home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ The Hacker's Encyclopedia 1998 / hackers_encyclopedia.iso / phreak / sysinfo / isdninfo.txt < prev    next >
Encoding:
Text File  |  2003-06-11  |  18.5 KB  |  372 lines

  1.  
  2. ***** BULLETIN 11 - ISDN Introduction
  3. ***** Reprinted by permission from the Merit Network News, Vol 4, No. 1
  4. ***** March, 1989
  5. ***** Special thanks to Sheila Ryle for typing this onto disk.
  6. ***** For more information, call Merit Network News at (313) 764-9430
  7.  
  8.                        An Introduction to ISDN
  9.  
  10. INTRODUCTION
  11.  
  12.     Motivated by the ever increasing public need to send digital
  13. information in the form of voice, data or image, national governments
  14. along with private corporations have developed a scheme called
  15. Integrated Services Digital Network (ISDN).  Although this concept
  16. dates back to the early 1970s, only recently have standards been
  17. developed.  The standardization of ISDN has resulted in an emerging
  18. market of ISDN equipment and service plans.  This technology will have
  19. widespread impact on both suppliers and users of network equipment and
  20. services.
  21.  
  22.     In the United States, all seven regional Bell operating companies
  23. have initiated limited testing and deployment of ISDN.  General
  24. deployment is expected during the mid to late 1990s.  Our European and
  25. Japanese counterparts are committed to the nationwide implementation
  26. of ISDN.
  27.  
  28.  
  29.     ISDN will spur technological development of new and innovative
  30. products and services for both research and business.  This article
  31. introduces the basic concepts of telephone networks and ISDN and
  32. explores possible applications of ISDN technology.
  33.  
  34.  
  35. THE TELEPHONE NETWORK
  36.  
  37.     In order to understand why ISDN evolved, let's look at the current
  38. telephone network.  The basic telephone is an analog instrument
  39. connected to a pair of wires.  Analog means that signals are
  40. transmitted by varying the frequency and intensity of the electric
  41. current in response, in this case, to changes in the speaker's voice.
  42. Digital signals, in contrast, consist of only two discrete voltage
  43. levels corresponding to binary 0 and 1.  The pair of wires from a
  44. subscriber's premises, a private home for example, is connected over
  45. approximately a mile of cable to a local telephone company's central
  46. office.  This pair of wires is commonly called the "last mile" or
  47. local loop.
  48.  
  49.  
  50.     Inside the central office, the pair is attached to a device called
  51. a switch.  The switch converts the analog signal to digital by
  52. sampling it thousands of times a second.  The switch also routes the
  53. call by examining the telephone number called.  If the call is long-
  54. distance, it is routed by the local telephone company, Michigan Bell,
  55. for example, to an Interexchange Carrier (IEC) such as AT&T, MCI, or
  56. US Sprint.  The IEC routes the call to the local telephone company at
  57. the destination, still preserving the digital nature of the signal.
  58.  
  59.  
  60.     Digital signals can be carried easily over long distance lines
  61. because they can be combined or multiplexed for transmission on high
  62. capacity links.  Digital signals also are not very susceptible to
  63. noise during amplication.  When the destination switch receives the
  64. digital signal, it converts the digital signal back into analog and
  65. sends it out over the local loop at that end.
  66.  
  67.  
  68.     This conversion between digital and analog seems reasonable for
  69. voice since humans (even programmers) cannot hear or speak digitally.
  70. But what if we intend to exchange digital information by connecting
  71. two computers together?  In that case, we must convert digital
  72. information from our computers into analog signals using a modem.
  73.  
  74.  
  75.     When these signals reach the central office, they are converted
  76. back to digital.  The digital signal can only be a sampling of the
  77. "noise" coming out of the modem, not a regeneration of the original
  78. bit stream from the computer.  The reverse process is used at the
  79. destination switch to convert the digital signal back to analog and
  80. pass it to the destination modem which finally turns it back for the
  81. last time to a computer bit stream.
  82.  
  83.  
  84.     This process is not only redundant, it is inefficient.  When voice
  85. is converted from analog to digital, a bit rate of 56,000 bits per
  86. second (bps) is typically dedicated to carrying it.  This rate is
  87. required to make sure that the voice will sound natural when it is
  88. converted back to analog.  Since the telephone network treats modems
  89. the same way, a rate of 56,000 bps is also required to convey modem
  90. signals.  However, most modems send and receive at or under 2400 bps.
  91. The rest of the capacity is wasted.
  92.  
  93.  
  94.     Modems serve another purpose apart from digital transmission.
  95. Most modern modems incorporate automatic dialing and answer functions.
  96. We say that a autodial modem exchanges signalling information with the
  97. telephone network.  The modem can be instructed to place a call and
  98. report its progress:   examples of what it can report back are
  99. "ringing", "busy", and "no circuits available".
  100.  
  101.  
  102.     Again in this case, because the telephone network is designed for
  103. voice, computer equipment is disadvantaged.  The modem requires
  104. special hardware to detect (actually to listen and guess) the sound of
  105. a busy signal, ring, or call incomplete message (usually preceded by
  106. three tones.)  This type of signalling is not only analog but it is in
  107. band:  that is, signals and real transmitted information use the same
  108. channel.
  109.  
  110.  
  111.     On a phone line, you cannot start dialing unless you hear a dial
  112. tone.  A dial tone means that your phone is connected to a device at
  113. the telephone company ready to accept call initiation.  If a call is
  114. in progress and you try to dial, the person at the on the other end
  115. hears an upleasant tone.  Sharing a single circuit to convey both
  116. transmissiong and signalling information imposes serious limitations.
  117.  
  118.  
  119.     ISDN relieves the limitations of both in-band signalling and
  120. analog transmission.  The next section describes a standard ISDN
  121. interface which provides end-to-end digital transmission and separates
  122. the signalling functions from the transmission functions.
  123.  
  124.  
  125. ISDN Basic Rate Interface
  126.  
  127.     The ISDN basic rate interface is the standard interface to connect
  128. subscribers to the ISDN.  This interface uses the existing telephone
  129. wire pair.  Instead of using this pair for analog signalling and
  130. transmission, only digital information is converyed.  On this wire,
  131. three channels or digital paths exist.  The channels are multiplexed
  132. by giving each a time slice on the wire.  Since ISDN channels are half
  133. duplex or uni-directional, a "ping-pong" method is used so that when
  134. one end transmits, the other listens.  The ping pong happens with
  135. every tick of some central clock so the link appears to be
  136. bidirectional.
  137.  
  138.  
  139.     Each ISDN circuit includes three channels:
  140.           2 B or Bearer channels for data or voice (each 64,000 bps)
  141.           1 D or Data channel for signalling or packet data (16,000
  142.             bps)
  143.           These channels provide both signalling and transmission.
  144.  
  145.  
  146.     Notice that there is no distinction between voice and data on the
  147. B-channel.  The ISDN treats both as a stream of bits.  The bits have
  148. significance only to the terminating equipment such as a telephone for
  149. voice or a computer for data.  When a subscriber wishes to place a
  150. call, the terminating equipment sends a packet on the D-channel
  151. containing the information needed by the network in order to establish
  152. the call.  Assuming that the call succeeds, the subscriber may then
  153. send either voice or data on a B-channel.  To end the call, a take-
  154. down packet is send.  This is analogous to hanging up.
  155.  
  156.  
  157. Bearer Channel Transmission
  158.  
  159.     The B-channel is referred to as a clear channel because of its
  160. ability to pass an arbitrary bit stream transparently.  In reality, an
  161. arbitrary bit patterns have limited uses since the B-channel must
  162. adhere to the disciplines of existing voice and data networks.
  163. Sending voice using some non-standard encoding would preclude placing
  164. calls between the ISDN and the existing telephone network.  A standard
  165. Pulse Code Modulation (PCM) scheme has been standardized for digitized
  166. voice because it is compatible with the existing voice network.
  167.  
  168.  
  169.     Correspondingly, a data protocol must be employed on the B-channel
  170. if the subscriber is to reach hosts on the existing packet services
  171. which are not yet on the ISDN.  Even if the host is on the ISDN, the
  172. network provides no guarantee that the data wil be transmitted without
  173. errors.  This is not a serious problem with terminal sessions (we live
  174. with error-prone modems), but for computer to computer connections
  175. (for example, performing a file transfer) an error-correction protocol
  176. may be required.
  177.  
  178.  
  179.     The B-channel itself provides services that comply with layer one
  180. of the Open Systems Interconnection (OSI) Reference model (the
  181. physical layer).  That is, it offers a medium through which bits may
  182. pass.  (For information on OSI protocols, refer to the Dec. 1988-Jan.
  183. 1989 Merit Network News.)
  184.  
  185.  
  186.     If a subscriber uses the ISDN to call another computer directly, a
  187. minimum of a layer-two protocol is involved for error correction and
  188. flow control.  In many cases, the subscriber will wish to access a
  189. host on a packet network like Telenet.  In this case, both a link
  190. layer (OSI layer two) and network layer (layer three) are required.
  191. The subscriber then uses the X.25 protocol between the ISDN and his or
  192. her machine.  An interworking unit acts as a gateway between the ISDN
  193. and the packet network, using the X.75 protocol.
  194.  
  195.  
  196.     A somewhat similar service could be deployed by Merit in the
  197. future to provide Internet access for ISDN subscribers.  Off-campus
  198. users could place an ISDN call to an Internet gateway.  They could
  199. then access TCP/IP applications like file transfer, remote terminal,
  200. and mail.  ISDN provides added support in this case:  since the ISDN
  201. would report the caller's address, a unique Interenet address could be
  202. associated with a particular calling address.  Other services which
  203. require authentication of the caller would also be facilitated by this
  204. feature.
  205.  
  206.  
  207. The Data Channel
  208.  
  209.     The Data or D-Channel was originally specified by the CCITT for
  210. signalling but later was re-specified to include both signalling and
  211. transmission of packet data.  Unlike its sister B-channel, the D-
  212. channel is not designed to carry an arbitrary bit stream.  The D-
  213. channel uses both a link layer, Link Access Protocol-D (LAPD), similar
  214. to HDLC, and a network layer, Q.931, similar to X.25.
  215.  
  216.  
  217.     The D-channel may be used for packet data when data throughput is
  218. not of high priority.  No call set-up or take-down is required when
  219. using the D-channel to interface in packet mode.
  220.  
  221.  
  222.     The signalling protocol on the D-channel is based on the set of
  223. signalling messages needed to establish and release a simple 64,000
  224. bps B-channel voice or data connection.  Included in call set-up are:
  225.     Flexible addressing compatible with many standard networks
  226.     Required data rate
  227.     IEC (long distance carrier) selection if applicable
  228.     Notification if line forwarded to another address
  229.     User information text
  230.  
  231.  
  232.     Signalling information is exchanged between a subscriber and the
  233. ISDN.  But this information must also be passed within the ISDN to
  234. assure timely circuit establishment, efficient allocation of
  235. resources, and accurate billing and accounting between various service
  236. providers.  A protocol called Common Channel Signalling Number Seven
  237. (CCS7) performs these functions.  CCS7 was designed by AT&T and is
  238. based on the international standard CCITT Signalling System Seven
  239. (SS7).  CCS7 is already used on a wide scale for signalling in the
  240. non-ISDN world but will be essential to support ISDN.
  241.  
  242.  
  243. Equipment
  244.  
  245.     Compatibility with existing equipment is extremely important to
  246. most of the users who will migrate from switched and private networks
  247. to ISDN.  Therefore, most of the early ISDN equipment whcih users will
  248. purchase will be adapters for non-ISDN devices such as asynchronous
  249. terminals with RS-232 interfaces, 3270 style terminals with IBM SDLC
  250. and coax interfaces, and various LANs.  An interface to connect common
  251. analog telephones will surely be a hot seller.
  252.  
  253.  
  254.     Many of these devices are quite complex because they have to
  255. support both signalling and transmission.  For example, an adapter
  256. which allows RS-232 attachment for terminals needs to interface with
  257. both the B- and D-channels.
  258.  
  259.  
  260.     Under development by several manufacturers are integrated
  261. terminals that combine voice, data, and signalling into a compact
  262. desktop pakcage.  Initially, these terminals will function as
  263. expensive desktop space savers, replacing a separate phone and
  264. terminal, but later they will provide access to truly integrated
  265. services.
  266.  
  267.  
  268. What is an Integrated Service?
  269.  
  270.     The concept of an intergrated service is an abstraction rather
  271. than a set of particular CCITT recommendations.  An integrated service
  272. is one that is capable of providing a wide assortment of information
  273. well organized into a single package.  This information may be, for
  274. example, in the form of voice, computer data, video, or facsimile.
  275.  
  276.  
  277.     Initially, services available on ISDN will not be integrated.
  278. Voice and data, although they may be accessed together on an
  279. integrated terminal, have little to do with one another.  Voice calls
  280. will involve only voice and data calls only data.  We speak of this
  281. relationship as Service Co-existence.
  282.  
  283.  
  284.     The second generation of ISDN services will e integrated.  For
  285. example, consider a future bank credit card service.  A card holder
  286. who disputes an entry in the credit card bill places an ISDN call to
  287. the bank.  Ah the bank, a customer representative equipped with an
  288. ISDN terminal answers the call.  The bank representative immediately
  289. has access to the caller's name and records since the ISDN passes the
  290. customers's origianting address.  THe bank uses this address as a key
  291. into its customer database.  The representative can address the
  292. customer by name when answering the phone.  When the customer explains
  293. the nature of the problem,  the bank representative retrieves the
  294. previous month's bill, which appears simultaneously on both screens.
  295. If the statement is in error, the balance can be recomputed before the
  296. customer's eyes.  Integrated services can also facilitate research
  297. collaboration via multi-media voice, image, and control functions
  298. between scientists.
  299.  
  300.  
  301.     Applications which require exchange of only short, infrequent
  302. messages can use services offered by the D-channel.  Applications such
  303. as burglary alerting, energy control, credit card verfication, cable
  304. TV requests for service, and home shopping can be accomplished using
  305. the D-channel packet facilities.
  306.  
  307.  
  308. Advantages of Circuit Switching
  309.  
  310.     Although the data rate of 64,000 bps may be too slow for
  311. bandwidth-intensive applications like real-time high definition
  312. imaging, ISDN's circuit-switched capabilities do offer several
  313. advantages to the research community over packet-switched networks
  314. like Merit, NSFNET, or ARPANET.  Certain real-time applications which
  315. require cross-country connectivity can be run over ISDN.  Although the
  316. individual circuits which comprise moderm packet networks may be much
  317. faster than 64,000 bps, the overhead involved in packet switching and
  318. queueing is far in excess of similar circuit switching functions on an
  319. established call.
  320.  
  321.  
  322.     Packet networks try to optimize aggregate performance across the
  323. entire network.  Real-time applications are usually interested not in
  324. averages but rather in worst cases.  If you get a 64,000 bps ISDN
  325. circuit,  you will be guaranteed 64,000 bps service for the duration
  326. of the connection.  Throughput on a packet network might average
  327. 150,000 bps, for example, but might fall below 64,000 bps 10% of the
  328. time, causing serious problems for a real-time system.
  329.  
  330.  
  331.     Another advantage ISDN has over packet networks is its potential
  332. ability to interface to a wide variety of digital laboratory
  333. equipment.  The ISDN B-channel offers clear channel transmission.
  334. There is no protocol oeverhead involved in order to exchange
  335. information.  This bit pipe can be used, for example, between
  336. detector/collector paired devices without the complication and expense
  337. of packet protocol gateway machines at each end of the conngence, and through
  338. frequency relationship, harmonic structures, and interdimensional
  339. relationships, captures and recaptures, generates and regenerates
  340. all of the infinities of life.
  341.      The materialist who has an ant's eye-view of the infinite
  342. cosmogony is always prone to say that this is so or not so; and
  343. like the potter who sits at the wheel, he molds his vessel of
  344. life from the ideas, forms, and patterns which he has gained
  345. through countless centuries.  But seldom does he remember that
  346. this vessel carries water only in proportion and amount to the
  347. way in which it is fashioned; and that these few drops of water
  348. which he contains in his vessel of life are but small drops
  349. compared to the great oceans and seas of timeless wisdom from
  350. which he will constantly fill each new vessel of life.  In the
  351. pageantry and in the many colored pages of history, it is easy
  352. for any one man to select what he considers suitable portions and
  353. to use these things to make himself a Jacob's cloak, a patchwork
  354. of many pieces and colors which is neither serviceable nor warm.
  355.      To further enlarge upon the principles which cause the
  356. resurgence of life, individually or collectively, finite or
  357. infinite, we must at this point include another one of the
  358. thoroughly misunderstood concepts of life called mental
  359. telepathy, thus killing two birds with one stone, since the same
  360. issue of "Fate" contains an article on this subject.  Here again
  361.                                                   6
  362.  
  363.  
  364. is a very fine display of the more literate forms of the English
  365. language but which fails to prove anything, except that the
  366. author was over-biased, his knowledge on the subject antique and
  367. superficial and lacked the common knowledge on the basic
  368. principles of life, just as did the article on reincarnation.  As
  369. both of these subjects are part of these all-inclusive principles
  370. and are synonymous in many respects, let us go into the more
  371. scientific facts which, functionally speaking ,whether telepathy
  372. or any other form or wb    bb    ╫bπg b b  b  b  b  b  bbbb bb  bb   b!b"b#b  %b&b'b  )b*b+b,b-b.b  0b1b2b3b4b    7b8b  :b;b  =b>b?b@bAbBb  DbEb  GbHbIbJbKbLbMbNb  PbQbRbSbTbUb  WbXbYb  [b  ]b  _b`b  bbcbdbeb  gbhbibjbkblbmbqb  sb  ubvbwbxb  zb{b|b}b~bbÇb  ébâbäbàb  çb  ëbèbïbîbìbÄbÅb    Æbôb  òbûb  ÿb  Üb¢b£b¥b  ƒbáb  óbúbñb    ºb¿b  ¬b½b¼b  «b    ▒b▓b│b┤b  ╢b╖b╕b╣b║b╗b    ╛b    ┴b  ├b─b  ╞b    ╔b╩b╦b╠b═b╬b╧b  ╤b╥b  ╘b╒b╓b  ╪b  █b  ▌b▐b  αbßb  πbΣbσb  τb  ΘbΩbδb