第6章 综合业务数字网

1、通信专业职业水平考试辅导通信专业职业水平考试辅导 太原理工大学太原理工大学 王华奎王华奎 教授教授 2 l众所周知，通信网的两个重要组成部分是传输系统众所周知，通信网的两个重要组成部分是传输系统 和交换系统。当一种网络的传输系统和交换系统都和交换系统。当一种网络的传输系统和交换系统都 采用数字系统时，就称为综合数字网（采用数字系统时，就称为综合数字网（Integrated Digital Network，IDN）。这里的）。这里的“综合综合”是指将是指将 “数字链路数字链路”和和“数字结点数字结点”合在一个网络中。如合在一个网络中。如 果将各种不同的业务信息经数字化后都在同一个网果将各种不同的

2、业务信息经数字化后都在同一个网 络中传送，这就是综合业务数字网（络中传送，这就是综合业务数字网（Integrated Services Digital Network，ISDN）。这里的）。这里的“综合综合” 既指既指“综合业务综合业务”，也指，也指“综合数字网综合数字网”。 3 l综合数字网（综合数字网（ IDN）是以）是以64kbit/s的的PCM信道为基信道为基 础，把数字时分电话交换和数字时分复用传输综合础，把数字时分电话交换和数字时分复用传输综合 起来的数字电话网。起来的数字电话网。 lIDN实现从本地交换节点至另一端本地交换节点间实现从本地交换节点至另一端本地交换节点间 的数字连接

3、，但并不涉及用户接续到网络的方式，的数字连接，但并不涉及用户接续到网络的方式， IDN概念示意图如图概念示意图如图6-1所示。所示。 图图6-1 IDN示意图示意图 4 图图6-2 IDN通信网通信网 5 1. 经济性差：各种网络互不兼容，终端和接入设备专经济性差：各种网络互不兼容，终端和接入设备专 用，增加用户投资；用，增加用户投资； 2. 效率低：专网专用，难以互通，资源利用率低效率低：专网专用，难以互通，资源利用率低; 3. 用户使用不方便：各种网络标准不同、号码不同、用户使用不方便：各种网络标准不同、号码不同、 接入过程不同；接入过程不同； 4. 管理复杂：不同网络由不同的网络管理部门

4、管理，管理复杂：不同网络由不同的网络管理部门管理， 增加业务困难。增加业务困难。 l 为了克服为了克服IDN的上述缺点，必须从根本上改变网络的上述缺点，必须从根本上改变网络 的分立状况，用一个单一的网络来提供各种不同类的分立状况，用一个单一的网络来提供各种不同类 型的业务，由此发展了综合业务数字网型的业务，由此发展了综合业务数字网(ISDN )。 6 lISDN的构想是：的构想是： u将多种信息业务的传输和交换综合在一个网内将多种信息业务的传输和交换综合在一个网内; u向用户提供一组标准的用户网络接口；向用户提供一组标准的用户网络接口； u用户只需提出一次申请使用一条用户线就可将用户只需提出一

5、次申请使用一条用户线就可将 多种业务终端接入网内；多种业务终端接入网内； u按统一的规程进行通信；按统一的规程进行通信； u实现业务的综合。实现业务的综合。 lISDN的产生不是一次新的传输和交换技术的产生不是一次新的传输和交换技术 革命，它是将新的技术注入到传统通信网，革命，它是将新的技术注入到传统通信网， 对原有网络技术的综合和发展。对原有网络技术的综合和发展。 7 l 1984年年CCITT通过了通过了I系列建议书，对综合业务数字系列建议书，对综合业务数字 网网ISDN的定义为：的定义为：“ISDN是由电话是由电话IDN发展起来的发展起来的 一个网络，它提供端到端的数字连接以支持广泛的服

6、一个网络，它提供端到端的数字连接以支持广泛的服 务，包括声音和非声音的，用户的接入是通过有限的务，包括声音和非声音的，用户的接入是通过有限的 多用途用户网络接口标准实现的多用途用户网络接口标准实现的”。 l ISDN定义强调的要点是：定义强调的要点是： (1) ISDN是以电话是以电话IDN为基础发展起来的通信网；为基础发展起来的通信网； (2) ISDN支持各种电话和非电话业务，包括话音、数据支持各种电话和非电话业务，包括话音、数据 传输、可视图文、智能用户电报、遥测和告警等业务；传输、可视图文、智能用户电报、遥测和告警等业务； (3) 提供开放的标准接口；提供开放的标准接口； (4) 用户

7、通过端到端的共路信令，实现灵活的智能控制。用户通过端到端的共路信令，实现灵活的智能控制。 8 9 用户信息用户信息 用户信息用户信息 ISDN 交换机交换机 ISDN 交换机交换机 终终 端端 分组交换能力分组交换能力 电路交换能力电路交换能力 无交换连接能力无交换连接能力 公共信道信令能力公共信道信令能力 终终 端端 用户用户信令用户用户信令 用户网络信令用户网络信令用户网络信令用户网络信令 ISDN网络网络 图图6-4 ISDN示意图示意图 10 lISDN包含了七个主要功能：包含了七个主要功能： (1) 本地连接功能；本地连接功能； (2) 64kbit/s电路交换功能；电路交换功能；

8、(3) 64kbit/s专线功能；专线功能； (4) 中髙速电路交换功能；中髙速电路交换功能； (5) 分组交换功能；分组交换功能； (6) 中髙速专线功能；中髙速专线功能； (7) 公共信道信令功能。公共信道信令功能。 11 (1) 端到端的数字连接端到端的数字连接 在在ISDN网中，所有语音、数据和图像等信号都以网中，所有语音、数据和图像等信号都以 数字形式进行传输和交换。这些信号都要在终端设数字形式进行传输和交换。这些信号都要在终端设 备中转换成数字信号，然后通过数字信道将信号送备中转换成数字信号，然后通过数字信道将信号送 到到ISDN交换机，再由交换机，再由ISDN交换机将这些数字信号

9、交换机将这些数字信号 交换、传输到目的端的终端设备。整个过程中，所交换、传输到目的端的终端设备。整个过程中，所 有的信号都以数字形式进行传输和交换。如图有的信号都以数字形式进行传输和交换。如图6-5 所示所示 图图6-5 端到端的数字连接端到端的数字连接 12 (2) 综合的业务综合的业务 ISDN支持包括话音、数据、文字、图像在内的各支持包括话音、数据、文字、图像在内的各 种综合业务。任何形式的原始信号，只要能够转种综合业务。任何形式的原始信号，只要能够转 变成数字信号，都可以利用变成数字信号，都可以利用ISDN来进行传送和交来进行传送和交 换，实现用户之间的通信。换，实现用户之间的通信。I

10、SDN的业务不仅覆盖的业务不仅覆盖 了现有各种通信网的全部业务，而且包括了多种了现有各种通信网的全部业务，而且包括了多种 多样的新型业务。多样的新型业务。 13 (3) 标准的多用途用户一网络接口标准的多用途用户一网络接口 这个特性可以从以下几个要点来理解：这个特性可以从以下几个要点来理解： 不同业务和不同终端可以经过同一接口接入网内。不同业务和不同终端可以经过同一接口接入网内。 在该接口上，所有的信息都以数字复用的形式出在该接口上，所有的信息都以数字复用的形式出 现在接口上，即同一接口可以连接多个终端。它现在接口上，即同一接口可以连接多个终端。它 们分别在时间分割的信道上独立地传送信息，向们

11、分别在时间分割的信道上独立地传送信息，向 用户提供业务。用户提供业务。 为了保证为了保证ISDN用户一网络接口的通用性，用户一网络接口的通用性，CCITT 定义一整套接口的标准定义一整套接口的标准(即协议即协议)，使不同业务类型、，使不同业务类型、 不同厂家生产的设备都能按照这些标准连接，简不同厂家生产的设备都能按照这些标准连接，简 化了网络的管理。化了网络的管理。 14 l实现了高速数据通信实现了高速数据通信 uPSTN2.4kb/s9.6kb/s 14.4kb/s uISDN64kb/s 128kb/s l实现了高可靠性的数据通信实现了高可靠性的数据通信 u抗干扰能力强、易于检错和纠错、误

12、码率低抗干扰能力强、易于检错和纠错、误码率低 l实现了高质量的通信实现了高质量的通信 u全程数字化、失真小、串音消失全程数字化、失真小、串音消失 l使用灵活方便使用灵活方便 u购买方便：统一标准的设备，用户的选择范围宽购买方便：统一标准的设备，用户的选择范围宽 u使用方便：同一接口可接入多种业务设备而只需用一个使用方便：同一接口可接入多种业务设备而只需用一个 号码，并可同时享用多种业务号码，并可同时享用多种业务 l费用相对低廉费用相对低廉 u单网内多业务费用小于多网中各个不同单一业务的费用单网内多业务费用小于多网中各个不同单一业务的费用 15 q好处好处 网络资源利用率高：单一网络、提供多种业

13、务网络资源利用率高：单一网络、提供多种业务 维护方便：维护方便：数字化和综合化的单一网络，网管数字化和综合化的单一网络，网管 和维护更方便和维护更方便 便于新业务的接入：不必增加新的网络便于新业务的接入：不必增加新的网络 利于网络的发展：接口标准化，使得网络的变利于网络的发展：接口标准化，使得网络的变 更不至影响到用户设备更不至影响到用户设备 q不足不足 初期成本较大初期成本较大 可能产生垄断经营可能产生垄断经营 16 l国际电信联盟电信标准化组织（国际电信联盟电信标准化组织（ITU-T）关于）关于ISDN 协议的描述见下表。协议的描述见下表。 协议系列协议系列协议的用途协议的用途 E这些协议

14、为建议的这些协议为建议的ISDN电话网络标准。如，电话网络标准。如，E.146协议描述协议描述 了了ISDN的国际地址。的国际地址。 I这些协议主要涉及概念、术语和一般的方法。这些协议主要涉及概念、术语和一般的方法。I.100系列包系列包 括了括了ISDN的基本概念和其他的基本概念和其他I系列建议的结构；系列建议的结构；I.200系列涉系列涉 及有关及有关ISDN服务的方面；服务的方面；I.300系列描述了网络结构和运行；系列描述了网络结构和运行； I.400系列描述了用户系列描述了用户-网络接口特性；网络接口特性；I.600系列描述了维护系列描述了维护 原则以及操作和其他特性。原则以及操作和

15、其他特性。 Q这些协议覆盖了有关交换和信令的运行部分。这些协议覆盖了有关交换和信令的运行部分。 “信令信令”在在 这里的意思是指呼叫设置的处理。这里的意思是指呼叫设置的处理。Q.921描述了描述了ISDN D信道信道 上链路访问规程上链路访问规程(LAPD)的数据链路进程，类似于的数据链路进程，类似于OSI模型模型 的第的第2层功能。层功能。Q.931制定了制定了OSI参考模型的第参考模型的第3层功能。层功能。 17 lISDN的一般结构如图的一般结构如图6-6所示。它由用户网络、局所示。它由用户网络、局 域网络和传输网络三部分组成。域网络和传输网络三部分组成。 图图6-6 ISDN的一般结构

16、的一般结构 18 (1) 用户网络：用户所在地的设备及接口，如终端设用户网络：用户所在地的设备及接口，如终端设 备备TE、终端适配器、终端适配器TA、网络终接设备、网络终接设备NT等。等。 (2) 局域网络：包括一个本地交换机（即用户环路）局域网络：包括一个本地交换机（即用户环路） 内放置的一组设备，其中有网络终端内放置的一组设备，其中有网络终端NT和线路和线路 终端终端LT的传输系统，远端复用和分接器（集中的传输系统，远端复用和分接器（集中 器）及交换单元。一个器）及交换单元。一个ISDN业务局，它由本地业务局，它由本地 交换机和相关的其他设备构成。交换机和相关的其他设备构成。 (3) 传输

17、网络：包括各种功能的传输网络，即窄带传传输网络：包括各种功能的传输网络，即窄带传 输网、宽带传输网、公共信令传输网以及分组交输网、宽带传输网、公共信令传输网以及分组交 换网等。换网等。64kbit/s 电路交换连接的是电路交换连接的是ISDN的基本的基本 功能，此外，还有功能，此外，还有 384kbit/s 的中速电路交换功的中速电路交换功 能及大于能及大于1.5Mbit/s 的高速电路交换功能。的高速电路交换功能。 19 q基本速率入口基本速率入口BA（Basic Access） 信道结构：（信道结构：（2BD） B：64kb/sD：16kb/s 净速率：净速率：2BD264kb/s16kb

18、/s=144kb/s 实际速率净速率控制信息实际速率净速率控制信息 U接口接口160kb/sS/T接口接口192kb/s q基群速率入口基群速率入口PRA（Primary Rate Access） 信道结构：（信道结构：（30BD）或（）或（23BD） B：64kb/sD：64kb/s 净速率：净速率：30BD1984kb/s 23BD1536kb/s T/U接口实际速率净速率控制信息接口实际速率净速率控制信息 30BD2048kb/s 23BD1544kb/s 20 q低层功能低层功能 电路交换功能电路交换功能 w64kb/s 的电路交换连接功能的电路交换连接功能 w64kb/s2Mb/s的

19、电路交换连接功能的电路交换连接功能 分组交换功能分组交换功能 w分组处理功能群（分组处理功能群（PH） w网间互通功能群（网间互通功能群（PHI） 公共信道信令功能公共信道信令功能 w交换机之间的交换机之间的No.7信令处理能力信令处理能力 无交换连接能力无交换连接能力 w64kb/s和和64kb/s2Mb/s的永久或半永久电路连接的永久或半永久电路连接(租用线租用线) q高层功能高层功能 消息处理系统或某些服务中心消息处理系统或某些服务中心 21 l图图6-5给出给出ISDN用户用户/网络接口的参考配置。参考配网络接口的参考配置。参考配 置是指用参考点和功能群的概念规定了置是指用参考点和功能

20、群的概念规定了ISDN用户系用户系 统的标准结构，是制定统的标准结构，是制定ISDN用户出入口的根据。用户出入口的根据。 TE2 TE1 TA NT2NT1LTET 用户侧传输线交换局侧 RSTUV R，S，T，U，V：ISDN 参考点 TE1，TE2：终端设备 TA：终端适配器 L T：线路终端 ET：交换终端 NT1，NT2：网络终端 图图6-5 ISDN用户网络接口的参考配置用户网络接口的参考配置 22 l功能群功能群-用户接入用户接入ISDN所需的一组功能，所需的一组功能， 这些功能可以由一个或多个物理设备来完成。这些功能可以由一个或多个物理设备来完成。 它是一个抽象的概念，不一定与实

21、际的装置它是一个抽象的概念，不一定与实际的装置 一致。一致。 l参考点参考点-不同功能群的分界点，在不同的实不同功能群的分界点，在不同的实 现方案中一个参考点可以对应也可以不对应现方案中一个参考点可以对应也可以不对应 于一个物理接口。于一个物理接口。 23 q1类终端设备（类终端设备（TE1） ISDN标准终端设备，符合标准终端设备，符合ISDN用户网络接口标准用户网络接口标准 用户侧用户侧17层协议处理功能层协议处理功能 维护功能维护功能 接口功能接口功能 4类传真、类传真、ISDN多功能终端多功能终端 q2类终端设备（类终端设备（TE2） 非非ISDN标准终端设备，不遵循标准终端设备，不遵

22、循ISDN用户网络接口标用户网络接口标 准准 17层协议处理功能层协议处理功能 维护功能维护功能 接口功能接口功能 模拟电话、模拟电话、X.25终端终端 24 q网络终端网络终端1（NT1） ISDN网络在用户处的物理和电气终端装置，包含网络在用户处的物理和电气终端装置，包含OSI 1层的功能层的功能 线路维护（环路测试和性能监测）线路维护（环路测试和性能监测） 2/4线变换线变换 第第1层上的多路复用（同步时分）层上的多路复用（同步时分） 受电和供电、同步受电和供电、同步 解决解决D信道接入竞争信道接入竞争 q网络终端网络终端2（NT2） 智能网络终端，包含智能网络终端，包含OSI 13层的

23、功能层的功能(ISPBX、集中器、局域网、集中器、局域网) ISDN第第2、3层的协议处理和多路复用层的协议处理和多路复用 交换、集线控制交换、集线控制 解决解决D信道接入竞争信道接入竞争 维护功能、供电、同步等维护功能、供电、同步等 ISDN附加业务的处理功能附加业务的处理功能 25 q线路终端线路终端 LT 网络侧线路终端网络侧线路终端 第第1层的维护和性能监测层的维护和性能监测 定时、时钟同步定时、时钟同步 2/4线变换线变换 多路复用多路复用 向用户终端的应急供电向用户终端的应急供电 q交换终端交换终端ET 第第2、3层协议处理功能层协议处理功能 第第2、3层上的多路复用层上的多路复用

24、 交换、集线控制交换、集线控制 维护功能维护功能 ISDN补充业务的处理功能补充业务的处理功能 q终端适配器终端适配器TA 具有具有OSI 17层的功能层的功能 接口特性变换接口特性变换 速率适配速率适配 协议转换协议转换 必要时的必要时的A/D变换变换 26 qR TE2与与TA之间的分界点之间的分界点 无统一标准无统一标准 qS TE1/TA与与NT2/NT1之间的分界点之间的分界点 与与TE1或或TA一一对应一一对应 qT NT1与与NT2之间的分界点之间的分界点 NT2不存在时不存在时T与与S相重合，称相重合，称S/T参考点参考点 S/T参考点是参考点是ISDN标准的对象标准的对象 q

25、U NT1与交换机之间的分界点，描述用户线上的双向信号传送与交换机之间的分界点，描述用户线上的双向信号传送 qV 交换机内部接口（交换机内部接口（LT与与ET间）间） 27 q承载业务（承载业务（Bear Service） 单纯的信息传送业务单纯的信息传送业务 由网络提供由网络提供 任务是将信息由一个地方搬运到另一个地方而不作任何处理任务是将信息由一个地方搬运到另一个地方而不作任何处理 包含包含OSI模型模型13层的功能层的功能 q用户终端业务（用户终端业务（Tele Service） 面向用户的通信或信息处理业务面向用户的通信或信息处理业务 由网络和终端设备共同提供由网络和终端设备共同提供

26、包含包含OSI模型模型17层全部功能层全部功能 q补充补充/附加业务（附加业务（Supplementary Service） 在承载业务或用户终端业务基础上附加的业务性能在承载业务或用户终端业务基础上附加的业务性能 给用户提供更多给用户提供更多 更方便的服务更方便的服务 不能单独存在不能单独存在 28 ISDN 终端终端 承载业务（电路、分组）承载业务（电路、分组） 用户终端业务（电报、传真、可视图文）用户终端业务（电报、传真、可视图文） 终端终端 （13层），在用户层），在用户 网络接口网络接口 处提供，网络用电路交换方式或分处提供，网络用电路交换方式或分 组交换方式将信息从一个用户网组交换

27、方式将信息从一个用户网 络接口透明地传送到另一个用户络接口透明地传送到另一个用户 网络接口网络接口 （17层），在终端设备的人机接口处提供，是面向用户的业务层），在终端设备的人机接口处提供，是面向用户的业务 用户网络接口用户网络接口用户网络接口用户网络接口 29 广域网广域网 ISDN交换机交换机 ISDN终端终端ISDN数字电话数字电话 本地本地 回路回路 电信公司的设备电信公司的设备 NT1 用户的设备用户的设备 用户家庭用户家庭电信公司电信公司 q家庭用的家庭用的ISDN TE1TE1TE1 T U 30 广域网广域网 ISDN交换机交换机 TE1 本地本地 回路回路 电信公司的设备电信

28、公司的设备 NT1 用户的设备用户的设备 用户办公室用户办公室 电信公司电信公司 q大型商用的大型商用的ISDN TE1 TE1 TE2 TA NT2 U T S S S R PBX 31 l窄带窄带ISDN（N-ISDN）是一种试图以数字系统代替）是一种试图以数字系统代替 模拟电话系统的巨大尝试，这种数字系统既要能适模拟电话系统的巨大尝试，这种数字系统既要能适 应于话音通信，又要能适应于非话音通信。由于基应于话音通信，又要能适应于非话音通信。由于基 本速率的接口标准已在世界范围内达成了一致，所本速率的接口标准已在世界范围内达成了一致，所 以人们以为这将导致对以人们以为这将导致对ISDN设备的

29、大量需求，因设备的大量需求，因 此会出现大规模生产、规模经济以及廉价的此会出现大规模生产、规模经济以及廉价的VLSI ISDN芯片。不幸的是，这一标准化过程花了许多芯片。不幸的是，这一标准化过程花了许多 时间，而这一领域内的技术发展非常迅速，因此当时间，而这一领域内的技术发展非常迅速，因此当 标准最终制定出来时，它已经过时了。标准最终制定出来时，它已经过时了。 32 l对家庭应用，需求量最大的新服务无疑是视频点播对家庭应用，需求量最大的新服务无疑是视频点播 (VOD)。但是，。但是，ISDN基本速率比需要的带宽小两基本速率比需要的带宽小两 个数量级；现在个数量级；现在LAN能提供能提供10Mk

30、bps的速率，且正的速率，且正 在被在被100Mkbps的的LAN取代。商用取代。商用ISDN的前景更加的前景更加 暗淡，但却是用在完全没有料到的领域暗淡，但却是用在完全没有料到的领域因特网因特网 访问。现在很多公司正在销售把访问。现在很多公司正在销售把2B+D信道合为一信道合为一 个个144kbps数字信道的适配器。这样用户可以通过数字信道的适配器。这样用户可以通过 144kbps数字信道来访问因特网，而不是数字信道来访问因特网，而不是28.8kbps 的模拟调制解调器线路。对于许多因特网用户，能的模拟调制解调器线路。对于许多因特网用户，能 以以5倍的速度下载图像是值得的。虽然倍的速度下载图

31、像是值得的。虽然B-ISDN的的 155Mbps更好，但更好，但N-ISDN的的144kbps却是可以支付却是可以支付 得起的，这将是它在以后数年中存在的根本支柱。得起的，这将是它在以后数年中存在的根本支柱。 33 l 前述前述N-ISDN能够提供能够提供2Mbit/s以下数字综合业务，具有较以下数字综合业务，具有较 好的经济和实用价值。但在当时（即好的经济和实用价值。但在当时（即20世纪世纪80年代），鉴年代），鉴 于技术能力与业务需求的限制，于技术能力与业务需求的限制，N-ISDN存在以下局限性：存在以下局限性： (1)信息传送速率有限，用户网络接口速率局限于信息传送速率有限，用户网络接口

32、速率局限于2048kbit/s 或或1544kbit/s以内，无法实现电视业务和高速数据业务，难以内，无法实现电视业务和高速数据业务，难 以提供更新的业务。以提供更新的业务。 (2)其基础是其基础是IDN，所支持的业务主要是，所支持的业务主要是64kbit/s的电路交换业的电路交换业 务，对技术发展的适应性很差。例如，如果信源编码使得务，对技术发展的适应性很差。例如，如果信源编码使得 话音传输速率低于话音传输速率低于64kbit/s，由于网络本身传输和交换的基，由于网络本身传输和交换的基 本单位是本单位是64kbit/s，故网络分配的资源仍为，故网络分配的资源仍为64kbit/s，使用，使用

33、先进的信源编码技术也无法提高网络资源的利用率。先进的信源编码技术也无法提高网络资源的利用率。 34 (3) N-ISDN的综合是不完全的。虽然它综合了分组的综合是不完全的。虽然它综合了分组 交换业务，但这种综合只是在用户入网接口上实交换业务，但这种综合只是在用户入网接口上实 现，在网络内部仍由分开的电路交换和分组交换现，在网络内部仍由分开的电路交换和分组交换 实体来提供不同的业务。即在交换和传输层次，实体来提供不同的业务。即在交换和传输层次， 并没有很好地利用分组业务对于不同速率、变比并没有很好地利用分组业务对于不同速率、变比 特率业务灵活支持的特性。特率业务灵活支持的特性。 (4) N-IS

34、DN只能支持话音及低速的非话音业务，不只能支持话音及低速的非话音业务，不 能支持不同传输要求的多媒体业务，同时整个网能支持不同传输要求的多媒体业务，同时整个网 络的管理和控制是基于电路交换的，使得其功能络的管理和控制是基于电路交换的，使得其功能 简单，无法适应宽带业务的要求。简单，无法适应宽带业务的要求。 35 l所以需要一种以高效、高质量支持各种业务的，不所以需要一种以高效、高质量支持各种业务的，不 由现有网络演变而成，采用崭新的传输方式、交换由现有网络演变而成，采用崭新的传输方式、交换 方式、用户接入方式以及网络协议的宽带通信网，方式、用户接入方式以及网络协议的宽带通信网， 以提供高于以提

35、供高于PCM一次群速率的传输信道，能够适一次群速率的传输信道，能够适 应从速率最低的遥测遥控应从速率最低的遥测遥控(十几十几bit/s到几十到几十bit/s )， 到高清晰度电视到高清晰度电视HDTV(100Mbit/s150Mbit/s)或近或近 Gbit/s的宽带信息检索业务，都以同样的方式在网的宽带信息检索业务，都以同样的方式在网 络中传送和交换，共享网络资源。同时与提供同样络中传送和交换，共享网络资源。同时与提供同样 业务的其他网络相比，它的生产、运行和维护费用业务的其他网络相比，它的生产、运行和维护费用 都比较低廉，当时都比较低廉，当时CCITT将这种网络定名为宽带将这种网络定名为宽

36、带 ISDN或称或称B-ISDN 。 36 l要形成要形成B-ISDN，其技术的核心是高效的传输、交，其技术的核心是高效的传输、交 换和复用技术。人们在研究分析了各种电路交换和换和复用技术。人们在研究分析了各种电路交换和 分组交换技术之后，认为快速分组交换是唯一可行分组交换技术之后，认为快速分组交换是唯一可行 的技术。国际电联的技术。国际电联(ITU-T)于于1988年把它正式命名年把它正式命名 为为ATM(Asynchronous Transfer Mode )，并推荐为，并推荐为 B-ISDN的信息传递模式，称为的信息传递模式，称为“异步传递方式异步传递方式” 。 ITU-T在在I.113

37、建议中定义：建议中定义：ATM是一种传递模式，是一种传递模式， 在这一模式中，信息被组成信元在这一模式中，信息被组成信元(Cell)；“异步异步” 是指发时钟和收时钟之间容许是指发时钟和收时钟之间容许“异步运行异步运行”，其差，其差 别用插入别用插入/ /取消信元的方式去调整；取消信元的方式去调整；“传传递递模式模式” 是指信息在网络中包括了传输和交换两种方式。是指信息在网络中包括了传输和交换两种方式。 37 (1)可以实现网络业务的完全综合化可以实现网络业务的完全综合化 在采用在采用ATM技术的技术的B-ISDN中，不仅可以在用户中，不仅可以在用户 网络接口上实现物理线路的综合化，而且在网络

38、网络接口上实现物理线路的综合化，而且在网络 内部采用同一交换方式实现不同类型、不同速率内部采用同一交换方式实现不同类型、不同速率 的信息交换，通过有效地均衡各种业务所需要的的信息交换，通过有效地均衡各种业务所需要的 通信带宽，达到支持多媒体通信所需要的多种多通信带宽，达到支持多媒体通信所需要的多种多 样的通信速率。样的通信速率。 (2)支持高速率的用户信息传输支持高速率的用户信息传输 B-ISDN用户网络接口上用户的最高通信速率可用户网络接口上用户的最高通信速率可 以达到以达到155Mbit/s或或622Mbit/s，是，是N-ISDN的的100倍倍 以上，可以提供如以上，可以提供如HDTV的

39、高速图像业务。的高速图像业务。 38 (3) 能提供丰富多彩的通信业务能提供丰富多彩的通信业务 N-ISDN主要提供点对点的双向通信（交互通信）主要提供点对点的双向通信（交互通信） 业务，业务，B-ISDN除提供交互通信业务外，还提供分除提供交互通信业务外，还提供分 配型业务，如电视广播、视频点播配型业务，如电视广播、视频点播(VOD)等。等。 (4) 传输及处理的成本低传输及处理的成本低 ATM网络得到高速大容量的同步光纤网网络得到高速大容量的同步光纤网(SONET) 或同步数字系列或同步数字系列(SDH)的支持。采用光传输方式，的支持。采用光传输方式， 不仅可提供巨大的传输容量，而且可利用

40、波分复不仅可提供巨大的传输容量，而且可利用波分复 用用(WDM)技术，使同一根光纤上传输的容量成倍技术，使同一根光纤上传输的容量成倍 增加，使得相同容量的光纤传输系统比铜线传输增加，使得相同容量的光纤传输系统比铜线传输 系统成本低得多。另外，系统成本低得多。另外，ATM网络简化了分组通网络简化了分组通 信方式的协议，网络节点不进行流量控制和差错信方式的协议，网络节点不进行流量控制和差错 控制处理，大大节省了网络传输处理的成本。控制处理，大大节省了网络传输处理的成本。 39 l人们习惯上把电信网分为传输、复用、交换、终端人们习惯上把电信网分为传输、复用、交换、终端 等几个部分，其中除终端以外的传

41、输、复用和交换等几个部分，其中除终端以外的传输、复用和交换 三个部分合起来统称为传递方式三个部分合起来统称为传递方式(也叫转移模式也叫转移模式)。 目前应用的传递方式可分为两种：目前应用的传递方式可分为两种： 同步传递方式同步传递方式(STM)：主要特征是采用时分复用，主要特征是采用时分复用， 各路信号都是按一定时间间隔周期性出现，接收端各路信号都是按一定时间间隔周期性出现，接收端 可根据时间（或者说靠位置）识别每路信号。可根据时间（或者说靠位置）识别每路信号。 异步传递方式异步传递方式(ATM)：采用统计时分复用，各路信采用统计时分复用，各路信 号不是按照一定时间间隔周期性地出现，接收端要号

42、不是按照一定时间间隔周期性地出现，接收端要 根据标志识别每路信号。根据标志识别每路信号。 40 lATM是一种传递模式，在这种模式中，信息被分是一种传递模式，在这种模式中，信息被分 成信元来传递，而包含同一用户信息的信元不需要成信元来传递，而包含同一用户信息的信元不需要 在传输链路上周期性地出现。因此这种传递模式是在传输链路上周期性地出现。因此这种传递模式是 异步的。异步的。 l从这个意义上来看，从这个意义上来看，ATM是采用统计时分复用，是采用统计时分复用， 各路信号不是按照一定时间间隔周期性地出现，要各路信号不是按照一定时间间隔周期性地出现，要 根据标志识别每路信号。这种转移模式是异步的根

43、据标志识别每路信号。这种转移模式是异步的 （统计时分复用也叫异步时分复用）。（统计时分复用也叫异步时分复用）。 41 ATM则是用则是用 单元字头内单元字头内 的标记符识的标记符识 别信道别信道(标记标记 多路复用多路复用)。 STM要求有固要求有固 定的帧周期，定的帧周期， 用电路交换复用电路交换复 用技术，靠帧用技术，靠帧 内时隙的相对内时隙的相对 位置识别信道位置识别信道 42 (1)ATM按信元进行统计复用。统计复用是按需分配带宽的，按信元进行统计复用。统计复用是按需分配带宽的， 可以满足不同用户传递不同业务的带宽需要。可以满足不同用户传递不同业务的带宽需要。 (2)采用固定长度的短分

44、组。定长比可变长信元的控制与交换采用固定长度的短分组。定长比可变长信元的控制与交换 更容易用硬件实现，利于向高速化方向发展。更容易用硬件实现，利于向高速化方向发展。 (3)采用面向连接并预约传输资源的工作方式。确保网络上的采用面向连接并预约传输资源的工作方式。确保网络上的 信息可在一定允许的差错率下传输，既兼顾了网络运营效信息可在一定允许的差错率下传输，既兼顾了网络运营效 率，又能满足接入网络的连接进行快速数据传输。率，又能满足接入网络的连接进行快速数据传输。 (4)ATM信元头部功能降低。由于信元头部功能降低。由于ATM网络中链路的功能变得网络中链路的功能变得 非常有限，故信元头部变得异常简

45、单，依靠信元头部的虚非常有限，故信元头部变得异常简单，依靠信元头部的虚 电路标志可以很容易地将不同的虚电路信息复用到一条物电路标志可以很容易地将不同的虚电路信息复用到一条物 理通道上。理通道上。 (5)取消逐段链路的差错控制和流量控制。取消逐段链路的差错控制和流量控制。ATM协议运行在误协议运行在误 码率很低的光纤传输网上，同时预约资源机制保证网络中码率很低的光纤传输网上，同时预约资源机制保证网络中 传输的负载小于子网络的传输能力，所以传输的负载小于子网络的传输能力，所以ATM取消了网络取消了网络 内部节点之间链路上的差错控制和流量控制。内部节点之间链路上的差错控制和流量控制。 43 l分为三

46、层，对应于分为三层，对应于OSI的物理层和数据链路层的物理层和数据链路层 uATM物理层：在物理介质上以位为单位传输信元，包括物理层：在物理介质上以位为单位传输信元，包括 用于用于ATM的电气接口和物理接口。的电气接口和物理接口。 uATM层：构造信元，错误控制，建立层：构造信元，错误控制，建立/撤销虚电路。撤销虚电路。 uATM适配层：对数据进行分割和重组，对不同的数据传适配层：对数据进行分割和重组，对不同的数据传 输类型赋予正确的输类型赋予正确的QoS标准。标准。 物理层物理层 数据链路层数据链路层 ATM层层ATM层层 汇聚子层汇聚子层CS 分段和重组子层分段和重组子层SAR ATM适配

47、层适配层(AAL) 传输汇聚子层传输汇聚子层TC 物理介质相关子层物理介质相关子层PMD ATM物理层物理层 OSIATM 44 l最简单的最简单的ATM网络网络 l规模大一些的规模大一些的ATM网络网络 ATM交换机交换机ATM交换机交换机 插有插有ATM网卡网卡 的计算机的计算机 插有插有ATM网卡网卡 的计算机的计算机 LAN ATM Router LAN ATM Router ATM 交换机交换机 ATM 交换机交换机 插有插有ATM网卡的服务器网卡的服务器 WAN 45 lATM信元实际上就是信元实际上就是 分组，只是为了区别分组，只是为了区别 于于X.25的分组，才将的分组，才将

48、ATM的信息单元叫做的信息单元叫做 信元。信元。ATM的信元具的信元具 有固定的长度，从传有固定的长度，从传 输效率、时延及系统输效率、时延及系统 实现的复杂性考虑，实现的复杂性考虑， CCITT规定规定ATM信元信元 长度为长度为53字节。信元字节。信元 的结构如图的结构如图6.7所示。所示。 46 l每个信元长度为每个信元长度为53个字节。个字节。 l前前5个字节为信头（个字节为信头（header）；包含有各种控制信）；包含有各种控制信 息，主要是表示信元去向的逻辑地址，还有一些维息，主要是表示信元去向的逻辑地址，还有一些维 护信息、优先级以及信头的纠错码。护信息、优先级以及信头的纠错码。

49、 l后面后面48字节是信息段，也叫信息净负荷，它载荷来字节是信息段，也叫信息净负荷，它载荷来 自各种不同业务的用户信息。自各种不同业务的用户信息。 l信元的格式与业务类型无关，任何业务信息都经过信元的格式与业务类型无关，任何业务信息都经过 切割封装成相同长度统一格式的信元分组，在每个切割封装成相同长度统一格式的信元分组，在每个 分组中加上头标，以到达目的地。信元通过一条虚分组中加上头标，以到达目的地。信元通过一条虚 信道进行传输，路由的选择由信头中的标号决定。信道进行传输，路由的选择由信头中的标号决定。 47 lATM信头结构有两种类型，如图信头结构有两种类型，如图6.8所示。所示。 u用于用

50、户用于用户-网络接口的信头网络接口的信头(UNI信头信头) u用于网络节点接口的信头用于网络节点接口的信头(NNI信头信头) 48 lGFC：一般流量控制，：一般流量控制，4bit。在。在B-ISDN中，为了控制共享传中，为了控制共享传 输媒体的多个终端接入而定义了输媒体的多个终端接入而定义了GFC，由，由GFC控制产生于控制产生于 用户终端方向的信息流量，减小用户侧出现的短期过载。用户终端方向的信息流量，减小用户侧出现的短期过载。 lVPI：虚路径标识码。：虚路径标识码。UNI和和NNI中的中的VPI字段分别含有字段分别含有8bit 和和12bit，可分别标识，可分别标识28条和条和212条

51、虚路径。条虚路径。 lVCI：虚信道标识码，：虚信道标识码，16bit。用于虚信道路由选择，它既适。用于虚信道路由选择，它既适 用于用户网络接口，也适用于网络节点接口。故对每个用于用户网络接口，也适用于网络节点接口。故对每个 VP定义了定义了216条虚信道。条虚信道。 lPT：净荷类型指示段，：净荷类型指示段，3bit，标识信息字段中的内容是用户，标识信息字段中的内容是用户 信息还是控制信息。信息还是控制信息。 lCLP：信元丢失优先级，：信元丢失优先级，1bit，表示信元的相对优先等级。，表示信元的相对优先等级。 lHEC：信头差错控制码，：信头差错控制码，8bit，用于信头差错的检测、纠正

52、，用于信头差错的检测、纠正 以及信元定界。以及信元定界。 49 1. 异步时分复用异步时分复用 lATM技术是采用异步时分复用方式的。异步时分复用的概技术是采用异步时分复用方式的。异步时分复用的概 念是：来自不同信源的信息信元用异步时分复用的方式复念是：来自不同信源的信息信元用异步时分复用的方式复 用，具有同样标志的信元在传输线上并不对应着某个固定用，具有同样标志的信元在传输线上并不对应着某个固定 的时隙，也不是按周期出现的。也就是说信息和它在时域的时隙，也不是按周期出现的。也就是说信息和它在时域 中的位置没有固定的关系，信息只是按信头中的标志来区中的位置没有固定的关系，信息只是按信头中的标志

53、来区 分的，这种复用方式称为异步时分复用。分的，这种复用方式称为异步时分复用。 lATM的复用方式不是固定时隙分配，而是非周期的信元复的复用方式不是固定时隙分配，而是非周期的信元复 用，所以用，所以ATM具有动态分配带宽的特点。它适合于传输突具有动态分配带宽的特点。它适合于传输突 发性数据，也就是，如果某一信源的信息量大时，就分配发性数据，也就是，如果某一信源的信息量大时，就分配 给它较多信元；反之，信息量较小时，就分配给它较少信给它较多信元；反之，信息量较小时，就分配给它较少信 元；如果没有信息时，就不分配给它信元。所以，异步时元；如果没有信息时，就不分配给它信元。所以，异步时 分复用又称为

54、统计时分复用。分复用又称为统计时分复用。 50 2. ATM虚连接虚连接 lATM是采用面向连接的技术。面向连接的特点是通信过程是采用面向连接的技术。面向连接的特点是通信过程 的实现要有三个阶段，即建立电路连接、数据传输、电路连的实现要有三个阶段，即建立电路连接、数据传输、电路连 接的拆除。接的拆除。ATM的电路连接不是固定物理电路的连接，而的电路连接不是固定物理电路的连接，而 是采用虚电路连接，称为虚连接。虚连接也称为逻辑信道。是采用虚电路连接，称为虚连接。虚连接也称为逻辑信道。 ATM的虚连接是由虚信道的虚连接是由虚信道VC和虚通道和虚通道VP来实现的。来实现的。 (1) 虚信道虚信道VC

55、和虚通道和虚通道VP uVC：描述：描述ATM信元单向传送能力，是传送信元单向传送能力，是传送ATM信元的逻辑信道，信元的逻辑信道， 即子信道。即子信道。 uVCI：虚通路标志符。具有相同的：虚通路标志符。具有相同的VCI的信元是在同一个逻辑信道的信元是在同一个逻辑信道 （即虚通路）上传送的。（即虚通路）上传送的。 uVP：传送：传送ATM信元的一种逻辑信道。一个信元的一种逻辑信道。一个VP中包含一组中包含一组VC。 uVPI：虚通道标志符。它标识了具有相同：虚通道标志符。它标识了具有相同VPI的一束的一束VC。 51 lVC、VP与物理媒介之间的关系如图与物理媒介之间的关系如图6.9(a)所

56、示，图所示，图 6.9(b)所示是所示是VP与与VC的时分复用关系。的时分复用关系。 (b) 图图6.9 VC 、VP与物理媒体的关系示意图与物理媒体的关系示意图 52 (2) 虚信道连接虚信道连接VCC和虚通道连接和虚通道连接VPC lVCC是由多段是由多段VC链路链接而成，链路链接而成，VPC是由多段是由多段VP 链路链接而成，如图链路链接而成，如图6.10所示。所示。 l由图由图6.10可知，虚连接是由虚通道标识符可知，虚连接是由虚通道标识符VPI和虚和虚 信道标识符信道标识符VCI表示的。虚连接建立后，需要传送表示的。虚连接建立后，需要传送 的信息即被分割成字节信元，经网络传送到对方。

57、的信息即被分割成字节信元，经网络传送到对方。 若发送端有多个信源信息同时传送，则应根据相同若发送端有多个信源信息同时传送，则应根据相同 程序建立到达各自接收端的不同虚连接，信息便可程序建立到达各自接收端的不同虚连接，信息便可 交替地送出。交替地送出。 53 图图6-10 虚通道连接与虚信道连接虚通道连接与虚信道连接 54 lATM 交换的定义交换的定义 u从一条逻辑从一条逻辑 ATM 信道到一条或多条逻辑信道到一条或多条逻辑 ATM 信道的信信道的信 息交换；而在该交换过程中，选择可以在许多逻辑息交换；而在该交换过程中，选择可以在许多逻辑 ATM 信道中进行。信道中进行。 l逻辑逻辑 ATM 信道信道 u以物理端口以及该物理端口上的逻辑信道来表征：以物理端口以及该物理端口上的逻辑信道来表征： n逻辑逻辑 ATM 信道信道 = 物理端口物理端口 + 物理端口上的逻辑信道物理端口上的逻辑信道 物理端口号：表征了物理入线或出线物理端口号：表征了物理入线或出线 物理端口上的逻辑信道：由虚通路物理端口上的逻辑信道：由虚通路/虚信道标识虚信道标识 (VPI/VCI) 表征表征 lATM 交换功能的组成交换功能的组成 u时分交换、空分交换、信元头交换（翻