第4章 综合业务数字网.ppt

1,第4章综合业务数字网,综合业务数字网（IntegratedServicesDigitalNetwork，ISDN）是一个数字电话网络国际标准，是一种典型的电路交换网络系统。它通过普通的铜缆以更高的速率和质量传输语音和数据。ISDN是欧洲普及的电话网络形式。GSM移动电话标准也可以基于ISDN传输数据。,2,第4章综合业务数字网,因为ISDN是全部数字化的电路，所以它能够提供稳定的数据服务和连接速度，不像模拟线路那样对干扰比较明显。在数字线路上更容易开展更多的模拟线路无法或者比较困难保证质量的数字信息业务。例如除了基本的打电话功能之外，还能提供视频、图像、远距教学与数据服务。ISDN需要一条全数字化的网络用来承载数字信号（只有0和1这两种状态），与普通模拟电话最大的区别就在这里。,3,第4章综合业务数字网,ISDN电话,4,第4章综合业务数字网,4.1ISDN基本概念4.2宽带ISDN基本概念4.3ATM的基本概念4.4宽带ISDN发展动态,5,4.1ISDN基本概念,4.1.1ISDN概述1.ISDN的含义ISDN（IntegratedServiceDigitalNetwork）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，用户能够通过有限的一组标准化的多用途用户网络接口接入网络。,6,4.1ISDN基本概念,ISDN能够提供声音、视频、数据等传输服务,7,4.1ISDN基本概念,ISDN有2种信道B和D:B信道用于数据和语音信息D信道用于信号和控制(也能用于数据).B代表承载，D代表Delta.ISDN有2种访问方式:基本速率接口(BRI)由2个B信道，每个带宽64kbps和一个带宽16kbps的D信道组成。三个信道设计成2B+D。主速率接口(PRI)-由很多的B信道和一个带宽64Kbps的D信道组成，B信道的数量取决于不同的国家:,8,4.1ISDN基本概念,北美和日本:23B+1D,总位速率1.544Mbit/s(T1)欧洲，澳大利亚：30B+2D,总位速率2.048Mbit/s(E1)语音呼叫通过数据通道(B)传送，控制信号通道(D)用来设置和管理连接。呼叫建立的时候，一个64K的同步信道被建立和占用，直到呼叫结束。每一个B通道都可以建立一个独立的语音连接。多个B通道可以通过复用合并成一个高带宽的单一数据信道。ISDN按贷款分为窄带ISDN（N-ISDN）和宽带ISDN（B-ISDN）。目前采用的多是N-ISDN。,9,4.1ISDN基本概念,4.1.1ISDN概述2ISDN技术基础ISDN的实现涉及的5种关键技术用户线双向数字传输用户线双向数字传输的三种方法：频分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。时间压缩法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45km，但技术难度小，成本较低。,10,4.1ISDN基本概念,回波抵消法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。,11,4.1ISDN基本概念,No.7信令系统,MTP消息传递部分（MessageTransferPart），包括消息传递部分第1、2级（信令链路级）和消息传递部分第3级（信令网络级）。SCCP信令连接控制部分（SignallingConnectionControlPart）TUP电话用户部分（TelephoneUserPart）ISUPISDN用户部分（ISDNUserPart）TCAP事务能力应用部分（TransactionCapabilityApplicationPart）OMAP操作维护应用部分（OperationandMaintenanceApplicationPart）MAP移动应用部分（MobileApplicationPart）INAP智能网应用规程（IntelligentNetworkApplicationProtocol）,12,4.1ISDN基本概念,No.7信令系统ISUP的功能是在电话用户部分（TUP）的基础上扩展而来的。ISUP提供ISDN网中的信令功能，包括链路到链路信令和端到端信令，以支持基本承载业务和附加承载业务。,13,4.1ISDN基本概念,ISDN用户网络接口ISDN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。,14,4.1ISDN基本概念,ISDN编号计划与路由选择ISDN编号需要满足的两个条件：1）与现有电话网的交换设备兼容2）与现有公用网的编号制度互通ISDN使用十进制数字序列编号。ISDN和ISDN的互通只需要使用ISDN号码即可。,15,4.1ISDN基本概念,ISDN编号计划与路由选择ISDN号码：与ISDN网络以及编号制度有关，所包含的信息足以使网络确定呼叫的路由。ISDN地址：由ISDN号码和附加的寻址信息所组成。,16,4.1ISDN基本概念,国家号码（CC）,国家终点号码（NDC）,ISDN用户号码（SN）,ISDN子地址（最大40位）,国内ISDN号码,国际ISDN号码（最大15位）,ISDN地址（最大55位）,ISDN地址各个字段的关系：1）NDC+SN=国内ISDN号码。2）国内ISDN号码+CC=国际ISDN号码。3）国际ISDN号码+ISDN子地址=ISDN地址。,CC：国家号码NDC：国家终点号码编码：由各个国家自定。ISDN用户号码SN：长度可变，由各个国家自定。ISDN子地址：附加信息，供被叫用户选择适当的终端。,17,4.1ISDN基本概念,ISDN与现有电话网和分组网的互通技术ISDN与现有电话网和分组网的互通技术主要包括：编号规划的互通，物理特性的转换，通信协议的转换和收集计费信息并进行操作和维护的协调等。,18,4.1ISDN基本概念,4.1.1ISDN概述3.ISDN标准的发展4.ISDN的特点:通过一个单独交换式网络连接进行混合通信，误码率低。有达到传统租用线带宽的潜力，比固定点到租用线路灵活。ISDN的专线数字技术可靠性高，可以充利用虚拟连接和按需使用带宽。,19,4.1.2ISDN的网络结构及用户终端,1.ISDN基本网络结构,20,4.1.2ISDN的网络结构及用户终端,1.ISDN基本网络结构,21,4.1.2ISDN的网络结构及用户终端,ISDN的网络结构,22,4.1.2ISDN的网络结构及用户终端,1.ISDN基本网络结构ISDN网络具有多种能力，包括电路交换能力，分组交换能力，无交换连接（或称非交换连接）能力和公共信道信令能力。在一般情况下，网络只提供低层（OSI模型13层）功能。当一些增值业务需要网络内部的高层（OSI模型47层）功能支持时，这些高层功能可以在ISDN网络内部实现，也可以由单独的服务中心来提供。,23,4.1.2ISDN的网络结构及用户终端,1.ISDN基本网络结构ISDN网络具有多种能力，包括电路交换能力，分组交换能力，无交换连接（或称非交换连接）能力和公共信道信令能力。在一般情况下，网络只提供低层（OSI模型13层）功能。当一些增值业务需要网络内部的高层（OSI模型47层）功能支持时，这些高层功能可以在ISDN网络内部实现，也可以由单独的服务中心来提供。,24,4.1.2ISDN的网络结构及用户终端,1.ISDN基本网络结构ISDN用户网络接口窄带ISDN有两种不同速率的标准接口基本速率入口（BRI）：速率是144KB/S，2B+D（B：64KB/S,D：16KB/S）基群速率入口（PRI）：速率为2048KB/S或1544KB/S，30B+D或24B+D,25,4.1.2ISDN的网络结构及用户终端,1.ISDN基本网络结构ISDN的网络功能本地连接功能；64bit/s电路交换功能；64kbit/s专线功能；大于64kbit/s中高速电路交换功能；大于64kbit/s专线功能；分组交换功能；公共信道信令功能。,26,4.1.2ISDN的网络结构及用户终端,1.ISDN基本网络结构ISDN信令系统ISDN具有三种信令：用户-网络信令：用户终端设备与网络之间的控制信号。网络内部信令：交换机之间的控制信号。用户-用户信令：透明地穿过网络，在用户之间传送，是用户终端设备之间的控制信号。,27,4.1.2ISDN的网络结构及用户终端,1.ISDN基本网络结构ISDN的全部信令都采用公共信道信令方式，因此在用户-网络接口及网络内部都存在单独的信令信道，和用户信息信道完全分开。,28,4.1.2ISDN的网络结构及用户终端,2.用户端接入ISDN的方式用户线接入方式从速率和用户配置上划分共有五类:基本接入方式：一个2B+D接口（我国接入ISDN的方式）一般数字接入方式一次群接入方式：一个30B+D接口。数字接入链路：多个2B+D基本接入的复用功能。接入网络,29,4.1.2ISDN的网络结构及用户终端,3.接入ISDN的物理结构,30,4.1.2ISDN的网络结构及用户终端,3.接入ISDN的物理结构1.终端设备（TE）指利用ISDN传输信息的用户设备，如计算机、电话传真机或电视会议机、数字电话等。TE有两类。,31,4.1.2ISDN的网络结构及用户终端,3.接入ISDN的物理结构1）1类终端设备（TE1）。TE1又叫做ISDN标准终端设备。它是符合ISDN接口标准的用户设备。如数字电话机和四类传真机。2）2类终端设备（TE2）。TE2又叫做非ISDN标准终端设备。是不符合ISDN接口标准的用户设备。,32,4.1.2ISDN的网络结构及用户终端,3.接入ISDN的物理结构2.终端适配器（TA）TA是用于将非ISDN标准设备（TE2）的信号转变为ISDN兼容的信号格式以接入标准ISDN接口。3.S接口S接口是八线接口，其中四线是强制的。它连接终端设备到用户交换设备（如用户型小交换机）。,33,4.1.2ISDN的网络结构及用户终端,3.接入ISDN的物理结构4.T接口T接口也是八线接口。T接口连接客户端NT2交换设备和本地回路终结设备（NT1）。T接口与S接口的功能一致，只是位置不同。,34,4.1.2ISDN的网络结构及用户终端,3.接入ISDN的物理结构5.智能网络终端（NT2）处理本地中的交换、多路复用或ISDN集中的设备，ISDN的PRI可以直接通过NT2设备连接到用户专用局域网络中。,35,4.1.2ISDN的网络结构及用户终端,3.接入ISDN的物理结构6.网络终端（NT1）NT1是实际连接客户端到电信公司本地回路的设备，是ISDN网络的终结器。对于PRI访问，NT1是一个信息服务单元设备或数据服务单元设备；对于BRI访问，设备就用参考名NT1直呼。,36,4.1.2ISDN的网络结构及用户终端,3.接入ISDN的物理结构7.U接口U接口是进入家庭和延伸出墙上插口的接口，这个U接口用NT1终止并变成T接口。,37,4.1.3ISDN的业务功能及应用,1.ISDN业务（1）承载业务承载业务是用户终端业务的基础，但用户感觉不到网络是如何完成承载业务的。承载业务可分为电路交换方式的承载业务和分组交换方式的承载业务。,38,4.1.3ISDN的业务功能及应用,1.ISDN业务电路交换方式的承载业务64Kbit/s,8KHz结构不受限制的数字信息业务。64Kbit/s,8KHz结构的语音业务。64Kbit/s,8KHz结构，3.1KHz音频信息业务。64Kbit/s,8KHz结构，交替用于语音/不受限制的数字信息业务。分组方式的承载业务虚呼叫和永久虚电路业务；D信道上的非连接型业务；用户信令业务。,39,4.1.3ISDN的业务功能及应用,1.ISDN业务（2）用户终端业务数字电话智能用户电报四类传真混合通信可视图文用户电报视频业务数据通信,40,4.1.3ISDN的业务功能及应用,1.ISDN业务（3）补充业务号码识别类补充业务呼叫提供类补充业务呼叫完成类补充业务附加信息传输类补充业务社团通信类补充业务计费类补充业务多方通信类补充业务,41,4.1.3ISDN的业务功能及应用,2.ISDN的应用1）在局域网中的应用ISDN依据PRI和BRI的接口能力用户实现灵活的端到端的数字连接，主要实现以下二个功能：局域网的扩展和互连。提供远程局域网访问。2）在视频领域中的应用桌面系统集中图像管理远端教学医疗,42,4.1.3ISDN的业务功能及应用,2.ISDN的应用3）在文件传输中的作用出版社到印刷厂之间的文件传送计算机辅助设计的数据和图纸的传送银行金融信息的交换PC机软件的销售4）在传真及图像监视中的应用图像监视系统ISDN在传真通信中的应用,43,4.1.3ISDN的业务功能及应用,（5）在销售点（POS）中的应用（6）家庭工作终端中的应用（7）在消息处理业务中的应用（8）在帧中继业务中的应用,44,4.2宽带ISDN基本概念,4.2.1宽带ISDN是通信网发展的方向数字化的电视信号的速率达140Mbps，压缩后也有34Mbps。高清晰度电视经压缩后的信息量约为140Mbps。上述ISDN可以同时传输电话、传真、数据等多种不同的信息，却不能传送图象信号。因此，还只是窄带ISDN。事实上，用户线是通信网中最后一个还没有数字化的设备，是数字传输的一个瓶颈”。假如采用光纤作为用户线的介质，在光纤上传送的信息量可达210e10以上。因此，在80年代后期，当窄带ISDN在北美、欧洲和日本趋于成熟和实用，还没有来得及推广，就开始提出宽带ISDN了。在宽带ISDN中，用户线上的信息传输速率可达155.52Mbps，是窄带ISDN的800倍以上，所以，“宽带”的意思就是“高速”。,45,4.2宽带ISDN基本概念,4.2.2宽带ISDN的核心技术ATM技术1.STM及其局限性同步传送模式（STM）是将公共设施划分成不同的时间段（时隙），把时隙固定地或以帧为周期地分配给用户；信道被划分成若干固定速率的子信道。工作速率受到极大限制。,46,4.2宽带ISDN基本概念,4.2.2宽带ISDN的核心技术ATM技术2.ATM技术的特征异步传送模式（ATM）有两方面的基本特征：一是信息传输、复用、交换都是以固定长度的时隙为基本单元；二是异步，意味着时隙的分配时可变的，即按用户的需要分配。ATM能够满足B-ISDN的要求。,47,4.2.3宽带ISDN的业务功能及业务特点,1.宽带ISDN的业务功能会话型业务电子信箱型业务检索型业务客户不能进行单独演示控制的分配型业务客户能够进行单独演示控制的分配型业务,48,4.2.3宽带ISDN的业务功能及业务特点,2.宽带ISDN的业务特点高度的综合性图像通信占有重要的地位大量使用多媒体业务客户从网络得到的业务将是大量的、多种多样的终端工作速率可变终端将一机多用,49,4.3ATM的基本概念,4.3.1ATM概述N-ISDN的局限性导致它不能满足用户业务迅速增长的要求，B-ISDN要克服N-ISDN的局限性，必须能够处理传输速率与持续时间不同，连续性和突发性不同，具有单向、双向和广播等多种接续方式的信息。,50,4.3ATM的基本概念,4.3.1ATM概述ATM（AsynchronousTransferMode）,异步传输模式ATM技术作为B-ISDN的核心技术，是CCITT规定的B-ISDN统一的信息转移方式，ATM网络克服了现有的电路模式和分组模式的技术局限性。,51,4.3.2ATM的结构,1.ATM的网络结构它包括公用ATM网络和专用ATM网络两部分。,公用UNI,网络-节点接口,公用用户-网络接口,专用用户-网络接口,52,4.3.2ATM的结构,公用ATM网络属于电信公用网。它由电信部门建立、管理和运营，可以连接各种专用ATM网络和ATM终端。作为骨干网络使用。,53,4.3.2ATM的结构,除了专用网的ATM交换机之外，还可以通过ATM集线器、ATM路由器、ATM网桥、ATM复接器等多种网络设备实现与现有的各种终端及各种网络的适配和接入。,54,4.3.2ATM的结构,专用UNI与用户可以在近距离使用无屏蔽双绞线（UTP）或屏蔽双绞线（STP）连接，较远距离使用同轴电缆或光缆连接。公用UNI则通常使用光缆作为传输媒体。,55,4.3.2ATM的结构,ATM网的特点：支持一切现有通信业务及未来的新业务有效地利用网络资源减小了交换的复杂性减小了中间节点的处理时间，支持高速传输减小延迟及网络管理的复杂性保证现有及未来各种网络应用的性能指标,56,4.3.2ATM的结构,2.ATM的信元结构ATM信元是ATM的基本信息单元。ATM以固定长度信息分组（信元）在网中传送各种通信信息。,57,4.3.2ATM的结构,2.ATM的信元结构选用小的固定长度数据单元是为了确保更快、更容易地执行交换和多路复用功能。ATM是一种面向连接的技术。,58,4.3.2ATM的结构,2.ATM的信元结构网中两系统通信之前，首先向所有中间的交换点通知其通信要求和通信参数。（类似于虚电路）。在ATM网中，称为虚信道（VC）。网络利用虚信道保证业务质量。,59,4.3.2ATM的结构,2.ATM的信元结构GFC：一般流量控制VPI：虚通路标识符VCI：虚信通标识符PT：信息类型CLP：丢失优先级HBC：首标差错控制,87654321,87654321,60,4.3.2ATM的结构,2.ATM的信元结构一般流量控制（GFC）它由4bit组成，仅用于用户网络接口（UNI）。它的功能为控制ATM接续的业务流量，减小用户端出现的短期过载，且支持点到点接续和电到多点接续。此外，它只控制产生于用户端方向的信息流量，而不控制网络方向的业务流量。,61,4.3.2ATM的结构,2.ATM的信元结构虚通路标识符（VPI）在用户-网络接口（UNI）由8bit组成，用于路由选择在网络-节点接口（NNI），它由信元首标的前12个bit组成，以增强路由选择功能。,62,4.3.2ATM的结构,2.ATM的信元结构虚信道识别符（VCI）它由16bit组成，用于ATM虚信道路由选择。它既适合用于用户网络接口，也适合用于网络节点接口。,63,4.3.2ATM的结构,2.ATM的信元结构信息类型（PT）长度为3bit。用户信息信元的信息包括用户信息和业务适配信息。在网络信息信元中，信息域携带网络操作和维护信息。所以信息类型（PT）标识符用于区别信元信息域的信息类型，即表明它是用户数据，还是管理数据。,64,4.3.2ATM的结构,2.ATM的信元结构信元丢失优先级（CLP）由1bit组成，用于表示信元丢失的等级。ATM网中信元的丢失不可避免，CLP标识符用于标识丢失信元的先后顺序。可由用户或业务提供者设置。,65,4.3.2ATM的结构,2.ATM的信元结构首标差错控制（HEC）长度为8bit。它用于ATM信元首标差错的检测和纠正以及信元定界。,66,4.3.2ATM的结构,3.ATM分层结构ATM协议参考模型,控制面：处理寻址、路由选择和接续相关功能。用户面：在通信网中传递端到端的用户信息。管理面：提供操作和管理功能，它也管理用户面和控制面间的信息交换。,67,4.3.2ATM的结构,3.ATM分层结构管理面又分为两层层管理：包括网络故障和协议差错检测的层特定管理功能。面管理：提供网络相关的管理和协调功能。这三个面使用物理层和ATM层工作。ATM适配层（AAL）是业务特定的，它的使用取决于应用要求。,68,4.3.2ATM的结构,3.ATM分层结构ATM适配层(AAL)AAL是高层协议和ATM层间的接口。AAL适配层分为两个子层：分段重组子层（SAR）和汇聚子层（CS）.ATM适配层（AAL）主要负责ATM层与高层之间的信元转发过程。从上层收到信息后，AAL将数据分割成ATM信元；从ATM层收到信息后，AAL必须重新组合数据形成一个上层能够辨识的格式。上述操作称之为分段与重组（SAR），它是AAL的主要任务。汇聚子层执行信息识别时钟恢复功能。对某些ATM适配层类型，它又分为公共部分汇聚子层（CPCS）和业务特定汇聚子层（SSCS）。,69,4.3.2ATM的结构,3.ATM分层结构ATM适配层(AAL)目前，已经提出四种类型ATM适配层。目前，已经提出四种类型ATM适配层：A级恒定比特率（CBR）服务：AAL1支持恒定比特率的面向连接服务。这种服务的例子包括64K速率语音、固定速率的非压缩视频和专用数据网络的专线。,70,4.3.2ATM的结构,3.ATM分层结构ATM适配层(AAL)B级可变比特率（VBR）服务：AAL2支持可变比特率的面向连接服务，但其发送需要有限延时。这种服务的例子包括压缩包语音或视频。对于接收方要重组原始的非压缩语音或视频来说，发送的有限延时是很必要的。,71,4.3.2ATM的结构,3.ATM分层结构ATM适配层(AAL)C级面向连接的数据服务：用于面向连接的文件传输和数据网络应用程序，该程序中在数据传输前已预先设置好连接。这种服务提供可变比特率但不需要为传送过程提供有限延时。有两种AAL协议支持该类服务，且此两种协议已被合并为一种，即AAL3/4。但由于其十分复杂，AAL5协议常用来支持该类型的服务。,72,4.3.2ATM的结构,3.ATM分层结构ATM适配层(AAL)D级无连接数据服务：该服务的例子包括数据报流量，通常也包括数据网络应用程序，在该程序中在数据传输前没有预先设置连接。AAL3/4或者AAL5都可用来支持此类服务。,73,4.3.2ATM的结构,3.ATM分层结构ATM层ATM层独立于传输ATM信元的物理媒体，它不涉及具体应用。为ATM适配层和物理层之间提供了接口。ATM层的主要功能：信元的多路复接和多路分接通路识别符(VPI)和虚信道识别符(VCI)的翻译ATM信元首标产生和提取一般流量控制,74,4.3.2ATM的结构,3.ATM分层结构物理层物理层又分为物理媒体(PM)子层和传输汇聚(TC)子层。物理媒体(PM)子层是较低的子层传输汇聚(TC)子层执行的基本功能：传输帧产生和提取传输帧适配信元定界首标差错控制信号的产生和证实,4.3.2ATM的结构,75,ATM网络协议分层之间的数据传输,76,4.3.3ATM交换原理,1.ATM交换的基本原理,出,77,4.3.3ATM交换原理,2.ATM交换的特点电信交换采用两种方式：电话业务采用电路交换方式；数据业务采用分组交换方式。电路交换的特点是在通信过程中独占一个信道，当其出线全忙时，就拒绝接受新的信息输入。ATM交换可以看作是电路交换和分组交换的一种结合，ATM交换兼有电路交换和分组交换的优点，交换时延很小，通路速率灵活，信道利用率高。,78,4.3.4IPOVERATM技术和IPOVERSDH技术,一.IPoverATMIPoverATM协议结构图,79,4.3.4IPOVERATM技术和IPOVERSDH技术,一.IPoverATMIP与ATM相结合的技术存在两种模型：重叠模型和集成模型重叠模型采用标准信令IPoverATM需要定义两套地址结构与路由协议ATM网上的端系统除了需要分配IP地址外，还需要分配ATM地址，以及地址解析协议（ARP）优点：有利于向B-ISDN发展缺点：造成重复的地址和路由协议，IP传送