT1,S/T,U,TA,TE2,R,UNI接入配置(2),2018/10/17,28,(1)总线方式(无NT2),NT1,S,U,TE1,T,TE1,.,TE1,S,S,多个终端接入同一个UNI(1),2018/10/17,29,(2)星形连接(无NT2)NT1提供多个S/T接口，每个接口接一个终端,U,NT1,S,TE1,T,TE1,.,TE1,多个终端接入同一个UNI (2),2018/10/17,30,(3)星形连接(含NT2),NT1,S,U,TE1,T,TE1,.,TE1,
15、NT2,多个终端接入同一个UNI (3),2018/10/17,31,(4)总线方式(含NT2),NT1,S,U,TE1,T,TE1,.,TE1,NT2,S,S,多个终端接入同一个UNI (4),2018/10/17,32,(5)多NT1，单NT2,NT1,S,U,TE1,T,TE1,.,TE1,NT2,NT1,NT1,.,S,S,T,T,U,U,多个终端接入同一个UNI (5),2018/10/17,33,(6)NT1提供第1层复用,NT1,S,U,TE1,T,TE1,.,TE1,NT2,.,S,S,T,T,多个终端接入同一个UNI (6),2018/10/17,34,I.412建议为ISD
16、N用户和交换局之间建议了几种不同速率的信道：B信道：64kbit/sD信道：16或64kbit/sH信道：H0信道：384kbit/sH11信道：1536 kbit/s (适用于PCM24路系统)H12信道：1920 kbit/s (适用于PCM30/32路系统),3、ISDN的信道结构：,2018/10/17,35,基本入口(BRI-Basic Rate Interface):它包括两条64kbit/s双工B信道和一条16kbit/s双工的D信道(2BD)，总的速率是144kbit/s。再加上帧定位，同步以及其它控制比特，基本入口 S参考点上的速率达到192kbit/s。 一次群速率入口(
17、PRI-Primary Rate Interface): 在欧洲和中国： 一次群速率入口的比特率为：2048kbit/s接口结构为： 30BD 在美国、加拿大和日本： 一次群速率入口的比特率为：1544kbit/s接口结构为： 23BD,4、ISDN的接口结构：,2018/10/17,36,4、ISDN的接口结构：,2018/10/17,37,2、ISDN的交换技术,数字用户接口 ISDN协议 分组呼叫处理 多速率交换,2018/10/17,38,1、数字用户线技术：在现有的二线模拟用户线上双向传送BRI速率的高速数字信号是ISDN实现的关键技术之一。有三种技术可用来解决这一问题：频分法(FD
18、M)时间压缩法(亦称乒乓法)(TCM)回波抵消法(EC),7.2.1 数字用户接口,2018/10/17,39,2、U接口标准：U接口没有统一的国际标准，普遍采用的标准有ANSI和ETSI两大标准，这两个标准都包含有以下主要部分：线路码型：目前普遍采用的码型有2B1Q和4B3T帧结构：1复帧=8帧，1帧=240bit，U口速率=160kbit/s，1帧传送时间=1.5ms,7.2.1 数字用户接口,2018/10/17,40,3、数字用户电路：数字用户电路是ISDN交换机的一类重要的外围接口电路，其地位相当于电话交换机中的模拟用户电路。它一般包括LT和ET两大部分功能： LT：完成U接口的功能
19、。 ET：B、D信道分离和复合B信道至交换机内部的时隙交换D信道信令数据和分组数据的分离D信道信令协议处理电路板和交换机主处理机间的通信,2.1 数字用户接口,2018/10/17,41,通用ISDN协议模型,7.2.2 ISDN协议,控制平面C：是关于控制信令的协议，共分七层，它覆盖了所有对呼叫和对网络性能的控制。 用户平面U：是关于用户信息的协议，也分七层，它覆盖了在用户信息传送的信道上实行数据交换的全部规则。 管理平面M：不分层，是关于终端ISDN节点内部操作功能的规则。,2018/10/17,42,ISDN协议的相互关联,2018/10/17,43,UNI协议,ISDN UNI信令指的
20、是S/T接口上的信令协议，由D信道传送，它由3层协议组成：物理层、数据链路层和呼叫控制层，统称为1号数字用户信令(DSS1：Digital Subscriber Signaling No.1)。,3,2,1,TE1,3,2,1,NT2,3,2,1,ET,1,1,NT1,LT,S,T,U,内部,DSS1的分层协议分布,2018/10/17,44,物理层协议(I.430)/I.431,S/T接口的参考配置 线路编码 帧结构 比特同步、帧同步、复帧同步 D信道接入竞争 激活和去激活 S/T接口物理特性 供电,2018/10/17,45,数据链路层协议LAP-D(I.440/I.441),LAP-D的
21、主要功能： 帧的分割、同步和透明传送 同一D信道上多个数据链路的复用 保持接收的帧顺序和发送的帧顺序一致 检测数据链路上的传输错误、格式错误和操作错误 用重发的方法来纠正传输错误 当发生了不可纠正的错误时通知管理实体 进行流量控制,2018/10/17,46,数据链路层协议LAP-D(I.440/I.441),F,F,A,C,I,FCS,0,1,C/R,SAPI,TEI,1,1,6,1,7,LAPD帧结构,SAPI服务接入点标识，ITU-T已定义的SAPI值有： SAPI=0 呼叫控制过程(即 Q.931信令实体)； SAPI=16 X.25分组级协议实体； SAPI=63 第2层管理实体；,
22、2018/10/17,47,TEI(终端设备标识)：用来识别同一UNI接口上可能连接的多个终端。ITU-T定义的TEI值范围为:TEI=0-63 非自动分配TEI的终端设备；TEI=64-126 自动分配TEI的终端设备；TEI=127 广播地址。TEI+SAPI：合称为DLCI，它标识一条逻辑数据链路。一个 D信道上可复用多条数据链路。,数据链路层协议LAP-D(I.440/I.441),2018/10/17,48,D信道数据链路的复用,数据链路层协议LAP-D(I.440/I.441),2018/10/17,49,呼叫控制协议(I.450/I.451),DSS1的第3层为呼叫控制层，标准协
23、议为I.450/I.451，也就是Q.930/ Q.931 ，其作用为建立和释放B信道连接，采用基于消息的信令控制过程。 用于基本呼叫控制的Q.931消息有4大类，分别为呼叫建立消息(7个)、呼叫信息传递消息(6个)、呼叫清除消息(5个)和其它消息(4个)，共22个消息。,2018/10/17,50,基本呼叫信令过程,2018/10/17,51,ISDN的NNI信令指的就是ISUP(7号信令的ISDN用户部分)，其地位和TUP (7号信令的电话用户部分)相当，许多消息名也和TUP相同，但其功能要复杂得多，消息内容也更为丰富。,NNI协议,2018/10/17,52,2.3 分组呼叫处理,ISD
24、N可以以两种方式来支持分组型终端设备的通信：一种是以电路交换的方式将分组型终端接入分组交换公用数据网(PSPDN)，这种方式叫做CASE A；另一种方式是在ISDN内部增加分组处理器PH(Packet andler)，提供虚电路业务，分组终端以分组交换方式接到PH ，这种方式叫做CASE B。,2018/10/17,53,1、电路交换方式接入PSPDN(CASE A),PSPDN中有一个入口单元AU(access unit)来提供网间互通功能，ISDN利用B信道将分组终端以电路方式连到PSPDN，由PSPDN来提供终端之间的通信。用户分两个阶段来建立呼叫： 1)建立和AU之间的连接，使终端通过
25、B信道连到AU。 2)按照X.25建议在B信道中建立虚电路。,2018/10/17,54,2、ISDN虚电路承载业务(CASE B),ISDN的虚电路业务可以在B信道上或D信道上提供，但不同信道的虚电路建立过程是不同的。 B信道上的虚电路业务：如果分组终端希望利用B信道来传送分组数据，它首先必须利用D信道送信令来控制B信道的连接，等接到ISDN网内的分组处理器PH后，再向PH送X.25分组请求建立虚电路，终端可在B信道上建立多条虚电路。 D信道上的虚电路业务：如果两个ISDN分组终端之间传送的数据量不是很大时，则可以利用D信道来建立虚电路。,2018/10/17,55,B信道上的虚电路业务,2
26、018/10/17,56,SABME,UA,SETUP,CALL PROCEEDING,CONNECT,SABM,UA,X.25呼叫请求,SABME,SETUP,UA,CONNECT,CONNECT ACK,SABME,UA,X.25呼叫到来,X.25呼叫接收,X.25呼叫证实,TE,TE,EX PH,PH EX,数据传送,D信道信令,D信道信令,B信道X.25过程,B信道X.25过程,B信道上的虚电路业务,2018/10/17,57,D信道上的虚电路业务,2018/10/17,58,SABME,UA,X.25呼叫请求,SABME,SETUP,UA,SETUP ACK,RELEASE,SABM
27、E,UA,X.25呼叫到来,X.25呼叫接收,X.25呼叫证实,TE,TE,EX PH,PH EX,数据传送,D信道上的虚电路业务,RELEASE COMPLETE,D信道信令,D信道X.25过程,D信道X.25过程,2018/10/17,59,D信道上的虚电路业务,LAP-D 完成 ISDN 链路建立过程具体如下： 终端端点（TE）和网络交换准备接受帧（RR），等待初始化一个连接。 终端端点（TE）发送一个未编号的信息（UI）帧，其中 SAPI（业务接入点标识）的值为63（管理协议、查询网络），TEI （终端终点标识） 的值为127（建立广播链路）。 网络分配一个可使用 TEI（范围为 64
28、 126 ）。 TE 发送一个 SABME 帧，其 SAPI 值为0（呼叫控制），TEI 值为网络分配的值。 网络发出未编号响应（UA）帧，SAPI=0，TEI 值为分配值 。 LAPD 由 CCITT Q.920/921 定义，其工作于平衡式异步模式（ABM）下，该模式是完全平衡的（也就是没有主从关系）。任何时候每个站都可以进行初始化、监督、错误恢复和发送帧操作。 DTE 和 DCE 在该协议中是同等的。,2018/10/17,60,3、ISDN交换机,2018/10/17,61,小结(ISDN交换技术),ISDN的三个基本特性 最基本的四种承载业务及其含义 用户-网络接口的参考模型 接口种类及D信道协议 数字用户电路技术 分组交换功能CASE A、CASE B的提供 ISDN交换机的一般结构,
