综合业务数字网

<image>

综合业务数字网（Integrated Services Digital Network，ISDN）是一个数字电话网络国际标准，是一种典型的电路交换网络系统（circuit-switching network）。它通过普通的铜缆以更高的速率和质量传输语音和数据。ISDN是欧洲普及的电话网络形式。GSM移动电话标准也可以基于ISDN传输数据。

因为ISDN是全部数字化的电路（只有0和1这两种状态），所以它能够提供稳定的数据服务和连接速度，不像模拟线路那样对干扰比较明显。在数字线路上更容易开展更多的模拟线路无法或者比较困难保证质量的数字信息业务。

除了基本的打电话功能之外，ISDN还能提供视频、视像会议、图像、传真、远距教学、个人电脑通讯与数据服务。ISDN需要一条全数字化的网络用来承载数字信号，故又称作“一线通”。

另外，ISDN也特指使用这项技术建立保持和断开电路交换的协议组。

## 用户和产业预测

对于ISDN主要有2种观点。最普遍的观点是用户希望有一个从家庭连接到电话和数据网络的线路优于普通模拟调制解调器性能的数字连接。典型的最终用户的互联网连接就是基于这种观点的，而对各种调制解调器的比较以及运营商的产品以及价目（性能、价格）等等都是从这点出发的。大部分这方面的讨论都是基于这种观点，但是实际上作为数据连接服务，ISDN事实上已经被DSL技术淘汰。

然而还有另外一种观点：对于电信产业，ISDN还没有完全被判死刑。一个电话网可以被看作一个不同交换系统之间的有线连接集合。它也作为智能网技术通过端到端的电路交换数字服务为公共交换电话网提供更多得新服务。

ISDN自始至终没有在美国的电话网络上得到广泛应用，现在已经是一种过时的技术。不过在录音工作室它还有一些用处，特别在配音演员和导演制片不在一个地方的时候，ISDN就成为了低延迟、高品质的远程语音通讯的解决方案。

## 结构

ISDN有2种信道B和D：

- B信道用于数据和语音信息
- D信道用于信号和控制（也能用于数据）。

B代表Bearer，D代表Delta.

ISDN有2种访问方式：

- 基本速率接口(BRI)由每个带宽64kbps的2个B信道和一个带宽16kbps的D信道组成。三个信道设计成2B+D0。
- 主速率接口(PRI) - 由很多的B信道和一个带宽64Kbps的D信道组成，B信道的数量取决于不同的国家：
- 北美和日本：23B+1D2，总位速率1.544 Mbit/s(T1)
- 欧洲，澳大利亚：30B+D2，总位速率2.048 Mbit/s(E1)

语音呼叫通过数据通道(B)传送，控制信号通道(D)用来设置和管理连接。呼叫建立的时候，一个64K的同步信道被建立和占用，直到呼叫结束。每一个B通道都可以建立一个独立的语音连接。多个B通道可以通过复用合并成一个高带宽的单一数据信道。

D信道也可以用于发送和接受X.25数据包，接入X.25报文网络。（实际上，很少广泛使用）。

## 参考点

一系列参考点在ISDN 国际标准中被定义用来在电话交换局和用户终端设备之间提供特定结点。

- R接口 - 定义非ISDN设备和终端适配器(TA)之间的传输转换
- S接口 - 定义ISDN设备和网络终端类型2(NT 2)设备之间的接口
- T接口 - 定义NT-2和NT-1设备1
- U接口 - 定义NT-1和电话交换机之间的节点2

1大多数NT-1设备都包含NT-2设备的功能，参考点S和T一般合并为S/T参考点2在北美，NT-1设备属于用户自备设备，用户必须自己来维护，因此电话公司提供给用户U接口。在其他国家，NT-1设备由电信公司维护，他们提供给客户S/T接口。

## 物理特性

### 供电

#### 正常供电

<image>

#### 紧急供电

为了保证在市电事故（停电）时也能拨通例如报警或者火警电话，ISDN电话还有一个独立的位于本地交换中心的供电系统（紧急电力供应）。在发生电力故障时能够提供最大400mW的功率。

## 逻辑特性

### 脉冲

德国的ISDN起源于1TR6，从1991年开始形成了一个统一的欧洲公用标准（E-DSS-1）。在欧洲以外也存在着其他的实现方式。

美国的ISDN叫NI-1（美国国家ISDN阶段1）和 NI-2。相对应于DSS1标准，该标准不存在自己的信号通道（D-通道），取而代之的是信号数据通过用户通道（B-通道）进行传输，相应的容量也下降为56kbit/s。

日本和香港的ISDN系统名字是INS-Net 64，澳大利亚叫TPH 1962。

### 语音转换

语音数据被ISDN系统的8K赫兹数字化（PCM）编码器调制，利用对数特性曲线（ITU-T-标准G.711，µ-law/a-Law）信号由12压缩为8，以考虑到人类特定的行为特征。占用的带宽是300到3400赫兹。

### 数据转换

B信道用于控制和同步，达到运用不同传输协议的目的。为了达到传输率加倍的效果，连接基本接口的这两条B-通道也gebündelt。如果最终能够实现终端设备同步，那么该系统就可以称为成功。（例如视频会议系统）。

利用特殊的路由器可以把全部30个可用信道合并成一个逻辑接口，这个接口可以提供2048 kbps的带宽。这项技术主要应用于企业众多的计算机接入互联网。

### ISDN寻址

<image>

ISDN-地址是由ITU-T-策略E.164确定的。该ISDN地址由ISDN-呼号和子地址组成。例如，ISDN呼号是由一个参与者连接一个基础接口。子地址最大32个字符长度，提供例如到局域网中的主机地址（必须通过网关与ISDN网络连接）。该子地址对于ISDN网络而言是透明的，只有使用中的参与者能够识别。

### ISDN呼叫举例

下面的例子是一个窄带(PRI)ISDN呼叫Q.921/LAPD和Q.931/混合网络消息（例如详细显示D信道的变化）。这个呼叫显示被跟踪的交换机呼叫另一个交换机的过程，最终的LEC中止通话。

第一行的格式是。如果消息是ISDN层消息，解码操作就会试着显示信元内容。所有ISDN消息都用交换机看来发起呼叫的一方试用的ID标记（本机／远端）。Following this optional decoding is a dump of the bytes of the message in ... ... format.

```
'''RR'''表示开始通话前保持链路活动，然后看到的'''SETUP'''表示呼叫开始每一个消息对方都要应答一个'''RR'''。
```

```
10:49:47.33  21/1/24  R  RR
0000  02 01 01 a5                                          ....

10:49:47.34  21/1/24  T  RR
0000  02 01 01 b9                                          ....

10:50:17.57  21/1/24  R  RR
0000  02 01 01 a5                                          ....

10:50:17.58  21/1/24  T  RR
0000  02 01 01 b9                                          ....

10:50:24.37  21/1/24  T  SETUP
    Call Reference       : 000062-local
    Bearer Capability    : CCITT, Speech, Circuit mode, 64 kbit/s 
    Channel ID           : Implicit Interface ID implies current span, 21/1/5, Exclusive
    Calling Party Number : 8018023000 National number  User-provided, not screened  Presentation allowed
    Called Party Number  : 3739120 Type: SUBSCRB
0000  00 01 a4 b8  08 02 00 3e  05 04 03 80  90 a2 18 03   .......>........
0010  a9 83 85 6c  0c 21 80 38  30 31 38 30  32 33 30 30   ...l.!.801802300
0020  30 70 08 c1  33 37 33 39  31 32 30                   0p..3739120

10:50:24.37  21/1/24  R  RR
0000  00 01 01 a6                                          ....

10:50:24.77  21/1/24  R  CALL PROCEEDING
    Call Reference       : 000062-local
    Channel ID           : Implicit Interface ID implies current span, 21/1/5, Exclusive
0000  02 01 b8 a6  08 02 80 3e  02 18 03 a9  83 85         .......>......

10:50:24.77  21/1/24  T  RR
0000  02 01 01 ba                                          ....

10:50:25.02  21/1/24  R  ALERTING
    Call Reference       : 000062-local
    Progress Indicator   : CCITT, Public network serving local user, In-band information or an appropriate pattern is now available
0000  02 01 ba a6  08 02 80 3e  01 1e 02 82  88            .......>.....

10:50:25.02  21/1/24  T  RR
0000  02 01 01 bc                                          ....

10:50:28.43  21/1/24  R  CONNECT
    Call Reference       : 000062-local
0000  02 01 bc a6  08 02 80 3e  07                         .......>.

10:50:28.43  21/1/24  T  RR
0000  02 01 01 be                                          ....

10:50:28.43  21/1/24  T  CONNECT_ACK
    Call Reference       : 000062-local
0000  00 01 a6 be  08 02 00 3e  0f                         .......>.

10:50:28.44  21/1/24  R  RR
0000  00 01 01 a8                                          ....

10:50:35.69  21/1/24  T  DISCONNECT
    Call Reference       : 000062-local
    Cause                : 16, Normal call clearing.
0000  00 01 a8 be  08 02 00 3e  45 08 02 8a  90            .......>E....

10:50:35.70  21/1/24  R  RR
0000  00 01 01 aa                                          ....

10:50:36.98  21/1/24  R  RELEASE
    Call Reference       : 000062-local
0000  02 01 be aa  08 02 80 3e  4d                         .......>M

10:50:36.98  21/1/24  T  RR
0000  02 01 01 c0                                          ....

10:50:36.99  21/1/24  T  RELEASE COMPLETE
    Call Reference       : 000062-local
0000  00 01 aa c0  08 02 00 3e  5a                         .......>Z

10:50:36.00  21/1/24  R  RR
0000  00 01 01 ac                                          ....

10:51:06.10  21/1/24  R  RR
0000  02 01 01 ad                                          ....

10:51:06.10  21/1/24  T  RR
0000  02 01 01 c1                                          ....

10:51:36.37  21/
```

## 发展历程

### 世界

1970年代产生了电话网的数字技术取代机械交换。这项技术给用户提供了更好的功能和更佳的通话质量。标准化组织国际电报电话咨询委员会（CCITT，今国际电信联盟（ITU））1980年为数字电话网制定了以“ISDN”命名的技术规范。

### 欧洲

1980年代中期，befürchteten zahlreiche Strategen in der europäischen Elektroindustrie und der EG-Kommission, dass Europa auf dem Gebiet der Telekommunikation gegenüber USA und Japan deutlich ins Hintertreffen geraten würde, wenn es nicht gelingen würde, die staatsmonopolistischen Anachronismen abzuschaffen und den Wettbewerb nationaler Eitelkeiten zu beenden.

Um dieses "Horrorszenario" zu verhindern, sollten einheitliche Normen und gemeinsame Märkte geschaffen werden. 1988年欧洲电信标准组织（ETSI）EG-Kommission起草一个标准，这个标准用于建立一个通用的数字电话网络。1989年4月6日来自20个欧洲国家的26个电信运营商接收了Euro-ISDN标准，这一标准统一作为各国的国家ISDN系统，并对相关技术进行优化。1993年12月产生了Euro-ISDN摘要，这就是《欧洲ISDN Implementation谅解备忘录》基础。

#### 德国

德国邮政于1979决定将德国所有本地电话数字化。当时对这一技术的风险也有人提出警告。绿党的一些数据保护专家评论说，ISDN为完全捕获数据产生了“质的飞跃”，因为这一技术为捕获和保存所有连接数据提供了可能

到1994年5月份，所有必要的局端软件升级都已经完成，德国具备放线能力了。从1995年开始全部电话网完成数字化，ISDN线路遍布大街小巷。到1996年年仲，德国电信积极推广ISDN技术。新装的线路费用最多至300德国马克，另加电话的话大约到700德国马克。2003初有106万3千用户使用窄带ISDN（大约占总装机的1/3）另外还有12万2500线宽带ISDN用户。

#### 奥地利

奥地利电话系统由邮政和电报部主持于1978年开始数码化。Ab 1986 wurde die OES-Technik flächendeckend umgesetzt. 1992年2月维也纳本地网话务区"Dreihufeisengasse"开始ISDN试用，到当年年底已经安装200多线。1999年，奥地利完成数码化之后总共有24万七千（247,000）线。2002年这一数字达到43万8千。

#### 瑞士，日本和法国

1988年瑞士建立第一个以“瑞士网络1号”命名的数字ISDN网络。1996年总计超过25万用户，到2004年电话终端超过90万线。

在日本1999年到2001年间存在很多用户，但是现在大部分已经在ADSL引入后，大量减少。NTT作为主要的日本电话公司，现在还提供名为INS64和INS1500的ISDN业务。

在法国，法兰西电信的ISDN业务名称位Numeris（基本速率）。被称为RNIS的ISDN业务在法国还有一定市场。ADSL业务抢占了ISDN的数据和互联网访问业务，但是在郊区和乡下还有一定量的用户存在。

### 美国

美国1992年开始部署名字为NI-1的ISDN系统，这个系统与DSS1有很大不同。后来又部署了改进的版本NI-2。AT&T现在还有称为5ESS的ISDN系统。但是因为市场推广不力，价格上也没有多少优势，ISDN在美国基本上已经称为鸡肋。.

### 中华人民共和国

中国电信产业发展很快，但是在ISDN大面积部署的时候，中国还没有引入此项技术。因此当在欧美国家ISDN很普遍的时候，中国才开始安装局端设备。而此时，ADSL技术已经成熟而且向市场推广了。

这样九十年代中期只有在北京、上海、广州等少数几个试点城市ISDN安装的比较多，其他城市只是小面积的使用。推就根本原因在于运营商需要投入巨额资金用于设备改造。当时中国电信提供的2B＋D方案是窄带ISDN标准，只能提供128Kbps的速率。用户需要承担接近1.5倍普通电话的费用。而网上业务没有真正展开，用户需要的服务和内容都得不到支持。

ISDN不像ADSL那样语音与数据容易分离，因此用户必须使用全部数字化的设备，这就造成运营商和用户都要投资的状况。一方面运营商要不断满足飞速增长的网络连接需求，另一方面还有发展固定电话业务。而DSL高带宽，大容量和低廉的改造费用让运营商很快投入到DSL网络建设。

## 参见

- DSS1（ETSI "欧洲-ISDN"，其他非欧洲国家也使用）
- NI-1（美国国家ISDN第一阶段）
- NI-2（美国国家ISDN第二阶段）
- INS-NET 64/1500（日本国家/NTT载波特性协议）
- DACS适用英国（不列颠电信只使用标准D信道信号为Pair gain
- FTZ 1 TR 6（前德国协议）
- TS.013/TS.014（前奥地利协议）
- VN2/VN3/VN4（前法国协议）

规范定义的ISDN物理层和部分链路层协议：

- ISDN BRI：ITU-T I.430.
- ISDN PRI：ITU-T I.431.