ISDN帧格式介绍

本文主要是介绍ISDN帧格式介绍，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

前言
1BRI帧结构及其组帧
- 1 BRI帧结构
- 2 BRI组帧
2T1帧结构及其组帧
- 1 T1帧结构
- 2 T1组帧
- 3 T1告警介绍
- 4 T1-CAS信令解析
3E1帧结构及其组帧
- 1 E1帧结构
- 2 E1组帧
- 3 E1告警信号

前言

　　本篇文章对ISDN中的基本速率接口（BRI）和基群速率接口（E1、T1）的帧结构以及组帧方法进行介绍，这对理解他们的工作原理有很大的帮助。

1、BRI帧结构及其组帧

1.1 BRI帧结构

　　BRI帧的长度是48bit，帧周期250us，帧频4kHz，信号的传送速率为192kbit/s，两个传输方向上的帧结构略有不同。
　　1帧的48bit分配给B1、B2信道各16bit，D信道4bit，另外的12bit作为控制信号供定时、同步等功能使用。帧结构如下图所示

F：帧定位比特，1帧的第1bit，标志1帧的开始，总是正脉冲(相当于二进制“0”)。
L：直流平衡比特，它的作用是保持1帧内的正负脉冲数相等，也就是使1帧中总是含有偶数个二进制“0”。
E：D信道返回比特，它只包含在NT至TE方向的帧内，其作用是返回NT从TE刚收到的D信道比特上的二进制值。
N：辅助帧定位比特，它只包含在NT至TE方向的帧内，N= FA。
A：激活比特，用于S/T接口的激活。
M：复帧定位比特，用于复帧的定位。
D：信令通路数据，TE至NT1方向上，空闲时送二进制“1”。NT1至TE方向上，空闲时送二进制“1”或高级数据链路控制(HDLC)标识“01111110”。
FA：辅助帧定位比特，它的功能是帮助实现帧定位，其值总是“0”。
B1、B2：信息通路数据，空闲时送二进制“1”。
从图中可以看出，三个信道（二个64kbit/s的B信道和一个16kbit/s的D信道）以同步时分的方式复用在同一条线路上，其信号组织成固定长度的帧，并按照一定的周期重复传送。

1.2 BRI组帧

每20帧构成1个复帧，也就是复帧的帧周期为5ms，频率为200Hz。

2、T1帧结构及其组帧

　　我们知道E1的TS0信道是用来进行帧同步的，而T1中并没有专门用来进行帧同步的信道，那么T1线路是如何进行帧同步的呢，这与T1的帧结构和组帧方式息息相关。

2.1 T1帧结构

　　T1共有24个信道（23B+D），每一个语音信道采用8位插值采样，24个语音信道加上一个数据分帧位（用于标识帧的结束和下一帧的开始），总共8×24+1=193bit，构成一个帧。因为每秒钟采样8000次，也就是说每秒钟产生8000个帧，那么每秒钟速率就是193×8 000/1000000=1.544Mbps。标准T1帧格式如下图所示，其中包括23个信道用于数据传输，1个信道用于信令控制，另加一个分帧位，共193bit。

2.2 T1组帧

　　T1的组帧方法有D4和ESF两种。
　　在一正常的 T1 帧中，192 位用于数据，1个位用于组帧。但是在T1中这个单独的位不能简单自如地来传送保持T1线路同步的信令信息。因此，人们创建了超帧格式（superframe format，SF）来处理这个问题。SF也就是D4，由12个T1帧组成，这12个组帧位要经历下面的 12位模式：100011011100。也就是说，第1个帧中的组帧位为1，下面3个帧的组帧位为0，再下两个帧的组帧位为1，直到12位模式结束。一旦到达了最后，就再重新开始。接收器通过在12个帧的每193个位中寻找这种特定的模式，就可以建立帧的同步。SF帧的12位控制字的奇数位（称为Ft位，对应帧称为终端帧）用来标志帧和超帧边界以便接收设备能够正确的处理用户数据；控制字的偶数位（称为Fs位，对应帧称为信令帧）用来携带信令标志。其格式如下图所示：

　　另一种组帧方法，称为T1扩展超帧格式（extendedsuperframeformat，ESF）。在ESF中，24个帧组成一组，产生24个组帧位。这些组帧位可分解为以下3种功能：

　　FAS在其6位中使用了一种重复的模式（001011），以确保帧进行了正确的同步。如果接收器失去了同步（滑动， slip），它将在下面的5个帧中查找到相应的位的模式（24个T1帧每ESF帧*5个ESF 帧=120个帧）。
　　FCS只用于错误检测，而不能进行错误校正。
　　维护信道，也称为设备数据链接（FacilitiesDataLink，FDL），是一个 4Kbps 的附带信道，用于网络维护和操作。然而，PRI并不对该信道有何具体操作。
　　ESF帧格式和D4帧格式基本相同，如下图所示：

2.3 T1告警介绍

故障告警：
LOS（Loss of Signal：信号丢失）。T1的LOS也叫Red Alarm：红色告警。
AIS（Alarm Indication Signal：告警指示信号）。T1的AIS也叫Blue Alarm：蓝色告警。
RAI（Remote Alarm Indication：远端告警指示）。RAI也叫Yellow Alarm：黄色告警。
LFA（Loss of frame alignment：帧失步）
事件告警：
CRC6 Error（CRC6 检测错）
BER of Frame Alignment > 1e-3（帧定位信号误码率过大）
Slip（滑码）

2.4 T1-CAS信令解析

　　T1线路一般采用E&M随路信令，当然，E&M信令也可以用于E1线路。
　　在语音实施过程当中，T1 在每第六个帧循环中插入信令信息。每第六个帧中每个信道的最低有效位（LSB）用于携带信令，如下图所示：

　　当然，这种方式肯定会对整个语音的质量有所影响（因为这里只能用 7 个 bit 来描述采样数据）但影响不会很明显，因为最后一位的变化对数值的影响不大。这种方式称之为夺位信令（Robbed-bit Signaling，RBS）。由于信令在每个通道中都有出现，所以我们也称之为带内信令。并且，由于这些位是专门保留给各自的语音通道，所以又称之为 CAS。
　　若在 SF 中实施这种方法，在第六个帧中实现 A bit，第 12 帧中实现 b bit。对于语音控制来说，A 和 B 这两个 bit 可以提供近端和远端的摘机提示。A，B bit 能够表示不同的信令状态或控制特性（on-hook，off-hook，idle，busy，ringing，addressing）。
　　ESF 在 6，12，18，24 帧中使用 RBS，所以它可以提供一些附加的信令信息，这四个 bit 可以称之为 ABCD bit。下图中所示的，就是ESF在RBS 中的被夺取位，可以用来携带 E&M 或者 FSX/FXO 的状态信息，这些状态信息可以实现呼叫的管理，虽然 DTMF 或音频信息使用数据通道传递，但是其他的管理信令必须使用 CAS。

3、E1帧结构及其组帧

3.1 E1帧结构

　　E1有成帧，成复帧与不成帧三种方式，在成帧的E1中第0时隙用于传输帧同步数据，其余31个时隙可以用于传输有效数据；在成复帧的E1中，除了第0时隙外，第16时隙是用于传输信令的，只有第1到15，第17到第31共30个时隙可用于传输有效数据；而在不成帧的E1中，所有32个时隙都可用于传输有效数据。如下图所示：

　　在E1信道中，8bit组成一个时隙（TS，也就是前面所说的”8位插值采样”），32个时隙的编号就是TS0~TS31，32个时隙组成了一个帧（F）。
　　在一个帧中，TS0主要用于传送帧定位信号（FAS）、CRC-4（循环冗余校验）和对端告警指示，TS16主要传送随路信令（CAS）、复帧定位信号和复帧对端告警指示，用户不可用来传输数据。TS1~TS15和TS17~TS31共30个时隙传送话音或数据等信息。我们称TS1~TS15和TS17~TS31为”净荷”，TS0和TS16为”开销”。如果采用带外公共信道信令（CCS），TS16就失去了传送信令的用途，该时隙也可用来传送信息信号，这时帧结构的净荷为TS1~TS31，开销只有TS0了。
　　所谓”带外”是指所用信道不在线路总频带内，而是另外开辟一个信道，这样就节省了这部分的开销。与之对应的就是”带内”，它就是指所用信道在线路的总频带内。
　　奇偶帧是E1基本帧格式，被称为“双帧格式” 。在奇偶帧中，TS0发送的内容是不一样的，如下图所示：

根据以上各时隙的不同用途，我们可以把E1线路的PCM编码分为以下几种。
PCM30：PCM30用户可用时隙为30个，即TS1~TS15和TS17~TS31。采用带内公共信道方式，TS16传送信令，无CRC校验。
PCM31：PCM31用户可用时隙为31个，即TS1~TS15和TS16~TS31。采用带外公共信道方式，TS16不传送信令，无CRC校验。
PCM30C：PCM30C用户可用时隙为30个，即TS1~TS15和TS17~TS31。采用带内公共信道方式，TS16传送信令，有CRC校验。
PCM31C：PCM31C用户可用时隙为31个，即TS1~TS15和TS16~TS31。采用带外公共信道方式，TS16不传送信令，有CRC校验。

3.2 E1组帧

　　在E1线路中，32个时隙组成了一个帧（F），16个帧组成一个复帧（MF）。E1复帧格式包括CAS复帧格式和CRC4复帧格式。CAS复帧已基本不使用，CRC-4复帧由ITU-T G.704建议使用。所以，E1常用的组帧方法有CRC4 和NO-CRC4两种。
　　CRC4复帧中TS0时序格式如下图所示：

　　CAS复帧TS16时序介绍：
　　CAS信令的特点是一个CRC复帧中每一帧(不包括第0帧)的TS16被拆分为高4位和低4位，分别对应不同的语音通道的控制命令，譬如第1帧TS16的高4位就是第1通道的信令，低4位就是第16通道的信令。这样一个CRC复帧，去掉0帧后，还有15帧，正好对应了30个E1通道。而第0帧的TS16前4个比特用作复帧同步，后4个比特中用一个比特作复帧失步对告。CAS复帧中TS16的分配情况如下图所示：

3.3 E1告警信号

故障告警：
LOS（Loss of signal：信号丢失）
AIS（Alarm Indication Signal：告警指示信号）
LFA（Loss of frame alignment：帧失步）
RAI（Remote Alarm Indication：远端告警指示）
LMFA（Loss of Mulitframe Alignment：复帧失步）
RMFA（Remote Multiframe Alignment：复帧对告）
TS16-AIS（TS16 Alarm Indication Signal：16时隙AIS信号）
事件告警：
CRC4 Error（CRC4检测错）
BER of Frame Alignment > 1e-3（帧定位信号误码率过大）
Slip（滑码）