ISDN系统结构主要讨论用户设备和ISDN交换系统之间的接口。一个重要的概念称为数字位管道，即在用户设备和传输设备之间通过比特流的管道。不管这些数字位来自于数字电话、数字终端、数字传真机，或任何其它设备，这些比特流都能双向通过管道。数字位管道用比特流的 时分复用支持多个独立的通道。在数字位管道的接口规范中定义了比特流的确切格式以及比特流的复用。已经定义了两个位管道的标准，一个是用于家庭的低频带标准，另一个是用于企事业的高频带标准，后者可支持多个通道，如果需要的话，也可配置多个位管道。
图4.11(a)是用于家庭或小企事业单位的配置，在用户设备和ISDN交换系统之间设置一个网络终端设备NT1、NT1设置在靠近用户设备这一边，利用电话线和几公里以外的交换系统相连。NT1装有一个连接器，无源总线电缆可插入连接器，最多有八个ISDN电话、终端或其它设备可接到总线电缆，如同接到局域网的方法一样连接。从用户的角度看，和网络的界面是NT1上的连接器。NT1不仅起接插板的作用，它还包括网络管理、测试、维护和性能监视等。在无源总线上的每个设备必须有一个唯一的地址。NT1还包括解决争用的逻辑，当几个设备同时访问总线时，由NT1来决定哪个设备获得总线访问权。从OSI参考模型来看，NT1是一个物理层设备。
对于大的企事业单位需要用图4.11(b)的配置，因为往往有很多电话在同时进行，总线无法处理。在这种配置中有一个NT2设备，实际上，NT2和NT1就是前面讨论过的CBX。NT2和NT1连接并对各种电话、终端以及其它设备提供真正的接口。事实上NT2和ISDN交换系统没有本质上的差别，只是规模比较小。在单位内部通电话或数字通信，只需拨四个数字的分机号码，和ISDN交换系统无关。拨一个“9”字，就和外线相连，CBX专门分配一个通道和数字通道相连。CCITT定义了四个参考点，称R、S、T和U，如图4.11所示。U参考点连接ISDN交换系统和NT1，采用两线的铜双绞线，今后可能被光纤代替。T参考点是NT1上提供给用户的连接器。S参考点是ISDN的CBX和ISDN终端的接口。R参考点用以连接终端适配器和非ISDN终端，R参考点是使用很多不同的接口。 当今人们对通信的要求越来越高，除原有的语声、数据、传真业务外，还要求综合传输高清晰度电视、广播电视、高速数据传真等宽带业务。随着光纤传输、微电子技术、宽带通信技术和计算机技术的发展，为满足这些迅猛增长的要求提供了基础。早在1985年1月，CCITT第18研究组就成立了专门小组着手研究宽带ISDN，其研究结果见1988年通过的修订的I-系列建议。 由窄带ISDN向宽带ISDN的发展，可分为三个阶段。第一阶段是进一步实现话音、数据和图像等业务的综合。它是由三个独立的网构成初步综合的B-ISDN（如图4.12所示）。由ATM构成的宽带交换网实现话音、高速数据和活动图象的综合传输。第二阶段的主要特征是B-ISDN和用户/网络接口已经标准化，光纤已进入家庭，光交换技术已广泛应用，因此它能提供包括具有多频道的高清晰度电视 HDTV(HighDefinition Telecison)在内的宽带业务。第三阶段的主要特征是在宽带ISDN中引入了智能管理网。由智能网控制中心来管理三个基本网。智能网也可称作智能专家系统。
B-ISDN采用的传送方式主要有高速分组交换、高速电路交换、异步传送方式ATM和光交换方式四种。高速分组交换是利用分组交换的基本技术，简化了X.25协议，采用面向连接的服务，在链路上无流量控制、无差错控制，集中分组交换和同步时分交换的优点，已有多个试验网已投入试运行。高速电路交换主要是多速时分交换方式（TDSM），这种方式允许信道按时间分配，其带宽可为基本速率的整数倍，由于这是快速电路交换，其信道的管理和控制十分复杂，尚有许多问题需要继续研究，还没进入实用阶段。光交换技术的主要设备是光交换机，它将光技术引入传输回路和控制回路，实现数字信号的高速传输和交换。由于光集成电路技术尚末成熟，故光交换技术预计要到21世纪才能进到实用阶段。 ATM的特点是进一步简化了网络功能。ATM网络不参与任何数据链路层功能。将差错控制与流量控制工作都交给终端去做。图4.15是分组交换、帧中继和ATM交换三种方式的功能比较。可以看出，分组交换网的交换节点参与了OSI第一到第三层的全部功能；帧中继节点只参与第二层功能的核心部分，也即数据链路层中的帧定界、0比特填充和CRC检验功能第二层的其它功能，即差错控制和流量控制，以及第三层功能则义给终端去处理；ATM网络则更为简单，除了第一层的功能之外，交换节点不参与任何工作。从功能分布的情况来看，ATM网和电路交换网特点相似。因此有人说ATM网是综合了分组交换和电路交换的优点而形成的一种网络，这是很有道理的。
ATM克服了其它传送方式的缺点，能够适应任何类型的业务，不论其速度高低，突发性大小，实时性要求和质量要求如何，都能提供满意的服务。CCITT在I.113建议中给ATM下了这样的定义：ATM是一种转换模式（即前面所说的传送方式），在这一模式中信息被组织成信元，而包含一段信息的信元并不需要周期性地出现，从这个意义上来说，这种转换模式是异步的。信元（cell）实际上就是分组，只是为了区别于X.25的分组，才将ATM的信息单元叫作信元。ATM的信元具有固定的长度，即总是53个字节。其中5个字节是信头(header)，48个字节是信息段，或称有效负荷（payload）。信头包含各种控制信息，主要是表示信元去向的逻辑地址，另外还有一些维持信息，优先度及信头的纠错码。信息段中包含来自各种不同业务的用户信息，这些信息透明地穿过网络。信元的格式与业务无关，任何业务的信息都同样被切割封装成统一格式的信元。
ATM采用异步时分复用的方式，见图4.16。来自不同信息的信元汇集到一起，在一个缓冲器内排队，队列中的信元逐个输到传输线路，在传输线路上形成首尾相接的信元流。信元的信头中写有信息的标志（如A和B），说明该信元去往的地址，网络根据信头中的标志来转移信元。由于信息源产生信息是随机的，因此，信元到达队列也是随机的。高速的业务信元来得十分频繁、集中；低速的业务信元来得很稀疏。这些信元都按先来后到在队列中排队。队列中的信元按输出次序用在传输线上，具有同样标志的信元在传输线上并不对应某个固定的时间间隙，也不是按周期出现的，也就是说信息和它在时域中的位置之间没有任何关系，信息只是按信头中的标志来区分的。这种复用方式叫作异步时分复用（Asynchronous Time Division Multiplex），又叫统计复用（Statistic Multiplex），在同步时分复用方式（如PCM复用方式）中，信息以它在一帧中的时间位置（时隙）来区分，一个时隙对应着一条信道，不需要另外的信息头来标志信息的身份。
异步时分复用方式使ATM具有很大的灵活性，任何业务都可按实际需要来占用资源，对特定业务，传送的速率随信息到达的速率而变化，因此网络资源得到最大限度的利用。此外，ATM网络可以适用于任何业务，不论其特性如何（速率高低、突发性大小、质量和实时性要求等），网络都按同样的模式来处理，真正做到了完全的业务综合。如果在某个时刻队列排空了所有的信元，此时线路上就出现末分配信元（信头中含有标志@）；反之，如果在某个时刻传输线路上找不到可以传送信元的机会（信元都已排满），而队列已经充满缓冲区，此时，为了尽量减少对业务质量的影响，在信元的信头写有优先度标志，首先丢弃的总是那些优先度低，不太重要的信元。当然缓冲区的容量必须根据信息流量来计算，使信元丢失率在10-9以下。
为了提高处理速度，降低延迟，ATM以面向连接器方式工作。网络的处理工作十分简单：通信开始时建立虚电路，以后用户将虚电路标志写入信头（即地址信息），网络根据虚电路标志将信元送往目的地。经过ATM复用后，信元流速率取决于传输线路的速率，如果采用单模光纤，这个速率可高达几处Gbps。每条虚电路的速率和属于该虚电路的信元出现的频率有关。ATM网络包括一些节点，这些节点提供信元的交换。实际上，节点完成的只是虚电路的交换，因为同一虚电路上的所有信元都选择同样的路由，经过同样的通路到达目的地。在接收端，这些信元到达的次序总是和发送次序相同。ATM交换节点的工作比X.25分组交换网中的节点要简单得多。ATM节点只做信头的CRC检验，对于信息段的传输差错根本不过问。ATM节点不做差错控制（信头中根本没有信元的编号），也不参与流量控制，这些工作都留给终端去做。ATM节点的主要工作就是读信头，并根据信头的内容快速地将信元送往要去的地方，这件工作在很大程度上依靠硬件来完成，因此，ATM交换的速度非常快，可以和光纤的传输速度相匹配。
