第六章 ISDN交換與綜合業(yè)務數字網

第六章ISDN交換與綜合業(yè)務數字網分組交換的基本原理

ISDN的基本概念

ISDN的交換技術2024/3/101通信網安全研究小組周賢偉6.1分組交換的基本原理分組交換技術是適應計算機通信的需求而發(fā)展起來的一種先進的通信技術，是重要的數據通信手段之一；計算機數據消息對可靠性要求很高，對時延和對數據抵達順序要求不嚴，因此需將數據封裝成有糾錯能力的分組進行傳送和交換。采用統(tǒng)計復用方式，交換節(jié)點用“存儲-檢查-轉發(fā)”的交換方式。2024/3/102通信網安全研究小組周賢偉分組交換、分組交換網

分組交換也稱為包交換。將要傳送的數據按一定的長度分成多個數據段，這些數據段稱為“分組”，發(fā)送端把這些“分組”分別發(fā)送出去。到達目的地，目的交換機將一個個“分組”按順序裝好，還原成原文件發(fā)送給收端用戶，這一過程稱為分組交換。

進行分組交換的通信網稱為分組交換網。2024/3/103通信網安全研究小組周賢偉分組（packet）是由用戶數據和分組頭組成的。分組的用戶數據部分的長度是有限制的。如果來自數據終端的用戶數據報文的長度超過了分組的用戶數據部分的最大長度，則需要將該報文拆分成若干個數據段，并在每個數據段前加上分組頭，形成分組。分組的形成2024/3/104通信網安全研究小組周賢偉分組頭中主要包含地址信息、分組的序號及校驗碼、控制等信息。分組頭的組成分組傳送方式采用的是統(tǒng)計復用方式，在同一個物理信道上可以同時傳送屬于多個不同通信的分組，用地址信息或使用相同的邏輯信道號（LCN—LogicChannelNumber）來標識來自同一個用戶終端的各個分組，好像同一個通信的分組構成了一個邏輯子信道。邏輯子信道用來標識該分組在原來的數據報文中的位置，以便于接收端能夠將接收到的分組還原為原來完整的報文。分組的序號2024/3/105通信網安全研究小組周賢偉分組頭的組成分組有數據分組和控制分組兩大類型。

數據分組是用來承載用戶數據的分組；

控制分組是保證和控制數據分組在網絡中正確傳輸和交換的分組。為了區(qū)分不同類型的分組，分組頭中還應包含。分組的類型2024/3/106通信網安全研究小組周賢偉分組交換的兩種方式數據報DGDatagram每個分組包含完整地址信息，獨立尋找路由；分組到達的順序不同，傳輸時延大，時延差別大；對網絡故障適應性強。面向連接的方式和無連接方式虛電路VCVirtualCircuit每次通信要有建立連接、分組傳送、清除連接三階段；虛電路建立后，屬于同一呼叫的數據分組均沿著同一虛電路傳送，它不同于電路交換中的物理連接，而是邏輯連接；傳輸時延小，時延差別小，分組有序到達，網絡故障時要重新連接。2024/3/107通信網安全研究小組周賢偉x.25交換功能與幀交換第3層（分組層）2024/3/108通信網安全研究小組周賢偉ISDN的基本特征ISDN的業(yè)務ISDN網絡的基本結構6.2ISDN的基本概念2024/3/109通信網安全研究小組周賢偉綜合業(yè)務數字網（ISDN）綜合服務：語音、電報、數據、圖形、視頻兩類：B-ISDN分組交換，基于異步傳輸模式（ATM）高傳輸速率：Upto622Mb/sorHigherN-ISDN（ISDN，“一線通”）：電路交換，利用現有的電話交換系統(tǒng)，需要撥號連接過程全數字傳輸：通信質量好，可靠性高統(tǒng)一的用戶網絡接口：UNI同時支持多個設備（最多連接8個，同時可以支持3個通信）采用帶外信令，撥號連接速度快2024/3/1010通信網安全研究小組周賢偉沒有ISDN的網絡

2024/3/1011通信網安全研究小組周賢偉

綜合業(yè)務數字網ISDN2024/3/1012通信網安全研究小組周賢偉6.2.1

ISDN的基本特征

ISDN是這樣一種網絡，它由電話綜合數字網（IDN）演變而成，提供端到端的數字連接，以支持一系列廣泛的業(yè)務（包括話音和非話業(yè)務），它為用戶進網提供一組有限的標準多用途的用戶-網絡接口。定義2024/3/1013通信網安全研究小組周賢偉ISDN的三個基本特征:端到端的數字連接；綜合的業(yè)務；標準的入網接口。6.2.1

ISDN的基本特征2024/3/1014通信網安全研究小組周賢偉端到端的數字連接ISDN交換機ISDN交換機TE數字傳輸數字傳輸用戶線中繼線TE用戶線數字傳輸ISDN網絡PSTN交換機PSTN交換機TE數字傳輸模擬傳輸用戶線中繼線TE用戶線模擬傳輸PSTN網絡2024/3/1015通信網安全研究小組周賢偉ISDN提供綜合的業(yè)務示

2024/3/1016通信網安全研究小組周賢偉

“標準”：是通用性要求，規(guī)定了接口的信道速率、信道組成、插頭插座的形狀、控制信號的格式及通信過程。

“多用途”：入網接口對各種各樣的業(yè)務都是通用的，也就是說不同的業(yè)務和不同的終端可以經同一個接口接入網絡。標準的用戶-網絡接口

2024/3/1017通信網安全研究小組周賢偉6.2.2ISDN提供的業(yè)務承載業(yè)務是由網絡提供的信息傳送服務，其任務是將信息從一個用戶網絡接口透明地傳送到另一個用戶網絡接口，對信息本身不作任何處理。這類業(yè)務僅包含OSI1-3層的功能。電路交換方式的承載業(yè)務和分組交換方式的承載業(yè)務

用戶終端業(yè)務是由網絡和終端設備共同向用戶提供的通信業(yè)務，這類業(yè)務是在相應的承載業(yè)務的基礎上增加了高層功能而形成的，它包含了OSI1－7層的全部功能。電話、G4傳真、用戶電報、短消息

附加業(yè)務是在承載業(yè)務和用戶終端業(yè)務基礎上附加的業(yè)務性能，目的是給用戶提供更多更方便的服務。附加業(yè)務不能單獨存在。呼叫轉移、呼叫等待、會議電話等2024/3/1018通信網安全研究小組周賢偉6.2.3ISDN的基本結構2024/3/1019通信網安全研究小組周賢偉ISDN具有三種不同的信令：

用戶-網絡信令(I.430/I.431、Q.921、Q.931)

網絡內部信令（7號信令ISUP）

用戶-用戶信令ISDN網絡具有多種能力：電路交換能力分組交換能力無交換連接能力公共信道信令能力6.2.3ISDN的基本結構2024/3/1020通信網安全研究小組周賢偉NT1NT2TE2TE1TATSSRU54132ISDN用戶-網絡接口的參考配置演示：ISDN用戶-網絡接口的參考配置2024/3/1021通信網安全研究小組周賢偉

用戶－網絡接口的參考配置是ITU-T為對上述接口進行標準化而制定的一種抽象化的接口方案。功能群（FunctionGroup）：

用戶接入ISDN所需的一組功能，這些功能可以由一個或多個設備來完成。參考點（ReferencePoint）：

用來分割功能群的概念上的點。在不同的實現方案中，一個參考點可以對應也可以不對應于一個物理接口。參考點和功能群2024/3/1022通信網安全研究小組周賢偉ISDN用戶接入結構示意圖UTSRNT1NT2TE1TATE2RTATE2TE1用戶端電信公司ISDN交換機本地環(huán)路屬于局端設備，但安裝在用戶端參考點和功能群功能組之間通過參考點分隔：參考點U：NT1與ISDN本地環(huán)路的接口參考點T：用戶設備與NT1（ISDN網絡）的接口參考點S：TE1/TA與NT2的接口參考點R：TE2與TA的接口2024/3/1023通信網安全研究小組周賢偉網絡終端1（NT1：NetworkTermination1）

NT1是ISDN網在用戶處的物理和電氣終端裝置。它只有OSI第1層的功能，即用戶線傳輸終端的有關功能。它是網絡的邊界，使交換機的用戶設備不受用戶線上傳輸方式的影響。網絡終端2（NT2：NetworkTermination2）

NT2又叫做智能的網絡終端，它可以包含OSI1～3層的功能?？赏瓿山粨Q和集中的功能，NT2可以是數字PBX、集中器和局域網。功能群的劃分2024/3/1024通信網安全研究小組周賢偉1類終端設備（TE1：TerminalEquipmentType1）

TE1又叫做ISDN標準終端設備，它是符合ISDN接口標準（即S參考點的標準）的用戶設備，例如數字電話機和4類傳真機。它完成用戶側1～3層的功能以及面向某種應用的高層功能。2類終端設備（TE2：TerminalEquipmentType2）

TE2又叫非ISDN標準終端設備，是不符合ISDN接口標準的用戶設備，需要經過終端適配器TA的轉換，才能接入ISDN的標準接口（S參考點）。終端適配器（TA：TerminalAdaptor）

TA完成適配功能（包括速率適配及協(xié)議轉換），使TE2能接入ISDN的標準接口。TA具有OSI第1層的功能以及高層功能。

功能群的劃分2024/3/1025通信網安全研究小組周賢偉參考點的劃分

功能群由參考點分割而形成。R、S、T和U都為參考點。U參考點用來描述用戶線上的雙向數據信號。NT1與NT2之間的T參考點是用戶與網絡的分界點，它右側的設備歸網絡提供商所有，左側的設備歸用戶所有；S參考點對應于單個ISDN終端接口，它將用戶終端設備與和網絡相關的通信功能分開；R參考點在TE2和TA之間，它提供非ISDN標準終端的入網接口；2024/3/1026通信網安全研究小組周賢偉I.412建議為ISDN用戶和交換局之間建議了幾種不同速率的信道：

B信道：64kbit/s，是一個用戶信道，用來傳輸話音、數據等用戶信息；

D信道：16或64kbit/s，用于信令傳輸；

H信道：為了滿足有大量通信需求的用戶而設計的。

H0信道：384kbit/sH11信道：1536kbit/s

（適用于PCM24路系統(tǒng)）

H12信道：1920kbit/s

（適用于PCM30／32路系統(tǒng)）ISDN的信道結構2024/3/1027通信網安全研究小組周賢偉基本入口（BRI-BasicRateInterface）:

它包括兩條64kbit/s雙工B信道和一條16kbit／s雙工的D信道（2B＋D），總的速率是144kbit／s。再加上幀定位，同步以及其它控制比特，基本入口S參考點上的速率達到192kbit／s。

一次群速率入口（PRI-PrimaryRateInterface）:在歐洲和中國：一次群速率入口的比特率為：2048kbit／s

接口結構為：30B＋D在美國、加拿大和日本：一次群速率入口的比特率為：1544kbit／s

接口結構為：23B＋DISDN的接口結構2024/3/1028通信網安全研究小組周賢偉DISDN數字管道示意圖基本速率數字管道，2×64＋16＝144kb/sBRIB1B2主速率數字管道，2Mb/sPRIDB1~B30分開使用時，兩個信道可分別用于傳輸數據和電話，二者互不干擾。ISDN的接口結構B信道既可以單獨使用，也可捆綁起來使用，以提供更高的帶寬。2024/3/1029通信網安全研究小組周賢偉基本速率接口的結構2024/3/1030通信網安全研究小組周賢偉ISDN的接口結構接口類型信道類型信道結構接口速率(kbit/s)D信道速率(kbit/s)BRIB2B+D19216B23B+D30B+D15442048PRIH04H03H0+D5H0+D154415442048H1H11H12+D15442048B/H0nB+mH0+D192642024/3/1031通信網安全研究小組周賢偉6.3ISDN的交換技術ISDN交換系統(tǒng)的結構ISDN協(xié)議分組呼叫處理多速率交換2024/3/1032通信網安全研究小組周賢偉6.3.1ISDN交換系統(tǒng)的結構

ISDN交換系統(tǒng)是在程控數字電話交換系統(tǒng)的基礎之上演變而成的，所以在總體上它的結構和程控數字電話交換系統(tǒng)的結構很相似。但是為了適應ISDN端到端的數字連接的特點，以及要提供多種ISDN基本業(yè)務和補充業(yè)務，因此ISDN交換系統(tǒng)的結構要比普通的程控數字電話交換系統(tǒng)復雜得多。從功能上劃分可以將ISDN交換系統(tǒng)分為話路子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)兩部分。2024/3/1033通信網安全研究小組周賢偉ISDN交換系統(tǒng)結構框圖2024/3/1034通信網安全研究小組周賢偉ISDN交換系統(tǒng)的用戶接口PSTN用戶的接入要求,所以ISDN交換系統(tǒng)的用戶接口還保留著模擬用戶接口部分。ISDN交換系統(tǒng)中增加了數字用戶接口部分，數字信號可以直接在用戶線路上傳輸，進入交換機進行處理。它可以提供ISDN基本速率（BRI）的用戶接口，也可以提供一次群速率（PRI）的用戶接口。數字用戶接口可以分為線路終端LT和交換機終端ET兩個功能模塊。

LT負責數字用戶線路的傳輸，包括線路編碼、定時、同步、供電和用戶線的數字信息傳輸等功能。

ET負責數字用戶線路的接入控制，包括將B信道的用戶信息復用到PCM線路上以接入交換網絡，以及對D信道的控制信令進行處理等功能。2024/3/1035通信網安全研究小組周賢偉中繼接口和信令設備

中繼接口包括與其它ISDN交換機中繼線的接口、與PSTN交換機中繼線的接口、以及與分組交換機中繼線的接口（PHI）等。PHI提供交換系統(tǒng)至PHI中繼的連接。PHI中繼連接到交換系統(tǒng)外部的提供分組處理功能的設備上，由后者提供至公用分組網的分組交換功能。ISDN交換系統(tǒng)的中繼接口與程控數字電話交換機的中繼接口完成的功能基本一致。

信令設備是專門為支持PSTN交換機功能而設置的，與PSTN交換機系統(tǒng)結構中的信令設備完成的功能相同，即負責模擬用戶線DTMF信令的接收和No.1信令中繼線上MFC信令的收發(fā)，如果ISDN交換系統(tǒng)不支持PSTN交換機的功能，則沒有該信令設備。2024/3/1036通信網安全研究小組周賢偉交換網絡部分交換網絡又稱交換矩陣，是提供電路連接和傳遞用戶信息的設備。ISDN的交換網絡和一般的PSTN交換機的交換網絡采用的技術基本一致。普通的PSTN交換機只能提供單一速率的電路交換連接；而ISDN交換系統(tǒng)可以提供多種不同速率的電路連接。除了基本的64kbit/s的電路交換連接，還能夠提供2×64kbit/s的連接、H0信道的6×64kbit/s連接、H11信道的24×64kbit/s連接和H12信道的30×64kbit/s連接，并且在通信過程中能夠根據用戶的要求隨時改變電路連接的類型。2024/3/1037通信網安全研究小組周賢偉ISDN交換系統(tǒng)的特點與PSTN交換機相比，ISDN交換系統(tǒng)具備以下一些特點：ISDN交換系統(tǒng)提供了數字用戶接口，實現了用戶線的數字化。ISDN交換系統(tǒng)能夠處理復雜的數字用戶信令和NO.7信令，實現了公共信道信令的端到端連接。ISDN交換系統(tǒng)可以提供分組處理功能，處理分組數據，并實現與公用分組網互通。ISDN交換系統(tǒng)能夠提供多種不同類型的