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B-ISDN

B-ISDN要求采用光缆及宽带电缆,其传输速率可从155Mbps到几Gbps,能提供各种连接形态,允许在最高速率之内选择任意速率,允许以固定速率或可变速率传送。B-ISDN可用于音频及数字化视频信号传输,可提供电视会议服务。各种业务都能以相同的方式在网络中传输。其目标是实现4个层次上的综合,即综合接入、综合交换、综合传输、综合管理。

B-ISDN(Broadband Integrated Services Digital Network)宽带综合业务数字网

B-ISDN,是指用户线上的传输速率在2Mbit/s以上的ISDN。它是在窄带综合业务数字网(N-ISDN)的基础上发展起来的数字通信网络,其核心技术是采用ATM(异步传输模式)。

B-ISDN的业务范围比ISDN更加广泛,这些业务在特性上的差异较大。如果用恒定的速率传输所有的业务信息,很容易降低QoS(服务质量)和浪费网络资源。由此引出了异步传输模式(ATM)。

随着社会经济的发展和人们物质生活水平的不断提高,用户对各种通信业务的需求日益增加,对通信质量的要求也不断提高,使用现有的网络和基于64Kbit/s的窄带ISDN网已无法满足用户的需求。

在数字电话网的基础上演变而成的NISDN,其主要业务是64Kbit/S电路交换业务,虽然它综合了分组交换业务,但这种综合仅在用户网络接口上实现,其网络内部仍由独立分开的电路交换和分组交换实体来提供不同的业务。NISDN通常只能提供PCM一次群速率以内的电信业务,这种业务的特点使得NISDN对技术的发展适应性较差,也使得ISDN存在固有的局限性。

为了克服NISDN的局限性,人们开始寻求一种新型的网络,这种网络可提供速PCM一次群速率的传输信道,能适应全部现有的和将来可能出现的业务,无论速率低至几bit/s、或高到几百Mbit/s的业务,都以同样的方式在网络中交换和传送,共享网络的资源;这是一种灵活、高效、经济的网络,它可以适应新技术、新业务的需要,并能充分、有效地利用网络资源。CCITT将这种网络命名为宽带ISDN,也称BISDN(Broadband ISDN)。

在几种高速广域网技术:SMDS (Switched Multimegabit Data Service交换式多兆位数据服务)、帧中继(frame relay)、B-ISDN(broadband integrated services digital network宽带综合业务数字网)之中,B-ISDN用一种新的网络替代现有的电话网及各种专用网,这种单一的综合网可以传输各类信息,与现有网络相比,要提供极高的数据传输率,且有可能提供大量新的服务,包括点播电视、电视广播、动态多媒体电子邮件、可视电话、CD质量的音乐、局域网互联、用于科研和工业的高速数据传送,以及其它很多甚至现今还未想到的服务。

归纳这些服务可分为交互服务和传播服务两大类,从特征上看分三点:

⑴ 不是所有的服务都要求很高的传输速率和带宽,但活动图像传输服务及高速数据通信有这种要求,例如TV传播要求30Mbps,HDTV传播要求130Mbps。

⑵ 某些服务有很高的猝发性,如面向连接的数据传送为1Mbps~50Mbps,文本传送为1Mbps~20Mbps,电视会议为1Mbps~5Mbps。

⑶ 对网络的要求是能支持各种不同速率的服务,能支持猝发性的通信,要考虑信息丢失敏感的应用和时延敏感的应用。

1、B-ISDN主要以光纤作为传输媒体。

光纤的传输质量高,这保证了所提供的业务质量,同时减少网络运行中的差错诊断、纠错、重发等环节,提高了网络的传输速率,带来了高效率。因而BISDN可以提供多种高质量的信息传送业务,通常利用现有的网络终端、用户环路等网络资源。

2、B-ISDN以信元为传输、交换的基本单位。

信元是固定格式的等长分组,以信元为基本单位进行信息转移,给传输和交换带来极大的便利;而以前的通信网通常以时隙为交换单元。

3、B-ISDN利用了虚信道和虚通道。

也就是说BISDN中可以做到“按需分配”网络资源,使传输的信息动态地占用信道。这使得BISDN呈现开放状态,具有很大的灵活性。

使B-ISDN有可能实现的一种技术称为异步转移模式ATM(asynchronous transfer mode),ATM技术的发展是顺应多媒体传输的要求。

多媒体(语音/图像)的传输特点和传统的数据传输不同,数据传输的特点是允许延时,但不能有差错,数据的差错将导致数据含义的不同,引起错误的结果;语音/图像传输的特点是信息量大,实时性高,但允许有少量的差错,差错只能影响当时的语音/图像的质量。虽然可以使用各种压缩技术,但多媒体的信息量仍然惊人,尤其是多媒体传输的实时性要求使得其它技术难以适应,于是出现了一种新的交换技术:ATM交换技术。

B-ISDN可以支持各种不同类型、不同速率的业务,不但包括连续型业务,还包括突发型宽带业务。其业务分布范围极为广泛,包括速率不大于64kbit/s的窄带业务(如语音/传真)、宽带分配型业务(广播电视、高清晰度电视)、宽带交互型通信业务(可视电话、会议电话)、宽带突发型业务(高速数据)等。

除了提供各种宽带业务外,还提供正在逐步实施的窄带ISDN的各种业务。

电路交换网(64Kbps网)

第一个网是以电话的交换接续为主体,并把静态图像和低速数据综合为一体的电路交换网,其支撑业务是传输速率为64Kbps的电话业务,称为64Kbps网。

分组交换网

第二个网是以存储转发型数据通信为主体的分组交换网。它具有灵活的多元业务量处理的能力。当前各国广泛地开展高速分组交换方式的研究,它是宽带ISDN的主要交换方式之一。

宽带交换网

第三个网是以信元交换异步传输模式(ATM)为主体的宽带交换网,它可以简单地看作是电路交换与分组交换的优化组合,它能实现话音、高速数据和活动图像等综合业务的传输。

分配型业务 分配型业务是由网络中的一个给定点向其它多个位置传送单方向信息流的业务。

它又可分为二种:用户不参与控制的分配型业务和用户参与控制的分配型业务。

用户不参与控制的分配型业务。它属于广播业务,包括各种广播。

用户参与控制的分配型业务。它也属于广播业务。它是从中央源向大量用户分配信息。但这种信息是按循环重复的信息序列(例如帧)来提供的。因此,用户能个别接入到循环分发的信息,并能控制信息出现的起始和它的次序。由于信息是循环重复的,故用户所选择的信息实体总是从头出现的。这种业务的一个例子是全通路广播可视图文。

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。

它又可分为三种:会话性业务、消息性业务和检索型业务。

会话性业务

会话性业务是以实时(无存储转发)端到端的信息传送方式提供用户与用户或用户与主机间双向的通信。用户信息流可以是双向对称的,也可以是双向不对称的,而且在某些特殊情况下(例如视频监控),信息流甚至可以是单向的。信息由用户产生,供接收侧一个或多个通信对象专用。宽带会话性业务具有很广的应用范围,如可视电话、会议电视以及高速数据传输等。

消息性业务

消息性业务是由个别用户之间经过存储单元的用户到用户通信,这种存储单元的用户到用户通信,这种存储单元具有存储转发、信箱式消息处理(如信息编辑、处理及变换)功能。与会话性业务相比,消息性业务不是实时的,因此它对网络的需求较少,而且不需要双方用户同时到位。宽带消息型业务的例子是消息处理业务(MHS)和用户活动图像、高分辨率图像与语音的邮件业务。

检索性业务

检索性业务是根据用户的需要向用户提供存储在信息中心供公众使用的信道。用户可以接入这一信息源,但不能决定信息流的分配是在哪一个时刻开始,也就是说,用户自己不能控制广播信息的起始时间和顺序。这种业务最常见的例子是电视与语音节目的广播业务。

大多数宽带业务本质上涉及到多种信息类型,这些涉及多种信息类型的业务称为多媒体业务。例如在可视电话业务中,包括语音和图像两种信息类型,还可能有其它形式的数据。此外,宽带业务中还可能出现文字和图形等其它信息类型。在开发多媒体业务时,多采用结构化的方法,以保证:对用户的灵活性;对网络运营的简单性;互通时的可控性以及终端和网络信息类型的通用性。

宽带ISDN将提供独立的呼叫和连接控制设施,以实现上述目标。对于每种多媒体业务,宽带ISDN网络在建立单个呼叫的同时,能建立多个连接,而且每个连接对应一个特定的信息类型。同时,在呼叫期间,还具有按用户要求增加或删掉某些任选信息类型的能力。

在宽带ISDN中,来自不同业务的信息以统计复用的共享信道资源,所有的信息都被分成信元(Cell),在信道空闲的时间,信元随机地插入信道。当网络发生拥塞时,会将一部分信元丢弃,而信元的丢失将直接影响着服务质量;另一方面,用户对服务质量的要求也对应着对网络性能的要求。

不同的业务对信元丢失的敏感程度是不同的,因此在呼叫建立阶段或呼叫期间,用户和网络可以就服务质量进行协商,可以明确地给出参数值(如规定信元丢失率),也可以隐含地给出特定业务的要求(如定义一个标准业务,它包含所有相关的服务质量及参数)。另外,对于某些业务,要求在每个信元的字头部分给出信元丢失优先权(clp)标记,以便于网络在拥塞时进行管理。在呼叫建立时,用户应说明优先权打算使用的方式,以便于网络资源的管理和分配。

业务的比特率以及网络对用户所要求比特率的保证,与合理地进行网络资源分配有直接的关系。由于宽带ISDN采用的信息传送方式对业务的速率并没有严格的限制,任何速率的业务都可以进网,但是,另一方面,业务的速率受到网络资源的限制。任何网络的业务流量或吞吐量总是有限的。为了有效利用网络资源,用户在呼叫期间必须说明他所申请的业务的比特率。

宽带业务可分为恒比特率(CBR)业务和可变比特率(VBR)业务。在恒比特率业务中,信源发出的比特率在整个通信过程中是固定不变的。业务所需的比特率是在呼叫建立阶段商定的。在呼叫期间也可以通过信令协商改变业务比特率。

可变比特率业务的比特率特征是平均速率、峰值速率、突发性和峰值持续时间等参数。这些参数应在呼叫建立阶段进行协商,协商一致的参数将在呼叫全过程中得到支持,但不保证超出已建立参数的那些附加业务量。目前,宽带ISDN用户网络接口的传输速率有两种,即155.52Mb/s和622.08Mb/s,在155.52Mb/s接口上,除去同步传输和信元字头的开销,可用的最大速率是135.631Mb/s。实际上信息的分段和重新组装(SAR)、网络的OAM、信令等还有一些开销。目前ITU-T尚未确定155.5

2Mb/s接口所能支持的最大业务比特率的精确标准。对622.08Mb/s接口能支持的最大业务比特率也尚未确定精确的标准。

业务对定时功能的要求是多种多样的。现存的一些具有8KHz结构的业务需要网络提供定时功能;很多新的业务使用端到点的定时同步来实现其性能要求,还可能需要采用端到端技术与网络技术的相结合。某些业务(例如异步CBR业务)将需要端到端的业务定时,端到端方法有:⑴采用自适应时钟,即接收机用本地时钟将写入缓冲区的信息读出,可以利用缓冲区的填充度来控制本地时钟的频率,以实现步同。⑵采用同步码,即发送端将特殊的同步码写入信息段,接收端用它来同步本地时钟。⑶使用同步残留时间标签,即发送端提供本地业务时钟,网络提供参考时钟,信息以残留时间标签(RTS)编码形式传送到接收端,然后接收端使用RTS和网络提供的参考时钟,重新构成本地业务时钟。

具有8KHz结构的业务所需的同步定时由网络提供,网络提供定时的例子有:⑴由T接口对终端提供驱动本地时钟的定时信息;⑵由网络提供载有时间标记的信元。

宽带ISDN接口应能同时支持许多具有不同比特率和比特率特征(CBR或VBR)的业务,包括宽带业务和现有ISDN业务的各种业务组合。也就是说,宽带ISDN接口不仅能接入各种不同的业务,而且应具有支持各种不同业务同时接入的能力。

无连接型数据业务采用无连接传送技术来支持用户的数据传送,但这并不意味着宽带ISDN的实现中一定要采用无连接方法来支持这一业务。在宽带ISDN中,ATM层采用面向连接的技术来建立虚通路,因此无连接业务有可能经由宽带ISDN中面向连接的业务间接地提供。可以有以下两种方法支持无连接业务:

⑴借用宽带ISDN面向连接的业务,即通过按需、预订或永久的方式在宽带ISDN接口间建立透明连接,然后在宽带ISDN之外的高层,使用无连接协议;

⑵直接在宽带ISDN内提供无连接业务功能,不建立连接,而根据信元中的路由信息来传送信元。

宽带ISDN可提供宽带接口和窄带接口,在窄带接口上可用的业务也同样在宽带接口上可用,因此现有64kb/s ISDN的业务完全能够和宽带ISDN业务互通,并不受任何限制。

从业务的发展前景看,对信令有如下一些要求:

对于交互型业务,要求通用的信令机制应具有同时支持多种业务组合的能力,信令过程应能支持在呼叫建立阶段和呼叫期间对服务质量、业务特征等参数的协商;信令必须支持互通的各种要求,之外,还应具有一些特定的信令机制以满足宽带ISDN所需求的信令能力。对于分配型业务,信令方面的要求是由这种业务有多少用户同时使用以及使用频带来表征的。

用户可以利用二种连接方法,即虚通路连接(VCC)和虚通道连接(VPC)经过宽带ISDN网络。VPC是一束具有公共端点的虚通路链路。当在两个端点之间使用VPC时,VC链路标识符在网络中应是透明的。VCC的建立和释放是从VC链路中,依据VP用户的按排而变换来的。具有相同VPC的VCC应在网络中通过相同的路由,因此,VCC之间的延迟跟每个VCC单独建立的情况相比较,应是无区别的。

后期B-ISDN中引入了智能管理网。

由智能网络控制中心管理的是以下三个基本网。

⑴全数字化综合64Kbps网

第一个网是由电路交换与分组交换组成的全数字化综合传输的64Kbps网。

⑵全数字化综合宽带网

第二个网是基于异步转移方式(ATM)的全数字化综合传输的宽带网。

⑶多频道广播电视网

第三个网是采用光交换技术组成的多频道广播电视网。


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