APNIC文摘—整體服務數位網路(ISDN)的終結

本APNIC文摘原標題為The end of ISDN,由George Michaelson撰文。

澳洲的整體服務數位網路( Integrated Services Digital Network,ISDN)自2018年宣佈階段性停止服務,2019年開始逐步結束既有ISDN連線,此過程預計於今(2022)年完成。一旦結束,澳洲的ISDN將正式走入歷史。

在這值得紀錄的歷史時刻,本文介紹ISDN在網路發展史上的時代性意義,並說明ISDN為何不再實用。

ISDN並非史上第一個高速網路,但是第一個全球廣泛佈署的高速網路。ISDN起源於國際電信聯盟電信標準化部門(ITU Telecommunication Standardization Sector)還是前身國際電話電報諮詢委員會(International Telegraph and Telephone Consultative Committee,CCITT)的時期,全盛期全球有2,500萬使用者。這跟當代網際網路的使用者人數比起來微不足道,但相較於同期間(1985年前後)少於1萬人的最初代網際網路使用者,已經算是規模浩大。

就如同美國國防部高級研究規劃局(advanced research projects agency,APRA)的研究網路及相關網路協定,是成就當代網際網路的關鍵推手,成功大量製造並於全球佈署電話線路的ISDN,是電話領域的同等功臣。

ISDN的歷史重要性必須從以下三點組成的脈絡中理解: 實體建設、電話和噪音,以及訊號處理編碼。

實體建設:銅質電話線路主場

如今大家都已習慣高速網路和光纖,很容易忘記銅直到最近都還是通訊線路建設的主要材料。對大多國家而言,實體電話線路是50到70年的公共建設投資,而且應由國營機關負責營運。

ISDN就是在這個「電話實體線路要維持至少半世紀」的背景下誕生。而ISDN之所以成為當時通訊網路使用的技術,是因為它可以同時支援大頻寬(2Mb)和小頻寬(64Kb)。另一方面,建置電話網路基礎建設是以最便宜、製造成本最低的方式鋪建銅線,這表示銅質電路只有傳遞聲音時表現最好,若要再開發升級ISDN網路以傳送數位訊號,則需要投入工程成本。

升級ISDN之外的另一個選擇,是同時期的「數位用戶迴路」(Digital Subscriber Line,DSL)技術。DSL跟信號技術的差別更大,而且隨著技術發展,註定需要汰換所有電話交換開關。這代表轉換至DSL的投資成本更高,風險也更大。

 

ISDN相對保險,對電信業者而言,若僅考量中短程發展,ISDN無疑勝出。ISDN可以有效整合音訊電話、傳真和數位資料,也不需要發明新的位址系統。對當時認為電話將是通訊主流的世界來說,ISDN是最合理的選擇。

電話與噪音

電話的基本模型,是通話兩端都有麥克風和喇叭。人類很擅長區分語音和噪音(所謂的雞尾酒會效應),一通電話能容忍的噪音極限也有已知的量測標準,也就是「量化失真單位」(Quantization Distortion Unit,QDU)。

同時間,人們發現,透過線路傳送64Kbps含有聲音編碼的數位訊號,會產生約1QDU的噪音和失真。換句話說,數位訊號跟直接傳送人聲的品質差不多,甚至更好。接著,人們又發現其實只需要58Kbps就能達到同樣的效果。當時決定以64Kb為標準,以容許64Kbps和56Kbps系統互相接軌,確保跨國通話連線。

然而,過不了多久,人們又決定改用數據機將數位訊號轉換成聲音了。銅質電話線路原本只是用來以類比訊號傳送聲音,然後被用來以撥接方式傳送音訊,之後又轉換用途,在ISDN中用來傳送低頻數位訊號。現在大家都有網路了,以數據機為主的電訊服務也成為主流,ISDN相較之下就太貴了。一部份的原因在於,一般電信網路的本地電話服務都不會計時,但ISDN作為進階「數位」服務,無論通話距離都使用計時費率。因此,大家比起ISDN更偏好數據機連線,雖然對連線速度還是多有怨言。人們對連網速度的要求越來越高,但ISDN無法滿足此需求。

編碼與訊號處理

相較之下,與ISDN同期開發的DSL優勢盡顯。DSL使用的頻率比一般聲音訊號更高,而且只要有分離器,就可以和一般電話一起使用。實測中證明,若把訊號頻率提高,就可使用既有的電話線路傳送數位訊號,用戶也可輕易連接網路。

但這需要能將高頻無線編碼解碼、植入除錯程式碼以解決噪音,以及同時處理多筆不同頻率的複雜訊號以增加頻寬的訊號處理能力,而且這種訊號處理必須能大規模執行。也就是說,要建置DSL,整個業界都必須願意汰換現有設備,改用新的晶片、編碼程式和交換器設備。要讓業者情願投入如此資本,必須確定DSL會成為市場主流,將來不僅能回收成本還能賺錢。

「非對稱數位用戶迴路」(Asynchronous DSL,ADSL)因此雀屏中選。ADSL可以限制上傳頻寬以擴大下載頻寬,避免噪音和串話。ADSL還容許用戶同時使用電話和上網,不像數據機時代只能兩者擇一。在此同時,家用網路用戶數量激增,dot-com泡沫吸引大筆資金湧入電訊產業,加上全球電訊市場的放鬆管制,ADSL的商機明顯遠遠超過僅有2,500萬用戶的ISDN,這也是整個產業決心轉向ADSL的關鍵時代背景。

結語

總結而言,聲音不再是主流服務,是DSL取代ISDN的主要原因。用來分開網路和電話訊號的分離器幾乎已成為歷史文物,因為很多人家裡已經不裝電話。至於銅質線路的未來,作者預測,除了可能限制僅傳送數位資料外,也可能作為複雜網路的本地迴圈、露天數位訊號傳送,或是後端同軸/光纖傳送,用來傳送100Mb以上的高位元訊務。

 

*台灣網路資訊中心(TWNIC)與亞太網路資訊中心(APNIC)合作,定期精選APNIC Blog文章翻譯摘要,提供中心部落格讀者了解目前亞太地區網路發展之最新趨勢。原文標題為The end of ISDN

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