课程目的
1. 介绍 ISDN 基本概念、术语及 ISDN 相对传统网络的优点
2 理解 ISDN 协议分层模型
3 理解 ISDN 接口：
ISDN 的 T1 和 E1 接口帧结构
LAPD 帧格式和消息
消息类型和信息单元
4. ISDN 数据链路连结 DLC 的建立过程描述
5 ISDN 网络层的呼叫建立和拆链
第一课 综合业务数字网 ISDN 基本概念
综合业务数字网 ISDN 是综合数字网的延伸，该标准的提出打破了传统的电信网和数据
网之间的界线，并使得各种用户的各种业务需求能得以实现；另一个突出特点是它不是从业
务网络本身去寻求统一，二是抓住了所有这些业务的本质：服务于用户，即改变了以往按业
务组网的方式，从用户的观点去设计标准，设计整个网络，避免了网路资源和号码资源的大
量浪费。为了进一步适应人们对各种宽带和可变速率业务需要（包括话音、数据、多媒体、
宽带视频广播等各种业务），又提出了 B-ISDN（宽带综合业务数字网），并称原来的综合
业务数字网为 N-ISDN（窄带综合业务数字网）。为了克服 N-ISDN 的固有局限性，B-ISDN
不再维护原有的电话网和数据网体系，提出了全新的传输和交换技术，快速分组交换的 ATM
技术作为核心技术。但是由于市场和技术原因， ATM 技术不仅仅为 B-ISDN 服务而与现
有 N-ISDN 系统共同成为用户话音、数据及多媒体等业务的承载技术。所以，我们将陆续地
分别介绍 ISDN 和 ATM 的基本概念，并就其相互关系进行探讨。
1. ISDN 概念模型
ISDN 的提出
ISDN 的提出最早为了综合电信网的多种业务网络。由于传统通信网是业务需求推动的，
所以各个业务网络如电话网、电报网和数据通信网等各自独立且业务的运营机制各异，这样
对网络运营商而言运营、管理、维护复杂，资源浪费；对用户而言，业务申请手续复杂、使
用不便、成本高；同时对整个通信的发展来说，这种异构体系对未来发展适应性极差。于是
将话音、数据、图像等各种业务综合在统一的网络内成为一种必然，这就是综合业务数字网
(Integrated Services Digital Network)的提出。
ISDN 的概念模型
ISDN 的定义
按照原 CCITT 的定义，ISDN 是以提供了端到端的数字连接的综合数字电话网 IDN 为基础
发展起来的通信网，用以支持电话及非话的多种业务；用户通过一组有限的标准用户网络接
口接入 ISDN 网内。即 ISDN：
(1) 是通信网；
(2) 以电话网、IDN 为基础发展而成；
(3) 支持端到端(End-to-End)的数字连接；
(4) 支持各种通信业务；
(5) 支持话音类及非话业务；
(6) 提供标准的用户-网络接口(UNI)；
(7) 使得用户能通过一组有限个多用途的 UNI 接入 ISDN。
概念模型
业务综合
ISDN 概念中的业务综合的核心是从用户端出发，建立了一套标准的用户和网络接口协
议体系(UNI：User-Network Interface)。同时给出了各 ISDN 网络间互联的 NNI 接口。这样，
非常简单的统一了开发标准，提供了一个厂商间开放的竞争环境。见下图。
ISDN 的承载业务类型
在 ISDN 概念模型中，各种业务类型按照业务的数据率分为两级(见下图)：
◆基本速率接口(BRI：Basic Rate Interface)，该速率由两个承载信道和一个数据控制信道构
成，称为 2B+D，其中 B(Bearer)为标准 PCM 速率 64kbps，D(Data)为 16kbps。该速率适用
于家用或小型企业需要。
◆基群速率接口(PRI：Primary Rate Interface)，该速率支持 T1(23B+D：)和
E1(30B+D：)，适用于大容量用户或集团用户。(D：64kbps) 其中 T1 主要适用于
日本和北美地区，E1 适用于欧洲和中国等地区。
ISDN 协议模型
●ISDN 协议分层
参照 OSI 参考模型，ISDN 分为四层，如下图所示:
第一层：物理层，规定了 ISDN 各种设备的电气机械特性，及物理电气信号标准；
第二层：数据链路层，完成物理连接间的数据成帧/解帧及相应的纠错等功能，向上层提供
一条无差错的通信链路；
第三层：网络层，进行路由选择、数据交换等，负责把端到端的消息正确地传递到对端。
而其中的第四层描述进程间通信、与应用无关的用户服务及其相关接口和各种应用，这部分
协议不在 ISDN 规定之内，由相关应用决定。
●层间信息交换 层间通信在各层提供的业务接入点(SAP)依靠消息原语（Message Primitives）
进行。见下图。
《N》层的信息交换在各开放系统《N》层的信息交换实体(Entity，称《N》实体)间进
行。《N》实体按照《N》协议和其他《N》实体共同完成《N》功能。《N+1》实体利用
《N》实体提供的功能完成相互间的通信。《N》层向《N＋1》提供的通信功能称作《N》
业务。《N》实体向《N＋1》实体提供《N》业务的逻辑接口称为《N》业务接入点，记为
《N》-SAP（Service Access Point），位于各层的边界上。相邻层的通信实体间通过原语
(Primitive)及其相关参数进行。原语包括：来自上层的请求(Request)和响应(Response)，来自
下层的指示(Indication)和证实(Confirmation)四种。在这种相对独立的层间及层内逻辑结构下，
开放系统的对等实体可以无需关心其上下层功能的实现方式，于是它们之间的信息交互进一
步抽象为一种逻辑连接，称为《N》连接。
●ISDN 功能设备定义及参考点
ISDN 提供如下各类的标准设备：
TE1：ISDN 标准终端设备；
TE2：非标准 ISDN 终端设备；
NT1：网络终端 1，标志本地环路的物理终结，具有用户传输线终端和用
户网络接口(UNI)功能；
NT2：网络终端 2，可以是 PABX 或局域网 LAN；
LE：本地交换设备，完成用户本地环路内的设备间信息交换；
TA：终端适配器，完成非标准设备到 ISDN 速率的匹配及协议转换(它可以在 TE2 中内嵌实
现)；
以上各类设备间的连接接口称为参考点(见下图)：
R 参考点：位于非标准 ISDN 设备（TE2）和 TA 间；
S 参考点：位于标准用户终端和 NT2 间；
T 参考点：位于 NT1 和 NT2 间；
U 参考点：只适用于北美地区，位于 NT1 和线路终端设备间；
ISDN 的特点
ISDN 相对传统电信网有很多的优点：
业务的综合：不同的业务可以通过相同的物理电路进行连接，增加新业务方便。
由于采用了公共信道信令(CCS：Common Channel Signal)，不同业务的呼叫建立互
相独立，且快速方便，更有效的利用了链路资源；支持话音和各种非话增值业务，
如主叫识别、呼叫转移、可视电话、会议电话等。
采用了统一的标准用户网络接口 UNI。
2. ISDN 的协议栈(Layered Protocol Stack)
ISDN 协议基于 OSI 参考协议模型，可分为两大部分：用户-网络接口协议和 ISDN 网络
信令。二者都是公共信道信令，但其中的网络信令采用 SS7（7 号信令），这里只介绍用户
-网络接口协议部分。
物理层
物理层协议由 ITU-T (BRI)和 (PRI)规定。其功能包括激活、保持、解除激活，
进行比特流传输的物理连接，同时完成各数据通路的分时复用(TDM)。
其中 PRI 的帧结构如下：
数据链路层
数据链路层的功能如下：
a. 帧的分割、同步和透明传送；
b. 同一 D 信道上多个数据链路的复用
c. 保持接收帧的顺序和发送顺序的一致；
d. 为提供可靠通路进行必要的差错控制，以及流量控制。
数据链路层的控制协议(LAPD)：
数据链路层采用公共信道 D 进行信令传输控制，称为 LAPD(Link Access Procedure on
the D channel)，与 中的 LAPB 和 LAP 等为 HDLC 规程的子集；通过 D 通路在网络和
终端间传递第三层以上的控制管理信息；并允许在 D 通路上建立多条逻辑数据通路。
LAPD 的帧类型：
分两类，一为监督帧用于有序帧的证实和流控；一为无编号帧（无需证实）。
LAPD 的流控：
(1) 对面向连接的服务使用帧序号保证帧的顺序发送接收；
(2) 初始建立连接后的第一帧序号置为"0"；
(3) 收端在证实帧中用 N(r)表示等待接收的帧，发端则和本地的 N(s)比较以决定下一帧的序
号；
(4) 在发端必须在发送缓冲区中保留所有已发帧，直到全部得到证实；
(5) 使用超时定时器(Timer)，如果已发帧在定时器计时满时未得到证实，就重发该帧。
网络层
网络层的功能是利用底层的功能实现端到端的连接控制及对用户数据进行有效传输。如
前所述，ISDN 用公共信令信道 D 通路传输信令控制信息进行呼叫等控制，故又称为 D 信令。
信令系统为共路信令方式，与 SS7（ 信令，或称 7 号信令）类似，也基于消息控制机
制，各种通信实体间通过交换各种消息，协作完成整个通信进程。
ISDN 的消息格式：（见下表）
其中的协议标识符指示消息的参考协议类型，比如 消息的协议标识符为
"00001000"；呼叫参考值用于指示消息所控制的 B 信道上哪一呼叫，该值由发起呼叫的一侧
进行分配，且和某一特定呼叫相关的所有消息都附带了这个值。
ISDN 的消息类型：
(如果消息类型超过一个 8 比特组，则第一个 8 比特组为全零)
ISDN 的消息分为四种类型：
(1) 呼叫建立类(Call Setup)：用于建立呼叫，即
a) 根据用户的请求建立 B 信道上的呼叫；
b) 根据用户的请求在呼叫中加入补充业务性能；
c) 通知主叫呼叫建立过程的进展情况。
其中包括 SETUP，SETUP_ACK，等，详见附录 1"ISDN 的消息类型"。
(2) 呼叫状态类(Call Information)：
用于在呼叫进行期间，实现呼叫临时挂起和恢复等业务，比如在呼叫期间的任意方用户
可能把终端暂时挂起（SUSPEND），在适当时候恢复（RESUME）；在此期间，网络保护
原呼叫的所有记录和性能要求等信息。关于 SUSPEND、RESUME 等消息，详见附录 1"ISDN
的消息类型"。
(3) 呼叫清除类(Call Clear)：包括呼叫结束时的各种控制消息。详见附录 1"ISDN 的消息类
型"。
(4) 其他杂项类(Miscellaneous)：多用于传递与补充业务有关的消息。详见附录 1"ISDN 的
消息类型"。
信息单元 Information Elements
分为两类：单字节信息单元(One Octet Information Element)和可变长度信息单元
(Variable length information elements)，由第一个字节的最高位来标志。
单字节信息单元
可变长度信息单元
可变长度信息单元：详见附录 2"ISDN 的信息单元"。
ISDN 的典型呼叫进程
通常呼叫由用户发起。下图给出了一个典型的呼叫过程(左为呼叫建立，右为拆链过程)。
附录 1 ISDN 的消息类型列表
ISDN 的消息类型：(如果消息类型超过一个 8 比特组，则第一个 8 比特组为全零)
(5) 呼叫建立类
000 00001 Alerting 振铃，表示正在向被叫振铃
000 00010 Call Proceeding 呼叫进行中
000 00011 Progress 呼叫过程
000 00101 Setup 呼叫建立请求
000 00111 Connect 呼叫建立成功指示(被叫发)
000 01101 Setup Acknowledge Setup 证实
000 01111 Connect Acknowledge Connect 证实(网络发)
(6) 呼叫状态类
001 00000 User Information 用户-用户信息
001 00001 Suspend Reject 临时挂起拒绝
001 00010 Resume Reject 恢复拒绝
001 00100 Hold 保持
001 00101 Suspend 挂起请求(用户发)
001 00110 Resume 恢复被挂起的呼叫(用户发)
001 01000 Hold Acknowledge Hold 证实
001 01101 Suspend Acknowledge Suspend 证实
001 01110 Resume Acknowledge Resume 证实
001 10000 Hold Reject Hold 拒绝
001 10001 Retrieve
001 10011 Retrieve Acknowledge
001 10111 Retrieve Reject
(7) 呼叫清除类
010 00101 Disconnect 用户请求拆线
010 00110 Restart 请求重启
010 01101 Release 通路和呼叫号码释放请求
010 01110 Restart Acknowledge Restart 证实
010 11010 Release Complete 释放成功
(8) 其他杂项类
011 00000 Segment 分段消息
011 00010 Facility 补充业务请求/证实
011 00100 Register
011 01110 Notify 与呼叫有关的通知消息
011 10101 STATus ENQuiry 状态查询
011 11001 Congestion Control 拥塞控制消息
011 11011 Information 辅助信息
011 11101 Status 状态信息(响应状态查询)
附录 2 ISDN 的信息单元列表
可变长度信息单元：(部分注解)
0 0000000 Segmented Message 分段传送
0 0000100 Bearer Capability 业务承载容量指示
0 0001000 Cause 表示呼叫失败等原因、位置
0 0010100 Call Identify
0 0010100 Call State 当前呼叫状态
0 0011000 Channel Identification 信道识别号
0 0011100 Facility
0 0011110 Progress Indicator
0 0100000 Network-specific facilities
0 0100111 Notification indicator
0 0101000 Display 用于显示的用户信息
0 0101001 Date/time
0 0101100 Keypad facility 传送终端输入信息
0 0110100 Signal
0 0110110 Switchhook
0 0111000 Feature activation
0 0111001 Feature indication
0 1000000 Information rate
0 1000010 End-to-end transit delay
0 1000011 Transit delay selection and
indication
0 1000100 Packet layer binary parameters
0 1000101 Packet layer window size
0 1000110 Packet size
0 1101100 Calling party number 识别主叫号码
0 1101101 Calling party subaddress 识别主叫子地址
0 1110000 Called party number 识别被叫号码
0 1110001 Called Party subaddress 识别被叫子地址
0 1110100 Redirecting number
0 1111000 Transit network selection
0 1111001 Restart indicator
0 1111100 Low layer compatibility
0 1111101 High layer compatibility
0 1111110 User-user 传送用户-用户信息
0 1111111 Escape for ex
其他 Reserved
3. ISDN 与其他网络的互通
从现有的通信网过渡到未来的 ISDN 网，是长期的过程，这就必然存在 ISDN 网和现有
通信网的互通问题。除了用户设备接入 ISDN 的 S/T 参考点，ISDN 定义了四个附加参考点
用于网络互联。见下图。
Kx 参考点：和现有电话网或其他非 ISDN 网互通的接口，x=1 时互通功能由 ISDN
提供，x=2 则网络互通功能由其他网提供或由网间设备提供；
M 参考点：和特殊网络之间的接口，如和用户智能电报网或消息处理系统 MHS
（Message Handling System）互通；
Nx 参考点：两个 ISDN 之间的接口，x=1 表示功能分散在两个 ISDN 中，其他未定
义；
P 参考点：和 ISDN 内部某些特殊资源的接口。
在各参考点上执行的协议和功能由 ITU-T 的 、、、 等若干建议给出。
4. ISDN 在语音通信方面的应用
ISDN 具有传统电话网不可比拟的优点，使得它自提出就得到各厂商和广大用户的欢迎。
目前它已广泛用于语音和非语音通信。
其中的热点之一便是所谓"一线通"业务。申请该业务的用户只需一条普通电话线，就可
同时进行电话和数据（包括传真、上网等多种）两类业务，互不干扰，总带宽为 128Kbps
（2B=2*64KBps）。
在更大物理带宽和适当的设备支持下，比如利用 NMS 和 Dialogic 等专业公司的相关软
硬件产品，可以为信息提供商、产品制造商、旅店等企业建立功能强大的 CTI 系统，展开
智能语音应答、自动订货、广告发布、客户管理等业务。
NMS 等公司的软硬件产品为上述业务的第三方开发提供了强大的支持和市场应对环境。
