第7章綜合業(yè)務(wù)數(shù)字交換

程控與數(shù)據(jù)交換(7)--------綜合業(yè)務(wù)數(shù)字交換信息科學(xué)與工程學(xué)院通信工程教研室穆欣侃7.1ISDN基本概念7.1.1ISDN的引入 長期以來，電信網(wǎng)事按照電信業(yè)務(wù)組建和擴(kuò)展的，每種業(yè)務(wù)有其自己的網(wǎng)絡(luò)，例如電話網(wǎng)、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)等，這些網(wǎng)絡(luò)都有其自己的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、編號計(jì)劃、接口標(biāo)準(zhǔn)和信令規(guī)范等，整個電信網(wǎng)就是由這些并存的公眾網(wǎng)混合組成的重疊網(wǎng)，隨著信息多樣化的發(fā)展，新的電信業(yè)務(wù)將越來越多，如果繼續(xù)按照這一思路建設(shè)電信網(wǎng)，則網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和管理將難以控制，不同業(yè)務(wù)間的互通也日益復(fù)雜。7.1ISDN基本概念人們設(shè)想能否用一個單一的網(wǎng)絡(luò)來提供所有的業(yè)務(wù)，包括未來的未知業(yè)務(wù)，隨著數(shù)字信號和數(shù)字通信技術(shù)的不斷成熟，單一的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)想逐步稱為現(xiàn)實(shí)。1976年CCITT開始對此進(jìn)行研究，1980年給出定義，將其稱為綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）由于早期技術(shù)所限，考慮的業(yè)務(wù)速率僅限于2Mb/s以下；20世紀(jì)90年代后，考慮速率為10~100Mb/s的視頻業(yè)務(wù)在內(nèi)的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，稱為B-ISDN，早期的稱為N-ISDN。雖然名稱相似，但它們的信息表示、傳輸和交換方式完全不同，早期的以電路交換為基礎(chǔ)，后者以分組交換為基礎(chǔ)。7.1ISDN基本概念7.1.2N-ISDN基本特征CCITT對ISDN的定義是：ISDN是由綜合數(shù)字電話網(wǎng)（IDN）演變而成，它提供端到端的數(shù)字連接，以支持包括話音業(yè)務(wù)和非話音業(yè)務(wù)的一系列廣泛的業(yè)務(wù)，為用戶進(jìn)網(wǎng)提供一組標(biāo)準(zhǔn)的多用途用戶—網(wǎng)絡(luò)接口。7.1ISDN基本概念N-ISDN具有4個基本特征1.以數(shù)字電話網(wǎng)為基礎(chǔ)提供的業(yè)務(wù)速率限定為64Kb/s或n×64Kb/s2.從主叫用戶直至被叫用戶全程為數(shù)字連接各種不同特性的業(yè)務(wù)流才有可能以統(tǒng)一的形式表示和處理3.標(biāo)準(zhǔn)的入網(wǎng)接口不同的業(yè)務(wù)和不同的終端都通過同一個多功能接口接入網(wǎng)絡(luò)4.多種業(yè)務(wù)綜合ISDN的根本目的7.1ISDN基本概念I(lǐng)SDN交換機(jī)ISDN交換機(jī)PSPDNPSTNDB其他網(wǎng)絡(luò)IWF：網(wǎng)間互通功能用戶駐地設(shè)備（CPE）ISPBXUNI：用戶-網(wǎng)絡(luò)接口電話機(jī)數(shù)字終端視頻終端傳真計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)NNIISDN示意圖7.1ISDN基本概念7.1.3N-ISDN業(yè)務(wù)為了能精確地刻畫業(yè)務(wù)特性，確定與之相適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)性能，CCITT制訂了一系列標(biāo)準(zhǔn)，對業(yè)務(wù)特征的描述、業(yè)務(wù)劃分和業(yè)務(wù)定義方法作了詳細(xì)的規(guī)定1.業(yè)務(wù)分類CCITT將ISDN業(yè)務(wù)劃分為3大類：承載業(yè)務(wù)（bearerservice）、用戶終端業(yè)務(wù)（teleservice）、補(bǔ)充業(yè)務(wù)（supplementaryservice）7.1ISDN基本概念2.業(yè)務(wù)定義（1）屬性值方法：CCITT采用屬性的方法對每項(xiàng)業(yè)務(wù)做出精確地定義（2）4個主要屬性信息傳送方式信息傳送速率信息傳送能力結(jié)構(gòu)7.1ISDN基本概念3.承載業(yè)務(wù)承載業(yè)務(wù)是由網(wǎng)絡(luò)提供的信息傳送服務(wù)，其任務(wù)是用電路交換方式或分組交換方式將信息從一個用戶網(wǎng)絡(luò)接口透明地傳送到另一個用戶網(wǎng)絡(luò)接口。對信息本身不做任何的處理。這類業(yè)務(wù)只包含OSI1~3層的功能。承載業(yè)務(wù)是用戶終端業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)，它直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能，其特性可以映射為網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)參數(shù)和資源需求CCITT定義了13個屬性來區(qū)分各種業(yè)務(wù)，其中包括4個主要屬性。7.1ISDN基本概念4.用戶終端業(yè)務(wù)用戶終端業(yè)務(wù)是由網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備共同向用戶提供的通信業(yè)務(wù)，這些業(yè)務(wù)為用戶所熟知。CCITT定義的用戶終端業(yè)務(wù)有：電話、2/3類傳真、4類傳真、智能用戶電報(bào)、可視圖文、用戶電報(bào)、可視電話、會議電視等。這類業(yè)務(wù)是在相應(yīng)的承載業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上增加了高層功能而形成的，它包含了OSI1~7層的全部功能。7.1ISDN基本概念5.補(bǔ)充業(yè)務(wù)補(bǔ)充業(yè)務(wù)指的是業(yè)務(wù)的附加性能，它總是和承載業(yè)務(wù)或用戶終端業(yè)務(wù)一起提供的，不能單獨(dú)存在，目的是使用戶更方便地使用承載或用戶終端業(yè)務(wù)。ITU-T標(biāo)準(zhǔn)化的補(bǔ)充業(yè)務(wù)共有7大類26種：號碼識別類、呼叫提供類、呼叫完成類、多方通信類、社團(tuán)性業(yè)務(wù)、計(jì)費(fèi)類業(yè)務(wù)、附加信息傳送類業(yè)務(wù)。許多補(bǔ)充業(yè)務(wù)都源于電話網(wǎng)，但在ISDN中，許多補(bǔ)充業(yè)務(wù)不僅適用于電話業(yè)務(wù)，也適用于其它包括分組業(yè)務(wù)。7.1ISDN基本概念7.1.4用戶網(wǎng)絡(luò)接口1.接入配置CCITT采用功能群和參考點(diǎn)來描述用戶-網(wǎng)絡(luò)接口的配置。ISDN長途交換ISDN本地交換LTNT1NT2TE1TATE2RSTUVISDN用戶網(wǎng)ISDN本地網(wǎng)長途網(wǎng)7.1ISDN基本概念功能群LT：線路終端，屬于傳輸設(shè)備。主要功能有饋電、信號再生及故障定位等。ISDN長途交換ISDN本地交換LTNT1NT2TE1TATE2RSTUVISDN用戶網(wǎng)ISDN本地網(wǎng)長途網(wǎng)7.1ISDN基本概念功能群NT1：網(wǎng)絡(luò)終端，為用戶線終端。主要功能有多路復(fù)用、定時、供電、監(jiān)視、維護(hù)、多終端的沖突控制等。ISDN長途交換ISDN本地交換LTNT1NT2TE1TATE2RSTUVISDN用戶網(wǎng)ISDN本地網(wǎng)長途網(wǎng)7.1ISDN基本概念功能群NT2：網(wǎng)絡(luò)終端，為智能網(wǎng)絡(luò)終端。主要功能有規(guī)程處理、復(fù)用、交換、集線和維護(hù)等。ISDN長途交換ISDN本地交換LTNT1NT2TE1TATE2RSTUVISDN用戶網(wǎng)ISDN本地網(wǎng)長途網(wǎng)7.1ISDN基本概念功能群TE1：ISDN標(biāo)準(zhǔn)終端。完成用戶側(cè)1~3層的功能以及面向某種應(yīng)用的高層功能。最多可將8個終端四線復(fù)接。ISDN長途交換ISDN本地交換LTNT1NT2TE1TATE2RSTUVISDN用戶網(wǎng)ISDN本地網(wǎng)長途網(wǎng)7.1ISDN基本概念功能群TE2：非標(biāo)準(zhǔn)ISDN終端。ISDN長途交換ISDN本地交換LTNT1NT2TE1TATE2RSTUVISDN用戶網(wǎng)ISDN本地網(wǎng)長途網(wǎng)7.1ISDN基本概念功能群TA：終端適配器，具有接口變換功能。將TE2通過TA進(jìn)行協(xié)議變換及速率變換后成為TE1型終端。ISDN長途交換ISDN本地交換LTNT1NT2TE1TATE2RSTUVISDN用戶網(wǎng)ISDN本地網(wǎng)長途網(wǎng)7.1ISDN基本概念參考點(diǎn)S：標(biāo)準(zhǔn)用戶-網(wǎng)絡(luò)接口，可直接連接ISDN標(biāo)準(zhǔn)終端，四線，具有192Kb/s傳輸速率，其中包括2B+D、同步及控制信息。ISDN長途交換ISDN本地交換LTNT1NT2TE1TATE2RSTUVISDN用戶網(wǎng)ISDN本地網(wǎng)長途網(wǎng)7.1ISDN基本概念參考點(diǎn)T：標(biāo)準(zhǔn)用戶-網(wǎng)絡(luò)接口，其性能與接口S相同。T點(diǎn)右側(cè)設(shè)備歸網(wǎng)絡(luò)主管部門所有，左側(cè)設(shè)備歸用戶所有。ISDN長途交換ISDN本地交換LTNT1NT2TE1TATE2RSTUVISDN用戶網(wǎng)ISDN本地網(wǎng)長途網(wǎng)7.1ISDN基本概念參考點(diǎn)R：與非ISDN終端連接的接口，即非標(biāo)準(zhǔn)終端與TA之間的接口。ISDN長途交換ISDN本地交換LTNT1NT2TE1TATE2RSTUVISDN用戶網(wǎng)ISDN本地網(wǎng)長途網(wǎng)7.1ISDN基本概念參考點(diǎn)U：用戶線接口，它具有（2B+D）144Kb/s傳輸速率的信息格式。ISDN長途交換ISDN本地交換LTNT1NT2TE1TATE2RSTUVISDN用戶網(wǎng)ISDN本地網(wǎng)長途網(wǎng)7.1ISDN基本概念1.接入配置功能群和參考點(diǎn)都是抽象的概念，它們可能映射實(shí)際的物理結(jié)構(gòu)，但又不等同于物理的設(shè)備接口，ISDN長途交換ISDN本地交換LTNT1NT2TE1TATE2RSTUVISDN用戶網(wǎng)ISDN本地網(wǎng)長途網(wǎng)7.1ISDN基本概念2.信道類型ISDN定義了3類信道。一類B信道，容量64Kb/s。傳送業(yè)務(wù)信息流一類D信道，容量為16Kb/s或64Kb/s。傳送信令一類H信道，由幾個B信道捆綁組成，用于傳送高速業(yè)務(wù)信息流。H0信道：6B，384Kb/sH11信道：24B，1536Kb/s（適用于PCM24路系統(tǒng)）H12信道：30B，1920Kb/s（適用于PCM30/32路系統(tǒng)）7.1ISDN基本概念3.接口結(jié)構(gòu)ISDN的用戶網(wǎng)絡(luò)接口有兩種標(biāo)準(zhǔn)類型一類為基本速率接口（BRI），該接口包括2個B信道和1個16Kb/s的D信道，常稱為2B+D接口另一類為基群速率接口（PRI），該接口包括30個B信道和1個64Kb/s的D信道，常稱為30B+D接口，用于連接ISDN用戶交換機(jī)等大容量用戶。PRI接口也可以為B信道與H信道的適當(dāng)組合。7.2異步傳輸模式（ATM）基礎(chǔ)7.2.1ATM的引入電路交換技術(shù)是針對電話業(yè)務(wù)的通信特點(diǎn)發(fā)展起來。其基本操作是針對一個獨(dú)立的64Kbs的信息信道進(jìn)行固定比特率、固定時延、無糾錯能力的信息傳輸。電路交換模式的最大特點(diǎn)是信息傳遞實(shí)時響應(yīng)性很強(qiáng)，但也由于獨(dú)占性而大大影響了設(shè)備資源的利用效率。不適合于比特速率變換范圍很大的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。7.2異步傳輸模式（ATM）基礎(chǔ)7.2.1ATM的引入分組交換技術(shù)是針對數(shù)據(jù)通信和計(jì)算機(jī)通信的特點(diǎn)發(fā)展起來。信息的傳遞都是以分組為單位進(jìn)行傳輸、復(fù)接和交換。逐段轉(zhuǎn)發(fā)、出錯重發(fā)控制措施保證了數(shù)據(jù)的正確傳輸，但同時也導(dǎo)致傳輸數(shù)據(jù)附加的隨機(jī)時延。7.2異步傳輸模式（ATM）基礎(chǔ)7.2.1ATM的引入電路交換和分組交換技術(shù)各有其獨(dú)特的交換和傳送控制方法，并且建立各不相同的通信網(wǎng)絡(luò)。位于各個不同網(wǎng)絡(luò)中的用戶要實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)互通，則必須通過網(wǎng)間的互通網(wǎng)關(guān)來實(shí)現(xiàn)。這樣不僅不能充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，而且在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)營管理方面也帶來大量的管理困難。7.2異步傳輸模式（ATM）基礎(chǔ)7.2.1ATM的引入隨著通信技術(shù)和通信業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，迫使電信網(wǎng)絡(luò)必須向B-ISDN方向發(fā)展。這要求通信網(wǎng)絡(luò)和交換設(shè)備既能容納非實(shí)時性的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，又要容納實(shí)時性的電話和電視信號業(yè)務(wù)，還要考慮到滿足突發(fā)性強(qiáng)、瞬時業(yè)務(wù)量大的要求，提高通信效率和經(jīng)濟(jì)性。傳統(tǒng)的電路交換和分組交換都不能勝任，因此在研究新的傳輸模式時需要找出兩全的辦法，既能達(dá)到網(wǎng)絡(luò)資源的充分利用，又能使各種通信業(yè)務(wù)活動高質(zhì)量的傳送水平，這就是新的傳送模式—ATM。7.2異步傳輸模式（ATM）基礎(chǔ)7.2.2ATM傳送模式ATM技術(shù)是實(shí)現(xiàn)B-ISDN的核心技術(shù)，它是以分組傳送模式為基礎(chǔ)并融合了電路傳送模式高速化得優(yōu)點(diǎn)發(fā)展而來?？梢詽M足各種通信業(yè)務(wù)的需求。ATM的傳送模式本質(zhì)上是一種高速分組傳送模式。它將語音、數(shù)據(jù)及圖像等所有的數(shù)字信息分解成長度固定48字節(jié)的數(shù)據(jù)塊，并在各數(shù)據(jù)塊前裝配地址、丟失優(yōu)先級、流量控制、差錯控制信息等構(gòu)成的信元頭，形成53字節(jié)的完整信元。7.2異步傳輸模式（ATM）基礎(chǔ)7.2.2ATM傳送模式它采用異步十分復(fù)用的方法將來自不同信息源的信元匯集到一起，在一個緩沖器內(nèi)排隊(duì)，然后按照先進(jìn)先出的原則將隊(duì)列中的信元逐個輸出到傳輸線路，從而在傳輸線路上形成首尾相接的信元流。STM存在125us幀，它靠幀內(nèi)的時隙位置來識別信道，ATM則靠信元中的信頭標(biāo)志來識別，而且ATM是采用固定長度的信元，可使信元像STM的時隙一樣定時出現(xiàn)，因此ATM可以采用硬件方式高速地對信頭進(jìn)行識別和交換處理7.2異步傳輸模式（ATM）基礎(chǔ)7.2.2ATM傳送模式ATM轉(zhuǎn)送技術(shù)融合了電路傳送模式與分組傳送模式的特點(diǎn)?？梢詮囊韵聝蓚€角度來理解ATM特征。ATM可以看做是電路傳送方式的演進(jìn)線路上的數(shù)據(jù)傳送速率可以再使用它的用戶之間自由分配，不必再受固定速率的限制。對于斷續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)的用戶來說，在他不發(fā)送數(shù)據(jù)時，信道容量可以提供給其他用戶使用，提高了信道利用率。7.2異步傳輸模式（ATM）基礎(chǔ)7.2.2ATM傳送模式ATM可以看做是分組傳送方式的演進(jìn)