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1、第5章 宽带综合业务数字网,第5章 宽带综合业务数字网 5.1 ISDN的基本概念 5.2 B-ISDN概述 5.3 B-ISDN/ATM参考模型及协议 5.4 宽带ATM交换技术 5.4.1 ATM交换原理 5.5 拥塞控制与流量控制 小结,N-ISDN 传送速率低、业务综合能力差、对未来的新业务适应性差的局限性。 基于ATM的B-ISDN 可以实现网络业务完全综合化，并支持可达155Mbit/s或622Mbit/s的高速的信息传输，但系统较为复杂。,5.1 ISDN的基本概念,综合数字网（IDN：Integrated Digital Network） 数字传输与数字交换的综合 综合业务数字
2、网 （ISDN，Integrated Service Digital Network） 在一个统一的网络上提供话音、数据、图像、视频等各种类型的业务 窄带综合业务数字网（N-ISDN） N-ISDN即对用户提供业务一般为64kbit/s，或者说用户/网接口处速率不高于PCM一次群（2.048bit/s）。 宽带业务数字网（B-ISDN）,5.1.1 ISDN的网络结构,LS：市内交换机 TS：长途交换机 图5.1 ISDN的最终模式,图5.2 1SDN的网络功能体系结构,ISDN包含了5个主要功能，其网络功能体系结构如图5.2所示。,（1）本地连接功能 本地连接功能对应于本地交换机或其他类似设
3、备的功能。 （2）电路交换功能 电路交换功能提供64kbit/s和大于64kbit/s的电路交换连接。 （3）分组交换功能 通过ISDN和分组交换公用数据网的网间互连，由分组交换数据网提供ISDN的分组交换功能。目前，ISDN的分组交换功能大多采用这种方法提供。 （4）专线功能 专线功能是指不利用网内交换功能，在终端间建立永久或半永久连接的功能。 （5）公共信道信令功能 ISDN的信令全部采用公共信道信令方式。,5.1.2 ISDN的用户/网络接口 用户/网络接口是用户设备与通信网的接口。 CCITT对ISDN的用户/网络接口进行了标准化，并给出了需要标准化的参考点和与之相关的各种功能群。 参
4、考配置是定义网络中各实体的功能及各实体间的接口，ISDN用户/网络接口的参考配置图5.3所示。,图5.3 用户/网络接口参考配置,所谓功能群是用户接入ISDN需要的各种功能的组合和安排，由一个或多个物理设备实现。参考点是划分功能群的分界点，R，S，T，U，V为ISDN的参考点。一个参考点可以对应也可以不对应于一个物理接口。当多个功能群组合在一个设备中实现时，物理接口只在概念上存在，而实际上不存在。 用户接入ISDN的功能划分成以下几个功能群： （1）1类终端设备（TE1） （2）2类终端设备（TE2） （3）终端适配器（TA） （4）网络终端1（NT1） （5）网络终端（NT2） （6）线路终
5、端设备（LT） （7）交换终端（ET）,5.1.3 ISDN的信道与接口 ISDN用户/网络接口中有两个重要因素，即信道类型和接口结构。 信道类型表示信息的出送能力。 接口结构是信道类型的组合，定义在该结构上最大的数字信息传送能力。,1、信道类型 信道是提供业务用的，具有标准传输速率的传输信道。 在用户/网络接口处向用户提供的信道有以下类型： （1）B信道 速率为64kbit/s，用来传送用户的话音、数据等信息。 （2）D信道 速率是16kbit/s或64kbit/s，传送公共信道信令或分组数据、低速的遥控、遥测数据。 （3）H信道 传送高速的用户信息，如高速传真、图像、高速数据、高质量音响及
6、分组交换信息等。 H信道有3种标准速率： H0信道：384kbit/s H11信道：1536kbit/s H12信道：1920kbit/s,2、接口结构 ISDN的用户/网络接口有两种接口结构： 一类是基本速率接口，另一类是基群速率接口。 （1）ISDN基本速率接口（ISDN-BRI） 在现有的电话网普通用户线作为ISDN用户线而定义的接口，是ISDN最基本的用户/网络接口。由两个B信道和一个D信道（即2B+D）构成。这里D信道的速率为16kbit/s。用户可用的最高速率为144kbit/s，通过该接口，用户可以获得各种ISDN的基本业务和补充业务。 （2）ISDN基群速率接口（ISDN-PR
7、I） 基群速率接口也称一次群速率接口，有两种类型，分别为30B+D和23B+D，对应的速率分别为2048kbit/s和1544kbit/s。这里的D信道的速率是64kbit/s。,5.1.4 ISDN业务 ISDN的业务就是ISDN网络能够向用户提供的通信能力。 1、承载业务 单纯的信息传送业务，将信息不做任何处理地由一个地方传送到另一个地方。 2、用户终端业务 指所有各种面向用户的应用业务，既包含了网络的功能，也包含了终端设备的功能。 CCITT在I.120中定义了数字电话、4类传真、智能用户电报、可视图文、视频、数据通信等几种用户终端业务。 3、补充业务 也叫附加业务或增值业务。 补充业务
8、总是和承载业务或用户终端业务一起提供，它不能单独存在。 CCITT在I.251I.257建议中定义了一批补充业务，如：直接拨入、主叫线识别提供、主叫线识别限制和会议呼叫等。,5.2 B-ISDN概述 B-ISDN以异步转移模式（ATM）作为网络的传送模式，采用ATM交换机作为网络节点，以光纤作为传输媒介，实现了真正意义上的同一网络和综合业务。 B-ISDN也称ATM网，它能够提供高于PCM一次群（2.048Mb/s）以上的传输信息以至于更高达155Mbit/s、622Mbit/s，甚至更高到几千兆比/秒，它能支持或提高的业务有交互型业务、消息型、会话型、检索型、分配型以及控制型等多种业务，能兼
9、容N-ISDN的窄带话音和非话音业务及宽带用户业务如高清晰度电视HDTV（100-150Mb/s）等多种宽带多媒体业务。 B-ISDN支持的业务与网络本身无关，使网络运行、维护、管理复杂程度降低，从而大大提高了网络的效率和资源利用率。,5.2.1 从N-ISDN到B-ISDN N-ISDN局限性主要有： （1）传送速率低 （2）业务综合能力差 （3）对未来的新业务适应性差,B-ISDN的业务分为交互型和分配型业务。 交互型业务是在用户之间或用户与主机之间提供双向信息交换的业务，交互型业务又可分为会话型业务、消息型业务和检索型业务。 分配型的业务是由网络的一个给定点向其它多个位置传送单向信息流的
10、业务。分配型的业务又分为不由用户控制的分配型业务和由用户控制的分配型业务。 （1）会话型业务 （2）消息型业务 （3）检索型业务 （4）不由用户控制的分配型业务 （5）用户控制的分配型业务,5.2.2 B-ISDN用户/网络接口参考配置 B-ISDN的用户/网络接口参考配置与N-ISDN的基本相同， 如图5.4所示。 1、功能群 B-ISDN的参考配置中也定义了B-TE1，B-TE2，B-TA，B- NT1，B-NT2这几个功能群。,2、参考点 B-ISDN的参考配置中定义了以下几个参考点： （1）SB参考点 （2）TB参考点 （3）UB参考点 （4）R参考点,5.3 B-ISDN/ATM参考
11、模型及协议 5.3.1 B-ISDN参考模型,图5.5 B-ISDN/ATM协议参考模型,B-ISDN协议参考模型，它是一个立体分层模型，从纵向看由三个功能面。 用户面（U平面）采用了分层结构，负责用户信息传送、流量控制和恢复操作； 控制面（C平面）负责呼叫和连接的控制功能，涉及的主要是信令功能，也采用分层结构； 管理面（M平面）有面管理和层管理两个功能。 面管理不分层，负责所有平面的协调。 层管理负责各层中的实体，执行运行、监控和维护（OAM）功能。 从横向看，ATM协议模型的功能又可分成四层：物理层、ATM层、ATM自适应层（AAL，ATM Adaptation Layer）和高层 物理层
12、负责通过物理媒介正确、有效地传送信元； ATM层主要负责信元的交换、选路和复用； AAL层主要将高层业务信息或信令信息适配成ATM信元流； 高层则相当于各种业务的应用层或信令的高层处理,分层结构中的某层通过下一层的业务接入点（SAP：Service Access Point）获得下一层的服务。 相邻层之间采用原语调用。 在相邻层之间传送的用户数据称为业务数据单元（SDU：Service Data Unit），在对等层之间交换的数据称为协议数据单元（PDU：Protocol Data Unit），本层的SDU与本层的协议控制信息合成为本层的PDU。,5.3.2 物理层 物理层利用通信线路的比特流
13、传送功能实现传送ATM信元的功能。 物理层又分为二个子层：物理媒介子层（PM，Physical Medium sublayer）和传输会聚子层（TC，Transmission Convergence sublayer）。 1、物理媒介子层 PM的主要任务是在物理媒介上有效可靠地传送和接收信息，如线路编码、光电转换和比特定时等。 也规定了多种接入速率：1.5Mbit/s、2Mbit/s、51.84Mbit/s、155.520Mb/s和622.080Mb/s，接入可以是对称的；也可以是非对称的。,5.3.2 物理层 2、传输会聚子层 TC功能有下面五个方面： （1）传输帧生成与恢复 （2）传输帧自
14、适应 （3）信头差错控制（HEC，Header Error Control）,（4）信元定界 TC子层按照一定的算法去搜索确定信元流的边界（信元流的起始位置），以便系统进入同步状态。,（5）信元速率解耦 通过插入一些有特殊信头的空闲信元，使ATM信元流的速率与传输媒介的速率适配，从而使ATM层的信元速率不受传输媒介的限制。,5.3.3 ATM层协议 ATM层是ATM协议模型的核心，它提供的基本服务是完成ATM网上用户和设备之间的信息传输。主要任务是处理信元，包括连接建立、流量控制、交换节点的选路和转发表的修改等。,1、ATM信元结构 ATM信元结构和信元编码在I.361建议中规定的，ATM信元
15、由53字节的固定长度数据块组成，其中前5个字节是信头，后48个字节是与用户数据相关的信息净负荷。 ATM中有二种信头格式：一种用于用户-网络接口，称为UNI信元；另一种用在网络-网络接口，简称NNI信元。它们二者间有微小差异，信头格式如图5.7所示。,2、虚信道和虚路径 虚信道（VC，Virtual Channel）和虚路径（VP Virtual Path）是用来描述ATM信元单向传输路由概念的。 虚信道是一个逻辑信道，所有在这个信道上传送的ATM信头具有相同的VCI。即具有相同的VCI的信元流构成了VC。 虚路径由一束具有相同通道端点的VC组成，由信头中VPI来识别，每个VP可以用复用方式容
16、纳多达216个VC，属于同一VP的不同的VC拥有相同的VPI。 传输通道、虚路径和虚信道是ATM中的三个重要概念，它们三者之间的关系可由图5.8说明。,图5.8 传输通道、VP和VC的关系,3、VP交换和VC交换 ATM是一种面向连接的技术，当发送端要求通信时，通过网络向接收端发出要求建立连接的控制信号，接收端同意建立连接后，网络建立一个用VCI/VPI表示的虚电路，同时，虚电路上所有中继节点都会建立虚电路接续表。ATM信元在虚电路上传送时，相邻两个交换节点间信元的VCI/VPI值保持不变。,ATM交换可以分成二类：VP交换和VC交换。 VP交换时，节点根据VP连接的目的地，将输入信元的VPI值改为可将信元导向接收端的新VPI值赋予信头并输出，在VP交换过程中VCI值不变，VP交换的原理如图5.9所示。VP交换可以单独进行，物理实现比较简单，通常只是传输通道中某个等级数字复用线的交叉连接。,图5.9 VP交换,图5.10 VC交换,而VC交换需要与VP交换同时进行，在交换时，节点终止VC连接和VP连接，信元中的VCI和VPI将同时被改为新值，其原理可如图5.10所示，当一个VC连接
