1、課程目的1. 介紹ISDN基本概念、術(shù)語及ISDN相對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)2 理解ISDN協(xié)議分層模型 3 理解ISDN接口： 3.1 ISDN的T1和E1接口幀結(jié)構(gòu) 3.2 LAPD幀格式和消息3.3 Q.931消息類型和信息單元 4. ISDN數(shù)據(jù)鏈路連結(jié)DLC的建立過程描述5 ISDN網(wǎng)絡(luò)層的呼叫建立和拆鏈 第一課 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN基本概念 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN是綜合數(shù)字網(wǎng)的延伸，該標(biāo)準(zhǔn)的提出打破了傳統(tǒng)的電信網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的界線，并使得各種用戶的各種業(yè)務(wù)需求能得以實(shí)現(xiàn)；另一個(gè)突出特點(diǎn)是它不是從業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)本身去尋求統(tǒng)一，二是抓住了所有這些業(yè)務(wù)的本質(zhì)：服務(wù)于用戶，即改變了以往按業(yè)務(wù)組網(wǎng)的方式

2、，從用戶的觀點(diǎn)去設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，避免了網(wǎng)路資源和號碼資源的大量浪費(fèi)。為了進(jìn)一步適應(yīng)人們對各種寬帶和可變速率業(yè)務(wù)需要（包括話音、數(shù)據(jù)、多媒體、寬帶視頻廣播等各種業(yè)務(wù)），又提出了B-ISDN（寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)），并稱原來的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)為N-ISDN（窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)）。為了克服N-ISDN的固有局限性，B-ISDN不再維護(hù)原有的電話網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)體系，提出了全新的傳輸和交換技術(shù)，快速分組交換的ATM技術(shù)作為核心技術(shù)。但是由于市場和技術(shù)原因， ATM技術(shù)不僅僅為B-ISDN服務(wù)而與現(xiàn)有N-ISDN系統(tǒng)共同成為用戶話音、數(shù)據(jù)及多媒體等業(yè)務(wù)的承載技術(shù)。所以，我們將陸續(xù)地分別介紹ISDN和ATM

3、的基本概念，并就其相互關(guān)系進(jìn)行探討。1. ISDN概念模型1.1 ISDN的提出 ISDN的提出最早為了綜合電信網(wǎng)的多種業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。由于傳統(tǒng)通信網(wǎng)是業(yè)務(wù)需求推動的，所以各個(gè)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)如電話網(wǎng)、電報(bào)網(wǎng)和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)等各自獨(dú)立且業(yè)務(wù)的運(yùn)營機(jī)制各異，這樣對網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商而言運(yùn)營、管理、維護(hù)復(fù)雜，資源浪費(fèi)；對用戶而言，業(yè)務(wù)申請手續(xù)復(fù)雜、使用不便、成本高；同時(shí)對整個(gè)通信的發(fā)展來說，這種異構(gòu)體系對未來發(fā)展適應(yīng)性極差。于是將話音、數(shù)據(jù)、圖像等各種業(yè)務(wù)綜合在統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)成為一種必然，這就是綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(Integrated Services Digital Network)的提出。 1.2 ISDN的概念模型1.2.

4、1 ISDN的定義按照原CCITT的定義，ISDN是以提供了端到端的數(shù)字連接的綜合數(shù)字電話網(wǎng)IDN為基礎(chǔ)發(fā)展起來的通信網(wǎng)，用以支持電話及非話的多種業(yè)務(wù)；用戶通過一組有限的標(biāo)準(zhǔn)用戶網(wǎng)絡(luò)接口接入ISDN網(wǎng)內(nèi)。即ISDN： (1) 是通信網(wǎng)；(2) 以電話網(wǎng)、IDN為基礎(chǔ)發(fā)展而成； (3) 支持端到端(End-to-End)的數(shù)字連接；(4) 支持各種通信業(yè)務(wù)； (5) 支持話音類及非話業(yè)務(wù)；(6) 提供標(biāo)準(zhǔn)的用戶-網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)； (7) 使得用戶能通過一組有限個(gè)多用途的UNI接入ISDN。1.2.2 概念模型 業(yè)務(wù)綜合 ISDN概念中的業(yè)務(wù)綜合的核心是從用戶端出發(fā)，建立了一套標(biāo)準(zhǔn)的用戶和網(wǎng)絡(luò)

5、接口協(xié)議體系(UNI：User-Network Interface)。同時(shí)給出了各ISDN網(wǎng)絡(luò)間互聯(lián)的NNI接口。這樣，非常簡單的統(tǒng)一了開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，提供了一個(gè)廠商間開放的競爭環(huán)境。見下圖。 ISDN的承載業(yè)務(wù)類型在ISDN概念模型中，各種業(yè)務(wù)類型按照業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)率分為兩級(見下圖)：基本速率接口(BRI：Basic Rate Interface)，該速率由兩個(gè)承載信道和一個(gè)數(shù)據(jù)控制信道構(gòu)成，稱為2B+D，其中B(Bearer)為標(biāo)準(zhǔn)PCM速率64kbps，D(Data)為16kbps。該速率適用于家用或小型企業(yè)需要。基群速率接口(PRI：Primary Rate Interface)，該速率支持T

6、1(23B+D：1.544Mbps)和E1(30B+D：2.048Mbps)，適用于大容量用戶或集團(tuán)用戶。(D：64kbps) 其中T1主要適用于日本和北美地區(qū)，E1適用于歐洲和中國等地區(qū)。 ISDN協(xié)議模型 ISDN協(xié)議分層 參照OSI參考模型，ISDN分為四層，如下圖所示:第一層：物理層，規(guī)定了ISDN各種設(shè)備的電氣機(jī)械特性，及物理電氣信號標(biāo)準(zhǔn)； 第二層：數(shù)據(jù)鏈路層，完成物理連接間的數(shù)據(jù)成幀/解幀及相應(yīng)的糾錯等功能，向上層提供一條無差錯的通信鏈路； 第三層：網(wǎng)絡(luò)層，進(jìn)行路由選擇、數(shù)據(jù)交換等，負(fù)責(zé)把端到端的消息正確地傳遞到對端。 而其中的第四層描述進(jìn)程間通信、與應(yīng)用無關(guān)的用戶服務(wù)及其相關(guān)接口

7、和各種應(yīng)用，這部分協(xié)議不在ISDN規(guī)定之內(nèi)，由相關(guān)應(yīng)用決定。 層間信息交換 層間通信在各層提供的業(yè)務(wù)接入點(diǎn)(SAP)依靠消息原語（Message Primitives）進(jìn)行。見下圖。 N層的信息交換在各開放系統(tǒng)N層的信息交換實(shí)體(Entity，稱N實(shí)體)間進(jìn)行。N實(shí)體按照N協(xié)議和其他N實(shí)體共同完成N功能。N+1實(shí)體利用N實(shí)體提供的功能完成相互間的通信。N層向N1提供的通信功能稱作N業(yè)務(wù)。N實(shí)體向N1實(shí)體提供N業(yè)務(wù)的邏輯接口稱為N業(yè)務(wù)接入點(diǎn)，記為N-SAP（Service Access Point），位于各層的邊界上。相鄰層的通信實(shí)體間通過原語(Primitive)及其相關(guān)參數(shù)進(jìn)行。原語包括：來

8、自上層的請求(Request)和響應(yīng)(Response)，來自下層的指示(Indication)和證實(shí)(Confirmation)四種。在這種相對獨(dú)立的層間及層內(nèi)邏輯結(jié)構(gòu)下，開放系統(tǒng)的對等實(shí)體可以無需關(guān)心其上下層功能的實(shí)現(xiàn)方式，于是它們之間的信息交互進(jìn)一步抽象為一種邏輯連接，稱為N連接。ISDN功能設(shè)備定義及參考點(diǎn) ISDN提供如下各類的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備： TE1：ISDN標(biāo)準(zhǔn)終端設(shè)備； TE2：非標(biāo)準(zhǔn)ISDN終端設(shè)備； NT1：網(wǎng)絡(luò)終端1，標(biāo)志本地環(huán)路的物理終結(jié)，具有用戶傳輸線終端和用戶網(wǎng)絡(luò)接口(UNI)功能；NT2：網(wǎng)絡(luò)終端2，可以是PABX或局域網(wǎng)LAN；LE：本地交換設(shè)備，完成用戶本地環(huán)路內(nèi)的

9、設(shè)備間信息交換；TA：終端適配器，完成非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備到ISDN速率的匹配及協(xié)議轉(zhuǎn)換(它可以在TE2中內(nèi)嵌實(shí)現(xiàn))； 以上各類設(shè)備間的連接接口稱為參考點(diǎn)(見下圖)：R參考點(diǎn)：位于非標(biāo)準(zhǔn)ISDN設(shè)備（TE2）和TA間； S參考點(diǎn)：位于標(biāo)準(zhǔn)用戶終端和NT2間； T參考點(diǎn)：位于NT1和NT2間； U參考點(diǎn)：只適用于北美地區(qū)，位于NT1和線路終端設(shè)備間； 1.3 ISDN的特點(diǎn)ISDN相對傳統(tǒng)電信網(wǎng)有很多的優(yōu)點(diǎn)：業(yè)務(wù)的綜合：不同的業(yè)務(wù)可以通過相同的物理電路進(jìn)行連接，增加新業(yè)務(wù)方便。 由于采用了公共信道信令(CCS：Common Channel Signal)，不同業(yè)務(wù)的呼叫建立互相獨(dú)立，且快速方便，更有效的利

10、用了鏈路資源；支持話音和各種非話增值業(yè)務(wù)，如主叫識別、呼叫轉(zhuǎn)移、可視電話、會議電話等。 采用了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)用戶網(wǎng)絡(luò)接口UNI。 2. ISDN的協(xié)議棧(Layered Protocol Stack) ISDN協(xié)議基于OSI參考協(xié)議模型，可分為兩大部分：用戶-網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議和ISDN網(wǎng)絡(luò)信令。二者都是公共信道信令，但其中的網(wǎng)絡(luò)信令采用 HYPERLINK /train/cttech/ss7/ss7.htm SS7（7號信令），這里只介紹用戶-網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議部分。2.1 物理層物理層協(xié)議由ITU-T I.430(BRI)和I.430(PRI)規(guī)定。其功能包括激活、保持、解除激活，進(jìn)行比特流傳輸?shù)奈锢磉B接

11、，同時(shí)完成各數(shù)據(jù)通路的分時(shí)復(fù)用(TDM)。 其中PRI的幀結(jié)構(gòu)如下： 2.2 數(shù)據(jù)鏈路層2.2.1 數(shù)據(jù)鏈路層的功能如下： a. 幀的分割、同步和透明傳送；b. 同一D信道上多個(gè)數(shù)據(jù)鏈路的復(fù)用 c. 保持接收幀的順序和發(fā)送順序的一致；d. 為提供可靠通路進(jìn)行必要的差錯控制，以及流量控制。 2.2.2數(shù)據(jù)鏈路層的控制協(xié)議(LAPD)：數(shù)據(jù)鏈路層采用公共信道D進(jìn)行信令傳輸控制，稱為LAPD(Link Access Procedure on the D channel)，與X.25中的LAPB和LAP等為HDLC規(guī)程的子集；通過D通路在網(wǎng)絡(luò)和終端間傳遞第三層以上的控制管理信息；并允許在D通路上建立多

12、條邏輯數(shù)據(jù)通路。 LAPD的幀類型：分兩類，一為監(jiān)督幀用于有序幀的證實(shí)和流控；一為無編號幀（無需證實(shí)）。 LAPD的流控：(1) 對面向連接的服務(wù)使用幀序號保證幀的順序發(fā)送接收；(2) 初始建立連接后的第一幀序號置為0； (3) 收端在證實(shí)幀中用N(r)表示等待接收的幀，發(fā)端則和本地的N(s)比較以決定下一幀的序號；(4) 在發(fā)端必須在發(fā)送緩沖區(qū)中保留所有已發(fā)幀，直到全部得到證實(shí)； (5) 使用超時(shí)定時(shí)器(Timer)，如果已發(fā)幀在定時(shí)器計(jì)時(shí)滿時(shí)未得到證實(shí)，就重發(fā)該幀。 2.3 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層的功能是利用底層的功能實(shí)現(xiàn)端到端的連接控制及對用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行有效傳輸。如前所述，ISDN用公共信令信道D

13、通路傳輸信令控制信息進(jìn)行呼叫等控制，故又稱為D信令。信令系統(tǒng)為共路信令方式，與SS7（No.7信令，或稱7號信令）類似，也基于消息控制機(jī)制，各種通信實(shí)體間通過交換各種消息，協(xié)作完成整個(gè)通信進(jìn)程。 2.3.1 ISDN的消息格式：（見下表） 其中的協(xié)議標(biāo)識符指示消息的參考協(xié)議類型，比如I.451消息的協(xié)議標(biāo)識符為00001000；呼叫參考值用于指示消息所控制的B信道上哪一呼叫，該值由發(fā)起呼叫的一側(cè)進(jìn)行分配，且和某一特定呼叫相關(guān)的所有消息都附帶了這個(gè)值。2.3.2 ISDN的消息類型：(如果消息類型超過一個(gè)8比特組，則第一個(gè)8比特組為全零)ISDN的消息分為四種類型： (1) 呼叫建立類(Call

14、 Setup)：用于建立呼叫，即 a) 根據(jù)用戶的請求建立B信道上的呼叫；b) 根據(jù)用戶的請求在呼叫中加入補(bǔ)充業(yè)務(wù)性能；c) 通知主叫呼叫建立過程的進(jìn)展情況。其中包括SETUP，SETUP_ACK，等， HYPERLINK /train/cttech/base/base_002.htm#1#1 l 1#1 詳見附錄1ISDN的消息類型。 (2) 呼叫狀態(tài)類(Call Information)：用于在呼叫進(jìn)行期間，實(shí)現(xiàn)呼叫臨時(shí)掛起和恢復(fù)等業(yè)務(wù)，比如在呼叫期間的任意方用戶可能把終端暫時(shí)掛起（SUSPEND），在適當(dāng)時(shí)候恢復(fù)（RESUME）；在此期間，網(wǎng)絡(luò)保護(hù)原呼叫的所有記錄和性能要求等信息。關(guān)于S

15、USPEND、RESUME等消息， HYPERLINK /train/cttech/base/base_002.htm#1#1 l 1#1 詳見附錄1ISDN的消息類型。 (3) 呼叫清除類(Call Clear)：包括呼叫結(jié)束時(shí)的各種控制消息。 HYPERLINK /train/cttech/base/base_002.htm#1#1 l 1#1 詳見附錄1ISDN的消息類型。 (4) 其他雜項(xiàng)類(Miscellaneous)：多用于傳遞與補(bǔ)充業(yè)務(wù)有關(guān)的消息。 HYPERLINK /train/cttech/base/base_002.htm#1#1 l 1#1 詳見附錄1ISDN的消息類型

16、。 2.3.3 信息單元Information Elements 分為兩類：單字節(jié)信息單元(One Octet Information Element)和可變長度信息單元(Variable length information elements)，由第一個(gè)字節(jié)的最高位來標(biāo)志。 單字節(jié)信息單元 可變長度信息單元可變長度信息單元： HYPERLINK /train/cttech/base/base_002.htm#2#2 l 2#2 詳見附錄2ISDN的信息單元。2.4 ISDN的典型呼叫進(jìn)程 通常呼叫由用戶發(fā)起。下圖給出了一個(gè)典型的呼叫過程(左為呼叫建立，右為拆鏈過程)。 附錄1 ISDN的消息

17、類型列表ISDN的消息類型：(如果消息類型超過一個(gè)8比特組，則第一個(gè)8比特組為全零)(5) 呼叫建立類000 00001 Alerting 振鈴，表示正在向被叫振鈴000 00010 Call Proceeding 呼叫進(jìn)行中000 00011 Progress 呼叫過程000 00101 Setup 呼叫建立請求000 00111 Connect 呼叫建立成功指示(被叫發(fā)) 000 01101 Setup Acknowledge Setup證實(shí)000 01111 Connect Acknowledge Connect證實(shí)(網(wǎng)絡(luò)發(fā)) (6) 呼叫狀態(tài)類001 00000 User Inform

18、ation 用戶-用戶信息001 00001 Suspend Reject 臨時(shí)掛起拒絕001 00010 Resume Reject 恢復(fù)拒絕001 00100 Hold 保持001 00101 Suspend 掛起請求(用戶發(fā))001 00110 Resume 恢復(fù)被掛起的呼叫(用戶發(fā))001 01000 Hold Acknowledge Hold證實(shí)001 01101 Suspend Acknowledge Suspend證實(shí)001 01110 Resume Acknowledge Resume證實(shí)001 10000 Hold Reject Hold拒絕001 10001 Retriev

19、e 001 10011 Retrieve Acknowledge 001 10111 Retrieve Reject (7) 呼叫清除類010 00101 Disconnect 用戶請求拆線010 00110 Restart 請求重啟010 01101 Release 通路和呼叫號碼釋放請求010 01110 Restart Acknowledge Restart證實(shí)010 11010 Release Complete 釋放成功(8) 其他雜項(xiàng)類011 00000 Segment 分段消息011 00010 Facility 補(bǔ)充業(yè)務(wù)請求/證實(shí)011 00100 Register 011 01

20、110 Notify 與呼叫有關(guān)的通知消息011 10101 STATus ENQuiry 狀態(tài)查詢011 11001 Congestion Control 擁塞控制消息011 11011 Information 輔助信息011 11101 Status 狀態(tài)信息(響應(yīng)狀態(tài)查詢)附錄2 ISDN的信息單元列表可變長度信息單元：(部分注解) 0 0000000 Segmented Message 分段傳送0 0000100 Bearer Capability 業(yè)務(wù)承載容量指示0 0001000 Cause 表示呼叫失敗等原因、位置0 0010100 Call Identify 0 0010100

21、 CallState當(dāng)前呼叫狀態(tài)0 0011000 Channel Identification 信道識別號0 0011100 Facility 0 0011110 Progress Indicator 0 0100000 Network-specific facilities 0 0100111 Notification indicator 0 0101000 Display 用于顯示的用戶信息0 0101001 Date/time 0 0101100 Keypad facility 傳送終端輸入信息0 0110100 Signal 0 0110110 Switchhook 0 011100

22、0 Feature activation 0 0111001 Feature indication 0 1000000 Information rate 0 1000010 End-to-end transit delay 0 1000011 Transit delay selection and indication 0 1000100 Packet layer binary parameters 0 1000101 Packet layer window size 0 1000110 Packet size 0 1101100 Calling party number 識別主叫號碼0 1101101 Calling party subaddress 識別主叫子地址0 1110000 Called party number 識別被叫號碼0 1110001 Called Party subaddress 識別被叫子地址0 1110100 Redirecting number 0 1111000 Transit network selection 0 1111001 Restart indicator 0 1111100 Low layer compatibility 0 1111101 High layer compatibility 0 1111110 U