第6章綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)3

1、通信專業(yè)職業(yè)水平考試輔導通信專業(yè)職業(yè)水平考試輔導太原理工大學 王華奎 教授2/54l眾所周知，通信網(wǎng)的兩個重要組成部分是傳輸系統(tǒng)眾所周知，通信網(wǎng)的兩個重要組成部分是傳輸系統(tǒng)和交換系統(tǒng)。當一種網(wǎng)絡的和交換系統(tǒng)。當一種網(wǎng)絡的傳輸系統(tǒng)和交換系統(tǒng)都傳輸系統(tǒng)和交換系統(tǒng)都采用數(shù)字系統(tǒng)時，就稱為綜合數(shù)字網(wǎng)采用數(shù)字系統(tǒng)時，就稱為綜合數(shù)字網(wǎng)（Integrated Digital Network，IDN）。）。這里的這里的“綜合綜合”是指將是指將“數(shù)字鏈路數(shù)字鏈路”和和“數(shù)字結點數(shù)字結點”合在一個網(wǎng)絡中。合在一個網(wǎng)絡中。如如果將各種不同的業(yè)務信息經(jīng)數(shù)字化后都在同一個網(wǎng)果將各種不同的業(yè)務信息經(jīng)數(shù)字化后都在同一個網(wǎng)絡

2、中傳送，這就是綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（絡中傳送，這就是綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（Integrated Services Digital Network，ISDN）。）。這里的這里的“綜合綜合”既指既指“綜合業(yè)務綜合業(yè)務”，也指，也指“綜合數(shù)字網(wǎng)綜合數(shù)字網(wǎng)”。3/541. ISDN的由來的由來 (1) 綜合數(shù)字網(wǎng)綜合數(shù)字網(wǎng)( IDN) IDN是以是以64kbit/s的的PCM信道為基礎，把數(shù)字時分電話交換信道為基礎，把數(shù)字時分電話交換和數(shù)字時分復用傳輸綜合起來的數(shù)字電話網(wǎng)。和數(shù)字時分復用傳輸綜合起來的數(shù)字電話網(wǎng)。 IDN實現(xiàn)從本地交換節(jié)點至另一端本地交換節(jié)點間的數(shù)字連實現(xiàn)從本地交換節(jié)點至另一端本地交換節(jié)點間的數(shù)字

3、連接，但并不涉及用戶接續(xù)到網(wǎng)絡的方式，接，但并不涉及用戶接續(xù)到網(wǎng)絡的方式，IDN概念示意圖如概念示意圖如圖圖6-1所示。所示。圖圖6-1 IDN示意圖示意圖4/54圖圖6-2 IDN通信網(wǎng)通信網(wǎng)5/54l IDN的缺點的缺點1. 經(jīng)濟性差：各種網(wǎng)絡互不兼容，終端和接入設備專經(jīng)濟性差：各種網(wǎng)絡互不兼容，終端和接入設備專用，增加用戶投資；用，增加用戶投資；2. 效率低：專網(wǎng)專用，難以互通，資源利用率低效率低：專網(wǎng)專用，難以互通，資源利用率低;3. 用戶使用不方便：各種網(wǎng)絡標準不同、號碼不同、用戶使用不方便：各種網(wǎng)絡標準不同、號碼不同、接入過程不同；接入過程不同；4. 管理復雜：不同網(wǎng)絡由不同的網(wǎng)絡

4、管理部門管理，管理復雜：不同網(wǎng)絡由不同的網(wǎng)絡管理部門管理，增加業(yè)務困難。增加業(yè)務困難。l 為了克服為了克服IDN的上述缺點，必須從根本上改變網(wǎng)絡的上述缺點，必須從根本上改變網(wǎng)絡的分立狀況，用一個單一的網(wǎng)絡來提供各種不同類的分立狀況，用一個單一的網(wǎng)絡來提供各種不同類型的業(yè)務，由此發(fā)展了綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)型的業(yè)務，由此發(fā)展了綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)(ISDN )。6/54(2) ISDN 1984年年CCITT通過了通過了I系列建議書，系列建議書，對綜合業(yè)務數(shù)字對綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)網(wǎng)ISDN的定義為：的定義為：“ISDN是由電話是由電話IDN發(fā)展起來的發(fā)展起來的一個網(wǎng)絡，它提供端到端的數(shù)字連接以支持廣泛的服一個網(wǎng)絡

5、，它提供端到端的數(shù)字連接以支持廣泛的服務，包括聲音和非聲音的，用戶的接入是通過有限的務，包括聲音和非聲音的，用戶的接入是通過有限的多用途用戶網(wǎng)絡接口標準實現(xiàn)的多用途用戶網(wǎng)絡接口標準實現(xiàn)的”。ISDN定義強調(diào)定義強調(diào)的要點是：的要點是： ISDN是以電話是以電話IDN為基礎發(fā)展起來的通信網(wǎng)；為基礎發(fā)展起來的通信網(wǎng)； ISDN支持各種電話和非電話業(yè)務，包括話音、數(shù)據(jù)傳支持各種電話和非電話業(yè)務，包括話音、數(shù)據(jù)傳輸、可視圖文、智能電報、遙測和告警等業(yè)務；輸、可視圖文、智能電報、遙測和告警等業(yè)務； 提供開放的標準接口；提供開放的標準接口； 用戶通過端到端的共路信令，實現(xiàn)靈活的智能控制。用戶通過端到端的共

6、路信令，實現(xiàn)靈活的智能控制。7/548/54用戶信息用戶信息用戶信息用戶信息ISDN交換機交換機ISDN交換機交換機終終端端分組交換能力分組交換能力電路交換能力電路交換能力無交換連接能力無交換連接能力公共信道信令能力公共信道信令能力終終端端用戶用戶信令用戶用戶信令用戶網(wǎng)絡信令用戶網(wǎng)絡信令用戶網(wǎng)絡信令用戶網(wǎng)絡信令ISDN網(wǎng)絡網(wǎng)絡圖圖6-4 ISDN的組成示意圖的組成示意圖9/54lISDN包含了七個主要功能：包含了七個主要功能： (1) 本地連接功能；本地連接功能； (2) 64kbit/s電路交換功能；電路交換功能； (3) 64kbit/s專線功能；專線功能； (4) 中髙速電路交換功能；中

7、髙速電路交換功能； (5) 分組交換功能；分組交換功能； (6) 中髙速專線功能；中髙速專線功能； (7) 公共信道信令功能。公共信道信令功能。10/54 (1) 端到端的數(shù)字連接端到端的數(shù)字連接 在在ISDN中，所有語音、數(shù)據(jù)和圖像等信號都以數(shù)中，所有語音、數(shù)據(jù)和圖像等信號都以數(shù)字形式進行傳輸和交換。這些信號都要在終端設字形式進行傳輸和交換。這些信號都要在終端設備中轉換成數(shù)字信號，然后通過數(shù)字信道將信號備中轉換成數(shù)字信號，然后通過數(shù)字信道將信號送到送到ISDN交換機，將這些數(shù)字信號交換、傳輸?shù)浇粨Q機，將這些數(shù)字信號交換、傳輸?shù)侥康亩说慕K端設備。整個過程中，所有的信號都目的端的終端設備。整個過

8、程中，所有的信號都以數(shù)字形式進行傳輸和交換。如圖以數(shù)字形式進行傳輸和交換。如圖6-5所示。所示。圖圖6-5 端到端的數(shù)字連接端到端的數(shù)字連接11/54(2) 綜合的業(yè)務綜合的業(yè)務 ISDN支持包括話音、數(shù)據(jù)、文字、圖像在內(nèi)的各支持包括話音、數(shù)據(jù)、文字、圖像在內(nèi)的各種綜合業(yè)務。任何形式的原始信號，只要能夠轉種綜合業(yè)務。任何形式的原始信號，只要能夠轉變成數(shù)字信號，都可以利用變成數(shù)字信號，都可以利用ISDN來進行傳送和交來進行傳送和交換，實現(xiàn)用戶之間的通信。換，實現(xiàn)用戶之間的通信。ISDN的業(yè)務不僅覆蓋的業(yè)務不僅覆蓋了現(xiàn)有各種通信網(wǎng)的全部業(yè)務，而且包括了多種了現(xiàn)有各種通信網(wǎng)的全部業(yè)務，而且包括了多種

9、多樣的新型業(yè)務。多樣的新型業(yè)務。12/54(3) 標準的用戶一網(wǎng)絡接口標準的用戶一網(wǎng)絡接口 標準化、多用途的用戶標準化、多用途的用戶網(wǎng)絡接口是網(wǎng)絡接口是ISDN的關鍵。的關鍵。為保證為保證ISDN用戶用戶網(wǎng)絡接口的通用性，網(wǎng)絡接口的通用性，ITU建議建議了幾種接口的標準，對于接口上的信道速率、信了幾種接口的標準，對于接口上的信道速率、信道組成、插頭插座的形狀、控制信號格式及通信道組成、插頭插座的形狀、控制信號格式及通信過程等都有明確的規(guī)定。接口標準化促成終端設過程等都有明確的規(guī)定。接口標準化促成終端設備的可攜性，使不同業(yè)務類型、不同廠家生產(chǎn)的備的可攜性，使不同業(yè)務類型、不同廠家生產(chǎn)的設備都可以

10、按照這些設備都可以按照這些ISDN標準連接，方便地接入標準連接，方便地接入網(wǎng)絡。同時，接口的標準化還簡化了網(wǎng)絡的管理網(wǎng)絡。同時，接口的標準化還簡化了網(wǎng)絡的管理工作，網(wǎng)絡不再關心在一個接口上使用的是哪種工作，網(wǎng)絡不再關心在一個接口上使用的是哪種類型的終端設備，只管理類型的終端設備，只管理“接口接口”本身。本身。13/54l國際電信聯(lián)盟電信標準化組織（國際電信聯(lián)盟電信標準化組織（ITU-T）關于）關于ISDN協(xié)議的描述見下表。協(xié)議的描述見下表。協(xié)議系列協(xié)議系列協(xié)議的用途協(xié)議的用途E這些協(xié)議為建議的這些協(xié)議為建議的ISDN電話網(wǎng)絡標準。如，電話網(wǎng)絡標準。如，E.146協(xié)議描述協(xié)議描述了了ISDN的國

11、際地址。的國際地址。I這些協(xié)議主要涉及概念、術語和一般的方法。這些協(xié)議主要涉及概念、術語和一般的方法。I.100系列包系列包括了括了ISDN的基本概念和其他的基本概念和其他I系列建議的結構；系列建議的結構；I.200系列涉系列涉及有關及有關ISDN服務的方面；服務的方面；I.300系列描述了網(wǎng)絡結構和運行；系列描述了網(wǎng)絡結構和運行；I.400系列描述了用戶系列描述了用戶-網(wǎng)絡接口特性；網(wǎng)絡接口特性；I.600系列描述了維護系列描述了維護原則以及操作和其他特性。原則以及操作和其他特性。Q這些協(xié)議覆蓋了有關交換和信令的運行部分。這些協(xié)議覆蓋了有關交換和信令的運行部分。 “信令信令”在在這里的意思是

12、指呼叫設置的處理。這里的意思是指呼叫設置的處理。Q.921描述了描述了ISDN D信道信道上鏈路訪問規(guī)程上鏈路訪問規(guī)程(LAPD)的數(shù)據(jù)鏈路進程，類似于的數(shù)據(jù)鏈路進程，類似于OSI模型模型的第的第2層功能。層功能。Q.931制定了制定了OSI參考模型的第參考模型的第3層功能。層功能。14/54lISDN協(xié)議的結構模型協(xié)議的結構模型 該模型基于該模型基于OSI模型，模型，ITU-T為為ISDN協(xié)議設協(xié)議設計了一個立體的結構計了一個立體的結構模型，如圖模型，如圖6-6所示。所示。這個模型包含了一個這個模型包含了一個ISDN終端或網(wǎng)絡節(jié)點終端或網(wǎng)絡節(jié)點所包含的全部協(xié)議。所包含的全部協(xié)議。圖圖6-6

13、ISDN的結構模型的結構模型15l 該模型由該模型由3個平面組成，對應個平面組成，對應3種不同類型的信息種不同類型的信息:(1) 控制平面控制平面(C)，是關于控制信令的協(xié)議，它覆蓋了，是關于控制信令的協(xié)議，它覆蓋了所有對呼叫和到網(wǎng)絡性能的控制，共分所有對呼叫和到網(wǎng)絡性能的控制，共分7層。層。(2) 用戶平面用戶平面(U)，是關于用戶信息的協(xié)議，它覆蓋了，是關于用戶信息的協(xié)議，它覆蓋了在用戶信息傳送信道上實行數(shù)據(jù)交換的全部規(guī)則，在用戶信息傳送信道上實行數(shù)據(jù)交換的全部規(guī)則，也分也分7層。層。(3) 管理平面管理平面(M)，是關于終端或，是關于終端或ISDN節(jié)點內(nèi)部操作節(jié)點內(nèi)部操作功能的規(guī)則，不分

14、層。功能的規(guī)則，不分層。 一般說來，一般說來， C平面和平面和U平面都可以通過原語和平面都可以通過原語和M平面進行通信，由平面進行通信，由M平面中的管理實體協(xié)調(diào)平面中的管理實體協(xié)調(diào)C和和U之間的動作。之間的動作。 C和和U之間不直接通信。之間不直接通信。16l用戶用戶網(wǎng)絡接口協(xié)議網(wǎng)絡接口協(xié)議 用戶終端設備和網(wǎng)絡間的控制協(xié)議結構如圖用戶終端設備和網(wǎng)絡間的控制協(xié)議結構如圖6-7所所示。該接口上的信道主要有兩類：示。該接口上的信道主要有兩類：B信道和信道和D信道信道圖圖6-7 用戶網(wǎng)絡接口協(xié)議結構用戶網(wǎng)絡接口協(xié)議結構17l在第在第1層上，因為層上，因為B信道和信道和D信道復用在同一個物理信道復用在同

15、一個物理傳輸媒體上，所以這兩種信道使用相同的協(xié)議：傳輸媒體上，所以這兩種信道使用相同的協(xié)議：ITU-T的的I.430和和I.431建議分別是基本速率接口和一建議分別是基本速率接口和一次群速率接口的第次群速率接口的第1層協(xié)議。層協(xié)議。l第第2層向上，層向上，B信道和信道和D信道開始使用不同的協(xié)議。信道開始使用不同的協(xié)議。l第第3層的協(xié)議和層的協(xié)議和D信道上傳送的信息種類有關：呼信道上傳送的信息種類有關：呼叫控制信令協(xié)議是叫控制信令協(xié)議是I.451 分組數(shù)據(jù)使用分組數(shù)據(jù)使用X.25第第3級協(xié)級協(xié)議。議。 D信道的高層信道的高層(47層層)可能會有一些提供端到可能會有一些提供端到端用戶信令的功能，具

16、體協(xié)議有待進一步確定。端用戶信令的功能，具體協(xié)議有待進一步確定。18/54lISDN的一般結構如圖的一般結構如圖6-8所示。它由用戶網(wǎng)絡、局所示。它由用戶網(wǎng)絡、局域網(wǎng)絡和傳輸網(wǎng)絡三部分組成。域網(wǎng)絡和傳輸網(wǎng)絡三部分組成。圖圖6-8 ISDN的網(wǎng)絡結構的網(wǎng)絡結構19/54(1) 用戶網(wǎng)絡：用戶所在地的設備及接口，如終端設用戶網(wǎng)絡：用戶所在地的設備及接口，如終端設備備TE、終端適配器、終端適配器TA、網(wǎng)絡終接設備、網(wǎng)絡終接設備NT等。等。(2) 局域網(wǎng)絡：包括一個本地交換機（即用戶環(huán)路）局域網(wǎng)絡：包括一個本地交換機（即用戶環(huán)路）內(nèi)放置的一組設備，其中有網(wǎng)絡終端內(nèi)放置的一組設備，其中有網(wǎng)絡終端NT和線

17、路和線路終端終端LT的傳輸系統(tǒng)，遠端復用和分接器（集中的傳輸系統(tǒng)，遠端復用和分接器（集中器）及交換單元。一個器）及交換單元。一個ISDN業(yè)務局，它由本地業(yè)務局，它由本地交換機和相關的其他設備構成。交換機和相關的其他設備構成。(3) 傳輸網(wǎng)絡：包括各種功能的傳輸網(wǎng)絡，即窄帶傳傳輸網(wǎng)絡：包括各種功能的傳輸網(wǎng)絡，即窄帶傳輸網(wǎng)、寬帶傳輸網(wǎng)、公共信令傳輸網(wǎng)以及分組交輸網(wǎng)、寬帶傳輸網(wǎng)、公共信令傳輸網(wǎng)以及分組交換網(wǎng)等。換網(wǎng)等。64kbit/s 電路交換連接的是電路交換連接的是ISDN的基本的基本功能，此外，還有功能，此外，還有 384kbit/s 的中速電路交換功的中速電路交換功能及大于能及大于1.5Mbi

18、t/s 的高速電路交換功能。的高速電路交換功能。20/54l圖圖6-9給出給出ISDN用戶用戶/網(wǎng)絡接口的參考配置。網(wǎng)絡接口的參考配置。參考配參考配置是指用參考點和功能群的概念規(guī)定了置是指用參考點和功能群的概念規(guī)定了ISDN用戶系用戶系統(tǒng)的標準結構，是制定統(tǒng)的標準結構，是制定ISDN用戶出入口的根據(jù)。用戶出入口的根據(jù)。TE2TE1TANT2NT1LTET用戶側傳輸線交換局側RSTUVR，S，T，U，V：ISDN 參考點 TE1，TE2：終端設備TA：終端適配器 L T：線路終端 ET：交換終端NT1，NT2：網(wǎng)絡終端圖圖6-9 ISDN用戶網(wǎng)絡接口的參考配置用戶網(wǎng)絡接口的參考配置21(1) 基

19、本速率接口基本速率接口BRI(Basic Rate Interface)信道結構：信道結構：(2BD)B：64kb/s D：16kb/s凈速率：凈速率：2BD264kb/s16kb/s=144kb/s實際速率凈速率控制信息實際速率凈速率控制信息U接口接口160kb/s S/T接口接口192kb/s(2) 一次群速率接口一次群速率接口PRI(Primary Rate Interface)信道結構：信道結構：(30BD)或或(23BD)B：64kb/s D：64kb/s凈速率：凈速率：30BD1984kb/s 23BD1536kb/sT/U接口接口實際速率凈速率控制信息實際速率凈速率控制信息 30

20、BD2048kb/s 23BD1544kb/s22BRIDB1B2PRIDB1B30基本速率數(shù)字管道，基本速率數(shù)字管道，144kbps一次群速率一次群速率數(shù)字管道，數(shù)字管道，2Mbps23lISDN具有多種能力，用以承載不同的業(yè)務：具有多種能力，用以承載不同的業(yè)務： (1) 電路交換能力；電路交換能力； (2) 分組交換能力；分組交換能力； (3)無交換連接能力；無交換連接能力； (4) 公共信道信令能力。公共信道信令能力。lISDN具有具有3種不同的信令種不同的信令： (1) 用戶網(wǎng)絡信令；用戶網(wǎng)絡信令； (2) 網(wǎng)絡內(nèi)部信令網(wǎng)絡內(nèi)部信令； (3) 用戶用戶信令用戶用戶信令。24l 信道是提

21、供業(yè)務用的傳輸通道，它表示接口信息傳送信道是提供業(yè)務用的傳輸通道，它表示接口信息傳送能力。能力。 ISDN的信道可以分成以下幾種類型。的信道可以分成以下幾種類型。(1) B信道：用于傳送用戶信息，傳輸速率為信道：用于傳送用戶信息，傳輸速率為64kbit/s。B信道上可以建立三種類型的連接：電路交換連接、分信道上可以建立三種類型的連接：電路交換連接、分組交換連接、半固定連接組交換連接、半固定連接(等效于租用電路等效于租用電路)。(2) D信道：速率為是信道：速率為是16kbit/s或或64kbit/s，它有兩個用途：，它有兩個用途：它可以傳送公共信道信令，而這些信令用來控制同它可以傳送公共信道信

22、令，而這些信令用來控制同一接口上的一接口上的B信道上的呼叫；信道上的呼叫；當沒有信令信息需要當沒有信令信息需要傳送時，傳送時，D信道可用來傳送分組數(shù)據(jù)或低速的遙控、信道可用來傳送分組數(shù)據(jù)或低速的遙控、遙測數(shù)據(jù)。遙測數(shù)據(jù)。(3) H信道：用于傳送高速的用戶信息，如高速傳真、圖信道：用于傳送高速的用戶信息，如高速傳真、圖像、高速數(shù)據(jù)、高質量音響及分組交換信息等。像、高速數(shù)據(jù)、高質量音響及分組交換信息等。25l CCITT只規(guī)定了兩種用戶只規(guī)定了兩種用戶/網(wǎng)絡接口，即基本速率網(wǎng)絡接口，即基本速率接口和基群速率接口。接口和基群速率接口。(1) 基本速率接口基本速率接口 該接口是把現(xiàn)有電話網(wǎng)的普通用戶線

23、作為該接口是把現(xiàn)有電話網(wǎng)的普通用戶線作為ISDN用用戶線而規(guī)定的接口，是戶線而規(guī)定的接口，是ISDN最基本的用戶最基本的用戶/網(wǎng)絡網(wǎng)絡接口。它由兩個傳輸速率為接口。它由兩個傳輸速率為64kbit/s的的B通道和一通道和一個傳輸速率為個傳輸速率為16kbit/s的的D通道構成，通常稱為通道構成，通常稱為2B+D。其中一個。其中一個B通道用來傳送電話，另一個通道用來傳送電話，另一個B通道用來傳送數(shù)據(jù)或傳真，通道用來傳送數(shù)據(jù)或傳真，D通道用來傳送信令通道用來傳送信令或分組數(shù)據(jù)信息?；蚍纸M數(shù)據(jù)信息?；舅俾式涌谥饕糜谝话慊舅俾式涌谥饕糜谝话鉏SDN用戶，可接一般用戶終端及辦公室設備等。用戶，可接

24、一般用戶終端及辦公室設備等。26(2) 一次群速率接口一次群速率接口 由多個由多個B通道和通道和D通道組合或者由通道組合或者由H通道和通道和B通道通道組合構成基群速率接口?；核俾式涌谥饕糜诮M合構成基群速率接口?；核俾式涌谥饕糜趯Ｓ糜脩艚粨Q機專用用戶交換機(PBX)用戶及主機接入用戶及主機接入ISDN?；?。基群的傳輸速率在日本和美國為群的傳輸速率在日本和美國為1544kbit/s，在中國，在中國和西歐等國為和西歐等國為2048kbit/s?？紤]到基群中所要控制?？紤]到基群中所要控制的信道數(shù)量比較大，所以規(guī)定基群中的的信道數(shù)量比較大，所以規(guī)定基群中的D信道的信道的傳輸速率為傳輸速率為64k

25、bit/s。27/54l窄帶窄帶ISDN（N-ISDN）是一種試圖以數(shù)字系統(tǒng)代替）是一種試圖以數(shù)字系統(tǒng)代替模擬電話系統(tǒng)的巨大嘗試，這種數(shù)字系統(tǒng)既要能適模擬電話系統(tǒng)的巨大嘗試，這種數(shù)字系統(tǒng)既要能適應于話音通信，又要能適應于非話音通信。由于基應于話音通信，又要能適應于非話音通信。由于基本速率的接口標準已在世界范圍內(nèi)達成了一致，所本速率的接口標準已在世界范圍內(nèi)達成了一致，所以人們以為這將導致對以人們以為這將導致對ISDN設備的大量需求，因設備的大量需求，因此會出現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)、規(guī)模經(jīng)濟以及廉價的此會出現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)、規(guī)模經(jīng)濟以及廉價的VLSI ISDN芯片。不幸的是，這一標準化過程花了許多芯片。不幸的是

26、，這一標準化過程花了許多時間，而這一領域內(nèi)的技術發(fā)展非常迅速，因此當時間，而這一領域內(nèi)的技術發(fā)展非常迅速，因此當標準最終制定出來時，它已經(jīng)過時了。標準最終制定出來時，它已經(jīng)過時了。28/54l 前述前述N-ISDN能夠提供能夠提供2Mbit/s以下數(shù)字綜合業(yè)務，以下數(shù)字綜合業(yè)務，具有較好的經(jīng)濟和實用價值。但在當時（即具有較好的經(jīng)濟和實用價值。但在當時（即20世世紀紀80年代），鑒于技術能力與業(yè)務需求的限制，年代），鑒于技術能力與業(yè)務需求的限制，N-ISDN存在以下局限性：存在以下局限性：(1)信息傳送速率有限，用戶網(wǎng)絡接口速率局限于信息傳送速率有限，用戶網(wǎng)絡接口速率局限于2048kbit/s或

27、或1544kbit/s以內(nèi)，無法實現(xiàn)電視業(yè)務和以內(nèi)，無法實現(xiàn)電視業(yè)務和高速數(shù)據(jù)業(yè)務，難以提供更新的業(yè)務。高速數(shù)據(jù)業(yè)務，難以提供更新的業(yè)務。(2)其基礎是其基礎是IDN，所支持的業(yè)務主要是，所支持的業(yè)務主要是64kbit/s的電的電路交換業(yè)務，對技術發(fā)展的適應性很差。路交換業(yè)務，對技術發(fā)展的適應性很差。29/54(3) N-ISDN的綜合是不完全的。雖然它綜合了分組的綜合是不完全的。雖然它綜合了分組交換業(yè)務，但這種綜合只是在用戶入網(wǎng)接口上實交換業(yè)務，但這種綜合只是在用戶入網(wǎng)接口上實現(xiàn)，在網(wǎng)絡內(nèi)部仍由分開的電路交換和分組交換現(xiàn)，在網(wǎng)絡內(nèi)部仍由分開的電路交換和分組交換實體來提供不同的業(yè)務。即在交換和

28、傳輸層次，實體來提供不同的業(yè)務。即在交換和傳輸層次，并沒有很好地利用分組業(yè)務對于不同速率、變比并沒有很好地利用分組業(yè)務對于不同速率、變比特率業(yè)務靈活支持的特性。特率業(yè)務靈活支持的特性。(4) N-ISDN只能支持話音及低速的非話音業(yè)務，不只能支持話音及低速的非話音業(yè)務，不能支持不同傳輸要求的多媒體業(yè)務，能支持不同傳輸要求的多媒體業(yè)務，同時整個網(wǎng)同時整個網(wǎng)絡的管理和控制是基于電路交換的，使得其功能絡的管理和控制是基于電路交換的，使得其功能簡單，無法適應寬帶業(yè)務的要求。簡單，無法適應寬帶業(yè)務的要求。30/54l所以需要一種以高效、高質量支持各種業(yè)務的，不所以需要一種以高效、高質量支持各種業(yè)務的，不

29、由現(xiàn)有網(wǎng)絡演變而成，由現(xiàn)有網(wǎng)絡演變而成，采用嶄新的傳輸方式、交換采用嶄新的傳輸方式、交換方式、用戶接入方式以及網(wǎng)絡協(xié)議的寬帶通信網(wǎng)，方式、用戶接入方式以及網(wǎng)絡協(xié)議的寬帶通信網(wǎng)，以提供高于以提供高于PCM一次群速率的傳輸信道，能夠適一次群速率的傳輸信道，能夠適應從速率最低的遙測遙控應從速率最低的遙測遙控(十幾十幾bit/s到幾十到幾十bit/s )，到高清晰度電視到高清晰度電視HDTV(100Mbit/s150Mbit/s)或近或近Gbit/s的寬帶信息檢索業(yè)務，都以同樣的方式在網(wǎng)的寬帶信息檢索業(yè)務，都以同樣的方式在網(wǎng)絡中傳送和交換，共享網(wǎng)絡資源。同時與提供同樣絡中傳送和交換，共享網(wǎng)絡資源。同時

30、與提供同樣業(yè)務的其他網(wǎng)絡相比，它的生產(chǎn)、運行和維護費用業(yè)務的其他網(wǎng)絡相比，它的生產(chǎn)、運行和維護費用都比較低廉，當時都比較低廉，當時CCITT將這種網(wǎng)絡定名為寬帶將這種網(wǎng)絡定名為寬帶ISDN或稱或稱B-ISDN 。31/54l要形成要形成B-ISDN，其技術的核心是高效的傳輸、交，其技術的核心是高效的傳輸、交換和復用技術。人們在研究分析了各種電路交換和換和復用技術。人們在研究分析了各種電路交換和分組交換技術之后，認為快速分組交換是唯一可行分組交換技術之后，認為快速分組交換是唯一可行的技術。國際電聯(lián)的技術。國際電聯(lián)(ITU-T)于于1988年把它正式命名年把它正式命名為為ATM(Asynchron

31、ous Transfer Mode )，并推薦為，并推薦為B-ISDN的信息傳遞模式，稱為的信息傳遞模式，稱為“異步傳遞方式異步傳遞方式” 。ITU-T在在I.113建議中定義：建議中定義：ATM是一種傳遞模式，是一種傳遞模式，在這一模式中，信息被組成信元在這一模式中，信息被組成信元(Cell)；“異步異步”是指發(fā)時鐘和收時鐘之間容許是指發(fā)時鐘和收時鐘之間容許“異步運行異步運行”，其差，其差別用插入別用插入/ /取消信元的方式去調(diào)整；取消信元的方式去調(diào)整；“傳傳遞遞模式模式”是指信息在網(wǎng)絡中包括了傳輸和交換兩種方式。是指信息在網(wǎng)絡中包括了傳輸和交換兩種方式。32/54(1)可以實現(xiàn)網(wǎng)絡業(yè)務的完

32、全綜合化可以實現(xiàn)網(wǎng)絡業(yè)務的完全綜合化 在采用在采用ATM技術的技術的B-ISDN中，不僅可以在用戶中，不僅可以在用戶網(wǎng)絡接口上實現(xiàn)物理線路的綜合化，而且在網(wǎng)絡網(wǎng)絡接口上實現(xiàn)物理線路的綜合化，而且在網(wǎng)絡內(nèi)部采用同一交換方式實現(xiàn)不同類型、不同速率內(nèi)部采用同一交換方式實現(xiàn)不同類型、不同速率的信息交換，通過有效地均衡各種業(yè)務所需要的的信息交換，通過有效地均衡各種業(yè)務所需要的通信帶寬，達到支持多媒體通信所需要的多種多通信帶寬，達到支持多媒體通信所需要的多種多樣的通信速率。樣的通信速率。(2)支持高速率的用戶信息傳輸支持高速率的用戶信息傳輸 B-ISDN用戶網(wǎng)絡接口上用戶的最高通信速率可用戶網(wǎng)絡接口上用戶

33、的最高通信速率可以達到以達到155Mbit/s或或622Mbit/s，是，是N-ISDN的的100倍倍以上，可以提供如以上，可以提供如HDTV的高速圖像業(yè)務。的高速圖像業(yè)務。33/54(3) 能提供豐富多彩的通信業(yè)務能提供豐富多彩的通信業(yè)務N-ISDN主要提供點對點的雙向通信（交互通信）主要提供點對點的雙向通信（交互通信）業(yè)務，業(yè)務，B-ISDN除提供交互通信業(yè)務外，還提供分除提供交互通信業(yè)務外，還提供分配型業(yè)務，如電視廣播、視頻點播配型業(yè)務，如電視廣播、視頻點播(VOD)等。等。(4) 傳輸及處理的成本低傳輸及處理的成本低ATM網(wǎng)絡得到高速大容量的同步光纖網(wǎng)網(wǎng)絡得到高速大容量的同步光纖網(wǎng)(S

34、ONET)或同步數(shù)字系列或同步數(shù)字系列(SDH)的支持。采用光傳輸方式，的支持。采用光傳輸方式，不僅可提供巨大的傳輸容量，而且可利用波分復不僅可提供巨大的傳輸容量，而且可利用波分復用用(WDM)技術，使同一根光纖上傳輸?shù)娜萘砍杀都夹g，使同一根光纖上傳輸?shù)娜萘砍杀对黾?，使得相同容量的光纖傳輸系統(tǒng)比銅線傳輸增加，使得相同容量的光纖傳輸系統(tǒng)比銅線傳輸系統(tǒng)成本低得多。系統(tǒng)成本低得多。34/541. ATM的基本概念的基本概念 人們習慣上把電信網(wǎng)分為傳輸、復用、交換、終端人們習慣上把電信網(wǎng)分為傳輸、復用、交換、終端等幾個部分，其中除終端以外的傳輸、復用和交換等幾個部分，其中除終端以外的傳輸、復用和交換三

35、個部分合起來統(tǒng)稱為傳遞方式三個部分合起來統(tǒng)稱為傳遞方式(也叫轉移模式也叫轉移模式)。目前應用的傳遞方式可分為兩種：目前應用的傳遞方式可分為兩種： 同步傳遞方式同步傳遞方式(STM)：主要特征是采用時分復用，主要特征是采用時分復用，各路信號都是按一定時間間隔周期性出現(xiàn)，接收端各路信號都是按一定時間間隔周期性出現(xiàn)，接收端可根據(jù)時間（或者說靠位置）識別每路信號?？筛鶕?jù)時間（或者說靠位置）識別每路信號。 異步傳遞方式異步傳遞方式(ATM)：采用統(tǒng)計時分復用，各路信采用統(tǒng)計時分復用，各路信號不是按照一定時間間隔周期性地出現(xiàn)，接收端要號不是按照一定時間間隔周期性地出現(xiàn)，接收端要根據(jù)標志識別每路信號。根據(jù)標

36、志識別每路信號。35/54lATM的定義：的定義：ATM是一種傳遞模式，在這種模式是一種傳遞模式，在這種模式中，信息被分成信元來傳遞，而包含同一用戶信息中，信息被分成信元來傳遞，而包含同一用戶信息的信元不需要在傳輸鏈路上周期性地出現(xiàn)。因此這的信元不需要在傳輸鏈路上周期性地出現(xiàn)。因此這種種傳遞模式是異步傳遞模式是異步的。的。 從這個意義上來看，從這個意義上來看，ATM是采用統(tǒng)計時分復用，是采用統(tǒng)計時分復用，各路信號不是按照一定時間間隔周期性地出現(xiàn)，要各路信號不是按照一定時間間隔周期性地出現(xiàn)，要根據(jù)標志識別每路信號。這種轉移模式是異步的根據(jù)標志識別每路信號。這種轉移模式是異步的（統(tǒng)計時分復用也叫異

37、步時分復用）。（統(tǒng)計時分復用也叫異步時分復用）。36/54ATM則是用則是用單元字頭內(nèi)單元字頭內(nèi)的標記符識的標記符識別信道別信道(標記標記多路復用多路復用)。STM要求有固要求有固定的幀周期，定的幀周期，用電路交換復用電路交換復用技術，靠幀用技術，靠幀內(nèi)時隙的相對內(nèi)時隙的相對位置識別信道位置識別信道37/54(1) ATM是面向連接的。是面向連接的。 (2) ATM采用異步時分復用。采用異步時分復用。 ATM是按需分配帶寬的，可以是按需分配帶寬的，可以滿足不同用戶傳遞不同業(yè)務的帶寬需要。滿足不同用戶傳遞不同業(yè)務的帶寬需要。(3) ATM網(wǎng)取消逐段鏈路的差錯控制和流量控制。網(wǎng)取消逐段鏈路的差錯控

38、制和流量控制。ATM協(xié)議協(xié)議運行在誤碼率很低的光纖傳輸網(wǎng)上，同時預約資源機制保運行在誤碼率很低的光纖傳輸網(wǎng)上，同時預約資源機制保證網(wǎng)絡中傳輸?shù)呢撦d小于子網(wǎng)絡的傳輸能力。證網(wǎng)絡中傳輸?shù)呢撦d小于子網(wǎng)絡的傳輸能力。(4) ATM信元頭部功能被簡化。由于信元頭部功能被簡化。由于ATM網(wǎng)絡中鏈路的功能網(wǎng)絡中鏈路的功能變得非常有限，故信元頭部變得異常簡單，依靠信元頭部變得非常有限，故信元頭部變得異常簡單，依靠信元頭部的虛電路標志可以很容易地將不同的虛電路信息復用到一的虛電路標志可以很容易地將不同的虛電路信息復用到一條物理通道上。條物理通道上。(5) 采用固定長度的短分組。定長比可變長信元的控制與交換采用固

39、定長度的短分組。定長比可變長信元的控制與交換更容易用硬件實現(xiàn)，利于向高速化方向發(fā)展。更容易用硬件實現(xiàn)，利于向高速化方向發(fā)展。38/54lATM信元信元 ATM的信元具有固的信元具有固定的長度，從傳輸定的長度，從傳輸效率、時延及系統(tǒng)效率、時延及系統(tǒng)實現(xiàn)的復雜性考慮，實現(xiàn)的復雜性考慮，CCITT規(guī)定規(guī)定ATM信信元長度為元長度為53字節(jié)。字節(jié)。信元的結構如圖信元的結構如圖6.7所示。所示。39/54l每個信元長度為每個信元長度為53個字節(jié)個字節(jié)。l前前5個字節(jié)為信頭個字節(jié)為信頭(header)；包含有各種控制信息，；包含有各種控制信息，主要是表示信元去向的邏輯地址，還有一些維護信主要是表示信元去向

40、的邏輯地址，還有一些維護信息、優(yōu)先級以及信頭的糾錯碼。息、優(yōu)先級以及信頭的糾錯碼。l后面后面48字節(jié)是信息段，也叫信息凈負荷，它載荷來字節(jié)是信息段，也叫信息凈負荷，它載荷來自各種不同業(yè)務的用戶信息。自各種不同業(yè)務的用戶信息。l信元的格式與業(yè)務類型無關，任何業(yè)務信息都經(jīng)過信元的格式與業(yè)務類型無關，任何業(yè)務信息都經(jīng)過切割封裝成切割封裝成相同長度統(tǒng)一格式的信元分組，在每個相同長度統(tǒng)一格式的信元分組，在每個分組中加上頭標，以到達目的地。信元通過一條虛分組中加上頭標，以到達目的地。信元通過一條虛信道進行傳輸，路由的選擇由信頭中的標號決定。信道進行傳輸，路由的選擇由信頭中的標號決定。40/54lATM信頭

41、結構有兩種類型，信頭結構有兩種類型，如圖如圖6.8所示。所示。u用于用戶用于用戶-網(wǎng)絡接口的信頭網(wǎng)絡接口的信頭(UNI信頭信頭)u用于網(wǎng)絡節(jié)點接口的信頭用于網(wǎng)絡節(jié)點接口的信頭(NNI信頭信頭)41/54lGFC：一般流量控制，：一般流量控制，4bit。在。在B-ISDN中，為了控制共享傳中，為了控制共享傳輸媒體的多個終端接入而定義了輸媒體的多個終端接入而定義了GFC，由，由GFC控制產(chǎn)生于控制產(chǎn)生于用戶終端方向的信息流量，減小用戶側出現(xiàn)的短期過載。用戶終端方向的信息流量，減小用戶側出現(xiàn)的短期過載。lVPI：虛路徑標識碼。：虛路徑標識碼。UNI和和NNI中的中的VPI字段分別含有字段分別含有8b

42、it和和12bit，可分別標識，可分別標識28條和條和212條虛路徑。條虛路徑。 lVCI：虛信道標識碼，：虛信道標識碼，16bit。用于虛信道路由選擇，它既適。用于虛信道路由選擇，它既適用于用戶網(wǎng)絡接口，也適用于網(wǎng)絡節(jié)點接口。故對每個用于用戶網(wǎng)絡接口，也適用于網(wǎng)絡節(jié)點接口。故對每個VP定義了定義了216條虛信道。條虛信道。lPT：凈荷類型指示段，：凈荷類型指示段，3bit，標識信息字段中的內(nèi)容是用戶，標識信息字段中的內(nèi)容是用戶信息還是控制信息。信息還是控制信息。 lCLP：信元丟失優(yōu)先級，：信元丟失優(yōu)先級，1bit，表示信元的相對優(yōu)先等級，表示信元的相對優(yōu)先等級。lHEC：信頭差錯控制碼，：

43、信頭差錯控制碼，8bit，用于信頭差錯的檢測、糾正，用于信頭差錯的檢測、糾正以及信以及信元定界。元定界。42/541. 異步時分復用異步時分復用lATM技術是采用異步時分復用方式的。異步時分復用的概技術是采用異步時分復用方式的。異步時分復用的概念是：來自不同信源的信息信元用異步時分復用的方式復念是：來自不同信源的信息信元用異步時分復用的方式復用，具有同樣標志的信元在傳輸線上并不對應著某個固定用，具有同樣標志的信元在傳輸線上并不對應著某個固定的時隙，也不是按周期出現(xiàn)的。也就是說信息和它在時域的時隙，也不是按周期出現(xiàn)的。也就是說信息和它在時域中的位置沒有固定的關系，信息只是按信頭中的標志來區(qū)中的位

44、置沒有固定的關系，信息只是按信頭中的標志來區(qū)分的，這種復用方式稱為異步時分復用。分的，這種復用方式稱為異步時分復用。lATM的復用方式不是固定時隙分配，而是非周期的信元復的復用方式不是固定時隙分配，而是非周期的信元復用，所以用，所以ATM具有動態(tài)分配帶寬的特點。它適合于傳輸突具有動態(tài)分配帶寬的特點。它適合于傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)，也就是，如果某一信源的信息量大時，就分配發(fā)性數(shù)據(jù)，也就是，如果某一信源的信息量大時，就分配給它較多信元；反之，信息量較小時，就分配給它較少信給它較多信元；反之，信息量較小時，就分配給它較少信元；如果沒有信息時，就不分配給它信元。所以，異步時元；如果沒有信息時，就不分配給它信元

45、。所以，異步時分復用又稱為統(tǒng)計時分復用。分復用又稱為統(tǒng)計時分復用。43/542. ATM虛連接虛連接lATM是采用面向連接的技術。面向連接的特點是通信過程是采用面向連接的技術。面向連接的特點是通信過程的實現(xiàn)要有三個階段，即建立電路連接、數(shù)據(jù)傳輸、電路連的實現(xiàn)要有三個階段，即建立電路連接、數(shù)據(jù)傳輸、電路連接的拆除。接的拆除。ATM的電路連接不是固定物理電路的連接，而的電路連接不是固定物理電路的連接，而是采用虛電路連接，稱為虛連接。虛連接也稱為邏輯信道。是采用虛電路連接，稱為虛連接。虛連接也稱為邏輯信道。ATM的虛連接是由虛信道的虛連接是由虛信道VC和虛通道和虛通道VP來實現(xiàn)的。來實現(xiàn)的。(1)

46、虛信道虛信道VC和虛通道和虛通道VPuVC：描述：描述ATM信元單向傳送能力，是傳送信元單向傳送能力，是傳送ATM信元的邏輯信道，信元的邏輯信道，即子信道。即子信道。uVCI：虛信道標志符。具有相同的：虛信道標志符。具有相同的VCI的信元是在同一個邏輯信道的信元是在同一個邏輯信道（即虛通路）上傳送的。（即虛通路）上傳送的。uVP：傳送：傳送ATM信元的一種邏輯信道。一個信元的一種邏輯信道。一個VP中包含一組中包含一組VC。uVPI：虛通道標志符。它標識了具有相同：虛通道標志符。它標識了具有相同VPI的一束的一束VC。44/54lVC、VP與物理媒介之間的關系如圖與物理媒介之間的關系如圖6.9(

47、a)所示，圖所示，圖6.9(b)所示是所示是VP與與VC的時分復用關系。的時分復用關系。 (b)圖圖6.9 VC 、VP與物理媒體的關系示意圖與物理媒體的關系示意圖 45/54lATM 交換的定義交換的定義 u從一條邏輯從一條邏輯 ATM 信道到一條或多條邏輯信道到一條或多條邏輯 ATM 信道的信信道的信息交換；而在該交換過程中，選擇可以在許多邏輯息交換；而在該交換過程中，選擇可以在許多邏輯 ATM 信道中進行。信道中進行。l邏輯邏輯 ATM 信道信道u以物理端口以及該物理端口上的邏輯信道來表征：以物理端口以及該物理端口上的邏輯信道來表征：n邏輯邏輯 ATM 信道信道 = 物理端口物理端口 +

48、 物理端口上的邏輯信道物理端口上的邏輯信道 物理端口號：表征了物理入線或出線物理端口號：表征了物理入線或出線 物理端口上的邏輯信道：由虛通路物理端口上的邏輯信道：由虛通路/虛信道標識虛信道標識 (VPI/VCI) 表征表征lATM 交換功能的組成交換功能的組成u時分交換、空分交換、信元頭交換（翻譯）時分交換、空分交換、信元頭交換（翻譯）46/54lATM 出現(xiàn)以前的交換方式出現(xiàn)以前的交換方式u電路交換：基于電路交換：基于 STM 原理的交換（如電話交換）；原理的交換（如電話交換）；u分組交換（分組交換（X.25、幀中繼等）。、幀中繼等）。l這些技術不能直接適用于這些技術不能直接適用于 ATM

49、交換，交換，主要原因是主要原因是uATM 信息流的統(tǒng)計行為；信息流的統(tǒng)計行為；uATM 具有極高的信息處理速度；具有極高的信息處理速度；uATM 信元的固定長度；信元的固定長度；u有限的信元頭功能；有限的信元頭功能；u不同用途的不同用途的 ATM 交換系統(tǒng)差異很大。交換系統(tǒng)差異很大。47/54lATM交換機由交換機由 5 大功能模塊組成：入線處理模塊、大功能模塊組成：入線處理模塊、出線處理模塊、交換模塊，如圖出線處理模塊、交換模塊，如圖6.12所示。所示。圖圖6.12 ATM交換機的組成結構交換機的組成結構48/546.11 ATM交換基本原理交換基本原理在輸入鏈路在輸入鏈路Il上信頭值為上信頭值為x的所有信元都被交換到的所有信元都被交換到輸出線輸出線O1，信頭值為，信頭值為k。在輸入鏈路在輸入鏈路IM上信頭值