home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ The Hacker's Encyclopedia 1998 / hackers_encyclopedia.iso / zines / n_z / phun4.009 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  2003-06-11  |  22.3 KB  |  371 lines

  1.  
  2.  
  3. $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$                                    
  4. $            P/HUN Issue #4            $
  5. $       Volume 2: Phile 9 of 11        $
  6. $                                      $
  7. $                                      $              
  8. $           USDN VERSUS ISDN           $              
  9. $           ----------------           $              
  10. $                                      $              
  11. $                 by                   $              
  12. $                                      $              
  13. $                                      $
  14. $              LORD MICRO              $
  15. $              **********              $
  16. $                                      $
  17. $   TOLL CENTER BBS - (718)-358-9209   $
  18. $         A 2600 MAGAZINE  BBS         $
  19. $                                      $
  20. $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
  21.  
  22.  
  23. PREFACE:  The integrated services digital network (ISDN) is a long-range
  24. plan for systematically upgrading the televommunications networks of various
  25. countries to provide both voice and data services on a single physical network.
  26. European countries have been the major force behind degining ISDN.  The U.S.
  27. however, will require a variant of ISDN, because its communications 
  28. industry operates in a competitive user-oriented environment.  This article
  29. describes the differences in implementation and services that can be expected
  30. with USDN (the U.S. version of ISDN) and identifies unresolved issues that
  31. should concern the data communications manager.
  32.  
  33. INTRODUCTION
  34. ------------
  35.  
  36.   The ISDN proposal has recieved worldwide attention for at least a decade.
  37. Constrained by an apathetic marketplace, technical limitations, economic
  38. considerations, and the slow pace involved in establishing acceptable 
  39. world-wide standards, implementation of ISDN has occured principally in
  40. laboratories only.
  41.  
  42.   The International Telegraph and Telephone Consultative Committee (CCITT)
  43. has attempted to define and obtain general consesus regarding ISDN
  44. objectives, interfaces, services, and standards.  The CCITT-backed ISDN
  45. principally represents European interests.  Although the U.S. is repre-
  46. sented in the CCITT and offers support for its programs, the major
  47. telecommunications organizations in the U.S. are more interested in estab-
  48. lishing their own standards and programs.  So, while ISDN seems to be
  49. gaining more U.S. support, it continues to reflect a European perspective.
  50. Recently, the term USDN has been used to distinguish the modifications to
  51. ISDN that are expected to evolve in the U.S.  The USDN concept is one of
  52. integrated access to multiple networks, rather than the integrated services
  53. on one network approach of the ISDN proposal.
  54.  
  55.   The U.S. telecommunications industry has long recognized that ISDN would
  56. have a somewhat modified personality in the U.S. Several industry-wide
  57. ISDN conferences addressed the U.S. equivalent to ISDN, but none of the
  58. conference comittees proposed that the U.S. adopt ISDN totally, be-
  59. cause of the unique characteristics of the U.S. communications environment.
  60.  
  61. THE U.S. COMMUNICATIONS ENVIRONMENT
  62. -----------------------------------
  63.  
  64.   The unique U.S. communications industry characteristics that influence
  65. the USDN effort are described in the following section.  These characteristics
  66. are summerized in Table 1, which compares the U.S. communications environment
  67. with the environment in other countries.
  68.  
  69.   The Competitive Marketplace:  In the U.S., the privately managed telephone
  70. industry responds, rapidly to user demands for new services.  In most other
  71. countries, however, services are established in a slow, deliberate program
  72. by one government-administrated source, usually the country's postal,
  73. telephone, and telegraph (PTT) agency.  The users then decide if and how
  74. they will use the services offered.
  75.  
  76.   Technology Advances:  Second only to the competitive marketplace, technology
  77. advances include component developments such as as memory devices, VLSI
  78. chip design, and optical elements.  Developments in the system architecture,
  79. networking, and functional interfaces in transmission and switching 
  80. technologies are equally important in defining the USDN concept.
  81.  
  82.   Less Restrictive National Standards:  Because standards imply conformity,
  83. they can restrain innovation.  Because they are not required to undergo a
  84. lengthy standards-approval cycle, U.S. manufacturers are free to produce
  85. systems that are incompatible with existing equipment.  De facto standards
  86. are often established by the market's acceptance of a particular system.
  87.  
  88.                        Comparing ISDN and USDN
  89.  
  90. FEATURES              CLASSICAL ISDN             USDN ENVIRONMENT
  91.                       ENVIRONMENT
  92. --------              --------------             ----------------
  93. Competition           Essentially None           Varied, encouraged by 
  94.                                                  government
  95.  
  96. Standard Inter-       CCITT                      Essentially none
  97. exchange Carriers     One, nationalized          Many, equal access
  98. Existing Investment   Due for replacement        Huge, undepreciated
  99.                                                  investment
  100.  
  101. Service Offerings     By PTT schedule            Entrepreneurial, competitive
  102. Implementation Cost   Government-provided funds  Private Capital
  103.  
  104.  
  105.   Multiple Carriers and Competative Networks:  The premise of ISDN is that a
  106. common national network will evolve, able to handle multiple voice and data
  107. services in an integrated fashion.  ISDN thus precludes a carrier by-passing
  108. a local office or vying for customers' traffic through innovative techniques.
  109. In most countries other than the U.S., telephone companies are not legally
  110. required to provide or counter new service offerings.  Integrated digital
  111. networks (IDNs) are emerging in the U.S. that provide digital access and
  112. transmission, in both circuit-switchhed and packet modes.  The number of 
  113. IDNs will probably increase regardless of whether an ISDN is proposed for 
  114. the U.S.
  115.  
  116.   Embedded Investment:  The U.S. has invested heavily in modern stored-program
  117. controlled (SPC) switching.  However, other countries are only now facing
  118. conversion to SPC, as much of their existing systems investment is 
  119. greatly  depreciated.  These countries can therefore converty to ISDN 
  120. switching in a more orderly and economical fashion that the U.S. can.  Thus
  121. the U.S. will have overlay networks, digital adjuncts to existing SPC 
  122. switches, and multiple networks in the foreseeable future.
  123.  
  124. EVOLUTION OF U.S. COMMUNICATIONS OFFERINGS
  125. ------------------------------------------
  126.  
  127.   The American solutions to data transmission problems have tended to be
  128. faster, more practical, and less elegant than those evolving in Europe.
  129. Not surprisingly, the American solutions have generally ignored  CCITT
  130. recommendations.  For example, public packet-switched networks such as TYMNET,
  131. GTE Telenet, and Satellite Business Systems are offered to some customers
  132. with long-haul traffic.  These systems were severly limited because they
  133. often required access through analog local office.  Many major industries
  134. and private organizations thus established their own data networks, often
  135. point to point over leased circuts.  Digital Terminating Service was   
  136. introduced to provide 56K bit-per-second (up to 448K bit-per-second)
  137. links to the end user over special transmission links.  Digital Electronic
  138. Message Service was recently approved to provide 1.5M bit-per-second service
  139. to the end user.
  140.   Some suppliers are now offering PBXs with 64K bit-per-second local loops
  141. and direct pulse code-modulated (PCM) trunks to the public network.  Two
  142. new standard 1.544M bit-per-second central office-to-PBX interfaces have
  143. been established, the Northern Telecom Computer-to-PBX-interface and 
  144. the AT&T Information Systems Digital Multiplexed Interface.
  145.  
  146.   The Development of Local Area Networks:  The increasing use of data
  147. terminals and the growth of distributed processing has led to the necessity
  148. of transporting data at rapid rates within a building or local area.
  149. This rapid local data transmission imposed impossible requirements on the 
  150. conventional PBX.  While PBX designers struggled to upgrade their data
  151. capabilities, computer manufacturers saw the oppertunity to offer local
  152. area networks (LANs) designed specifically to provide wideband data transport
  153. between users in a limited area.  Again, expediency and the competitive 
  154. climate produced a practical solution - several LANs with different 
  155. architectures and protocols.   In general, these LANs so not conform to the
  156. ISDN protocol levels identified in the International Standards Organization
  157. (OSI) models.  However these LANs cannot be eadily replaced, so the USDN
  158. will have to accommodate them.
  159.   A case in point is the apparent conflict between the ISO model of Open
  160. System Interconnection (OSI) and the IBM System Network Architecture (SNA).
  161. The OSI model of a seven-layered architecture for data networks has been
  162. defined for the first four layers only.  International agreement on the 
  163. remaining protocols will take several more years to obtain, if agreement on
  164. the remaining protocols will take several more years to obtain, if agreement
  165. is possible, Meanwhile, in the U.S., IBM defined a similar protocol, SNA,
  166. and has implemented numerous networks.  Long before any ISO standard can be
  167. established, the U.S. will be well populated with SNA systems.  The USDN
  168. must be at least compatible with SNA, and SNA could become the national
  169. standard.
  170.   Because future PBXs will probably be able to switch synchronous data at
  171. 64K bits per second (and multiples therof, up to at least 1.544M bits per
  172. second), there may not be sufficient switched wideband traffic requirements
  173. to support a seperate LAN standard.  Long-distance dedicated data services
  174. such as AT&T's ACCUNET and SKYNET are competing for data traffic.  In 
  175. addition, various data-over-voice (DOV) schemes have been employed over
  176. switched analog circuts.  In short, many approaches, services, and facilities
  177. have already been implemented to satisfy the immediate market needs, without
  178. regard to an orderly transition to ISDN.  Thus, the USDN will have to 
  179. accomodate thesee established services and inteface with most of them.
  180.  
  181.   Introduction of Local Area Data Transports:  Recently, electronic (carrier)
  182. serving areas have been replacing long local physical loops.  These 
  183. subscriber carrier systems provide such data capabilities as DOV and local 
  184. area data transport (LADT).  LADT offers a packet-switched data capability    
  185. that may apply to both business and residential services;  its low speed
  186. (up to 4.8K bits per second) and relatively low cost may make it universally
  187. attractive.  LADTs may find widespread use for Videotex, meter reading,
  188. power load shedding, security reporting, and marketing transactions.
  189.   Although LADT is restricted primarily to a local exchange area, the 
  190. evolving USDN will provide transport between LADTs.  LADT subscribers will  
  191. access the USDN transport carrier through pooled local data concentrators.
  192. A typical LADT Data Subscriber Interface (DSI) unit will concentrate data
  193. from 124 subscribers to a 56K (or 9.6K) bit-per-second trunk to a packet
  194. network.  A subscriber can thus dial up a DSI over a conventional voice
  195. loop and transport data through a modem (which may be a part of the 
  196. terminal) by means of the switch.  A direct access mode is also available
  197. with the subscriber loop terminating on the DSI, permitting independant
  198. simultaneous data and voice transmission.  The X.25 link access protocol-
  199. balanced (LAPB) is used, but protocol conversion is restricted in many
  200. instances by federal rules.  Although LADTs so not comply with any defined
  201. ISDN service, they are an integral requirement of the USDN.
  202.  
  203.   CSDC Technology:  Circut-switched digital capability (CSDC) is another 
  204. USDN service that has no ISDN counterpart. CSDC is an alternative voice-
  205. or data-switched circut with end-to-end 56K (or 64K) bit-per-second
  206. transparent connection ensured by dedicated trunk groups in each 
  207. switching location.  CSDC facilitates large, continuous, bulk data trans-
  208. fers, and its implementation requires added investment in each switch
  209. location as special terminal equipment.  CSDC represents yet another
  210. expediant toward providing ISDN-like services while using existing investment.
  211. CSDC technology can also accomodate a full ISDN, if one ever evolves in the
  212. U.S.
  213.  
  214.   Digital Subscriber Loops:  ISDN-compatible digital subscriber loops (two
  215. voice, plus one data channel at 144K bits per second) are recieving attention
  216. in the U.S., but the commercial implementation of this technology is not
  217. prograssing rapidly.  Near-term subscriber loops will probably acquire data
  218. capability by data ober analog voice multiplexing.  Although this step
  219. would not precluse the eventual inclusion of ISDN loops, it would tend to
  220. slow their introduction and widespread acceptance.
  221.  
  222.   Interfaces and Protocols: Although the ISDN revolves around the 30 channel
  223. PCM transmission format used in Europe, it does provide for the 24 channel-
  224. based systems used in the U.S.  However, U.S. systems have many unique 
  225. interface requirements.  A new set of proposed services will require 
  226. forwarding of the calling number for control or processing by either the
  227. terminating switching system or the called subcriber.  Exchange of such
  228. information will likely be accomplished over a local area common channel
  229. signaling system or a fulll CCITT standard, signaling system #7 network.
  230.   Direct data exchange between a network switching unit and a sata bank
  231. and/or processor facility will probably evolve from the current trunking
  232. scheme to a direct signaling carrier, perhaps CCITT standard #7 with OSI
  233. and/or SA protocols.
  234.   Calls to cellular mobile roamers (i.e., mobile units that have traveled
  235. outside their base area) will probably be routed to a central data base for  
  236. locating routes.  A personal locator service for automatically routing calls
  237. to the unit's temporary location will require unique system interface and
  238. protocols.  Privately owned transaction networks may provide this unique
  239. interface.  While the objective is to eventually use CCITT standard #7 as a  
  240. vehicle and X.25 as an interface protocol, the USDN must embrace a wide
  241. assortment of formats, protocols, and interfaces for the near future.
  242.  
  243. TRANSMISSION TECHNOLOGY TRENDS
  244.  
  245.   Ultimately, subscriber loops in the U.S.  will be digital, providing two
  246. 64K bit-per-second voice or data channels (i.e.,two B channels) and one 16K
  247. bit-per-second voice or data channels (i.e., two B channels) and one 16K
  248. bit-per-second data only (i.e., one D channel).  The 16K bit-per-second
  249. channel will probably permit an 8K bit-per-second user data channel or
  250. submultiplexed channels of a lower bit rate.  Full-duplex (i.e., four wire) 
  251. operation will be provided by echo-canceling techniques over existing 
  252. two-wire loops.  An alternative approach of time-domain multiplexing may
  253. also be used, especially in the neat term.
  254.  
  255.  
  256.   Local Loops:  Although modems will not be required at either end of the
  257. local loop, network terminating equipment will be required to serve as the
  258. multiplexor and, perhaps, as voice CODECs.  Users of such circuts can have
  259. full, simultaneous, reall-time voice and data channels, as well as seperate
  260. control, metering, and low-speed data transmission.  With advanced 
  261. switching centers, each circut can be routed and billed independently.
  262. Existing 56K bit-per-second channels on conventional 24-channel digital   
  263. carrier systems will be replaced by or supplemented with 64K bit-per-second
  264. clear channels with extended framing.
  265.   The local loop plant in many areas is already migrating toward carrier-
  266. serving areas, implemented by a subscriber carrier capable of digital
  267. transmission.  Some local telephone companies are installing glass fiber in 
  268. their local plants in preparation for the downward migration of direct 
  269. digital transmission.  However, until full, ISDN-type local loops are 
  270. universally available, near-term adaptations will be offered to satisfy
  271. market needs and to prevent users from seeking other communications
  272. facilities.
  273.          
  274.   Wideband Circuts:  Wideband circuits (i.e., multiples of 64K bits per
  275. second) over the public switched network may become feasible as newer
  276. switching elements are used.  Although some transmission links may soon
  277. be able to combine DS-O channels for real-time wideband service, limitations
  278. in switching centers will restrict their general use.  Seperate wideband
  279. switching modules, multiplexing on CATV, or extension of wideband LANs may 
  280. ultimately appear if the need for wideband transmission remains strong.
  281.  
  282.   Packet Transmission:  Packet transmission is an inherent element of the
  283. ISDN.  However, the USDN must handle separate packet networks, separate
  284. facilities, separate routing, and even separate providers.  It is unlikely
  285. that American packet networks in the U.S. will ever be combined into an 
  286. integrated, single-network ISDN.  Therefore, the USDN must accommodate such
  287. overlay networks and the associated problems of routing, protocol conver-
  288. sion, circuit maintenance, billing, and network management.  American users
  289. will demand and recieve more options for data transport, data processing,
  290. and support services than any single network is likely to provide.
  291.  
  292. SWITCHING TECHNOLOGY TRENDS
  293.  
  294.   Implementing ISDN standards on the switching systems already in place
  295. throughoout the U.S. is a formidable task.  Most local end offices have 
  296. been replaced by SPC analog switches within the past decade.  More recently,
  297. SPC digital switches have been installed, and this trend will probably 
  298. accelerate through the 1990s.  However, these newer switches are third-     
  299. generation design; that is, they are designed primarily to handle conventional
  300. voice circuit switched traffic within a hierarchical network.  These switches
  301. are not optimized for data handling, multiple networks, or sophisticated user
  302. needs.  Although hardware retrofits and software patches are being applied to
  303. accommodate LADT, CSDC, and digital loops, such solutions result in limited
  304. user services, higher costs, and more complex maintenance requirements.
  305.  
  306.   Fourth-Generation Switching:  Fourth-generation switching systems, design-
  307. ed for USDN requirements, are beginning to appear.  A fourth-generation
  308. switch is optimized for data; voice switching is simply a special case of
  309. data transmission at speeds of 64K bits per second, 32K bits per second,
  310. or any other evolutionary compressed voice bit rate.  Fourth-generation 
  311. switches do not have central processors.  Each functional unit (e.g., lines
  312. or trunks) contains its own processing hardware and software to output   
  313. packet-format messages (i.e., containing a header message and a data byte)
  314. in a uniform deferred format.  (The data byte may be a digitized voice sample.)
  315. These packets then are routed through a central matrix, which also contains 
  316. sufficient processing power to route packets to their interim or final
  317. destination with only the data contained in the header bits of the call 
  318. itself.
  319.   Services such as route translation, tone reception, billing recording, and
  320. termination functions are inserted into a call in progress by routing the
  321. call packets to specific functional modules on demand.  The modules perform
  322. the required call functions and return the packetsto the matrix. (or interal
  323. network).  When the required call-handling functions have been sequentially
  324. accomplished, the call is terminated to the desired port and a virtual
  325. circuit is established between the calller and called terminals.  During
  326. the call, the packet header provides control and supervision and performs
  327. routine maintenance and alarms.
  328.   A fourth-generation switch performs required functions-Centrex attendants,
  329. toll operators, common-channel signaling, or LAN termination-when the 
  330. appropriate module is simply plugged in.  These functions do not affect
  331. existing system service or capacity.  Ideally suited to the USDN, the fully
  332. distributed  control architecture of a true forth-generation switch    
  333. could also meet the longer-range objectives of the ISDN.
  334.   Because they do not require a large, costly central processor complex,
  335. fourth-generation switches can be economically applied as add-on units or
  336. adjuncts to existing SPC switches.  Fourth-generation switches thus provide 
  337. advanced capabilities without the necessity of replacing or retrofitting
  338. the existing switches.  Some features that can be provided as adjuncts
  339. are described in the following paragraphs.
  340.  
  341.   Special Services:  In the U.S., services that require more sophisticated
  342. transmission that provided by standard telephone lines are expanding rapidly.
  343. By the end of the 1980s, 50 percent of all lines may require some special
  344. treatment.  A USDN switch, or a special service adjunct can provide univer-
  345. sal line circuits that can be remotely administered for transmission 
  346. balance, type of transmission, routing, and signaling.  The special service
  347. adjunct can provide various voice and data arrangements and automatic
  348. facilities testing as well as provide and maintain sophisticated data and
  349. voice services, often without changing the user's original telephone number.
  350.  
  351.   Business Services:  Integrated toll, local, Centrex, PBX, and instrument/
  352. terminal systems are not provided in the U.S. because of its regulatory
  353. climate.  Regulations controlling enhanced services, authority to provide
  354. services, equal-access provisions, and franchising of special carriers and
  355. servers all affect the USDN but are constraints in the ISDN plans.  Because
  356. of the uncertainty and ambiguity in such regulatory matters, the business
  357. services adjunct can be used with less economic risk than replacing or
  358. retrofitting existing switching systems would incur.  The business services
  359. adjunct permits the existing local office to continue providing the local  
  360. telephone service for which it was optimized.  The business services
  361. adjunct can also economically provide such features as:
  362.     *  Citywide, Centrex-like service with universal numbering among user
  363.        locations.
  364.     *  Centralized attendants and night service
  365.     *  Direct data lines at 64K bits per second
  366.     *  Rerouting of existing PBX trunks with improvement in features
  367.     *  Lan termination for PBX-to-Lan connections and LAN-to-LAN bridging.
  368.  
  369.  
  370. =-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=
  371.