綜合業務數字網

現代社會，人們對通信的要求越來越高，除了原有的語音、數據、傳真業務之外，還要求綜合傳輸高清晰度電視、廣播電視、高速數據傳真等寬頻業務。計算機技術、微電子技術、寬頻通信技術和光纖傳輸的發展，為滿足這些日益增長的通信需求提供良好的基礎。

在網路綜合方面最早的嘗試開始於20世紀80年代初期。首先提出了綜合業務數字網（ISDN,Integrated Service Digital Network）的概念及技術。在ITU的建議中，ISDN是一種在數字電話網IDN（該網能夠提供端到端的的數字連接）的基礎上發展起來的通信網路，ISDN能夠支持多種業務（包括電話業務以及非電話業務）。ISDN的最重要特徵是能夠支持端到端的數字連接，並且可實現傳統話音業務和分組數據業務的綜合，使數據和話音能夠在同一網路中傳遞。ISDN與數字公用電話交換網（PSTN）有著非常緊密的聯繫，可認為是在PSTN上為支持數據業務擴展形成的。ISDN的最基本功能與PSTN一樣，提供端到端的64kbps的數字連接以承載話音或其他業務。在此基礎上，ISDN還提供更高帶寬的N*64kbps電路交換功能。ISDN的綜合交換節點還應具有分組交換功能，以支持數據分組的交換。在信令結構上也與PSTN相同，採用7號信令系統，其用戶部分為ISUP協議。

1. ISDN在國外的發展情況

世界上開放ISDN商用業務的國家1993年為21個，1995年發展到30個，全球的許多國家都已能提供ISDN業務。1994年ISDN用戶線數為170萬個，1995年增加到395萬個。根據資料顯示，1998 年德國ISDN用戶達到280萬戶，滲透率達到約6%；美國、德國和日本用戶線數居世界前3名，分別為350萬、300萬和360萬個基本速率介面。法國的小商戶和住宅用戶是ISDN的主要使用者，佔市場的74%。最初，德國電信主要為商業用戶提供ISDN業務，後來開始轉向小商戶和住宅用戶。法國是世界上第一個提供全國ISDN連接的國家，其用戶數居歐洲第二。日本ISDN用戶已達到300多萬戶，ISDN滲透率達到5%～6%，但都低於10%。根據1999年的統計，世界上基本速率介面(BRI)的用戶達1420萬戶。

亞洲各國ISDN的發展也是令人振奮的，1995年3月，日本ISDN業務遍及全國所有城市，98%的電話用戶都已具備使用ISDN的網路條件。由於網際網路的快速發展，國外ISDN 業務增長的勢頭一直很強勁。國外運營商採用的發展戰略主要有：(1)採用優惠的業務價格，ISDN話路與普通電話話路同等收費；(2)加快和加大ISDN網路的覆蓋能力；(3)重視系統集成，開發ISDN業務和應用，提供方便的ISDN服務。

《歐洲IT觀察》對ISDN的發展是最為樂觀的：1999年它預計2001年全球 ISDN用戶數將達到1.04億，首次突破1億；到2002年ISDN用戶數將為1.23億，2003年為1.39億。但是，ISDN發展受到其他競爭技術的限制，如ADSL，這樣的目標較難以實現。表1 是ISDN newsletter報導1999年7月全球ISDN的用戶統計數

表1 1999年7月 全球ISDN用戶數統計

(資料來源：Operators, industry and FT Media &Telecoms estimate)

2. ISDN在國內的發展情況

我國最早進行ISDN商用試驗的城市是上海。1995年，上海開始商用試驗網的建設，此網路獨立於PSTN。之後，北京和廣州開始建設小規模的商用試驗網。北京在沒有ISDN本地網的情況下，大膽採用從國際局入手，設置獨立ISDN局和8個模塊局，率先為國內的外企和商業用戶開放國際ISDN業務。1996年正式將ISDN業務命名為“一線通”，非常形象地概括了ISDN的基本特性。在1996年奧運會期間，提供384kbit/s的ISDN會議電視業務，得到社會的好評。但這些試驗網由於受其覆蓋範圍和業務功能的影響，初期業務發展緩慢。

我國在“七五”和“八五”規劃時期，ISDN是重點科技攻關項目。1985～1995年，我國建立ISDN模型網和試驗網，進行ISDN實用化技術的研究。根據這些研究成果並參考國際建議，原郵電部電信傳輸研究所制定出一系列有關ISDN的技術標準，為ISDN在我國的商用奠定基礎。

在取得ISDN的運營經驗之後，原中國電信不斷加強其ISDN的建設力度原中國電信自1996年起進行國內長途網和國際局的改造，到1998年為止，全國26個省會城市的26部原有PSTN長途交換機通過版本升級和硬體改造具備了ISDN功能，其中北京、廣州、南京和上海之間開放了長途ISDN業務，鄭州、濟南、成都和天津之間於1998年6月份加入全國聯網，其他各省會城市的ISDN業務也開始逐漸開放。同時，北京、上海和廣州3個國際局開放ISDN國際業務。其中北京國際局與美國、德國、新加坡、日本、英國、澳大利亞、韓國、瑞士和芬蘭等國家以及中國的香港、澳門和台灣之間開放ISDN業務。1998年年底與比利時、義大利、法國、瑞典和西班牙等國家之間開通ISUP信令。上海國際局與日本以及中國的台灣、香港和澳門等國家及地區之間開通了ISUP信令，廣州國際局與中國台灣、美國之間也開通ISUP信令。

我國大陸地區ISDN發展最快的城市是上海。1997年上海建成覆蓋市區的與PSTN重疊的ISDN並投入了正式商用，從此ISDN 步入健康快速的發展軌道。1997年上海全市ISDN用戶僅 645戶；到1998年ISDN用戶達到1.7萬戶，較上年增長25.3倍；1999年上海ISDN用戶達到7.8萬戶，較上年增長3.59倍；2000年上海ISDN凈增用戶達到10萬戶，超過前3年發展的總數，累計用戶達到17.9萬戶，ISDN滲透率達到3.26%。1996年世界上ISDN滲透率最高的是德國，為3.5%，2000年上海ISDN滲透率達到3.26%，表明上海ISDN的發展水平接近了一些發達國家和地區的水平。

與此同時，全國其他地區的ISDN業務也在迅猛發展。原中國電信“一線通”的成功發展，極大地促進我國窄帶綜合業務的發展。2000年全國(不含中國台灣、香港和澳門地區)ISDN用戶達到近69萬戶，比上年底累計新增52萬戶，是前幾年的3倍，取得了良好社會效益和企業效益。截至2001年6月，中國(不含台灣、香港、澳門)ISDN 基本介面用戶達到937838戶，一次群介面用戶達到2830戶。

ISDN是這樣一種網路，由IDN發展演變而成，提供端到端的數字連接，以支持一系列的業務(包括話音和非話音業務)，為用戶提供多用途的標準介面以接入網路。通信業務的綜合化是利用一條用戶線就可以提供電話、傳真、可視圖文及數據通信等多種業務。

綜合業務數字網除了可以用來打電話，還可以提供諸如可視電話、數據通信、會議電視等多種業務，從而將電話、傳真、數據、圖像等多種業務綜合在一個統一的數字網路中進行傳輸和處理，這也就是“綜合業務數字網”名字的來歷。

由於ISDN的開通範圍比ADSL和LAN接入都要廣泛得多，所以對於那些沒有寬頻接入的用戶，ISDN似乎成了惟一可以選擇的高速上網的解決辦法，畢竟128kbps的速度比撥號快多了；ISDN和電話一樣按時間收費，所以對於某些上網時間比較少的用戶（比如每月20小時以下的用戶）還是要比使用ADSL便宜很多的。另外，由於ISDN線路屬於數字線路，所以用它來打電話（包括網路電話）效果都比普通電話要好得多。

它通過普通的銅纜以更高的速率和質量傳輸語音和數據。ISDN是歐洲普及的電話網路形式。GSM行動電話標準也可以基於ISDN傳輸數據。因為ISDN是全部數字化的電路，所以它能夠提供穩定的數據服務和連接速度，不像模擬線路那樣對干擾比較明顯。在數字線路上更容易開展更多的模擬線路無法或者比較困難以證質量的數字信息業務。例如除了基本的打電話功能之外，還能提供視頻、圖像與數據服務。ISDN需要一條全數字化的網路用來承載數字信號（只有0和1這兩種狀態），與普通模擬電話最大的區別就在這裡。

另外， ISDN也特指使用這項技術建立保持和斷開電路交換的協議組 或是 isosorbide dinitrate二硝酸異山梨酯的縮寫。

（1）實現高可靠性及高質量的通信。由於終端和終端之間的通道已經完全數字化，噪音、串音及信號衰落失真受距離與鏈路數增加的影響都非常小，因此通信質量很高。

（2）使用方便。信息通道和信號通道分離。在一條約2B+D 的用戶線上可以連接8台終端，可3台同時工作。

（3）費用低廉。

1.從定義角度分析ISDN的特性

（1）ISDN是一個全數字的網路，實現了端到端的數字連接。現代電話網路中採用了數字程式控制交換機和數字傳輸系統，在網路內部的處理已全部數字化，但是在用戶介面上仍然用模擬信號傳輸話音業務。而在ISDN中，用戶環路也被數字化，不論原始信息是語音、文字，還是圖像，都先由終端設備將信息轉換為數字信號，再由網路進行傳送。

（2）由於ISDN實現了端到端的數字連接，它能夠支持包括語音、數據、圖像在內的各種業務，所以是一個綜合業務網路。從理論上說，任何形式的原始信號，只要能夠轉變為數字信號，都可以利用ISDN來進行傳送和交換，實現用戶之間的信息交換。

（3）各類業務終端使用一個標準介面接入ISDN。同一個介面可以連接多個用戶終端，並且不同終端可以同時使用。這樣，用戶只要一個介面就可以使用各類不同的業務。

2.從應用的角度分析ISDN的特性

（1）多路性。對大部分用戶來說，ISDN的最大優點之一是其具有多路性。ISDN用戶可以在一對雙絞線上提供兩個B通道(每個64kbit/s)和一個D通道(16kbit/s)，同時使用多種業務。

（2）傳輸質量高。ISDN採用端到端的數字連接，不像模擬線路那樣會受到靜電和噪音的干擾，因此傳輸質量很高。由於採用了糾錯編碼，ISDN中傳輸的誤碼特性比電話網傳輸數據的誤碼特性至少改善了10倍。

（3）綜合性。ISDN提供各種業務，用戶只需一個入網介面，就能使用網路提供的各種業務，例如，用戶可以在一個基本速率介面上接入電話、電腦、會議電視和路由器等設備。

（4）高速數據傳輸。使用ISDN，最高的數據傳輸速率可達128kbit/s，且是全雙工的，是一般V.90數據機的理論上行速率的2倍多。

ISDN有窄帶和寬頻兩種。窄帶ISDN有基本速率（2B+D，144kbps）和一次群速率（30B+D，2Mbps）兩種介面。基本速率介面包括兩個能獨立工作的B通道（64kbps）和一個D通道（16kbps），其中B通道一般用來傳輸話音、數據和圖像，D通道用來傳輸信令或分組信息。B代表承載，D代表控制。

寬頻可以向用戶提供1.55Mbps以上的通信能力。但是由於寬頻綜合業務數字網技術複雜，投資巨大，還不大可能投入大量的使用，而窄帶綜合業務數字網已經非常成熟，完全具備了商用化推廣的條件，因此各地開通的ISDN指的綜合業務數字網實際上是窄帶ISDN。由於使用了數字線路數據傳輸的比特誤碼特性比電話線路至少改善了10倍。ISDN用途廣泛，只是對於我們普通人來說只有上網一項是最常用的了。

用戶-網路介面是ISDN的用戶訪問ISDN的入口。在這個介面上必須滿足業務綜合化的要求，即要求介面具有通用性，能夠接納不同速率的電路交換業務和分組業務。一個ISDN用戶-網路介面可以支持多個終端，用戶接入ISDN的系統模型可用用戶-網路介面的參考模型來說定義。在參考配置中使用了用戶功能群的概念。功能群是介面上具有的一組功能的組合，可以是介面上所需的物理功能部件，也可以是一個抽象的概念。ISDN用戶網路介面上包括以下幾個功能群：

（1）終端設備（TE）。終端設備分為兩類：符合ISDN用戶-網路介面標準要求的數字終端為TE1，不符合用戶-網路介面要求的終端為TE2，如模擬電話機、X.25終端等。

（2）終端適配器（TA，Terminal Adaptor）。其功能是把非ISDN的終端(TE2)接入到ISDN網路中。TA的功能包括速率適配和協議轉換等。

（3）網路終端設備（NT）。網路設備也分為兩類：NT1和NT2。NT1為用戶線傳輸服務，功能包括線路維護、監控、定時、饋電和復用等。NT2執行用戶交換機（PBX）、區域網和中段控制設備的功能。

（4）線路終端設備（LT）。LT使用戶環線與交換局端連接的介面設備，實現交換設備與線路傳輸端之間的介面功能。

不同用戶功能群之間的連接點稱為接入參考點。ISDN用戶網路介面中定義的參考點包括R、S、T、U等，其中S和T參考點是ISDN用戶-王闊介面的標準參考嗲嗎，克直接連接ISDN標準終端。通常在不使用PBX時，S和T參考可以合併，稱為S/T參考點。在用戶-網路介面上，ISDN定義了不同的通道用於傳輸信息。其中B通道是用於傳輸用戶信息，通道帶寬為64kbps。D通道用於傳輸電路交換所需的控制信令，也用於傳輸分組交換的信息。H通道用於傳輸大於64kbps的高帶寬用戶信息，根據其傳輸速率又可分為H0、H1（2.048Mbps）、H3、H4（130.264Mbps）等。ISDN中定義的標準介面主要包括基本速率介面（PRI）和基群介面等。基本速率介面有兩條64kbps的B通道和一條16kbps的D通道組成，通常稱為2B+D。其中B通道用來傳輸話音或其他類型的數據業務；D通道用來傳輸信令或分組數據。基群介面用於大業務量用戶的通信，通常由多個B、D及H通道組合而成，例如30B+D（其中D通道帶寬為64kbps）。

從應用推廣的情況萊卡，ISDN並未達到事先所預期的結果。ISDN主要業務仍是針對話音電話交換業務，對數據業務的支持受限於64kbps的通道帶寬。因此，ISDN實際上提供的是一種窄帶交換業務，尚不能滿足對更高帶寬數據通信的要求，如高清晰圖像數據傳輸等。相對於以後提出的使用ATM為基礎的帶寬ISDN來說，ISDN通常被稱為窄帶ISDN（N-ISDN）。ISDN在結構上也不是真正意義上的綜合，因為其內部同時採用了電路交換技術和分組技術，分別用於話音業務和數據業務，所謂綜合只是在用戶介面上實現，適應新業務和新技術的能力較差。

ISDN有2種訪問方式: 基本速率介面(BRI)由2個B通道，每個帶寬64kbps和一個帶寬16kbps的D通道組成。三個通道設計成2B+D。

主速率介面(PRI) - 由很多的B通道和一個帶寬64Kbps的D通道組成，B通道的數量取決於不同的國家:

北美，中國香港和日本: 23B+1D, 總位速率1.544 Mbit/s (T1)

歐洲，中國大陸和澳大利亞：30B+D,總位速率2.048 Mbit/s (E1)

語音呼叫通過數據通道(B)傳送，控制信號通道(D)用來設置和管理連接。呼叫建立的時候，一個64K的同步通道被建立和佔用，直到呼叫結束。每一個B通道都可以建立一個獨立的語音連接。多個B通道可以通過復用合併成一個高帶寬的單一數據通道。

D通道也可以用於發送和接受X.25數據包，接入X.25報文網路。（實際上，很少廣泛使用）。

1.綜合的通信業務：利用一條用戶線路，就可以在上網的同時撥打電話、收發傳真，就像兩條電話線一樣。

2.傳輸質量高：由於採用端到端的數字傳輸，傳輸質量明顯提高。

3.使用靈活方便：只需一個入網介面，使用一個統一的號碼，就能從網路得到所需要使用的各種業務。用戶在這個介面上可以連接多個不同種類的終端，而且有多個終端可以同時通信。

4.上網速率可達128kbps。

1.速度相對於ADSL和LAN等接入方式來說，速度不夠快。

2.長時間在線費用會很高。

3.設備費用並不便宜。

由於ISDN在實踐中並不盡如人意，從20世紀80年代中期開始，人們開始尋求一種新的網路體系結構，以克服ISDN存在的問題。在新網路體系結構的設計時，希望它能夠真正實現各種業務（話音、數據、圖像，甚至未來未來新出現的業務等）的綜合，能夠支持各種現有業務和未來業務的不同特性；能夠靈活支持不同傳輸速率、突發度和時間特性的業務在一個統一網路中高效傳輸。顯然，由於寬頻化和業務綜合化是這種新的網路體系結構是最主要特徵，因此，它被命名為寬頻綜合業務綜合數字網（B-ISDN），以區別於原有ISDN。

由窄帶ISDN向寬頻ISDN的發展，可分為三個階段。

第一階段是進一步實現話音、數據和圖像等業務的綜合。由三個獨立的網構成初步綜合的B-ISDN。由ATM構成的寬頻交換網實現話音、高速數據和活動圖像的綜合傳輸。

第二階段的主要特徵是B-ISDN和用戶--網路介面已經標準化，光纖已進入家庭，光交換技術已廣泛應用，因此它能提供包括具有多頻道的高清晰度電視HDTV（High Definition Television）在內的寬頻業務。

第三階段的主要特徵是在寬頻ISDN中引入了智能管理網，由智能網控制中心來管理三個基本網。智能網也可稱作智能寬頻ISDN，其中可能引入智能電話、智能交換機及用於工程設計或故障檢測與診斷的各種智能專家系統。

B-ISDN採用的傳輸模式主要有高速分組交換、高速電路交換、非同步傳輸模式ATM和光交換方式四種。

高速分組交換是利用分組交換的基本技術，簡化了X.25協議，採用面向連接的服務，在鏈路上無流量控制、無差錯控制，集中了分組交換和同步時分交換的優點，已有多個試驗網投入運行。

高速電路交換主要採用多速時分交換方式（TDSM），這種方式允許通道按時間分配，其帶寬可為基本速率的整數倍。由於這是快速電路交換，其通道的管理和控制十分複雜，尚有許多問題需要繼續研究。

光交換技術的主要設備是光交換機，它將光技術引入傳輸迴路，實現數字信號的高速傳輸和交換。

毫無疑問,ATM 與同步光纖網（SONFT）的結合將構成2l世紀通信的主體。

B-ISDN （Broadband Integrated Service Digital Network）寬頻綜合業務數字網。

B-ISDN是指用戶線上的傳輸速率在2Mbit/s以上的ISDN。它是在ISDN基礎上發展起來的，可以支持各種不同類型、不同速率的業務，不但包括連續型業務，還包括突髮型寬頻業務。其業務分佈範圍極為廣泛，包括速率不大於64kbit/s的窄帶業務（如語音/傳真）、寬頻分配型業務（廣播電視、高清晰度電視）、寬頻交互型通信業務（可視電話、會議電話）、寬頻突髮型業務（高速數據）等。

B-ISDN的應用

在幾種高速廣域網技術：SMDS （Switched Multimegabit Data Service 交換式多兆位數據服務）、幀中繼（frame relay）、B-ISDN（broadband integrated services digital network 寬頻綜合業務數字網）之中，B-ISDN用一種新的網路替代現有的電話網及各種專用網，這種單一的綜合網可以傳輸各類信息，與現有網路相比，要提供極高的數據傳輸率，且有可能提供大量新的服務，包括點播電視、電視廣播、動態多媒體電子郵件、可視電話、CD質量的音樂、區域網互聯、用於科研和工業的高速數據傳送，以及其它很多甚至現今還未想到的服務。

歸納這些服務可分為交互服務和傳播服務兩大類，從特徵上看分三點：

（1）不是所有的服務都要求很高的傳輸速率和帶寬，但活動圖像傳輸服務及高速數據通信有這種要求，例如TV傳播要求30Mbps，HDTV傳播要求130Mbps。

（2）某些服務有很高的猝發性，如面向連接的數據傳送為1Mbps~50Mbps,文本傳送為1Mbps~20Mbps,電視會議為1Mbps~5Mbps。

（3）對網路的要求是能支持各種不同速率的服務，能支持猝發性的通信，要考慮信息丟失敏感的應用和時延敏感的應用。

ATM與B-ISDN

使B-ISDN有可能實現的一種技術稱為非同步轉移模式ATM（asynchronous transfer mode），ATM技術的發展是順應多媒體傳輸的要求。多媒體（語音/圖像）的傳輸特點和傳統的數據傳輸不同，數據傳輸的特點是允許延時，但不能有差錯，數據的差錯將導致數據含義的不同，引起錯誤的結果；語音/圖像傳輸的特點是信息量大，實時性高，但允許有少量的差錯，差錯只能影響當時的語音/圖像的質量。雖然可以使用各種壓縮技術，但多媒體的信息量仍然驚人，尤其是多媒體傳輸的實時性要求使得其它技術難以適應，於是出現了一種新的交換技術：ATM交換技術。

通信業務的綜合化，利用一條用戶線就可以提供電話、傳真、可視圖文及數據通信等多種業務。

實現高可靠性及高質量的通信。

使用方便。

費用低廉。和各自獨立的通信網相比，將業務綜合在一個網內的費用要低廉得多。

ISDN的應用範圍非常廣泛，主要的應用領域有區域網、多點屏幕共享、視 頻、話音/數據綜合、文件交換、遠端通信、圖像、多媒體文件的存取、基於計算機的主叫用戶號碼識別等。

對於ISDN主要有2種觀點。最普遍的觀點是用戶希望有一個從家庭連接到電話和數據網路的好於普通模擬 數據機性能的數字連接。典型的最終用戶的網際網路連接就是基於這種觀點的，而對各種數據機的比較以及運營商的產品以及價目(性能，價格)等等都是從這點出發的。大部分這方面的討論都是基於這種觀點，但是實際上作為數據連接服務，ISDN事實上已經被DSL技術淘汰。

然而還有另外一種觀點：對於電信產業，ISDN還沒有完全被判死刑。一個電話網可以被看作一個不同交換系統之間的有線連接集合。它也作為智能網技術通過端到端的電路交換數字服務為公共交換電話網 (PSTN)提供更多的新服務。

ISDN自始至終沒有在美國的電話網路上得到廣泛應用，已經是一種過時的技術。不過在錄音工作室它還有一些用處，特別是配音演員和導演製片不在一個地方的時候，ISDN在這時就凸顯了實時非over-the-Internet服務的優勢，其逼真的語言質量堪比POTS服務。