ISDN技术基础北京邮电大学计算机科学与技术学院主要内容
数字通信技术基础
通信网的信令技术
开放系统互连技术数字通信技术基础
信号的数字化
数字信号的传输
数字信号的交换信号的数字化
对 ISDN终端的要求
– ISDN用户线上传送的都是数字信号
– ISDN终端应能处理数字信号
– 能将话音和图像等模拟信号数字化话音信号的数字化脉冲编码调制 PCM（ CCITT G.711） 的原理抽样 话音频带范围,300－ 3400Hz
抽样频率,8000次 /秒（抽样周期为 125μ s）
量化 256个量化等级
μ － 率 15折线（ 24路制式，美国、日本）
A－ 率 13折线量化（ 30/32路制式，中国、欧洲）
编码对量化后的信号进行 8比特的二进制编码标准数字话音信号速率,8000次 /s× 8bit＝ 64kb/s
话音信号的数字化 (续 )
其它话音编码方法
– 增量调制（ DM－ 32kb/s）
– 自适应差分脉冲编码调制（ ADPCM－ 32或 64kb/s）
ISDN采用的话音编码方法
– G.711（ 64kb/s）
– 新一代 ISDN桌面可视系统中话音采用 16kb/s编码
– CCITT G.728,低时延码激励线性预测（ LD-CELP）
图像信号的数字化
图像信号数字化的原理
– 彩色解码电路对图像信号进行分解（亮度和色度）
– 同步锁相及时序电路提供时钟和时序控制
– A/D变换（数字化）,帧存储（编码）
适合 ISDN的图像编解码方案
– CCITT建议 H.261（ 1990年 12月）
– n× 64kb/s图像编解码方案，可用于电视会议和可视电话
其它与可视电话和电视会议有关的建议
– H.221,64kbs－ 1920kbps视声业务的帧结构协议
– H.230,视声业务的帧同步控制和指示信号协议
– H.242,2Mb/s以下数字信道开放视声业务系统建立通信协
– H.320,窄带可视电话系统和终端设备协议数字信号的传输
数字传输的优点
– 改善通信质量；成本低；便于复用、节省投资
传输系统的功能划分
– 传输监视
保证系统有效可靠地工作
功能：线路码的确定、编码解码、同步控制、衰耗和失真的均衡与补偿、纠错编码的设置、传输差错的检验与纠正等。
– 时分复用
将多个通信的数字信息以时间分割的方式插入同一个物理信道
以帧的形式进行传送
每帧都有一特征码组标识其开始
收端根据特征码组来进行帧定位两种时分复用方式
同步时分复用－电话网 /ISDN
– 特征码组（帧定位码组）按一定周期重复出现
– 每帧包含若干时隙
– 通信时每个时隙被严格地分配给某一数字信道
– 每个信道的速率固定
– 帧的长度固定
异步时分复用－分组网 /ATM网
– 特征码组不以规则的间隔出现
– 每帧仅包含一个信息的时间区域（逻辑信道）
– 每个逻辑信道都有一个标签来标识其身份和去向
– 传输信号的速率可变
– 帧的长度可变复用原理两种 PCM数字传输系统
30/32路 PCM系统（欧洲、中国）
24路 PCM系统（美国、日本）
两种 PCM系统的帧结构两种 PCM系统的数字复用系列数字交换技术时分交换将一条数字复用线上一个逻辑信道的信息交换到另一条数字复用线上的另一个逻辑信道上在交换机内部不存在输入和输出数字复用线之间的物理连接同步时分交换－电路交换，异步时分交换－分组交换空分交换利用空分交换矩阵，将一条物理入线上的信息交换到另一条物理出线上去在交换机内部数字复用线之间的物理连接空分交换原理时分交换原理现有交换原理电路交换技术电路交换原理电路交换的特点
特点
– 实时的交换方式
– 具有固定 /专用的通信信道
– 通信分三步：电路的建立、数据的传递、电路的释放
– 数据信息透明传送
优点
– 时延小且确定、通信质量有保证、控制简单
缺点
– 需要呼叫建立时间
– 每个连接带宽固定（不能适应不同速率的业务）
– 资源利用率低（不传信息时也占用资源，不适合突发业务）
分组交换技术分组交换的特点
特点
– 存储转发交换方式
优点
– 带宽可变、灵活
– 统计复用，资源利用率高
– 可提供速率变换
– 无阻塞（业务量大时时延长）
– 可提供优先机制（动态）
缺点
– 网络功能复杂
– 话音传输时延大,QoS难以保证主要内容
数字通信技术基础
通信网的信令技术
开放系统互连技术通信网的信令技术
电话网中信令的分类
随路信令技术
公共信道信令技术信令的概念
通信有关的一系列控制信号
它在网络的每一个节点上被分析和处理
导致一系列的控制操作
信令是整个通信网的神经系统
其性能反映了网络向用户提供服务的能力和质量
包括电话网的信令、电报网的信令、分组网的信令、
ISDN网的信令等电话网信令的分类
按应用范围分
– 用户信令（用于用户与网络的接口间）
– 局间信令（用于网中不同交换节点间）
– 网间信令（用于不同网间）
按传送方式分
– 随路信令（信令和话路在同一电路或信道上传送，两种通道间有明确的对应关系）
– 公共信道信令（所有话路的信令都在一个公共的话路或信道上传送，可和话路完全分离）
随路信令技术
随路信令的信号分类
– 线路信号
控制电路的占用和拆线
监视电路上的通信状态（应答、挂机）
在局间中继线上的数字复用线上传送（随一次群制式的不同而不同）
– 记发器信号
有关路由选择的信号（如被叫号码、业务类别）
为多频互控编码信号（前后向分别由话音频带内 6个频率按 6中取 2
和 4中取 2的方式组合而成）
在话路上传送随路信令工作原理公共信道信令技术
定义
– 利用交换机的技术，用数据传输的方式在一个专门的信道上传送一群话路的所有控制信令的信令技术。
– 这种信令不再区分为线路信号或记发器信号而以一种统称为消息的数据流来表示。
特点
– 容量大（ 64kb/s,16kb/s）
– 速度快、信道利用率高
– 可靠性强
– 可在通信的任何阶段和任何时刻传送
– 结构开放、易于扩充
– 应用范围广（可支持 ISDN,移动通信、智能网等）
公共信道信令主要内容
数字通信技术基础
通信网的信令技术
开放系统互连技术开放系统互连技术
OSI的背景和基本概念
OSI七层参考模型
开放系统相互通信的过程
OSI分层原则
开放系统分层的原则
– 开放系统的通信功能被划分为若干层，每层执行一个定义明确且易于制定标准协议的功能。每层可当一个 FSM独立开发，其内部的任何改变不应影响其它层。
– 每一层仅和与其直接相邻的两个层打交道：它应能利用低层所完成的功能（而不关心这些功能是怎样完成的），同时向高一层提供自己所完成的功能或服务。
– 层边界的选择应尽量减少层间接口的通信量
– 每一层不宜太大（否则不利于开发和管理），也不能太小（否则层数太多，增加处理开销）。
结论
– 建立七层参考模型（ CCITT X.200 ）
OSI七层模型七层模型的功能分类
低层功能,1－ 3层
– 保证系统之间跨过网络的可靠信息传送。
– 提供通信子网的功能
高层功能,4－ 7层
– 面向应用的信息处理和通信功能。
开放系统相互通信过程
数字通信技术基础
通信网的信令技术
开放系统互连技术数字通信技术基础
信号的数字化
数字信号的传输
数字信号的交换信号的数字化
对 ISDN终端的要求
– ISDN用户线上传送的都是数字信号
– ISDN终端应能处理数字信号
– 能将话音和图像等模拟信号数字化话音信号的数字化脉冲编码调制 PCM（ CCITT G.711） 的原理抽样 话音频带范围,300－ 3400Hz
抽样频率,8000次 /秒（抽样周期为 125μ s）
量化 256个量化等级
μ － 率 15折线（ 24路制式，美国、日本）
A－ 率 13折线量化（ 30/32路制式，中国、欧洲）
编码对量化后的信号进行 8比特的二进制编码标准数字话音信号速率,8000次 /s× 8bit＝ 64kb/s
话音信号的数字化 (续 )
其它话音编码方法
– 增量调制（ DM－ 32kb/s）
– 自适应差分脉冲编码调制（ ADPCM－ 32或 64kb/s）
ISDN采用的话音编码方法
– G.711（ 64kb/s）
– 新一代 ISDN桌面可视系统中话音采用 16kb/s编码
– CCITT G.728,低时延码激励线性预测（ LD-CELP）
图像信号的数字化
图像信号数字化的原理
– 彩色解码电路对图像信号进行分解（亮度和色度）
– 同步锁相及时序电路提供时钟和时序控制
– A/D变换（数字化）,帧存储（编码）
适合 ISDN的图像编解码方案
– CCITT建议 H.261（ 1990年 12月）
– n× 64kb/s图像编解码方案，可用于电视会议和可视电话
其它与可视电话和电视会议有关的建议
– H.221,64kbs－ 1920kbps视声业务的帧结构协议
– H.230,视声业务的帧同步控制和指示信号协议
– H.242,2Mb/s以下数字信道开放视声业务系统建立通信协
– H.320,窄带可视电话系统和终端设备协议数字信号的传输
数字传输的优点
– 改善通信质量；成本低；便于复用、节省投资
传输系统的功能划分
– 传输监视
保证系统有效可靠地工作
功能：线路码的确定、编码解码、同步控制、衰耗和失真的均衡与补偿、纠错编码的设置、传输差错的检验与纠正等。
– 时分复用
将多个通信的数字信息以时间分割的方式插入同一个物理信道
以帧的形式进行传送
每帧都有一特征码组标识其开始
收端根据特征码组来进行帧定位两种时分复用方式
同步时分复用－电话网 /ISDN
– 特征码组（帧定位码组）按一定周期重复出现
– 每帧包含若干时隙
– 通信时每个时隙被严格地分配给某一数字信道
– 每个信道的速率固定
– 帧的长度固定
异步时分复用－分组网 /ATM网
– 特征码组不以规则的间隔出现
– 每帧仅包含一个信息的时间区域（逻辑信道）
– 每个逻辑信道都有一个标签来标识其身份和去向
– 传输信号的速率可变
– 帧的长度可变复用原理两种 PCM数字传输系统
30/32路 PCM系统（欧洲、中国）
24路 PCM系统（美国、日本）
两种 PCM系统的帧结构两种 PCM系统的数字复用系列数字交换技术时分交换将一条数字复用线上一个逻辑信道的信息交换到另一条数字复用线上的另一个逻辑信道上在交换机内部不存在输入和输出数字复用线之间的物理连接同步时分交换－电路交换，异步时分交换－分组交换空分交换利用空分交换矩阵，将一条物理入线上的信息交换到另一条物理出线上去在交换机内部数字复用线之间的物理连接空分交换原理时分交换原理现有交换原理电路交换技术电路交换原理电路交换的特点
特点
– 实时的交换方式
– 具有固定 /专用的通信信道
– 通信分三步：电路的建立、数据的传递、电路的释放
– 数据信息透明传送
优点
– 时延小且确定、通信质量有保证、控制简单
缺点
– 需要呼叫建立时间
– 每个连接带宽固定（不能适应不同速率的业务）
– 资源利用率低（不传信息时也占用资源，不适合突发业务）
分组交换技术分组交换的特点
特点
– 存储转发交换方式
优点
– 带宽可变、灵活
– 统计复用，资源利用率高
– 可提供速率变换
– 无阻塞（业务量大时时延长）
– 可提供优先机制（动态）
缺点
– 网络功能复杂
– 话音传输时延大,QoS难以保证主要内容
数字通信技术基础
通信网的信令技术
开放系统互连技术通信网的信令技术
电话网中信令的分类
随路信令技术
公共信道信令技术信令的概念
通信有关的一系列控制信号
它在网络的每一个节点上被分析和处理
导致一系列的控制操作
信令是整个通信网的神经系统
其性能反映了网络向用户提供服务的能力和质量
包括电话网的信令、电报网的信令、分组网的信令、
ISDN网的信令等电话网信令的分类
按应用范围分
– 用户信令（用于用户与网络的接口间）
– 局间信令（用于网中不同交换节点间）
– 网间信令（用于不同网间）
按传送方式分
– 随路信令（信令和话路在同一电路或信道上传送，两种通道间有明确的对应关系）
– 公共信道信令（所有话路的信令都在一个公共的话路或信道上传送，可和话路完全分离）
随路信令技术
随路信令的信号分类
– 线路信号
控制电路的占用和拆线
监视电路上的通信状态（应答、挂机）
在局间中继线上的数字复用线上传送（随一次群制式的不同而不同）
– 记发器信号
有关路由选择的信号（如被叫号码、业务类别）
为多频互控编码信号（前后向分别由话音频带内 6个频率按 6中取 2
和 4中取 2的方式组合而成）
在话路上传送随路信令工作原理公共信道信令技术
定义
– 利用交换机的技术，用数据传输的方式在一个专门的信道上传送一群话路的所有控制信令的信令技术。
– 这种信令不再区分为线路信号或记发器信号而以一种统称为消息的数据流来表示。
特点
– 容量大（ 64kb/s,16kb/s）
– 速度快、信道利用率高
– 可靠性强
– 可在通信的任何阶段和任何时刻传送
– 结构开放、易于扩充
– 应用范围广（可支持 ISDN,移动通信、智能网等）
公共信道信令主要内容
数字通信技术基础
通信网的信令技术
开放系统互连技术开放系统互连技术
OSI的背景和基本概念
OSI七层参考模型
开放系统相互通信的过程
OSI分层原则
开放系统分层的原则
– 开放系统的通信功能被划分为若干层，每层执行一个定义明确且易于制定标准协议的功能。每层可当一个 FSM独立开发，其内部的任何改变不应影响其它层。
– 每一层仅和与其直接相邻的两个层打交道：它应能利用低层所完成的功能（而不关心这些功能是怎样完成的），同时向高一层提供自己所完成的功能或服务。
– 层边界的选择应尽量减少层间接口的通信量
– 每一层不宜太大（否则不利于开发和管理），也不能太小（否则层数太多，增加处理开销）。
结论
– 建立七层参考模型（ CCITT X.200 ）
OSI七层模型七层模型的功能分类
低层功能,1－ 3层
– 保证系统之间跨过网络的可靠信息传送。
– 提供通信子网的功能
高层功能,4－ 7层
– 面向应用的信息处理和通信功能。
开放系统相互通信过程
