home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Telecom / 1996-04-telecom-walnutcreek.iso / technical / isdn.paper < prev    next >
Text File  |  1993-03-11  |  20KB  |  414 lines

  1.  
  2. Date: Thu, 4 Mar 93 18:17:16 -0600
  3. From: John Landwehr <jland@nwu.edu>
  4.  
  5. The Golden Splice:
  6. Beginning a Global Digital Phone Network
  7.  
  8. December 1992
  9.  
  10. John Landwehr
  11. Northwestern University
  12. email: jland@nwu.edu
  13.  
  14.  
  15.      On Monday November 16, 1992 the nation's first multi-services
  16. all-digital telephone network was launched.  The phrase "Golden
  17. Splice" was coined on that day to recall the first transcontinental
  18. rail system in 1869, which was completed with the pounding of the
  19. infamous golden spike.  But unlike the rail system, the telephone
  20. system's "tracks" have been in place for years.  With today's
  21. technology, the information sent across the wires is changing.  The
  22. transition is from analog signals to digital, using technology called
  23. ISDN.  This paper will discuss the beginnings of ISDN and how the
  24. world will benefit by communicating in binary numbers.
  25.  
  26.  
  27. What is ISDN? 
  28.  
  29.      ISDN, which stands for integrated services digital network, is a
  30. system of digitizing phone networks which has been in the works for
  31. over a decade.  This system allows audio, video, and text data to be
  32. transmitted simultaneously across the world using end-to-end digital
  33. connectivity.
  34.  
  35.      The original telephone system used analog signals to transmit
  36. a signal across telephone wires.  The voice was carried by modulating
  37. an electric current with a waveform from a microphone.  The receiving
  38. end would then vibrate a speaker coil for the sound to travel back to
  39. the ear through the air.  Most telephones today still use this method.
  40.  
  41.     Computers, however, are digital machines.  All information
  42. stored on them is represented by a bit, representing a zero or a one.
  43. Multiple bits are used to represent characters, which then can
  44. represent words, numbers, programs, etc.
  45.  
  46.     The analog signals are just varying voltages sent across the wires
  47. over time.  The digital signals are represented as a positive or
  48. negative voltage changing over time.
  49.  
  50.     The modem was certainly a big breakthrough in computer
  51. technology.  It allowed computers to communicate with each other by
  52. converting their digital communications into an analog format to
  53. travel through the public phone network.  But there is a limit to the
  54. amount of information that a common analog telephone line can hold.
  55. Currently, it is about 56 kbps.
  56.  
  57.     ISDN allows multiple digital channels to be operated
  58. simultaneously through the same regular phone jack in a home or
  59. office.  The change comes about when the telephone company's switches
  60. are upgraded to handle digital calls.  Therefore, the same wiring can
  61. be used, but a different signal is transmitted across the line.
  62.  
  63.     Previously, it was necessary to have a phone line for each
  64. device you wished to use simultaneously.  For example, one line each
  65. for the phone, fax, computer, and live video conference.  Transferring
  66. a file to someone while talking on the phone, and seeing their live
  67. picture on a video screen would require several expensive phone lines.
  68.  
  69.     Using multiplexing (a method of combining separate data
  70. signals together on one channel such that they may be decoded again at
  71. the destination), it is possible to combine many different digital
  72. data sources and have the information routed to the proper
  73. destination.  Since the line is digital, it is easier to keep the
  74. noise and interference out while combining these signals.
  75.  
  76.     ISDN technically refers to a specific set of services provided
  77. through a limited and standardized set of interfaces.  This
  78. architecture provides a number of integrated services currently
  79. provided by separate networks.
  80.  
  81.     ISDN adds capabilities not found in standard phone service.
  82. The main feature is that instead of the phone company sending a ring
  83. voltage signal to ring the bell in your phone, it sends a digital
  84. package that tells who is calling (if available), what type of call it
  85. is (data/voice), and what number was dialed (if multiple numbers are
  86. used for a single line).  ISDN phone equipment is then capable of
  87. making intelligent decisions on how to answer the call.  In the case
  88. of a data call, baud rate and protocol information is also sent,
  89. making the connection instantaneous.
  90.  
  91.  
  92. History of ISDN: 
  93.  
  94.      A standards movement was started by the International Telephone
  95. and Telegraph Consultative Committee (CCITT), a United Nations
  96. organization that coordinates international telecommunications.  U.S.
  97. representation to this committee is housed in the Department of State.
  98. The primary objective of CCITT is to standardize telecommunications
  99. globally. Original recommendations of ISDN were in CCITT
  100. Recommendation I.120(1984) which described some initial guidelines for
  101. implementing ISDN. #1
  102.  
  103.     Local phone networks, especially the regional Bell operating
  104. companies, have long hailed the system, but they have been criticized
  105. in recent years for being slow to implement ISDN.  One good reason for
  106. the delay is the fact that the two major switch-makers, Northern
  107. Telecom, and AT&T selected different ways to implement the CCITT
  108. standards.  These standards didn't always interoperate.  Dick
  109. Notebaert, president of Ameritech Services, compared this situation to
  110. that of earlier 19th century railroading.  "People had different
  111. gauges, different tracks... nothing worked well."#2
  112.  
  113.     In early 1991, an industry-wide effort began to establish a
  114. specific implementation for ISDN in the U.S.  Members of the industry
  115. agreed to create National ISDN 1 so service users would not have to
  116. know the brand of switch they are connected to in order to buy
  117. equipment and software compatible with it.
  118.  
  119. TRIP '92 and NISDN-1:
  120.  
  121.     In November 1992, the Corporation for Open Systems
  122. International (COS) and the North American ISDN Users' Forum (NIUF)
  123. joined forces to create a trade show, called Transcontinental ISDN
  124. Project 1992 (TRIP '92) - the first multicarrier ISDN event in the
  125. U.S.  This exposition, held in Reston, Virginia, featured exhibits of
  126. ISDN products and services as well as the "Golden Splice" event which
  127. marked the commencement of transcontinental ISDN service.#3
  128.  
  129.     The main purpose of TRIP '92 was for telephone companies and
  130. vendors to prove that standardized ISDN service is available, and that
  131. there are applications to support it.  It was also the true test of
  132. the NISDN-1 agreement to implement specific existing standards to
  133. ensure interoperability among carriers.  Many vendors showed their
  134. products operating in situations such as videoconferencing.
  135.  
  136. NISDN-1 was created to address 3 major areas:#4
  137.     4 standardizing equipment and services
  138.     4 standardizing telephone company procedures for operation
  139.     4 standardizing communication among central offices
  140.  
  141.     However, there still might be problems agreeing on this
  142. standard.  In fact, many of the states west of the Mississippi River
  143. will not be able to get NISDN-1 specifications.  Both Southwestern
  144. Bell Corp.  and U.S. West Inc. said that they do not plan to deploy
  145. NISDN-1 software in their central office switches.  They claim that
  146. this will cause incompatibilities with their existing ISDN networks.
  147. This creates problems for many large corporations in the U.S. who wish
  148. to connect their regional offices with ISDN technology.#5
  149.  
  150. Specifics of ISDN:
  151.  
  152.      With ISDN, voice and data are carried by bearer channels (B
  153. channel) occupying a bandwidth of 64 kbps each.  A delta channel (D
  154. channel) handles signalling at 16 kbps or 64 kbps.  H channels are
  155. provided for user information at higher bit rates.
  156.  
  157.       There are three types of ISDN service: Basic Rate ISDN (BRI),
  158. Primary Rate ISDN (PRI), and Broadband ISDN (B-ISDN).
  159.  
  160. BRI: consists of two 64 kbps B channels and one 16 kbps D channel for
  161. a total of 144 kbps.  The basic service is intended to meet the needs
  162. of most individual users. NISDN-1 focused primarily on making basic
  163. services deployed immediately.
  164.  
  165. PRI: intended for users with greater capacity requirements.  Typically
  166. the channel structure is 23 B channels plus one 64 kbps D channel for
  167. a total of 1.544 Mbps.  H channels can also be implemented: H0=384
  168. kbps, H11=1536 kbps, H12=1920 kbps.  NISDN-2 will address this
  169. protocol in depth during 1993.
  170.  
  171. B-ISDN: still in development and will support as much as 150 Mbps, but
  172. will be dependent on a complete optical fiber network.  This could be
  173. a medium for future high definition television (HDTV) projects.
  174.  
  175.     To access the BRI service, it is necessary for the customer to
  176. subscribe to an ISDN phone line.  Residential customers will also need
  177. to use a device called a Network Terminator 1 (NT1).  The NT1 performs
  178. the multiplexing and converts the 2-wire teleco line to the 4 wire
  179. ISDN signal.
  180.  
  181.     Many business customers have phone systems that are already
  182. digital.  In this case, connecting to ISDN lines may or may not
  183. require additional hardware, depending on the system.
  184.  
  185.     Many computer workstations are now being shipped with ISDN
  186. capabilities.  These units connect directly to the NT1, and will
  187. integrate voice/data communications through the system software.  But
  188. most computers require a Terminal Adapter (TA).  This unit converts
  189. ISDN to the serial (RS-232) interface on most computers.  But serial
  190. connections are usually limited to 19.2 Kbps, therefore the TA does
  191. not utilize the entire ISDN bandwidth.
  192.  
  193. Pricing & Availability:
  194.  
  195.     More than 56% (115 million lines) of the regional Bell
  196. operating companies will have ISDN network access by late 1994.#6 In
  197. Chicago, Ameritech officials say that 37% of the market, 1.2 million
  198. lines, will be ISDN by year-end 1992, and the entire metropolitan area
  199. of 4.5 million lines, by April 1993.  Most of the 5 state Ameritech
  200. service region and major U.S. cities should be wired for ISDN by 1994.
  201.  
  202.     Bellcore has set up a national ISDN information clearing house
  203. hotline at 800-992-4736 for information about ISDN availability.
  204.  
  205.     Many companies are using ISDN where service is not yet
  206. available.  This is possible by using other digital communications
  207. methods at the local level.  A common method is to use a T1 line, or a
  208. fractional T1 line to connect the computing facility to a switch that
  209. does provide ISDN access.  A T1 line multiplexes twenty-four 64 kbps
  210. channels together over a single line.  A fractional T1 line is simply
  211. a chosen portion of the full T1 circuit.
  212.  
  213.     Pricing still seems to be the least standardized part of ISDN.
  214. Installation charges generally run from $200-$400 for BRI service.
  215. Monthly charges are often in the $15-$45 range, plus usage charges.
  216. NT1 prices are $200-$300, and TAs are $600-$1200.  Eventually, pricing
  217. is expected to be only slightly more than standard analog service.
  218.  
  219. Other digital services:
  220.  
  221.     Switched 56: Unlike ISDN, this service is already offered by
  222. most carriers.  It creates a virtual network over existing public
  223. phone lines with a 56 Kbps data rate.  This service is cheap, but
  224. slow; therefore, it is ideal for intermittent data swapping between
  225. WANs.
  226.  
  227.     SMDS (Switched Multi-megabit Data Services): Using a
  228. connectionless networking plan, each SMDS packet has its own address
  229. and does not require a virtual circuit.  Proposed speeds are from 1.5
  230. Mbps to 45 Mbps using a fixed-length packet of 53 KB.  Many regional
  231. carriers are beginning to offer this service for local traffic.
  232.  
  233.     ATM (Asynchronous Transfer Mode): Using the same 53 KB packets
  234. as SMDS, ATM uses virtual circuits to transfer data at speeds of 34
  235. Mbps to multiple gigabits per second.  The CCITT has decided on ATM as
  236. the transport standard for broadband ISDN when it becomes available.
  237. ATM is expected to be fully supported by the phone networks in 1995 or
  238. 1996.
  239.  
  240. Applications of ISDN:
  241.  
  242.     Businesses have the potential to be the biggest winners in the
  243. future of ISDN services.  It will be cost effective for companies to
  244. replace numerous existing analog lines with fewer ISDN lines that can
  245. handle multiple applications simultaneously.  But for the average
  246. residential user, there are also many benefits.
  247.  
  248.     One of the most talked about ISDN applications is
  249. videoconferencing.  Previously, systems cost well over $100,000.  Now
  250. the concept of personal, desktop videoconferencing is available using
  251. common personal computers and workstations.  One channel is used for
  252. voice, and the other channel is used for the display of moving video
  253. pictures.  The price for videoconferencing is dropping so quickly,
  254. that it is expected to be affordable to most businesses by late 1993.
  255.  
  256.     Along similar lines, is a shared electronic chalk board.
  257. Users can talk in a conference arrangement and also illustrate written
  258. ideas to remote locations.  Slide presentations could also be given in
  259. this manner.
  260.  
  261.     Everyone appreciates the simple fact that is it possible to
  262. have the single phone jack do more than one task.  The modem no longer
  263. needs to tie up the phone line.  It is even possible to troubleshoot
  264. computers remotely by simultaneously talking to the computer operator
  265. and logging into that system remotely with the same ISDN line.  But
  266. there are certainly far more exciting uses for this technology.
  267.  
  268. ISDN in education:
  269.  
  270.     John Mayo, AT&T Bell Laboratories president stated that, "The
  271. new telecommunications technology that will impact education the most
  272. over the next five years, will be ISDN."#7 The classroom will no
  273. longer have physical boundaries.  Ideas of collaborative learning to
  274. gain outside expertise will be easier to implement over the existing
  275. telephone lines.  Students will be able to communicate with schools
  276. across the city, or across the world.
  277.  
  278.     The most exciting possibilities involve the video
  279. capabilities. Videoconferences can be used for instruction videos, or
  280. transmitting a school play.  Students can see far away lands for the
  281. first time, or speak with a pen-pal halfway around the world.
  282.  
  283.     Exposing children to computers and networking at an early age
  284. seems to be the trend.  ISDN allows the students' computers to access
  285. more resources and will teach them how to collaborate during their
  286. learning process.  The current generation of children will certainly
  287. be expected to use the computer as a powerful tool much like the
  288. calculator and typewriter were used.
  289.  
  290. Telecommuting:
  291.  
  292.     Telecommuting is a new term used to describe the modern way of
  293. working from home.  There certainly is some motivation to avoid the
  294. daily commute if all of the work can be done from home.  It will take
  295. managers a while to get used to this idea, and it certainly does
  296. require some self motivation.  But with current technology, it is
  297. possible to have the remote computer respond as if there were
  298. expensive network cable running the whole way.
  299.  
  300.     NeXT Computer, Inc. has started bundling the new release of
  301. their system software with tools for maintaining ISDN links.  The
  302. software is perfect for telecommuting.  It allows the home computer to
  303. connect to the office via an ISDN line and mount all file systems and
  304. network resources.  Any work that could be done on the office computer
  305. can be performed on the home computer.  Although NeXT doesn't have
  306. ISDN jacks on the system, Hayes Corporation has engineered a device
  307. that connects the Digital Signal Processor (DSP) port of the NeXT to
  308. an NT1.  This allows the full use of ISDN bandwidth, whereas a
  309. terminal adapter connected to the serial port severely limits
  310. bandwidth.
  311.  
  312.     Other systems can use popular protocols such as the Serial
  313. Line Interface Protocol (SLIP) or the Point-to-Point Protocol (PPP).
  314. The biggest advantage of using these protocols is actually being a
  315. node of a remote network.  When you want access to resources not
  316. available locally, you can automatically connect.  There is no longer
  317. the limitation of simply transferring files using a modem and terminal
  318. software. The computer will actually think it is connected to ethernet
  319. over ISDN.#8
  320.  
  321. Possible problems with a digital phone network:
  322.  
  323.     One of the first problems that comes to mind is concerning
  324. security.  This is actually not a problem for the user, because
  325. digital transmissions are easily capable of being encrypted.  In fact,
  326. an encryption key of 128 bits or more would prevent even the latest
  327. supercomputers from decoding the transmission.
  328.  
  329.     The concern comes from the National Security Agency.  They are
  330. worried about ISDN making wiretapping mo| computer industry to secure
  331. a back door into encrypted messages.  They are also proposing new
  332. legislation to the FCC that would make all digital transmissions
  333. capable of being monitored by electronic surveillance.
  334.  
  335.     The director of the FBI, William S. Sessions, is quoted as
  336. saying, "Terrorists, violent criminals, kidnappers, drug cartels and
  337. other criminal organizations will be able to carry out their illegal
  338. activities using the telecommunications system without detection."#9
  339.  
  340.     Finally, an example of the socio-political implications of
  341. ISDN has been summed up by Leonard R.  Sussman, who predicted that
  342. technology and globally linked networks would result in the breakdown
  343. of censorious and suppressive political systems, meaning that
  344. governments would have a difficult time hiding information from their
  345. people because of the rapid methods of transferring information at a
  346. global level.#10
  347.  
  348. The future:
  349.  
  350.     Computers are rapidly becoming connected together to help
  351. people that want to communicate with each other, regardless of
  352. location.  The trend is definitely toward a digital world.  Compact
  353. Disc players, telephones, computers, and televisions are all beginning
  354. to use digital technology.
  355.  
  356.     The problem with ISDN hasn't been the technology, it's the
  357. politics.  The reason ISDN was so slow to catch on was that the
  358. different telephone companies' equipment didn't work together.  Until
  359. recently, it has not been possible to make an ISDN call from one
  360. telephone service area to another.  As a result, users have been
  361. isolated from each other.  With the advent of the National ISDN-1
  362. network, standardized ISDN will become available over both local and
  363. long-distance telephone networks.  When NISDN-2 kicks in by late 1993,
  364. it will add PRI services capable of 1.5 Mbps transmissions.
  365.  
  366.     Pricing and local availability are now the key issues.  In
  367. some areas, making an ISDN call is the same price as an analog call.
  368. But other carriers are making ISDN prohibitively expensive.  While
  369. most metropolitan areas will be ISDN capable in several months,
  370. widespread residential use will not come as quickly.
  371.  
  372.     Settling these political issues will affect ISDN's success in
  373. the U.S.  Many claim that competing technologies are already far ahead
  374. of ISDN, but they are still facing many standardization and
  375. availability issues that ISDN has already begun conquering.
  376.  
  377.     NISDN-1 is only the beginning.  It is the first step in
  378. expanding the nation's phone network by making it digital.  Next, it
  379. will be a matter of making those zeros and ones travel quicker as we
  380. see and hear information from all over the world, instantaneously.
  381.  
  382.  
  383. Sources Used:
  384.  
  385. #1 Stallings, William.  ISDN: An Introduction.  Collier Macmillan
  386. Canada, Inc. 1989.
  387.  
  388. #2 Ibata, David.  "New information highway to the future." Chicago
  389. Tribune. Pg. 17.  November 17, 1992.
  390.  
  391. #3 Johnson, Johna T.  "ISDN Goes Nationwide, but Will Users Want It?"
  392. Data Communications.  November 1992.
  393.  
  394. #4 "National ISDN Network Launches New Era in Compatibility."
  395. Communications Daily.  November 17, 1992. 
  396.  
  397. #5 Sweeney, Terry.  "Two Bells Frustrate National ISDN Effort."
  398. Communications Week.  November 23, 1992.
  399.  
  400. #6 "One Service for All."  Computerworld.  November 9, 1992.
  401.  
  402. #7 "Appalachian State University, Southern Bell and AT&T Unveil and
  403. Demonstrate ISDN-driven Distance Network."  Business Wire.  October 6,
  404. 1992.
  405.  
  406. #8 Landwehr, John T.  "Taking your network home."
  407. NeXT Support Bulletin. Summer 1992.
  408.  
  409. #9 "FBI Fear Phone Advances Will Hamper Wiretapping."  LA Times, March
  410. 7, 1992. 
  411.  
  412. #10 Sussman, Leonard R. Power, The Press, & The Technology of Freedom,
  413. The Coming Age of ISDN.  Freedom House. 1989.
  414.