第4章寬帶ISDN技術(shù)4.1ISDN4.1.1ISDN的含義

把各種通信業(yè)務(wù)，如話音業(yè)務(wù)和非話音業(yè)務(wù)等都以數(shù)字方式統(tǒng)一，并綜合到一個(gè)數(shù)字網(wǎng)中傳輸、交換和處理的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這就是綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN。

在ISDN中，用戶只需提出一次申請(qǐng)，僅用一條用戶線，就可將多種業(yè)務(wù)終端接入網(wǎng)內(nèi)，并按統(tǒng)一的規(guī)程進(jìn)行通信，從而具有經(jīng)濟(jì)、靈活、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。4.1.2ISDN的基本特點(diǎn)（1）ISDN是可提供多種業(yè)務(wù)的電信網(wǎng)絡(luò)。（2）ISDN是在電話IDN的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，發(fā)展初期還是以電話業(yè)務(wù)為主。（3）ISDN在網(wǎng)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)端到端的數(shù)字連接。正因如此，該網(wǎng)絡(luò)具有綜合多種業(yè)務(wù)的能力，即承擔(dān)廣泛的話音/非話音業(yè)務(wù)的通信能力。（4）用戶通過一組標(biāo)準(zhǔn)多用途的用戶/網(wǎng)絡(luò)接口接入網(wǎng)路，用戶/網(wǎng)絡(luò)接口可以連接不同業(yè)務(wù)的終端。（5）ISDN的用戶終端設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用可以分別開發(fā)，網(wǎng)絡(luò)可用不同方式向用戶提供多種業(yè)務(wù)。（6）為利于網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)和管理，ISDN應(yīng)具有包括信息處理在內(nèi)的綜合網(wǎng)絡(luò)功能。對(duì)各種業(yè)務(wù)而言，根據(jù)所承擔(dān)業(yè)務(wù)的需要來選擇網(wǎng)絡(luò)功能，配置網(wǎng)絡(luò)資源。4.1.3ISDN的功能（1）中高速專線功能（2）中高速電路交換功能（3）64Kbps的專線功能（4）64Kbps的電路交換功能（5）分組交換功能（6）用戶到用戶的信號(hào)公共信道信號(hào)功能（7）用戶線交換功能（包括用戶線信號(hào)終端，計(jì)費(fèi)等）。4.1.4ISDN支撐業(yè)務(wù)（1）數(shù)字電話（2）用戶電報(bào)和智能用戶電報(bào)（3）可視圖文（Videotex）（4）傳真（5）會(huì)議電視（6）各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)4.1.5ISDN的體系結(jié)構(gòu)ISDN的體系結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。圖4-1ISDN體系結(jié)構(gòu)4.1.6ISDN用戶\網(wǎng)絡(luò)接口UNI4.1.6.1UNI的作用

ISDN用戶\網(wǎng)絡(luò)接口的作用是在用戶和網(wǎng)絡(luò)間交換信息。接口設(shè)備可視為各種終端（包括具有ISDN功能的ISDN終端和不具有ISDN功能的非ISDN終端）接入網(wǎng)絡(luò)的通用“插座”，用戶終端通過該接口進(jìn)網(wǎng)時(shí)，只需簡(jiǎn)單的插接即可實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)的通信。4.1.6.2用戶接入的參考配置及接入?yún)⒖键c(diǎn)所謂參考配置，是指規(guī)定ISDN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)各組成部分之間連接關(guān)系的參照模型。在用戶\網(wǎng)絡(luò)接口參考配置中，使用了用戶功能組和參考點(diǎn)兩個(gè)基本概念。所謂用戶功能組，是指一組實(shí)現(xiàn)ISDN用戶接入網(wǎng)絡(luò)所需要的功能部件。參考點(diǎn)是用戶訪問網(wǎng)絡(luò)的連接點(diǎn)，或者是不同終端之間的分界點(diǎn)。用戶接入網(wǎng)絡(luò)的參考配置及接入?yún)⒖键c(diǎn)如圖4-2所示。圖4-2ISDN用戶接入網(wǎng)路的參考配置4.1.6.3用戶接入網(wǎng)絡(luò)的信道及接口速率1.基本接口

基本接口是把現(xiàn)有電話網(wǎng)的普通用戶線作為ISDN用戶線使用而規(guī)定的接口。它是ISDN最基本的用戶\網(wǎng)絡(luò)接口?；窘涌谟蓛蓷l傳輸速率為64Kbps的B信道和一條傳輸速率為16Kbps的D信道構(gòu)成。兩條B信道可以獨(dú)立地傳輸用戶信息，D信道則用來傳輸信令信息（控制信息）?；窘涌诘倪壿嫿Y(jié)構(gòu)如圖4-3所示。在該圖中的S/T點(diǎn)表示出的三條物理信道是在一對(duì)用戶線時(shí)分多路復(fù)用的三個(gè)有序的固定時(shí)隙。這就是通常所稱的2B+D。圖4-3基本接口的邏輯結(jié)構(gòu)2.基群接口基群接口主要面向擁有PBX或者電視會(huì)議等需要高速信道的大業(yè)務(wù)量的用戶（基群）?？紤]到基群中所要控制的信道數(shù)量較大，所以規(guī)定基群接口中D信道的傳輸速率是64Kbps。基群接口中除B信道、D信道外，又增加了H信道。具體接口結(jié)構(gòu)如表4-2所示。表4-2用戶/網(wǎng)絡(luò)接口類型物理的接口速率接口結(jié)構(gòu)附注接口名稱信道結(jié)構(gòu)基本接口192kbit/s基本接口2B+DD=16kbit/s基群速率

接口1.544Mbit/s

或

2.048Mbit/sB信道接口23B+D(1.544Mbit/s)30B+D(2.048Mbit/s)D=64kbit/sH0信道接口4H0或3H0+D(1.544Mbit/s)5H0+D(2.048Mbit/s)D=64kbit/sH1信道接口H11(1.54Mbit/s)H12+D(2.048Mbit/s)D=64kbit/sB/H0信道混合接口nB+mH0+DD=64Kbit/s4.1.7ISDN的發(fā)展方向──寬帶ISDN寬帶ISDN記作B-ISDN，以示與當(dāng)前的窄帶ISDN，即N－ISDN的區(qū)別。隨著數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的多樣化、高速化、綜合化的發(fā)展，用戶對(duì)數(shù)據(jù)、圖像、傳真等業(yè)務(wù)的要求也越來越高，具有基本速率和基群速率的N－ISDN已經(jīng)不能支持高清晰度電視、高速數(shù)據(jù)傳真、廣播電視等寬帶業(yè)務(wù)。在N-ISDN的基礎(chǔ)上B-ISDN發(fā)展了起來。B-ISDN除了提供各種寬帶業(yè)務(wù)外，還提供正在逐步實(shí)施的窄帶ISDN的各種業(yè)務(wù)。4.1.7.1初期B-ISDN初期的B－ISDN是由三個(gè)網(wǎng)組合而成。

（1）電路交換網(wǎng)（64Kbps網(wǎng)）：第一個(gè)網(wǎng)是以電話的交換接續(xù)為主體，并把靜態(tài)圖象和低速數(shù)據(jù)綜合為一體的電路交換網(wǎng)，其支撐業(yè)務(wù)是傳輸速率為64Kbps的電話業(yè)務(wù)，稱為64Kbps網(wǎng)。

（2）分組交換網(wǎng)：第二個(gè)網(wǎng)是以存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)型數(shù)據(jù)通信為主體的分組交換網(wǎng)。它具有靈活的多元業(yè)務(wù)量處理的能力。當(dāng)前各國(guó)廣泛地開展高速分組交換方式的研究，它是寬帶ISDN的主要交換方式之一。

（3）寬帶交換網(wǎng)：第三個(gè)網(wǎng)是以信元交換異步傳輸模式（ATM）為主體的寬帶交換網(wǎng)，它可以簡(jiǎn)單地看作是電路交換與分組交換的優(yōu)化組合，它能實(shí)現(xiàn)話音、高速數(shù)據(jù)和活動(dòng)圖像等綜合業(yè)務(wù)的傳輸。4.1.7.2后期B-ISDN后期B－ISDN中引入了智能管理網(wǎng)。由智能網(wǎng)絡(luò)控制中心管理的是以下三個(gè)基本網(wǎng)。

（1）全數(shù)字化綜合64Kbps網(wǎng)：第一個(gè)網(wǎng)是由電路交換與分組交換組成的全數(shù)字化綜合傳輸?shù)?4Kbps網(wǎng)。

（2）全數(shù)字化綜合寬帶網(wǎng)：第二個(gè)網(wǎng)是基于異步轉(zhuǎn)移方式(ATM)的全數(shù)字化綜合傳輸?shù)膶拵ЬW(wǎng)。

（3）多頻道廣播電視網(wǎng)：第三個(gè)網(wǎng)是采用光交換技術(shù)組成的多頻道廣播電視網(wǎng)。4.2幀中繼4.2.1幀中繼概述4.2.1.1技術(shù)背景物理層技術(shù)的發(fā)展使通信子網(wǎng)的線路質(zhì)量和吞吐率都有了很大程度的提高。線路質(zhì)量的提高使出錯(cuò)的概率降低，因而逐段檢錯(cuò)的必要性也相應(yīng)降低。三層子網(wǎng)模式因節(jié)點(diǎn)機(jī)負(fù)荷較重也難以適應(yīng)高速通信的需要。傳統(tǒng)鏈路層協(xié)議是基于固定分配鏈路吞吐率而設(shè)計(jì)的，難以適應(yīng)語言或其它高速突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?/p>

4.2.1.2幀中繼定義幀中繼（FrameRelay）是在OSI第二層上用簡(jiǎn)化的方法傳送和交換數(shù)據(jù)幀的一種技術(shù)。幀中繼僅完成OSI物理層和數(shù)據(jù)鏈路層核心功能，將流量控制、糾錯(cuò)等留給智能終端去完成，從而大大簡(jiǎn)化了節(jié)點(diǎn)之間協(xié)議；同時(shí)，由于采用虛電路技術(shù)，具有吞吐量高、延時(shí)低、適合突發(fā)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)。幀中繼遵循ISDN原理，將用戶數(shù)據(jù)與信令分別處理。4.2.1.3幀中繼網(wǎng)絡(luò)組成如圖4-4。圖4-4幀中繼網(wǎng)絡(luò)組成

4.2.1.4幀中繼適用場(chǎng)合當(dāng)用戶需要數(shù)據(jù)通信，帶寬為64Kbps～2Mbps，參與通信的用戶多于兩個(gè)的場(chǎng)合。通信距離較長(zhǎng)時(shí)當(dāng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量為突發(fā)性時(shí)

4.2.2幀中繼原理4.2.2.1幀中繼幀格式幀中繼數(shù)據(jù)幀由幀頭、用戶信息和幀尾組成如圖4-5所示。

圖4-5幀中繼的幀格式

4.2.2.2幀中繼數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議幀中繼協(xié)議參考模型示意圖如圖4-6所示。圖4-6幀中繼協(xié)議參考模型

4.2.2.3幀中繼工作原理

如圖4-7所示。圖4-7幀中繼的原理

4.2.2.4阻塞控制顯式通知法隱式通知法

邊緣求助法如圖4-8所示。圖4-8FECN和BECN指示阻塞

小結(jié)幀中繼的實(shí)現(xiàn)只需完成下列工作：通過HDLC標(biāo)志標(biāo)識(shí)幀的開始和結(jié)尾使用“插0技術(shù)”，實(shí)現(xiàn)幀透明使用幀校驗(yàn)序列檢查傳輸錯(cuò)誤檢查幀的長(zhǎng)度和其它幾個(gè)參數(shù)，以確定是否丟棄幀

利用DLCI實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用阻塞控制

4.3ATM

4.3.1ATM的誕生與發(fā)展4.3.1.1技術(shù)背景

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的發(fā)展趨勢(shì)是綜合化，其主要表現(xiàn)是，第一，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是集成圖、文、聲、像的多媒體數(shù)據(jù)；第二，數(shù)據(jù)交換的實(shí)時(shí)性、交互性要求；第三，隨著網(wǎng)絡(luò)互連規(guī)模的擴(kuò)大，業(yè)務(wù)的規(guī)模和復(fù)雜程度加大。上述傳統(tǒng)的交換技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)綜合業(yè)務(wù)的需要，在這種情況下，信元交換方式產(chǎn)生并發(fā)展了起來。

異步傳輸模式ATM（AsynchronousTransferMode）就是基于信元交換技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸模式。ATM發(fā)展包括四個(gè)階段。4.3.1.2ATM發(fā)展歷程1.誕生階段(1983～1988)2.設(shè)備研制與開發(fā)階段(1988～1994)3.商用試驗(yàn)階段(1994～1996)4.ATM與千兆以太網(wǎng)的競(jìng)爭(zhēng)、與IP的結(jié)合階段4.3.1.3ATM的特點(diǎn)1.資源的動(dòng)態(tài)分配2.網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)配置3.業(yè)務(wù)無關(guān)性4.業(yè)務(wù)質(zhì)量的保證4.3.2ATM的含義AsynchronousTransferMode在電路交換和分組交換基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的交換技術(shù)ATM兼有電路交換的可靠性、實(shí)時(shí)性和分組交換的高效性、靈活性面向B-ISDN的技術(shù)“異步”的含義是指各終端之間沒有共同的時(shí)間參考4.3.3ATM的網(wǎng)絡(luò)元素用戶網(wǎng)絡(luò)接口UNI（User-NetworkInterface）ATM端點(diǎn)與所連接的ATM交換機(jī)之間的接口網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)接口NNI（Network-NodeInterface）ATM網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)ATM交換機(jī)之間或在兩個(gè)ATM網(wǎng)絡(luò)之間的接口。4.3.4服務(wù)類別

如表4-3表4-3ATM網(wǎng)絡(luò)提供的四類服務(wù)

服務(wù)類別(class)A類B類C類D類AAL類型(type)AAL1，AAL5AAL2，AAL5AAL3/4，AAL5AAL3/4，AAL5比特率恒定可變是否需要同步需要不需要連接方式面向連接無連接應(yīng)用舉例64kbps話音變比特率圖像面向連接數(shù)據(jù)無連接數(shù)據(jù)4.3.5ATM服務(wù)的5個(gè)種類恒定比特率CBR（ConstantBitRate）。實(shí)時(shí)可變比特率rt-VBR(real-timeVariableBitRate)。非實(shí)時(shí)可變比特率nrt-VBR(non-real-timeVariableBitRate)。不指明比特率UBR（UnspecifiedBitRate）?？捎帽忍芈蔄BR（AvailableBitRate）。4.3.6ATM協(xié)議模型如圖4-9所示。圖4-9ATM的協(xié)議參考模型

4.3.6.1模型的平面用戶平面?？刂破矫妗９芾砥矫?。4.3.6.2模型的層次物理層PMD（PhysicalMediumDependent）子層TC（TransmissionConvergence）子層PMD子層負(fù)責(zé)傳輸和接收比特流。它完成只和媒體相關(guān)的功能，如線路編碼和解碼、比特定時(shí)以及光電轉(zhuǎn)換等。TC子層實(shí)現(xiàn)信元流和比特流的轉(zhuǎn)換，包括速率適配（空閑信元的插入）、信元定界與同步、傳輸幀的產(chǎn)生與恢復(fù)等。ATM層ATM層的功能是：信元的復(fù)用與分用

信元的VPI/VCI轉(zhuǎn)換信元首部的產(chǎn)生與提取。一般的流量控制。ATM適配層AALAAL的功能將用戶的應(yīng)用數(shù)據(jù)單元ADU劃分為信元或?qū)⑿旁匮b成為應(yīng)用數(shù)據(jù)單元ADU。

對(duì)比特差錯(cuò)進(jìn)行監(jiān)控和處理。處理丟失和錯(cuò)誤交付的信元。流量控制和定時(shí)控制。ATM適配層AALAAL子層CS（ConvergenceSublayer）子層SAR（SegmentationAndReassembly）

CS使ATM系統(tǒng)針對(duì)不同的應(yīng)用（如文件傳送、視頻點(diǎn)播等）提供不同的服務(wù)SAR負(fù)責(zé)生成48字節(jié)凈負(fù)荷，使ATM層與上層應(yīng)用無關(guān)4.3.7ATM信元結(jié)構(gòu)如圖4-10所示。

圖4-10ATM信元的結(jié)構(gòu)

ATM信元的結(jié)構(gòu)GFC（GenericFlowControl）。VCI（VirtualCircuitIdentifier）/VPI（VirtualPathIdentifier）PT（PayloadType）CLP（CellLossPriority）

HEC（HeaderErrorControl）4.3.8ATM工作原理4.3.8.1ATM的邏輯連接邏輯連接的含義數(shù)據(jù)通路，ATM在其上以固定信元長(zhǎng)度和可變速率進(jìn)行全雙工的通信邏輯連接建立過程如圖4-11所示。使用的信令報(bào)文如表4-4所示。

圖4-11邏輯連接建立和釋放

表4-4ATM的主要信令報(bào)文

報(bào)文類型當(dāng)主機(jī)發(fā)送時(shí)的意義當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送時(shí)的意義SETUP請(qǐng)求建立連接有一個(gè)入呼叫（incomingcall）CALLPROCEEDING收到入呼叫連接建立的請(qǐng)求正在進(jìn)行處理CONNECT接受了入呼叫呼叫請(qǐng)求已被接受CONNECTACK對(duì)CONNECT報(bào)文的確認(rèn)對(duì)CONNECT報(bào)文的確認(rèn)RELEASE請(qǐng)求釋放連接一個(gè)端點(diǎn)發(fā)出了連接釋放請(qǐng)求RELEASECOMPLETE對(duì)RELEASE的確認(rèn)對(duì)RELEASE的確認(rèn)ATM網(wǎng)絡(luò)建立邏輯連接4.3.8.2VCI和VPI的轉(zhuǎn)換如圖4-12、4-13所示。

圖4-12端點(diǎn)A通過ATM交換機(jī)X、Y和Z與端點(diǎn)B建立邏輯連接

圖4-13VPI/VCI轉(zhuǎn)換

4.3.9ATM適配層AAL4.3.9.1AAL層的子層如圖4-14所示。

圖4-14AAL層的子層

4.3.10AAL協(xié)議AAL1協(xié)議PDU如圖4-15所示。

圖4-15AAL1的PDU格式

4.3.10AAL協(xié)議AAL2協(xié)議PDU如圖4-16所示。

圖4-16

4.3.10AAL協(xié)議AAL3/4協(xié)議CPCS-PDU如圖4-17所示。

SAR子層的PDU的格式如圖4-18所示。

圖4-17CPCS-PDU格式

圖4-18SAR子層的PDU格式

4.3.10AAL協(xié)議AAL5協(xié)議AAL5的CPCS-PDU如圖4-19所示

圖4-194.4小結(jié)（1）ISDN：包括ISDN的含義、基本功能特點(diǎn)、支撐業(yè)務(wù)、體系結(jié)構(gòu)、ISDN用戶\網(wǎng)絡(luò)接口UNI以及ISDN的發(fā)展方向B─ISDN（2