ISDN (Integrated Services Digital Network — цифровые сети с интегральными услугами) относятся к сетям, в которых основным режимом коммутации является режим коммутации каналов, а данные обрабатываются в цифровой форме. Идеи перехода с телефонных сетей общего пользования на полностью цифровую обработку данных, при которой конечный объект передает данные непосредственно в цифровой форме, высказывались давно. Сначала предполагалось, что абоненты этой сети будут передавать только голосовые сообщения. Такие сети получили название IDN — интегрированная цифровая сеть. Идея такой сети была высказана еще в 1959 г. Затем было решено, что она должна предоставлять своим абонентам не только возможность поговорить между собой, но и воспользоваться другими услугами — в первую очередь передачей компьютерных данных. Кроме того, сеть должна была поддерживать для абонентов разнообразные услуги прикладного уровня — факсимильную связь, телетекс (передачу данных между двумя терминалами), видеотекс (получение хранящихся в сети данных на свой терминал), голосовую почту и ряд других. Предпосылки для создания такого рода сетей сложились в середине 1980-х гг. К этому времени уже широко применяли цифровые каналы Т1 для передачи данных в цифровой форме между АТС, а первый мощный цифровой коммутатор телефонных каналов был выпущен в 1976 г. В результате работ, проводимых по стандартизации интегральных сетей в ССIТТ, в 1980 г. появился стандарт G.705, в котором были изложены общие идеи такой сети. В 1992 и 1993 гг. стандарты ISDN были пересмотрены и дополнены. Внедрение сетей ISDN началось давно — с конца 1980-х гг., однако необходимость крупных капиталовложений для переоборудования телефонных АТС и каналов связи привели к тому, что «инкубационный период» затянулся на многие годы, и сейчас распространенность сетей ISDN оставляет желать лучшего. Раньше других в национальном масштабе эти сети заработали в таких странах, как Германия и Франция. Однако даже в этих странах доля абонентов ISDN составляет немногим более 5 % общего числа абонентов телефонной сети.

Рис. 3. Архитекгура сети ISDN

Архитектура сети ISDN предусматривает несколько видов служб (рис. 3):
• некоммутируемые средства (выделенные цифровые каналы);
• коммутируемая телефонная сеть общего пользования;
• сеть передачи данных с коммутацией каналов;
• сеть передачи данных с коммутацией пакетов;
• сеть передачи данных с трансляцией кадров (режим frame relay);
• средства контроля и управления сети.

Стандарты ISDN описывают также ряд услуг прикладного уровня: факсимильную связь на скорости 64 кбит/с, телексную связь на скорости 9600 бит/с, видеотекс на скорости 9600 бит/с и некоторые другие. На практике не все сети ISDN поддерживают все стандартные службы. Служба frame relay хотя и была разработана в рамках сети ISDN, однако реализуется, как правило, с помощью отдельной сети коммутации кадров, не пересекающейся с сетью коммутаторов ISDN.

Базовой скоростью сети ISDN является скорость канала DS-0, т. е. 64 кбит/с. Эта скорость ориентирована на самый простой метод кодирования голоса — ИКМ, хотя дифференциальное кодирование и позволяет передавать голос с тем же качеством на скорости 32 кбит/с или 16 кбит/с.

Одним из базовых принципов ISDN является предоставление пользователю стандартного интерфейса, с помощью которого пользователь может запрашивать у сети разнообразные услуги. Этот интерфейс образуется между двумя типами оборудования, устанавливаемого в помещении пользователя (Customer Premises Equipment, CPE): терминальным оборудованием пользователя ТЕ (компьютер с соответствующим адаптером, маршрутизатор, телефонный аппарат) и сетевым окончанием NT, которое представляет собой устройство, завершающее канал связи с ближайшим коммутатором ISDN.

Пользовательский интерфейс основан на каналах трех типов:
• В — со скоростью передачи данных 64 кбит/с;
• D — со скоростью передачи данных 16 или 64 кбит/с;
• Н — со скоростью передачи данных 384 кбит/с (H0), 1536 кбит/с (H11) или 1920кбит/с (H12).

Каналы типа В обеспечивают передачу пользовательских данных (оцифрованного голоса, компьютерных данных или смеси голоса и данных) и с более низкими скоростями, чем 64 кбит/с. Разделением канала В на подканалы в этом случае должно заниматься пользовательское оборудование, сеть ISDN всегда коммутирует целые каналы типа В. Канал типа В может также подключать пользователя к коммутатору сети Х.25.

Канал типа D является каналом доступа к служебной сети с коммутацией пакетов, передающей сигнальную информацию. Передача адресной информации, на основе которой осуществляется коммутация каналов типа В в коммутаторах сети, является основной функцией канала D. Другой его функцией является поддержание услуг низкоскоростной сети с коммутацией пакетов для пользовательских данных. Обычно эта услуга выполняется сетью в то время, когда каналы типа D свободны от выполнения основной функции.

Каналы H предоставляют пользователям возможности высокоскоростной передачи данных. На них могут работать службы высокоскоростной передачи факсов, видеоинформации, качественного воспроизведения звука.

Пользовательский интерфейс ISDN представляет собой набор каналов определенного типа и с определенными скоростями. Сеть ISDN поддерживает два типа пользовательского интерфейса — начальный (Basic Rate Interface, BRI) и основной (Primay Rate Interface, PRI).

Начальный интерфейс BRI предоставляет пользователю два канала по 64 кбит/с для передачи данных (каналы типа В) и один канал с пропускной способностью 16 кбит/с для передачи управляющей информации (канал типа D). Все каналы работают в полнодуплексном режиме. В результате суммарная скорость интерфейса BRI для пользовательских данных составляет 144 кбит/с по каждому направлению, а с учетом служебной информации — 192 кбит/с. Различные каналы пользовательского интерфейса разделяют один и тот же физический двухпроводной кабель по технологии TDM, т. е. являются логическими, а не физическими каналами. Данные по интерфейсу BRI передаются кадрами, состоящими из 48 бит. Каждый кадр содержит по два байта каждого из каналов В, а также 4 бита канала D. Передача кадра длится 250 мс, что обеспечивает скорость данных 64 кбит/с для каналов В и 16 кбит/с для канала D. Кроме битов данных кадр содержит служебные биты для синхронизации кадров, интерфейс BRI может поддерживать не только схему 2В + D, но и В + D и просто D (когда пользователь направляет в сеть только пакетированные данные).

Основной интерфейс PRI предназначен для пользователей с повышенными требованиями к пропускной способности сети. Интерфейс PRI поддерживает либо схему ЗОЯ + D, либо схему 23В + D. В обеих схемах канал D обеспечивает скорость 64 кбит/с. Первый вариант предназначен для Европы, второй для Северной Америки и Японии. Ввиду большой популярности скорости цифровых каналов 2,048 Мбит/с в Европе и скорости 1,544 Мбит/с в остальных регионах привести стандарт на интерфейс PRI к общему варианту не удалось. Основной интерфейс может быть основан на каналах типа H. При этом общая пропускная способность интерфейса все равно не должна превышать 2,048 или 1,544 Мбит/с. Для каналов H0 возможны интерфейсы 3 H0 + D для американского варианта и 5 H0 + D для европейского. Для каналов H1 возможен интерфейс, состоящий только из одного канала H11 (1,536 Мбит/с) для американского варианта или одного канала H12 (1,920 Мбит/с) и одного канала D для европейского варианта.