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1、ATM交交换技技术与与BISDN原理第原理第讲1.N-ISDN产生背景/2.基本概念(4)人们要求对已有的业务进行综合(5)未来通信业务的多样化以及人们对新业务的需求是不可预见的。结论：导致了结论：导致了ISDN思的产生思的产生2.ISDN的基本概念ISDN是这样一种网络，它由电话综合业务数字网(IDN)演变而成，提供端到端的数字连接，以支持一系列广泛的业务(包括话音和非话业务)，它为用户进网提供一组有限的标准多用途用户网络接口。23.网络结构/基本特征三个基本特征：端到端的数字连接 综合的业务 标准的入网接口34.N-ISDN 用户网络接口（1）基本速率接口BRA（Basic Rate In
2、terface）2B+D16:2*64kb/s+16kb/s=144kb/s 实际192kb/s物理速率（2）一次群速率接口PRI（Primary Rate Interface）T1例：23BD6423*64kb/s+64kb/s 1.544Mb/sE1例：30BD6430*64kb/s+64kb/s 2.048Mb/s（包括64kb/s线路同步）4N-ISDN用户网络接口(Cont.)UNIUser Network InterfaceBRIPRI5N-ISDN-用户网络接口(ISDNGrowth)6N-ISDN-用户网络接口配置7S-T-and U-interface reference p
3、oints and functional groups8Function Group and Reference Point功能群：定义了ISDNUNT接口上一些独立(逻辑)的功能实体。如：TE1/TE2，TA，NT2/NT1，LT/ET等。NT-1(Network Termination 1):NT-1 provides the physical interface between the CPE and the carriers network NT-2(Network Termination2):NT-2 handles the logical interface between the
4、 customers premises and the carriers network;it may offer provisions for channel switching and multiple access.NOTE:Functional groupings of NT-1 and NT-2 can easily be provided by the same physical device;this device can be called NT-12(NT-one-two),or simply,NT.9功能群和参考点(Cont.)TA(Terminal Adapter):TA
5、 is any device that allows terminals and telephones that dont conform to ISDN standards to connect to the ISDN.TE(Terminal Equipment):TE is any voice,data,or other terminal that conforms to ISDN interface requirements.LT:Line Termination ET:Exchange Termination 10参考点(Cont.)参考点：功能群之间的相对逻辑/物理接口点 R、S、T
6、、U R：ISDN非标准终端（TE2）与终端适配器（TA）之间的接口 S/T：U：NT1的工线侧接口：国际标准接口11Definition of ReferenceU:The interface at reference point U is the two-wire connection between the customers premises(NT-1)and local exchange office.The standard for the U interface specifies a special compressed transmission format called 2
7、B 1Q.S:The interface at reference point S connects NT-2(or NT)with ISDN terminal equipment(TE or TA).Signals and data formats at the S interface and the T interface are identical.T:The interface at reference point T connects NT-1 and NT-2.It method.Where NT-1 and NT-2 are implemented in the same dev
8、ice,on T1-interface is required.125.N-ISDN LayersISDN的C、U、M平面结构主体的分离平面模型OSIC、U、M单平面模型带外信令带内信令(out-band signaling)(in-band signaling)B信道：U平面D信道：平面/signalingD信道：分组平面(packet)M平面：负责管理和沟通C、U两平面13ISDN协议的相互关联14ISDN协议参考模型(B信道的电路连接)15ISDN协议参考模型(D信道的电路连接)16用户网络接口协议结构176.N-ISDN协议单元18ISDNPDU(LAPD 帧格式)19Why TE1?
9、20Why TEI?Using TEI identify terminals21Why SAPI?22SAPI Value237.N-ISDN Layer 3,Location of ISDN layer 324Modeling of Basic and Supplementary Services25The Q.931 Message format/structure 26三个重要参数 1)协议鉴别语(Protocol Discriminator)用于区分是ISDN用户-网络呼叫控制消息呢？还是其它类型的消息(如 X.25呼叫)。对Q.931 ISDN000010002)呼叫参考(Call
10、Reference)用于标记Local ISDN的某一个特定的ISDN呼叫。亦即：在一个UNI接口上每个呼叫仅存在唯一的一个标识符(identifier)3)消息类型(Message Type)该参数用于标记消息的功能类型，如：Setup,disconnect,.etc.27ISDN Layer3 Message28例1.正常的ISDN呼叫过程29例2.ISDN的keypad 协议过程30N-ISDN参考阅读1.William Stallings,ISDN and Broadband ISDN,Ind Ed,MacMillan Publishing Company,199231N-ISDN的优
11、点(1)提供电路交换与分组交换两种通信模式(2)通过一组有限的标准多用途用户网络接口(UNI)提供 各种通信业务(3)提供智能化的通信业务32N-ISDN的局限性1.传输速率低，1.5Mb/s2Mb/s。然而，最吸引人们的业 务2Mb/s，包括视频通信和高速LAN互连2.中继网络种类繁多 仅仅实现了用户网络接口上的综合，而在网络内部仍 由许多分离的网络实体来为各种对应的业务提供服务。网络综合不彻底。3.灵活性差 只能以64Kb/s为单位(n*64Kb/s)提供恒定比特率(CBR)的 业务，很难适应未来业务的变化，如编码变化，PCM 64Kb/sADPCM 32Kb/s 16Kb/s 8Kb/s
12、(移动通信编码 信道13Kb/s)结论：结论：需要有新的传输、交换体制诞生33B-ISDN的基本概念1.宽带综合业务数字网的思想 四大方面的原因产生B-ISDN：各专业网单一服务有优势，但是提供综合服务有缺陷 N-ISDN有局限性 不能采取单纯的层次式信道速率分配带宽的方法 对未来的宽带网有新的要求34各专业网并存多套技术多套管理维护体制资源不能共享35N-ISDN有局限性(1)支持的业务带宽有限(2.048Mb/s)，有限的带宽不能传送 电视信号，因此需要专门的电视网，包括CATV网和卫 星广播。各网之间不能互通、共享资源。(2)N-ISDN仅仅实现了用户网络接口处的综合，而在网络 内部仍由
13、多个分离的物理网络为用户提供性质不同的服务。(3)N*64Kb/s交换能力仍不够灵活。革命尚未成功，同志仍需努力。36SDH不能作为交换技术，现有局域网需要延伸1.SDH的层次式带宽分配方法不灵活，适合作为底层网络传 输体制，如果把SDH作为交换技术将会造成网络交换资源 的低效率，网络交换要求：无级变倍式的为用户应用提供 服务。2.原有/现有局域网(LAN)虽然大于2Mbit/s，但有问题：不能延伸到广域范围内。不能把业务“Integrated”。37技术进步对B-ISDN网络会产生重大影响 压缩技术 编码算法 芯片制造技术38未来宽带网的开放性人们要求未来的宽带网络要做到与业务独立 灵活与未
14、来安全 有效的利用资源 收费低廉B-ISDN应能体现出三大特征 宽带(bandwidth)Broad band 交换式(switched)智能(Intelligent)39B-ISDN是一元化网络于是人们寻求一种集业务表示、网络传输、利用和交换于一体的一元化网络，这个网络不仅能满足现在通信业务的要求，而且能在未来相对较长的时间内满足新(出现)的业务通信的要求，这样一个理想的网络称之为宽带综合业务数字网络，即B-ISDN。40B-ISDN业务的分类 居民(Residential Subscriber)：如电视、可视 电话、多媒体(视频点播VOD)、其它视频业 务etc.宽带业务 商业(Busin
15、ess Subscriber)：如LAN互连、分 布协同工作.etc.ITU-T I.113建议中明确规定：宽带(Broad band)为要求传输信道的速率起过一次群速率 的或系统41B-ISDN业务分类I.211建议把宽带业务交互型业务(interactive)分配型业务(distributive)42B-ISDN业务的特征/业务比特率(Bit Rate)宽带业务的速率跨度大，突发性强，实时性要求严格。43B-ISDN业务的特征/业务比特率(Bit Rate)44B-ISDN业务的特征/突发特性(Burstiness)45B-ISDN业务的特征/多媒体业务成份(Multimedia Comp
16、onents)宽带业务由多种媒体成份组成，如会议电视(宽带)由声音(Voice)、图像(Image)、文本(Text)和视频(Video)等组成；个呼叫对应多个连接、并且多个连接之间需要保持交叉同步。46B-ISDN业务的特征/多媒体业务成份(Cont.)47B-ISDN业务的特征/应用要求宽带业务差别悬殊大，分门别类划成四类：恒定比特率(CBR)业务可变比特率(VBR)业务，rt-VBR,nrt-VBR可得到比特率(ABR)业务非特定比特率(UBR)业务48ATM异步传递方式/(Spectrum of Switching Technologies)1.为什么需要ATM(Asynchronou
17、s Transfer Mode)49传递方式的变更电路交换(Circuit Switching)STMSynchronous Transfer Mode,采用时隙(Time Slot)交换的概念50电路交换用固定资源分配方式对速率变化大的宽带业务是不合适的电路交换很不灵活简单的电路交换方式对通用宽带网是完全不合适的51传递方式的变更多速率电路交换(Multirate Circuit Switching)MRCS两种方式：完全多速率电路交换，nx基本信道速率，如N-ISDN(突出特征是一个基本速率)改进型MRCS，H1，H2Hn多个信道等级 (特征是多个基本速率)52MRCS多速率并行交换器53
18、MRCS多速率并行交换器54传递方式的变更快速电路交换(Fast Circuit Switching)FCS 有信息接通资源无信息断开资源要求交换机处理信令的能力非常强大 信令开销大 +多速率快速电路交换(MRFCS)55传递方式的变更分组交换(Packet Switching)非实时存储转发机制不能满足实时业务的要求 不能工作于调整链路中变长分组复杂的缓冲器管理(过去)软件方法，X.25 2Mb/s 将来用软件方法不行56传递方式的变更帧中继与帧交换Frame Relaying,Frame Switching57Frame Relaying,Frame Switching帧中继可以工作在比较
19、高的比特率，但是它仍然采用可变比特率(可变分组)来传送信息，并且做CRC检查，这样做还不能适合B-ISDN中所要求的高速处理。58传递方式的变更快速分组交换FPSFast Packet Switching,最小网络功能的交换技术 网络功能进一步简化简化得简直有点像电路交换了简化得简直有点像电路交换了(cell slot),做到了业务不依赖于传递技术做到了业务不依赖于传递技术59FPS采用面向连接的方式工作 像打电话一样 ATM信令起重要作用 预防为主、解除拥塞为辅的连接方式60FPS分组长度较短(优点)交换节点内部缓冲器的容量 信息打包的时延 控制字段的种类 分组头功能在网络(设备)中能做到调整化处理61快速分速交换ATM快速分组交换做到了：(1)与业务无关 (2)具有未来安全(1)+(2)是BISDN网络的理想模式欧洲：ATDAsynchronous Time Division,32Bytes(原因是减少 打包时延)美国、日本：FPSFast Packet Switching,64Bytes(传输效率)62ATM CellProblems?对于未来的光交换2N(入波长存储器)如何处理 53 Byte?63