ISDN

ISDN综合业务数字网（Integrated Services Digital Network，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。

基本概念
ISDN的提出
　　ISDN的提出最早为了综合电信网的多种业务网络。由于传统通信网是业务需求推动的，所以各个业务网络如电话网、电报网和数据通信网等各自独立且业务的运营机制各异，这样对网络运营商 　　  isdn
而言运营、管理、维护复杂，资源浪费；对用户而言，业务申请手续复杂、使用不便、成本高；同时对整个通信的发展来说，这种异构体系对未来发展适应性极差。于是将话音、数据、图像等各种业务综合在统一的网络内成为一种必然，这就是综合业务数字网(IntegratedServicesDigitalNetwork)的提出。
ISDN的概念模型
　　1、ISDN的定义按照原CCITT的定义，ISDN是以提供了端到端的数字连接的综合数字电话网IDN为基础发展起来的通信网，用以支持电话及非话的多种业务；用户通过一组有限的标准用户网络接口接入ISDN网内。即ISDN： 　　(1)是通信网； 　　(2)以电话网、IDN为基础发展而成； 　　(3)支持端到端(End-to-End)的数字连接； 　　(4)支持各种通信业务； 　　(5)支持话音类及非话业务； 　　(6)提供标准的用户-网络接口(UNI)； 　　(7)使得用户能通过一组有限个多用途的UNI接入ISDN。 　　2、业务综合 　　ISDN概念中的业务综合的核心是从用户端出发，建立了一套标准的用户和网络接口协议体系(UNI：User-NetworkInterface)。同时给出了各ISDN网络间互联的NNI接口。这样，非常简单的统一了开发标准，提供了一个厂商间开放的竞争环境。 　　3、ISDN的承载业务类型 　　  isdn
在ISDN概念模型中，各种业务类型按照业务的数据率分为两级。 　　◆基本速率接口(BRI：BasicRateInterface)，该速率由两个承载信道和一个数据控制信道构成，称为2B+D，其中B(Bearer)为标准PCM速率64kbps，D(Data)为16kbps。该速率适用于家用或小型企业需要。 　　◆基群速率接口(PRI：PrimaryRateInterface)，该速率支持T1(23B+D：1.544Mbps)和E1(30B+D：2.048Mbps)，适用于大容量用户或集团用户。(D：64kbps)其中T1主要适用于日本和北美地区，E1适用于欧洲和中国等地区。 　　4、ISDN协议模型 　　第一层：物理层，规定了ISDN各种设备的电气机械特性，及物理电气信号标准； 　　第二层：数据链路层，完成物理连接间的数据成帧/解帧及相应的纠错等功能，向上层提供一条无差错的通信链路； 　　第三层：网络层，进行路由选择、数据交换等，负责把端到端的消息正确地传递到对端。 　　而其中的第四层描述进程间通信、与应用无关的用户服务及其相关接口和各种应用，这部分协议不在ISDN规定之内，由相关应用决定。

发展历程
世界
　　1970年代产生了电话网的数字技术取代机械交换。这项技术给用户提供了更好的功能和更佳的通话质量。标准化组织国际电报电话咨询委员会(CCITT,今国际电信联盟(ITU))1980年为数字电话网制定了以“ISDN”命名的技术规范。
欧洲
　　1988年欧洲电信标准组织(ETSI)EG-Kommission起草一个标准,这个标准用于建立一个通用的数字电话网络。1989年4月6日来自20个欧洲国家的26个电信运营商接收了Euro-ISDN标准，这一标准统一作为各国的国家ISDN系统，并对相关技术进行优化。199312月产生了Euro-ISDN摘要，这就是《欧洲ISDNImplementation谅解备忘录》基础。
德国
　　德国邮政于1979决定将德国所有本地电话数字化。当时对这一技术的风险也有人提出警告。绿党的一些数据保护专家评论说，ISDN为完全捕获数据产生了“质的飞跃”，因为这一技术为捕获和保存所有连接数据提供了可能。 　　到1994年5月份，所有必要的局端软件升级都已经完成，德国具备放线能力了。从1995年开始全部电话网完成数字化，ISDN线路遍布大街小巷。到1996年年仲，德国电信积极推广ISDN技术。新装的线路费用最多至300德国马克，另加电话的话大约到700德国马克。2003初有106万3千用户使用窄带ISDN(大约占总装机的1/3)另外还有12万2500线宽带ISDN用户。
瑞士
　　1988年瑞士建立第一个以“瑞士网络1号”命名的数字ISDN网络。1996年总计超过25万用户，到2004年电话终端超过90万线。
日本
　　在日本1999年到[[2001年]间存在很多用户，但是现在大部分已经在ADSL引入后，大量减少。NTT作为主要的日本电话公司，现在还提供名为INS64和INS1500的ISDN业务。
法国
　　在法国,法兰西电信的ISDN业务名称位Numeris(基本速率)。被称为RNIS的ISDN业务在法国还有一定市场。ADSL业务抢占了ISDN的数据和互联网访问业务，但是在郊区和乡下还有一定量的用户存在。
美国
　　美国1992年开始部署名字为NI-1的ISDN系统,这个系统与DSS1有很大不同。后来又部署了改进的版本NI-2。AT&T现在还有称为5ESS的ISDN系统。但是因为市场推广不力，价格上也没有多少优势，ISDN在美国基本上已经称为鸡肋。
中国
　　中国电信产业发展很快，但是在ISDN大面积部署的时候，中国还没有引入此项技术。因此当在欧美国家ISDN很普遍的时候，中国才开始安装局端设备。而此时，ADSL技术已经成熟而且象市场推广了。 　　这样九十年代中期只有在北京，上海,广州等少数几个试点城市ISDN安装的比较多，其他城市只是小面积的使用。根本原因在于运营商需要投入巨额资金用于设备改造。当时中国电信提供的2B＋D方案是窄带ISDN标准，只能提供128Kbps的速率。用户需要承担接近1.5倍普通电话的费用。而网上业务没有真正展开，用户需要的服务和内容都得不到支持。 　　ISDN不像ADSL那样语音与数据容易分离，因此用户必须使用全部数字化的设备，这就造成运营商和用户都要投资的状况。一方面运营商要不断满足飞速增长的网络连接需求，另一方面还有发展固定电话业务。ISDN不能灵活的适应中国需求多样化的市场，只能淡出市场角逐。而DSL高带宽，大容量和低廉的改造费用让运营商很快投入到DSL网络建设。
奥地利
　　奥地利电话系统由邮政和电报部主持于1978年开始数字化。Ab1986wurdedieOES-Technikflächendeckendumgesetzt.1992年2月维也纳本地网话务区“Dreihufeisengasse&”开始ISDN试用,到那年低已经安装200多线。到1999年奥地利完成数字化总共有24万七千247.000线。2002年这一数字达到43万8千。

网络构成
　　通常，ISDN网络由三个部分构成，即：用户网、本地网和长途网。用户网指用户所在地的用户设备和配线。指由用户终端至T参考点所包含的机线设备。在ISDN环境下，用户的进网方式比电话网用户要复杂的多，一般用户网可以采用下列三种结构：
主要特点
　　1）、多种业务的兼容性:利用一对用户线可以提供电话、传真、可视图文用数据通信 　　  isdn
等多种业务。若用户需要更高速率的信息，可以使用一次群用户接口，连接用户交换机、可视电话、会议电视或计算机局域网。此外ISDN用户在每一次呼叫时，都可以根据需要选择信息速率、交换方式等。2）、数字传输:ISDN能够提供端到端的数字连接，即终端到终端之间的通道已完全数字化，具有优良的传输性能，而且信息传送速度快。 　　3）、标准化的接口:ISDN能够提供多种业务的关键在于使用标准化的用户接口。该接口有基本速率接口和一次群速率接口。基本速率接口有两条64kbit/s的信息通路和一条16kbit/s的信令通路，简称2B+D；一次群接口有30条64kbit/s的信息通路和一条64kbit/s的信令通路，简称30B+D。标准化的接口能够保证终端间的互通。1个ISDN的基本速率用户接口最多可以连接8个终端，而且使用标准化的插座，易于各种终端的接入。 　　4）、使用方便:用户可以根据需要，在一对用户线上任意组合不同类型的终端，例如可以将电话机、传真机和PC机连接在一起，可以同时打电话，发传真或传送数据。 　　5）、终端移动性:ISDN的终端可以在通信过程中暂停正在进行的通信，然后在需要时再恢复通信。这一性能给用户带来了很大的方便，用户可以在通信暂停后将终端将移至其它的房间，插入插座后再恢复通信。同时还可以设置恢复通信的身份密码。 　　6）、费用低廉: ISDN是通过电话网的数字化发展而成的，因此只需在已有的通信网中增添或更改部分设备即可以构成ISDN通信网，ISDN能够将各种业务综合在一个网内，以提高通信网的利用率，此外ISDN节省了用户线的投资，可以在经济上获得较大的利益。

工作原理
不同的层和协议
　　ISDN使用电路交换建立一个从信号源到目的地之间的物理的、永久的点对点连接。ISDN有一个国际电信联盟(ITU)定义的标准。这个标准包括OSI、底部的三层，即物理层、数据链路层和网络层(见下面的表)。在物理层， ITU定义的用户网络接口标准包括1.430基本速率接入接口和I.431主速率接入接口。ANSI已经定义用户网络接口标准为T1.601。如上所述，这个物理层使用与其物理布线结构相同的正常电话布线。ISDN B信道一般市场点对点的协议，如HDLC(高级数据链路控制)或者在2层的PPP(点对点)帧协议。然而，你有时候还能看到其它的封装，如帧中继。正如你预料的那样，在3层通常能够看到IP数据包。ISDN以全双工方式工作。全双工就是能够同时发送和接收通讯。 　　ISDN D信道将在OSI模型的3层和2层使用不同的信令协议。一般来说，在2层，LADP-D(链路接入规程-D信道)是使用的Q.921信令，DSS1(1号数字用户信令系统)是在3层使用的Q.931信令。简单地记住中间的数字对应它工作的层就很容易记住哪一个信令在哪一层工作。
ISDN组件的区别
　　作为ISDN标准的一部分，有许多种用于连接ISDN网络的设备。这种设备称作终端设备(TE)或者网络终端设备(NT)。你还有许多参考点用于定义ISDN网络中的设备的各个部分之间的连接。 　　终端设备和网络终端的定义终端设备类型1 (TE1) 是能够直接接入ISDN网络和理解ISDN标准的设备。 　　终端设备类型2 (TE2)是正式ISDN标准发布之前的设备，需要使用一个终端适配器才能接入ISDN网路。这类设备可以是只有一个串行接口的路由器，而不是一个ISDN广域网接口卡(WIC)。 这个终端适配器能够插入这个串行接口，允许使用路由器连接这个ISDN网络。另一个例子是一台电脑。 　　网络终端1 (NT1)一般是一台客户的设备，用于在ISDN网络(或者NT2设备)上实施物理层。这是连接到电信公司的U参考点。它在OSI模型的1层工作。 　　网络终端2 (NT2) 一般是电信公司的设备(在客户网站很少看到这种设备)，用于在通讯到达ISDN网络之前终止用户的NT1设备。这种设备在OSI模型中的2层和3层工作，是一种进行这种转换的智能设备。 　　终端适配器 (TA) 是一种把TE2设备信令转换为ISDN交换机使用的信令的设备。.
ISDN不同的参考点
　　R – 这个参考点用于指定TE2设备和TA设备之间的参考点。S – 这个参考点用于指定用户路由器与NT2设备之间的参考点。 　　T – 这个参考点用来指定NT1和NT2设备之间的参考点。S和T参考点有同样的功能，因此这有时候也指S/T参考点。当我们接入S/T参考点的位置时，NT2功能就是多余的了，因为它是内置的功能。 　　U – 这个参考点用于指定在ISDN承载网络上NT1设备和电信公司的终端设备之间的参考点。这不包括北美，因为北美的承载网络不提供NT1功能。

逻辑特性
脉冲标准
　　德国的ISDN起源于1TR6，从1991年开始形成了一个统一的欧洲公用标准(E-DSS-1).在欧洲以外也存在着其他的实现方式。 　　美国的ISDN叫NI-1(美国国家ISDN阶段1)和NI-2，相对应于DSS1标准，该标准不存在自己的信号通道(D-通道)，取而代之的是信号数据通过用户通道(B-通道)进行传输，相应的容量也下降为56kbit/s. 　　日本和香港的ISDN系统名字是INS-Net64，澳大利亚叫TPH1962。
语音转换
　　语音数据被ISDN系统的8K赫兹数字化(PCM)编码器调制，利用对数特性曲线(ITU-T-标准G.711,µ-law/a-Law)信号由12压缩为8,以考虑到人类特定的行为特征.占用的带宽是300到3400赫兹。
数据转换
　　B信道用于控制和同步,达到运用不同传输协议的目的.为了达到传输率加倍的效果，连接基本接口的这两条B-通道也gebündelt.如果最终能够实现终端设备同步，那么该系统就可以称为成功(例如视频会议系统)。 　　利用特殊的路由器可以把全部30个可用信道合并成一个逻辑接口，这个接口可以提供2.048kb的带宽。这项技术主要应用于企业众多的计算机接入互联网。
ISDN寻址
　　ISDN-地址是由ITU-T-策略E.164确定的。该ISDN地址由ISDN-呼号和子地址组成。例如，ISDN呼号是由一个参与者连接一个基础接口。子地址最大32个字符长度，提供例如到局域网中的主机地址(必须通过网关与ISDN网络连接)。该子地址对于ISDN网络而言是透明的，只有使用中的参与者能够识别。
设备组成
　　ISDN设备指ISDN网为用户提供ISDN业务所需要的各类设备，包括ISDN交换机、ISDN用户交换机、网络终端、接入单元和各类ISDN终端及终端适配器。

网络体系
ISDN的网络构成
　　通常，ISDN网络由三个部分构成，即：用户网、本地网和长途网。 　　  isdn
用户网指用户所在地的用户设备和配线。指由用户终端至T参考点所包含的机线设备。在ISDN环境下，用户的进网方式比电话网用户要复杂的多，一般用户网可以采用下列三种结构： 　　(1)总线结构 　　当同一用户拥有多种终端时，可以采用总线结构，这时多个终端被连接在一条无源总线上，享有相同的用户号码。该方式在一条2BD基本速率用户线上可以同时开通电话、数据、传真等多种业务，可以并接多打八个终端。因为无源总线方式的用户终端可以根据需要来配置，无需网络控制，所以这种方式具有连接电缆最短，能够实现多种功能等特点。 　　(2)星形结构 　　星形结构是通过用户交换机，即NT2，将多个ISDN终端直接通过S参考点接入网络的一种方式。这种方式适合于话音与数据业务的综合，具有各种用户终端独立运用，集中控制、维护与管理、实时透明和网络扩展容易等特点。适用于机关、公司等有ISDN要求的集团用户的进网。 　　(3)网状结构 　　网状环形结构由一组环路数字节点和环路链路组成，具有网络接口简单，分散控制和容量均等分配，即使过负荷其系统功能也较稳定等特点。但是，在某节点故障时，将影响到整个系统的正常运行，而且即使系统负荷较轻，其平均时延也较长。所以目前这方式仅限于LAN和MAN的运用。 　　本地ISDN网的建设以ISDN端局为基础。ISDN端局是为用户提供ISDN业务的最主要部分，实现ISDN功能需要在用户到端局之间使用ISDN用户信令，即DSS1，在ISDN端局之间或端局与汇接局间采用共路信令。 　　长途网是用于互连所有本地网的一组设备。因此长途网的数字化，即：引入数字长途传输设备及数字长途交换设备，以及在长途网上开通7号信令成为实现ISDN长途传输与服务的基础。
ISDN的局间信令
　　(1)消息传递部分(MTP)完成在信令网中提供可靠的信令传送功能。它包括信令数据链路、信令链路功能和信令网功能三个功能级。对应于OSI参考模型的下三层。 　　MTP的第一级是信令数据链路，用于传递信令的双向传输通路，由采用同一种数据速率在相反方向工作的两个数据通路组成，符合OSI物理层的定义要求。在数字数据链路中为64kbit/s，在模拟数据链路中是4.8kbit/s。 　　MTP的第二级是信令链路功能，完成为两个直接连接的信令点之间传递信令消息提供可靠信令链路所需的功能。 　　MTP的第三级是信令网功能。该功能为信令网的信令节点间消息传递提供所需要的功能和程序。在信令链路和信令转接点故障的情况下，可以保证可靠地传递信号消息。信令网功能包括信令消息处理和信令网管理功能两部分。 　　信令消息处理由消息选路、消息识别和消息分配三部分功能组成。信令网管理是指在信令链路或信令转接点故障的情况下重新组织网络结构，并在拥塞情况下控制业务量的功能。包括信令业务管理、信令路由管理和信令链路管理三种功能和程序。 　　(2)电话用户部分(TUP)规定了国际和国内电话呼叫必需的电话信号的功能和程序。 　　TUP可以满足数字电话网的电话业务功能的要求，但不能完全满足ISDN的业务要求，因此，当开展ISDN业务时，应当用ISDN用户部分(ISUP)替代TUP。 　　(3)ISDN用户部分规定了电话或各类非话交换业务所需要的信令功能和程序。它不但可以提供用户基本业务和补充业务，而且支持64kbit/s和n×64kbit/s等多种承载业务。ISUP可以用于国际和国内的各种通信业务的接续要求。 　　(4)信令连接控制部分(SCCP)扩展了MTP的业务功能，可以在交换局和专用中心之间传递电路相关与非电路相关的信号信息及其它类型的信息，建立无连接和面向连接的网络业务。与MTP相比，增加了利用全址地址(GT)和子系统号码(SSN)的寻址功能。 　　(5)交互能力(TC)是7号信令方式的一种通信应用协议。它仅规定了OSI的第七层(应用层)的协议(TCAP)。TCAP主要包括移动应用部分(MAP)和运营、维护和管理部分(OMAP)。MAP规定移动业务中漫游和频道越局转接等程序，OMAP仅提供MTP路由正式测试和SCCP路由正式测试程序。
ISDN的网间互通
　　ISDN是与现有各类电信网共存的，因此必须考虑ISDN与其它业务网的互通问题。所谓网络之间的互通是指ISDN与ISDN之间的互通，也包括不同ISDN网络之间的互通。与ISDN互通的非ISDN包括现行正在提供业务的各种网络，例如，现有电话网、分组数据网、专用网，其它ISDN和ISDN以外的业务提供者。 　　由于ISDN是以数字电话网为基础发展形成的，所以应该将ISDN与电话网看作是一个整体，只不过是完成不同的功能罢了。电话网在用户端只具有传输音频信号的功能，而ISDN可以处理的业务和能力远远超过了这一范围。所以当有电话呼叫时，可以在ISDN及电话网中自由地进行路由选择，即在ISDN中的终端和现有电话网中的终端之间能够自由地进行话音通信。 　　为了完成ISDN用户与现有电话网用户的通信，主要需要解决以下技术问题： 　　(1)信令系统间的互通 　　电话网的局间信号可能使用中国1号信令或7号信令电话用户部分(TUP)，而ISDN的局间信号将使用7号信令ISDN用户部分(ISUP)，所以需要完成局间信号的配合。 　　ISDN的用户信令是DSS1，所以也需要完成ISDN用户信令和电话网用户接入信号的互通。 　　(2)互通指示 　　当电话网的用户与ISDN的用户通话时，要求ISDN本地交换局能够向ISDN用户指示互通的情况，便于用户通信。而且要求无论是电话网还是ISDN都能够向用户提供各种带内信号音。 　　当一个分组方式的终端需要经过ISDN与PSPDN中的另一个分组终端通信时，有两种方式可以采用：方式A--电路交换接入公共分组数据网(PSPDN)业务；方式B--分组交换接入ISDN虚电路业务。 　　方式A是通过ISDN与PSPDN之间的接入单元(AU)建立一个透明的电路交换接入连接。AU具有互通功能，等效于IWF(Interworkingfunction)。这一连接可以由用户来建立，也可以由AU来建立。使用D通路电路交换呼叫控制程序。采用这种方式，仅使用B通路传递用户通信的消息。方式B是通过ISDN的分组处理器(PH)来建立分组方式的接入连接。与方式B相比，方式A的实施比较容易。 　　分组处理器接入点接口(PHI)是欧洲电信标准委员会ETSI定义的PH与交换机之间的标准接口。该接口以CCITTX.31建议为基础，详细规定了接口的技术规范，支持X.31建议所描述的各类业务，接口信令基于ISDNDSS1协议，采用30BD的结构。 　　ISDN以先进的网络技术为用户提供综合业务，随着ISDN在公用网上的应用范围逐渐扩大，一些ISDN专用网也在发展。特别是在某些部门和地区，ISDN专用网的发展有可能超过公用ISDN。目前，CCITT有关ISDN的建议可以用于公用网，也可以用于局域网。

用户/网络接口
基本接口
　　基本接口是把现有电话网的普通用户线作为ISDN用户线而规定的接口，它是ISDN最常用、最基本的用户-网络接口。它由两个B通路和一个D通路(2B+D)构成。B通路的速率为64kbit/s，D通路的速率为16kbit/s。所以用户可以利用的最高信息传递速率是64×2+16=144kbit/s。 　　这种接口是为最广大的用户使用ISDN而设计的。它与用户线二线双向传输系统相配合，可以满足千家万户对ISDN业务的需求。使用这种接口，用户可以获得各种ISDN的基本业务和补充业务。
一次群速率接口
　　一次群速率接口传输的速率与PCM的基群相同。由于国际上有两种规格的PCM，即1.544Mbit/s和2.048Mbit/s，所以ISDN用户-网络接口也有两种速率。 　　一次群速率用户-网络接口的结构根据用户对通信的不同要求可以有多种安排。一种典型的结构是nB+D。n的数值对应于2.048Mbit/s和1.544Mbit/s的基群，分别为30或23。在此，B通路和D通路的速率都是64kbit/s。这种接口结构，对于NT2为综合业务用户交换机的用户而言，是一种常用的选择。当用户需求的通信容量较大时（例如，大企业或大公司的专用通信网络），一个一次群速率的接口可能不够使用。这时可以多装备几个一次群速率的用户-网络接口，以增加通路数量。在存在多个一次群速率接口时，不必要每个一次群接口上都分别设置D通路，可以让n个接口合用一个D通路。 　　那些需要使用高速率通路的用户可以采用不同于nB+D的接口结构。例如，可以采用mH0+D、H11+D或H12+D等结构。还可以采用既有B通路又有H0通路的结构：nB+mH0+D，这里m×6+n≤30或23。在可以合用其它接口上的D通路时，(m×6+n)可以是31或24。
业务功能及应用
　　ISDN能够向用户提供三大类业务：承载业务（与用户终端类型无关）；用户终端业务（如数字电话、四类传真、数据通信、视频通信等）；丰富的补充业务（如主/被叫用户号码识别显示/限制、呼叫等待、呼叫转移、多用户号码、子地址、三方通信等）。