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详细讲述ISDN通信原理技术

时间:2021-04-30 13:07:41

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ISDN(Integrated Service Digital NeTwork)中文名称是综合业务数字网,ISDN 是基于电路交换的数字化数据服务.ISDN 本来是用来提供增强的语音和数据服务的.

近年来ISDN主要用在以下三个方面:

1)为家庭用户提供高速因特网服务.

2)用做大规模拨号访问服务器的终端电路.

3)拨号备份.

42.1.1ISDN与PSTN

ISDN和PSTN 相比都使用一对铜电话线作为传输介质,整个传输过程中PSTN使用PCM 进行数字/模拟信号的转换,这种方式将引入大量的杂音干扰.同时这样的方式只能使用异步传输,并且拨号过程相当的复杂和缓慢.

相对于 PSTN,ISDN 使用 D 信道的 q921/q931 方式可以快速的建立连接,同时由于采用数字链路,信号受干扰影响小,同时可以使用同步双工通讯,加大了链路带宽,并且同时将数据语音和视频等多种服务整合在一条线路之上.

42.1.2 ISDN信道

ISDN 一共有三种基本信道:

D信道: 这是一个信令信道,用于带外信令传输,同时承载控制消息,例如呼叫的建立和拆除,D 信道在 2 层的典型使用为 LAPD.

D信道的带宽根据标准的不同有 16kbit/s 和 64kbit/s两种。

H信道:H信道一共有4种,运行速率分别为384kbit/s、1.472Mbit/s、1.536Mbit/s和1.920Mbit/s,通常用于高带宽数据传输。

B信道:用于数据传输,它使用数字信令第0级(DS0)速率(64kbit/s),可用于电路交换也可以用于分组交换网络.根据D信道的信令,B信道可以提供附加服务。

42.1.3 ISDN服务和信道化T1/E1

ISDN 有两种服务级别分别为:基本速率接口BRI和基群速率接口PRI.

ISDN基本速率接口(BRI)线路最大能提供128kbs的速率.一个ISDN BRI信道包含一个或两个称为B信道的数据信道,每个B信道的速率为56KBS或64KBS.只有一个B信道的BRI服务称为1B+DBRI.两个B信道的 BRI服务称为2B+D 服务.每个B信道通常赋予一个唯一的目录号(directorynumber),简称DN.目录号类似于电话号码,是用来拨入BRI信道的.两个B信道也可共享一个目录号.这种共享目录号的服务也被称为狩猎组,因为第一个到来的呼叫连接到第一个B信道,第二个到来的呼叫连接到第二个B信道.每个B信道可以只提供数据服务或语音服务中的一种,也可同时提供两种服务.

ISDNBRI 的任一个 B 信道也被赋予一个 SPID(ServiceProfileIdentifier).当 ISDN 端用户服务初始同步到 ISDN交换机时要使用SPID.本章后续部分的流程分析将说明SPID是怎样送到ISDN交换机的.

例如,一个由两个B信道组成,只有数据传输能力的BRI线路可被赋予以下参数:

B信道号 DN SPID 传输能力

详细讲述ISDN通信原理技术

1 9148313510 91483135100101 数据

2 9148313511 91483135110101 数据

一个ISDNBRI线路也可包括一个16KBS的信令信道称为D线路.D信道是用来使用户和ISDN交换机同步,同时也用来建立和折除呼叫.ISDNBRI信道的D信道在一些应用中也可被用来传输X.25的数据包.这种类型的BRI服务常称为0B+DBRI.

ISDN 主速率接口(PRI)是在 T1 线路上传输的.一个 PRI 信道包含 23 个速率为 56kbs 或 64kbs 信道.每个 B信道既可只提供数据或语音服务,也可同时提供两种服务.一个 PRI 信道也包含一个 64kbs 的称为 D 信道的信令通道.D信道是用来保持用户和ISDN交换机同步的,同时也用来建立和拆除呼叫.

不同于BRI,PRI中的所有B信道共享同一个目录号,这意味着所有进入PRI 的呼叫将被放到第一个可用的B信道上.ISDNPRI线路没有 SPID.

信道化T1/E1

信道化 T1 多路复用一条线路来逻辑地在同一条物理介质上创建多条信道.虽然这看似有多条物理线路,实际上只有一条.创建逻辑信道的方法有很多,时分多路复用(TimeDivisionMultiplexing,TDM)和频分多路复用(FrequencyDivisionMultiplexing,FDM)是其中两个例子.TDM 是通过将信道划分为时间片来工作的.这种多路复用技术对于数字信号而言工作得很好.ISDN 使用了一种称为脉冲码调制(PulseCodeModulation,PCM)的方法来代表一个线路上的多个信道的.PCM 由 ITU-TI.431 定义,在物理线路上创建时隙,每个时隙用来为其信道代表数据.

42.1.4ISDN层次结构

ISDN 一共分为 4层:

C-plane: 控制层面 主要管理用户-网络接口(UNI),负责建立和取消呼叫

U-plane: 用户层面 管理B 信道传送的用户网络数据

T-plane: 传输层面

M-plane: 管理层面

ISDN 层次结构涵盖了 OSI 模型中的 1~3 层: 第一层:定义了终端设备(TE)和网络终端(NT)之间的物理连接.第二层:描述 LAPD 提供了在物理链路上进行无错通信的方法.第三层:定义了初始呼叫和终止呼叫的信令信号.

42.1.5 ISDN参考点和BRI功能组

关于ISDN,ITU-T定义了 3个不同系列的协议标准

Q-系列协议 规定了设备间交换和信令协议,示例包括:

-- Q.921 ISDN 用户-网络接口-数据链路层规范.

-- Q.931 用于基本呼叫控制的ISDN用户-网络接口网络层规范.

I-系列协议 用于定义与ISDN有关的概念和接口(UNI/NNI).示例包括:

-- I. 430 基本用户-网络接口-物理层规范.

-- I. 431 主速率用户-网络接口-物理层规范.

E-系列协议 描述网络的整体运作情况,电话服务,服务运行情况,示例包括:

-- E.164 对ISDN时代的规划进行编号.

-- E.172 ISDN时代的呼叫路由.

RI可以包括很多功能的设备,故我们将这些设备称为功能组:

TE1 指与ISDN网络兼容的设备,例如ISDN数字电话,带ISDN 接口的路由器

TE2 指与ISDN网络不兼容的设备,例如传统模拟电话,不带ISDN接口的路由器

TA 终端适配器,能够将非ISDN 设备连接到ISDN网络中

NT1 将4 线ISDN用户线连接到传统的2线本地环路设备上

NT2 指引去往和来自不同用户设备和NT1的流量,NT2是执行交换和汇聚功能的智能设备

LT 线路终端,电话公司连接用户室内设备(CPE)的部分

ET 交换终端,在ISDN交换中使用用户线路卡的地方,它是2层LAPD 终结的地方

LE 本地交换,在中心局(CO)放置ISDN 交换机的地方,LE执行ISDN协议.

ISDN-BRI参考点定义如下:

U用户参考点 用户参考点位于NT1和LT之间

T 终端参考点 位于NT1和NT2之间,在没有NT2设备时位于NT1和 TE1或TA之间

S 系统参考点 位于TA 和NT2 或者TE1 和NT2之间

V 参考点 位于LT 和ET之间

R 速率参考点 位于TA 和TE2 之间

在很多情况下S/T参考点因为性能相同而被放在一起,统称为S/T接口.此时UNI通常被叫做S/T参考点,同时由于在亚洲和欧洲 NT1 放置在服务提供商的 CO 故 S/T 接口非常常见.U 接口在北美比较常见,为这些国家生产的路由器内置一个U接口, NT1设备能够把4线的S/T接口转换为两线的U 接口.通常使用FDM和回音取消技术.S/T和 U接口在屋里上都使用RJ45标准,针脚定义如下:

部分销售到北美地区的路由器带有 U 接口,但是请注意将一个 S/T 接口的路由器错误的接入到一个 U接口会导致设备永久的损坏.通常的连接方式如下图:

左图为Cisco 1003路由器用一个S/T接口连接NT1,NT1使用一条本地环路连接到Adtran 550 WAN 仿真模拟 ISDN 交换机.右图中为一台销往北美地区的支持 U 接口的 Cisco2620 路由器和 ISDN 交换机之间的直接连接:

ISDN-PRI 使用租用的 T1/E1 线路传输,需要一个信道服务单元/数据服务单元(CSU/DSU)来连接路由器,TE和运营商网络,CSU/DSU 通常集成在路由器中,其连接方式和参考点见下图:

PRI 接口还有其他的属性,首先它可以支持23个 POTS或者 ISDN BRI的呼叫,并支持单号码的混合拨号接入.其中D信道用于识别数字/模拟呼叫.

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