ISDN

**整合服務數位網路**（Integrated Services Digital Network，**ISDN**）是一個數位電話網路國際標準，是一種典型的電路交換網路系統（circuit-switching network）。它透過普通的銅纜以更高的速率和品質傳輸語音和資料。ISDN 是歐洲普及的電話網路形式。GSM 移動電話標準也可以基於 ISDN 傳輸資料。

因為 ISDN 是全部數位化的電路（只有 0 和 1 這兩種狀態），所以它能夠提供穩定的資料服務和連接速度，不像類比線路那樣對干擾比較明顯。在數位線路上更容易開展更多的類比線路無法或者比較困難保證品質的數位資訊業務。

除了基本的打電話功能之外，ISDN 還能提供視訊、視訊會議、圖像、傳真、遠距教學、個人電腦通訊與資料服務。ISDN 需要一條全數位化的網路用來承載數位訊號，故又稱作「一線通」。

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定組。

## 使用者和產業預測

對於 ISDN 主要有 2 種觀點。最普遍的觀點是使用者希望有一個從家庭連接到電話和資料網路的線路優於普通類比數據機效能的數位連接。典型的終端使用者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（效能、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，但是實際上作為資料連接服務，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。它也作為智慧型網技術透過端到端的電路交換數位服務為公共交換電話網提供更多得新服務。

ISDN 自始至終沒有在美國的電話網路上得到廣泛應用，現在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，特別在配音演員和導演製片不在一個地方的時候，ISDN 就成為了低延遲、高品質的遠端語音通訊的解決方案。

## 結構

ISDN 有 2 種頻道 _B_ 和 _D_：

* _B 頻道_用於資料和語音資訊
* _D 頻道_用於訊號和控制（也能用於資料）。

B 代表 _Bearer_，D 代表 _Delta_.

ISDN 有 2 種存取方式：

* **基本速率介面（BRI）** 由每個頻寬 64kbps 的 2 個 B 頻道和一個頻寬 16kbps 的 D 頻道組成。三個頻道設計成 2B+D0。
* **主速率介面（PRI）** - 由很多的 B 頻道和一個頻寬 64Kbps 的 D 頻道組成，B 頻道的數量取決於不同的國家：
  * 北美和日本：23B+1D2，總位速率 1.544 Mbit/s（T1）
  * 歐洲，澳大利亞：30B+D2，總位速率 2.048 Mbit/s（E1）

語音呼叫透過資料通道（B）傳送，控制訊號通道（D）用來設定和管理連接。呼叫建立的時候，一個 64K 的同步頻道被建立和占用，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 通道可以透過復用合併成一個高頻寬的單一資料頻道。

D 頻道也可以用於傳送和接受 X.25 封包，接入 X.25 報文網路。（實際上，很少廣泛使用）。

## 參考點

一系列_參考點_在 ISDN 國際標準中被定義用來在電話交換局和使用者終端裝置之間提供特定結點。

* R 介面 - 定義非 ISDN 裝置和_終端配接器_（TA）之間的傳輸轉換
* S 介面 - 定義 ISDN 裝置和_網路終端類型 2_（NT 2）裝置之間的介面
* T 介面 - 定義 NT-2 和 NT-1 裝置 1
* U 介面 - 定義 NT-1 和電話交換機之間的節點 2

_1 大多數 NT-1 裝置都包含 NT-2 裝置的功能，參考點 S 和 T 一般合併為 S/T 參考點_ 
_2 在北美，NT-1 裝置屬於使用者自備裝置，使用者必須自己來維護，因此電話公司提供給使用者 U 介面。在其他國家，NT-1 裝置由電信公司維護，他們提供給客戶 S/T 介面。_

## 物理特性

### 供電

#### 正常供電

#### 緊急供電

為了保證在市電事故（停電）時也能撥通例如報警或者火警電話，ISDN 電話還有一個獨立的位於本地交換中心的供電系統（緊急電力供應）。在發生電力故障時能夠提供最大 400mW 的功率。

## 邏輯特性

### 脈波

德國的 ISDN 起源於 1TR6，從 1991 年開始形成了一個統一的歐洲公用標準（E-DSS-1）。在歐洲以外也存在著其他的實現方式。

美國的 ISDN 叫 NI-1（美國國家 ISDN 階段 1）和 NI-2。相對應於 DSS1 標準，該標準不存在自己的訊號通道（D - 通道），取而代之的是訊號資料透過使用者通道（B - 通道）進行傳輸，相應的容量也下降為 56kbit/s。

日本和香港的 ISDN 系統名字是 INS-Net 64，澳大利亞叫 TPH 1962。

### 語音轉換

語音資料被 ISDN 系統的 8K 赫茲數位化（**PCM**）編碼器調變，利用對數特性曲線（ITU-T - 標準 G.711，µ-law/a-Law）訊號由 12 壓縮為 8，以考慮到人類特定的行為特徵。占用的頻寬是 300 到 3400 赫茲。

### 資料轉換

B 頻道用於控制和同步，達到運用不同傳輸協定的目的。為了達到傳輸率加倍的效果，連接基本介面的這兩條 B - 通道也 gebündelt。如果最終能夠實現終端裝置同步，那麼該系統就可以稱為成功。（例如視訊會議系統）。

利用特殊的路由器可以把全部 30 個可用頻道合併成一個邏輯介面，這個介面可以提供 2048 kbps 的頻寬。這項技術主要應用於企業眾多的電腦接入網際網路。

### ISDN 定址

ISDN - 位址是由 ITU-T - 策略 E.164 確定的。該 ISDN 位址由 ISDN - 呼號和子位址組成。例如，ISDN 呼號是由一個參與者連接一個基礎介面。子位址最大 32 個字元長度，提供例如到區域網路中的主機位址（必須透過閘道器與 ISDN 網路連接）。該子位址對於 ISDN 網路而言是透明的，只有使用中的參與者能夠辨識。

### ISDN 呼叫舉例

下面的例子是一個窄頻（PRI）ISDN 呼叫 Q.921/LAPD 和 Q.931 / 混合網路訊息（例如詳細顯示 D 頻道的變化）。這個呼叫顯示被跟蹤的交換機呼叫另一個交換機的過程，最終的 **LEC** 中止通話。

第一行的格式是 <時間><D 通道><傳送 / 接收><LAPD/ISDN><ID>。如果訊息是 ISDN 層訊息，解碼操作就會試著顯示信元內容。所有 ISDN 訊息都用交換機看來發起呼叫的一方試用的 ID 標記（本機 / 遠端）。Following this optional decoding is a dump of the bytes of the message in <offset> <hex> ... <hex> <ascii> ... <ascii>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/
```

## 發展歷程

### 世界

1970 年代產生了電話網的數位技術取代機械交換。這項技術給使用者提供了更好的功能和更佳的通話品質。標準化組織國際電報電話諮詢委員會（CCITT，今國際電信聯盟（ITU））1980 年為數位電話網制定了以「ISDN」命名的技術規範。

### 歐洲

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 年歐洲電信標準組織（ETSI）EG-Kommission 起草一個標準，這個標準用於建立一個通用的數位電話網路。1989 年 4 月 6 日來自 20 個歐洲國家的 26 個電信業者接收了 Euro-ISDN 標準，這一標準統一作為各國的國家 ISDN 系統，並對相關技術進行最佳化。1993 年 12 月產生了 Euro-ISDN 摘要，這就是《歐洲 ISDN Implementation 諒解備忘錄》基礎。

#### 德國

德國郵政於 1979 決定將德國所有本地電話數位化。當時對這一技術的風險也有人提出警告。綠黨的一些資料保護專家評論說，ISDN 為完全擷取資料產生了「質的飛躍」，因為這一技術為擷取和儲存所有連接資料提供了可能

到 1994 年 5 月份，所有必要的局端軟體升級都已經完成，德國具備放線能力了。從 1995 年開始全部電話網完成數位化，ISDN 線路遍布大街小巷。到 1996 年年仲，德國電信積極推廣 ISDN 技術。新裝的線路費用最多至 300 德國馬克，另加電話的話大約到 700 德國馬克。2003 初有 106 萬 3 千使用者使用窄頻 ISDN（大約占總裝機的 1/3）另外還有 12 萬 2500 線寬頻 ISDN 使用者。

#### 奧地利

奧地利電話系統由郵政和電報部主持於 1978 年開始數位化。Ab 1986 wurde die OES-Technik flächendeckend umgesetzt. 1992 年 2 月維也納本地網話務區 "Dreihufeisengasse" 開始 ISDN 試用，到當年年底已經安裝 200 多線。1999 年，奧地利完成數位化之後總共有 24 萬七千（247,000）線。2002 年這一數位達到 43 萬 8 千。

#### 瑞士，日本和法國

1988 年瑞士建立第一個以「瑞士網路 1 號」命名的數位 ISDN 網路。1996 年總計超過 25 萬使用者，到 2004 年電話終端超過 90 萬線。

在日本 1999 年到 2001 年間存在很多使用者，但是現在大部分已經在 ADSL 引入後，大量減少。NTT 作為主要的日本電話公司，現在還提供名為 INS64 和 INS1500 的 ISDN 業務。

在法國，法蘭西電信的 ISDN 業務名稱位 Numeris（基本速率）。被稱為 RNIS 的 ISDN 業務在法國還有一定市場。ADSL 業務搶占了 ISDN 的資料和網際網路存取業務，但是在郊區和鄉下還有一定量的使用者存在。

### 美國

美國 1992 年開始部署名字為 NI-1 的 ISDN 系統，這個系統與 DSS1 有很大不同。後來又部署了改進的版本 NI-2。AT&T 現在還有稱為 5ESS 的 ISDN 系統。但是因為市場推廣不力，價格上也沒有多少優勢，ISDN 在美國基本上已經稱為雞肋。.

### 中華人民共和國

中國電信產業發展很快，但是在 ISDN 大面積部署的時候，中國還沒有引入此項技術。因此當在歐美國家 ISDN 很普遍的時候，中國才開始安裝局端裝置。而此時，ADSL 技術已經成熟而且向市場推廣了。

這樣九十年代中期只有在北京、上海、廣州等少數幾個試點城市 ISDN 安裝的比較多，其他城市只是小面積的使用。推就根本原因在於運營商需要投入巨額資金用於裝置改造。當時中國電信提供的 2B＋D 方案是窄頻 ISDN 標準，只能提供 128Kbps 的速率。使用者需要承擔接近 1.5 倍普通電話的費用。而網上業務沒有真正展開，使用者需要的服務和內容都得不到支援。

ISDN 不像 ADSL 那樣語音與資料容易分離，因此使用者必須使用全部數位化的裝置，這就造成運營商和使用者都要投資的狀況。一方面運營商要不斷滿足飛速增長的網路連接需求，另一方面還有發展固網電信業務。而 DSL 高頻寬，大容量和低廉的改造費用讓運營商很快投入到 DSL 網路建設。

## 參見

* DSS1（ETSI "歐洲 - ISDN"，其他非歐洲國家也使用）
* NI-1（美國國家 ISDN 第一階段）
* NI-2（美國國家 ISDN 第二階段）
* INS-NET 64/1500（日本國家 / NTT 載鮑性協定）
* DACS 適用英國（不列顛電信只使用標準 D 頻道訊號為 Pair gain
* FTZ 1 TR 6（前德國協定）
* TS.013/TS.014（前奧地利協定）
* VN2/VN3/VN4（前法國協定）

**規範定義的 ISDN 實體層和部分鏈路層協定：**

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