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  • 综合业务数字网

    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。在ITU的建议中,ISDN是一种在数字电话网IDN的基础上发展起来的通信网络,ISDN能够支持多种业务,包括电话业务和非电话业务。

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    历史/综合业务数字网 编辑

    现代社会,人们对通信的要求越来越高,除了原有的语音、数据、传真业务之外,还要求综合传输高清晰度电视、广播电视、高速数据传真等宽带业务。计算机技术、微电子技术、宽带通信技术和光纤传输的发展,为满足这些日益增长的通信需求提供良好的基础。

    在网络综合方面最早的尝试开始于20世纪80年代初期。首先提出了综合业务数字网(ISDN,Integrated Service Digital Network)的概念及技术。在ITU的建议中,ISDN是一种在数字电话网IDN(该网能够提供端到端的的数字连接)的基础上发展起来的通信网络,ISDN能够支持多种业务(包括电话业务以及非电话业务)。ISDN的最重要特征是能够支持端到端的数字连接,并且可实现传统话音业务和分组数据业务的综合,使数据和话音能够在同一网络中传递。ISDN与数字公用电话交换网(PSTN)有着非常紧密的联系,可认为是在PSTN上为支持数据业务扩展形成的。ISDN的最基本功能与PSTN一样,提供端到端的64kbps的数字连接以承载话音或其他业务。在此基础上,ISDN还提供更高带宽的N*64kbps电路交换功能。ISDN的综合交换节点还应具有分组交换功能,以支持数据分组的交换。在信令结构上也与PSTN相同,采用7号信令系统,其用户部分为ISUP协议。[1]

    1. ISDN在国外的发展情况

    世界上开放ISDN商用业务的国家1993年为21个,1995年发展到30个,全球的许多国家都已能提供ISDN业务。1994年ISDN用户线数为170万个,1995年增加到395万个。根据资料显示,1998 年德国ISDN用户达到280万户,渗透率达到约6%;美国、德国和日本用户线数居世界前3名,分别为350万、300万和360万个基本速率接口。法国的小商户和住宅用户是ISDN的主要使用者,占市场的74%。最初,德国电信主要为商业用户提供ISDN业务,后来开始转向小商户和住宅用户。法国是世界上第一个提供全国ISDN连接的国家,其用户数居欧洲第二。日本ISDN用户已达到300多万户,ISDN渗透率达到5%~6%,但都低于10%。根据1999年的统计,世界上基本速率接口(BRI)的用户达1420万户。

    亚洲各国ISDN的发展也是令人振奋的,1995年3月,日本ISDN业务遍及全国所有城市,98%的电话用户都已具备使用ISDN的网络条件。由于因特网的快速发展,国外ISDN 业务增长的势头一直很强劲。国外运营商采用的发展战略主要有:(1)采用优惠的业务价格,ISDN话路与普通电话话路同等收费;(2)加快和加大ISDN网络的覆盖能力;(3)重视系统集成,开发ISDN业务和应用,提供方便的ISDN服务。

    《欧洲IT观察》对ISDN的发展是最为乐观的:1999年它预计2001年全球 ISDN用户数将达到1.04亿,首次突破1亿;到2002年ISDN用户数将为1.23亿,2003年为1.39亿。但是,ISDN发展受到其他竞争技术的限制,如ADSL,这样的目标较难以实现。表1 是ISDN newsletter报导1999年7月全球ISDN的用户统计数

    表1 1999年7月 全球ISDN用户数统计

    (资料来源:Operators, industry and FT Media &Telecoms estimate)

    2. ISDN在国内的发展情况

    我国最早进行ISDN商用试验的城市是上海。1995年,上海开始商用试验网的建设,此网络独立于PSTN。之后,北京和广州开始建设小规模的商用试验网。北京在没有ISDN本地网的情况下,大胆采用从国际局入手,设置独立ISDN局和8个模块局,率先为国内的外企和商业用户开放国际ISDN业务。1996年正式将ISDN业务命名为“一线通”,非常形象地概括了ISDN的基本特性。在1996年奥运会期间,提供384kbit/s的ISDN会议电视业务,得到社会的好评。但这些试验网由于受其覆盖范围和业务功能的影响,初期业务发展缓慢。

    我国在“七五”和“八五”规划时期,ISDN是重点科技攻关项目。1985~1995年,我国建立ISDN模型网和试验网,进行ISDN实用化技术的研究。根据这些研究成果并参考国际建议,原邮电部电信传输研究所制定出一系列有关ISDN的技术标准,为ISDN在我国的商用奠定基础。

    在取得ISDN的运营经验之后,原中国电信不断加强其ISDN的建设力度原中国电信自1996年起进行国内长途网和国际局的改造,到1998年为止,全国26个省会城市的26部原有PSTN长途交换机通过版本升级和硬件改造具备了ISDN功能,其中北京、广州、南京和上海之间开放了长途ISDN业务,郑州、济南、成都和天津之间于1998年6月份加入全国联网,其他各省会城市的ISDN业务也开始逐渐开放。同时,北京、上海和广州3个国际局开放ISDN国际业务。其中北京国际局与美国、德国、新加坡、日本、英国、澳大利亚、韩国、瑞士和芬兰等国家以及中国的香港、澳门和台湾之间开放ISDN业务。1998年年底与比利时、意大利、法国、瑞典和西班牙等国家之间开通ISUP信令。上海国际局与日本以及中国的台湾、香港和澳门等国家及地区之间开通了ISUP信令,广州国际局与中国台湾、美国之间也开通ISUP信令。

    我国大陆地区ISDN发展最快的城市是上海。1997年上海建成覆盖市区的与PSTN重叠的ISDN并投入了正式商用,从此ISDN 步入健康快速的发展轨道。1997年上海全市ISDN用户仅 645户;到1998年ISDN用户达到1.7万户,较上年增长25.3倍;1999年上海ISDN用户达到7.8万户,较上年增长3.59倍;2000年上海ISDN净增用户达到10万户,超过前3年发展的总数,累计用户达到17.9万户,ISDN渗透率达到3.26%。1996年世界上ISDN渗透率最高的是德国,为3.5%,2000年上海ISDN渗透率达到3.26%,表明上海ISDN的发展水平接近了一些发达国家和地区的水平。

    与此同时,全国其他地区的ISDN业务也在迅猛发展。原中国电信“一线通”的成功发展,极大地促进我国窄带综合业务的发展。2000年全国(不含中国台湾、香港和澳门地区)ISDN用户达到近69万户,比上年底累计新增52万户,是前几年的3倍,取得了良好社会效益和企业效益。截至2001年6月,中国(不含台湾、香港、澳门)ISDN 基本接口用户达到937838户,一次群接口用户达到2830户。

    意义/综合业务数字网 编辑

    ISDN是这样一种网络,由IDN发展演变而成,提供端到端的数字连接,以支持一系列的业务(包括话音和非话音业务),为用户提供多用途的标准接口以接入网络。通信业务的综合化是利用一条用户线就可以提供电话、传真、可视图文及数据通信等多种业务。

    综合业务数字网除了可以用来打电话,还可以提供诸如可视电话、数据通信、会议电视等多种业务,从而将电话、传真、数据、图像等多种业务综合在一个统一的数字网络中进行传输和处理,这也就是“综合业务数字网”名字的来历。

    由于ISDN的开通范围比ADSL和LAN接入都要广泛得多,所以对于那些没有宽带接入的用户,ISDN似乎成了惟一可以选择的高速上网的解决办法,毕竟128kbps的速度比拨号快多了;ISDN和电话一样按时间收费,所以对于某些上网时间比较少的用户(比如每月20小时以下的用户)还是要比使用ADSL便宜很多的。另外,由于ISDN线路属于数字线路,所以用它来打电话(包括网络电话)效果都比普通电话要好得多。

    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。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以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。

    另外, ISDN也特指使用这项技术建立保持和断开电路交换的协议组 或是 isosorbide dinitrate二硝酸异山梨酯的缩写。

    (1)实现高可靠性及高质量的通信。 由于终端和终端之间的信道已经完全数字化,噪音、串音及信号衰落失真受距离与链路数增加的影响都非常小,因此通信质量很高。

    (2)使用方便。信息信道和信号信道分离。在一条约2B+D 的用户线上可以连接8台终端,可3台同时工作。

    (3)费用低廉。

    特性/综合业务数字网 编辑

    1.从定义角度分析ISDN的特性

    (1)ISDN是一个全数字的网络,实现了端到端的数字连接。现代电话网络中采用了数字程控交换机和数字传输系统,在网络内部的处理已全部数字化,但是在用户接口上仍然用模拟信号传输话音业务。而在ISDN中,用户环路也被数字化,不论原始信息是语音、文字,还是图像,都先由终端设备将信息转换为数字信号,再由网络进行传送。

    (2)由于ISDN实现了端到端的数字连接,它能够支持包括语音、数据、图像在内的各种业务,所以是一个综合业务网络。从理论上说,任何形式的原始信号,只要能够转变为数字信号,都可以利用ISDN来进行传送和交换,实现用户之间的信息交换。

    (3)各类业务终端使用一个标准接口接入ISDN。同一个接口可以连接多个用户终端,并且不同终端可以同时使用。这样,用户只要一个接口就可以使用各类不同的业务。

    2.从应用的角度分析ISDN的特性

    (1)多路性。对大部分用户来说,ISDN的最大优点之一是其具有多路性。ISDN用户可以在一对双绞线上提供两个B信道(每个64kbit/s)和一个D信道(16kbit/s),同时使用多种业务。

    (2)传输质量高。ISDN采用端到端的数字连接,不像模拟线路那样会受到静电和噪音的干扰,因此传输质量很高。由于采用了纠错编码,ISDN中传输的误码特性比电话网传输数据的误码特性至少改善了10倍。

    (3)综合性。ISDN提供各种业务,用户只需一个入网接口,就能使用网络提供的各种业务,例如,用户可以在一个基本速率接口上接入电话、电脑、会议电视和路由器等设备。

    (4)高速数据传输。使用ISDN,最高的数据传输速率可达128kbit/s,且是全双工的,是一般V.90调制解调器的理论上行速率的2倍多。

    主要种类/综合业务数字网 编辑

    ISDN有窄带和宽带两种。窄带ISDN有基本速率(2B+D,144kbps)和一次群速率(30B+D,2Mbps)两种接口。基本速率接口包括两个能独立工作的B信道(64kbps)和一个D信道(16kbps),其中B信道一般用来传输话音、数据和图像,D信道用来传输信令或分组信息。B代表承载,D代表控制。

    宽带可以向用户提供1.55Mbps以上的通信能力。但是由于宽带综合业务数字网技术复杂,投资巨大,还不大可能投入大量的使用,而窄带综合业务数字网已经非常成熟,完全具备了商用化推广的条件,因此各地开通的ISDN指的综合业务数字网实际上是窄带ISDN。由于使用了数字线路数据传输的比特误码特性比电话线路至少改善了10倍。ISDN用途广泛,只是对于我们普通人来说只有上网一项是最常用的了。

    ISDN功能群/综合业务数字网 编辑

    用户-网络接口是ISDN的用户访问ISDN的入口。在这个接口上必须满足业务综合化的要求,即要求接口具有通用性,能够接纳不同速率的电路交换业务和分组业务。一个ISDN用户-网络接口可以支持多个终端,用户接入ISDN的系统模型可用用户-网络接口的参考模型来说定义。在参考配置中使用了用户功能群的概念。功能群是接口上具有的一组功能的组合,可以是接口上所需的物理功能部件,也可以是一个抽象的概念。ISDN用户网络接口上包括以下几个功能群:[1]

    (1) 终端设备(TE)。终端设备分为两类:符合ISDN用户-网络接口标准要求的数字终端为TE1,不符合用户-网络接口要求的终端为TE2,如模拟电话机、X.25终端等。

    (2) 终端适配器(TA,Terminal Adaptor)。其功能是把非ISDN的终端(TE2)接入到ISDN网络中。TA的功能包括速率适配和协议转换等。

    (3) 网络终端设备(NT)。网络设备也分为两类:NT1和NT2。NT1为用户线传输服务,功能包括线路维护、监控、定时、馈电和复用等。NT2执行用户交换机(PBX)、局域网和中段控制设备的功能。

    (4) 线路终端设备(LT)。LT使用户环线与交换局端连接的接口设备,实现交换设备与线路传输端之间的接口功能。

    不同用户功能群之间的连接点称为接入参考点。ISDN用户网络接口中定义的参考点包括R、S、T、U等,其中S和T参考点是ISDN用户-王阔接口的标准参考嗲吗,克直接连接ISDN标准终端。通常在不使用PBX时,S和T参考可以合并,称为S/T参考点。在用户-网络接口上,ISDN定义了不同的信道用于传输信息。其中B信道是用于传输用户信息,信道带宽为64kbps。D信道用于传输电路交换所需的控制信令,也用于传输分组交换的信息。H信道用于传输大于64kbps的高带宽用户信息,根据其传输速率又可分为H0、H1(2.048Mbps)、H3、H4(130.264Mbps)等。ISDN中定义的标准接口主要包括基本速率接口(PRI)和基群接口等。基本速率接口有两条64kbps的B信道和一条16kbps的D信道组成,通常称为2B+D。其中B信道用来传输话音或其他类型的数据业务;D信道用来传输信令或分组数据。基群接口用于大业务量用户的通信,通常由多个B、D及H信道组合而成,例如30B+D(其中D信道带宽为64kbps)。

    从应用推广的情况莱卡,ISDN并未达到事先所预期的结果。ISDN主要业务仍是针对话音电话交换业务,对数据业务的支持受限于64kbps的信道带宽。因此,ISDN实际上提供的是一种窄带交换业务,尚不能满足对更高带宽数据通信的要求,如高清晰图像数据传输等。相对于以后提出的使用ATM为基础的带宽ISDN来说,ISDN通常被称为窄带ISDN(N-ISDN)。ISDN在结构上也不是真正意义上的综合,因为其内部同时采用了电路交换技术和分组技术,分别用于话音业务和数据业务,所谓综合只是在用户接口上实现,适应新业务和新技术的能力较差。

    访问方式/综合业务数字网 编辑

    综合业务数字网 综合业务数字网

    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:

    北美,中国香港和日本: 23B+1D, 总位速率1.544 Mbit/s (T1)

    欧洲,中国大陆和澳大利亚:30B+D,总位速率2.048 Mbit/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。

    D信道也可以用于发送和接受X.25数据包,接入X.25报文网络。(实际上,很少广泛使用)。

    优缺分析/综合业务数字网 编辑

    优点分析

    1.综合的通信业务:利用一条用户线路,就可以在上网的同时拨打电话、收发传真,就像两条电话线一样。

    2.传输质量高:由于采用端到端的数字传输,传输质量明显提高。

    3.使用灵活方便:只需一个入网接口,使用一个统一的号码,就能从网络得到所需要使用的各种业务。用户在这个接口上可以连接多个不同种类的终端,而且有多个终端可以同时通信。

    4.上网速率可达128kbps。

    缺点分析

    1.速度相对于ADSL和LAN等接入方式来说,速度不够快。

    2.长时间在线费用会很高。

    3.设备费用并不便宜。

    应用发展/综合业务数字网 编辑

    由于ISDN在实践中并不尽如人意,从20世纪80年代中期开始,人们开始寻求一种新的网络体系结构,以克服ISDN存在的问题。在新网络体系结构的设计时,希望它能够真正实现各种业务(话音、数据、图像,甚至未来未来新出现的业务等)的综合,能够支持各种现有业务和未来业务的不同特性;能够灵活支持不同传输速率、突发度和时间特性的业务在一个统一网络中高效传输。显然,由于宽带化和业务综合化是这种新的网络体系结构是最主要特征,因此,它被命名为宽带综合业务综合数字网(B-ISDN),以区别于原有ISDN。[1]

    由窄带ISDN向宽带ISDN的发展,可分为三个阶段。

    第一阶段是进一步实现话音、数据和图像等业务的综合。由三个独立的网构成初步综合的B-ISDN。由ATM构成的宽带交换网实现话音、高速数据和活动图像的综合传输。

    第二阶段的主要特征是B-ISDN和用户--网络接口已经标准化,光纤已进入家庭,光交换技术已广泛应用,因此它能提供包括具有多频道的高清晰度电视HDTV(High Definition Television)在内的宽带业务。

    第三阶段的主要特征是在宽带ISDN中引入了智能管理网,由智能网控制中心来管理三个基本网。智能网也可称作智能宽带ISDN,其中可能引入智能电话、智能交换机及用于工程设计或故障检测与诊断的各种智能专家系统。

    B-ISDN采用的传输模式主要有高速分组交换、高速电路交换、异步传输模式ATM和光交换方式四种。

    高速分组交换是利用分组交换的基本技术,简化了X.25协议,采用面向连接的服务,在链路上无流量控制、无差错控制,集中了分组交换和同步时分交换的优点,已有多个试验网投入运行。

    高速电路交换主要采用多速时分交换方式(TDSM),这种方式允许信道按时间分配,其带宽可为基本速率的整数倍。由于这是快速电路交换,其信道的管理和控制十分复杂,尚有许多问题需要继续研究。

    光交换技术的主要设备是光交换机,它将光技术引入传输回路,实现数字信号的高速传输和交换。

    毫无疑问,ATM 与同步光纤网(SONFT)的结合将构成2l世纪通信的主体。

    B-ISDN (Broadband Integrated Service Digital Network)宽带综合业务数字网。

    B-ISDN是指用户线上的传输速率在2Mbit/s以上的ISDN。它是在ISDN基础上发展起来的,可以支持各种不同类型、不同速率的业务,不但包括连续型业务,还包括突发型宽带业务。其业务分布范围极为广泛,包括速率不大于64kbit/s的窄带业务(如语音/传真)、宽带分配型业务(广播电视、高清晰度电视)、宽带交互型通信业务(可视电话、会议电话)、宽带突发型业务(高速数据)等。

    B-ISDN的应用

    在几种高速广域网技术:SMDS (Switched Multimegabit Data Service 交换式多兆位数据服务)、帧中继(frame relay)、B-ISDN(broadband integrated services digital network 宽带综合业务数字网)之中,B-ISDN用一种新的网络替代现有的电话网及各种专用网,这种单一的综合网可以传输各类信息,与现有网络相比,要提供极高的数据传输率,且有可能提供大量新的服务,包括点播电视、电视广播、动态多媒体电子邮件、可视电话、CD质量的音乐、局域网互联、用于科研和工业的高速数据传送,以及其它很多甚至现今还未想到的服务。

    归纳这些服务可分为交互服务和传播服务两大类,从特征上看分三点:

    (1) 不是所有的服务都要求很高的传输速率和带宽,但活动图像传输服务及高速数据通信有这种要求,例如TV传播要求30Mbps,HDTV传播要求130Mbps。

    (2) 某些服务有很高的猝发性,如面向连接的数据传送为1Mbps~50Mbps,文本传送为1Mbps~20Mbps,电视会议为1Mbps~5Mbps。

    (3) 对网络的要求是能支持各种不同速率的服务,能支持猝发性的通信,要考虑信息丢失敏感的应用和时延敏感的应用。

    ATM与B-ISDN

    使B-ISDN有可能实现的一种技术称为异步转移模式ATM(asynchronous transfer mode),ATM技术的发展是顺应多媒体传输的要求。多媒体(语音/图像)的传输特点和传统的数据传输不同,数据传输的特点是允许延时,但不能有差错,数据的差错将导致数据含义的不同,引起错误的结果;语音/图像传输的特点是信息量大,实时性高,但允许有少量的差错,差错只能影响当时的语音/图像的质量。虽然可以使用各种压缩技术,但多媒体的信息量仍然惊人,尤其是多媒体传输的实时性要求使得其它技术难以适应,于是出现了一种新的交换技术:ATM交换技术。

    优越性/综合业务数字网 编辑

    通信业务的综合化,利用一条用户线就可以提供电话、传真、可视图文及数据通信等多种业务。

    实现高可靠性及高质量的通信。

    使用方便。

    费用低廉。和各自独立的通信网相比,将业务综合在一个网内的费用要低廉得多。

    ISDN的应用范围非常广泛,主要的应用领域有局域网、多点屏幕共享、视 频、话音/数据综合、文件交换、远端通信、图像、多媒体文件的存取、基于计算机的主叫用户号码识别等。

    产业预测/综合业务数字网 编辑

    综合业务数字网 综合业务数字网

    对于ISDN主要有2种观点。最普遍的观点是用户希望有一个从家庭连接到电话和数据网络的好于普通模拟 调制解调器性能的数字连接。典型的最终用户的互联网连接就是基于这种观点的,而对各种调制解调器的比较以及运营商的产品以及价目(性能,价格)等等都是从这点出发的。大部分这方面的讨论都是基于这种观点,但是实际上作为数据连接服务,ISDN事实上已经被DSL技术淘汰。

    然而还有另外一种观点:对于电信产业,ISDN还没有完全被判死刑。一个电话网可以被看作一个不同交换系统之间的有线连接集合。 它也作为智能网技术通过端到端的电路交换数字服务为公共交换电话网 (PSTN)提供更多的新服务。

    ISDN自始至终没有在美国的电话网络上得到广泛应用,已经是一种过时的技术。不过在录音工作室它还有一些用处,特别是配音演员和导演制片不在一个地方的时候,ISDN在这时就凸显了实时非over-the-Internet服务的优势,其逼真的语言质量堪比POTS服务。

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    参考资料
    [1]^引用日期:2019-07-05

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