Лекции по Эволюции местных телефонных сетей   

5. Долгосрочный прогноз развития местных сетей

5.2. Цифровые сети интегрального обслуживания

5.2.1. Основные принципы построения ЦСИО

Концепция ЦСИО, определенная рекомендациями МСЭ серии I [17], предполагает:

- стандартизацию услуг и видов обслуживания, предоставляемых абонентам, с той степенью детализации, которая обеспечивает совместимость терминалов при международной связи;

- стандартизацию ограниченного числа интерфейсов пользователь-сеть, посредством которых обеспечивается доступ к услугам ЦСИО;

- стандартизацию функциональных возможностей, необходимых как для поддержки услуг интегрального обслуживания, так и для для взаимодействия с другими сетями.

С учетом этих аспектов МСЭ в рекомендациях серии I определяет ЦСИО как "Сеть, являющуюся развитием цифровой телефонной сети типа ИЦС, обеспечивающую полностью цифровые соединения между оконечными устройствами для поддержки широкого спектра речевых и неречевых услуг, доступ к которым осуществляется через ограниченный набор стандартизованных многофункциональных интерфейсов".

Понятие "пользователь" в терминологии ЦСИО практически заменяет привычное понятие "абонент" по двум причинам. Оно, во-первых, несет более общую смысловую нагрузку и, во-вторых, позволяет подчеркнуть тот факт, что "пользователем ЦСИО" могут являться различные автоматизированные устройства, функционирующие без участия человека.

Услуги ЦСИО принято делить на основные (basic services) и дополнительные услуги (supplementary services). Основные услуги, в свою очередь, подразделяются на две группы. Первая группа – услуги доставки информации (bearer services) – обеспечивает перенос через ЦСИО цифровой информации между интерфейсами корреспондирующих пользователей. Вторая группа – услуги предоставления связи (teleservices) – обеспечивает возможность обмена информацией между пользователями и реализуется совместно техническими средствами ЦСИО и терминального оборудования.

Услуги доставки информации непременно сопровождают услуги предоставления связи, обеспечивая создание в сети определенных условий для обмена информацией, однако они могут иметь и самостоятельное значение, когда пользователь не информирует сеть о нужном ему виде связи, а лишь запрашивает соединение с нужными характеристиками. Если, например, в распоряжении пользователя имеется адаптер, согласованный с интерфейсом ЦСИО и обеспечивающий ввод в канал связи сразу нескольких разных цифровых потоков с относительно небольшими скоростями, то для организации связи с другим пользователем, имеющим такой же адаптер, требуется услуга доставки информации.

Дополнительные услуги самостоятельно не предоставляются, они используются в сочетании с той или иной основной услугой, расширяя возможности и повышая удобства пользования этой услугой.

Все услуги ЦСИО могут быть детально специфицированы с помощью так называемых атрибутов. Такой метод получил название статического описания услуги. Существует, также, и динамический метод описания услуги, реализуемый, чаще всего, соответствующими SDL-диаграммами. С помощью атрибутов пользователь ЦСИО информирует сеть о характере необходимой ему услуги. Используя модель взаимодействия открытых систем, МСЭ рекомендует выделять атрибуты нижних (с первого по третий) и верхних (с четвертого по седьмой) уровней.

Доступ оконечных абонентских устройств пользователя к ЦСИО осуществляется в точке со стандартизованными электрическими и логическими характеристиками. Принципиально важная особенность организации доступа пользователя к ЦСИО состоит в том, что упомянутая точка доступа и, следовательно, физические устройства, формирующие стандартизованный интерфейс пользователь-сеть, располагаются в непосредственной близости от мест размещения терминалов пользователя, то есть в занимаемом им помещении или здании.

Функциональная схема организации доступа терминалов пользователя к станционным устройствам ЦСИО приведена в верхней части рисунка 5.8. Прямоугольниками изображены функциональные блоки оборудования, размещаемого у пользователя и на коммутационной станции. Каждый из показанных блоков не обязательно должен быть воплощен в отдельной конструктивной единице – конкретные аппаратурные реализации могут предусматривать объединение двух или нескольких смежных функциональных блоков в одной конструкции.

На рисунке 5.8 показано семь типов функциональных блоков и пять видов интерфейсов:

- TE1 – терминал (первого типа) со стыковыми характеристиками, отвечающими стандартам МСЭ по ЦСИО;

- TE2 – терминал (второго типа) со стыковыми характеристиками, отвечающими другим стандартам;

- TA – терминальный адаптер, преобразующий стыковые характеристики TE2 в стыковые характеристики ЦСИО;

- NT1, NT2 – сетевые окончания оборудования пользователя; NT2 выполняет функции сопряжения терминалов с сетью, в том числе (если нужно), функции концентрации и/или коммутации в оборудовании пользователя, а NT1 обеспечивает электрическую связь оборудования пользователя со станционным оборудованием по физической линии;

- LT – линейное окончание станционного оборудования, выполняющее функции, аналогичные функциям NT1;

- ET – станционное окончание, по функциям 1-го уровня аналогичное NT2;

- R – интерфейс между TE2 и TA (число таких интерфейсов определяется типами TE2, используемыми в ЦСИО);

- S – четырехпроводный интерфейс пользователь-сеть, через который терминалы пользователя стандартным образом взаимодействуют с ЦСИО;

- T – стандартизованный интерфейс, аналогичный S-интерфейсу (T-интерфейс может быть групповым, то есть общим для нескольких S-интерфейсов);

- U – интерфейс между NT1 и LT, включающий в себя физическую линию;

- V – интерфейс между LT и ET, аналогичный T-интерфейсу (может быть групповым для нескольких T-интерфейсов).


Ключевыми интерфейсами ЦСИО можно считать эталонные точки S и T. Поскольку их характеристики практически идентичны во многих работах используется обозначение S/T. В каждом таком интерфейсе реализуется определенная структура доступа пользователя к сети. Обязательным элементом структуры является дуплексный цифровой канал, используемый для передачи служебной (сигнальной) информации; он именуется D-каналом. Этот же канал может, кроме того, служить для передачи телеметрической информации, а также любой другой информации пользователей в режиме коммутации пакетов. Часть сигнальной информации D-канала используется станцией для коммутации, а часть передается через ЦСИО средствами системы межстанционной сигнализации.

Помимо D-канала структура доступа пользователя к сети предусматривает некоторое количество дуплексных цифровых каналов, предназначенных исключительно для передачи информации пользователей. В узкополосной ЦСИО эти каналы обеспечивают передачу информации со скоростью 64 кбит/с и называются B-каналами. Через сеть информация, содержащаяся в B-каналах, переносится с использованием сетевых средств коммутации и передачи либо в режиме коммутации каналов, либо в режиме коммутации пакетов.

Для узкополосной ЦСИО стандартизованы две структуры доступа – основная и на первичной скорости. Основная структура имеет вид 2B+D, причем D-канал имеет скорость передачи 16 кбит/с. Структура доступа на первичной скорости имеет вид 30B+D, но скорость передачи по D-каналу составляет 64 кбит/с.

Терминалы пользователей подключаются к S-интерфейсу с помощью четырехпроводной шины, число терминалов может быть больше числа каналов в интерфейсе. Основная структура доступа, например, допускает подключение к шине S-интерфейса до 8 терминалов. Существенно, что при этом обеспечивается полная свобода в отношении типов терминалов. Они могут быть как однотипными, так и разнотипными. Терминалы в одном интерфейсе могут принадлежать либо одному, либо нескольким разным абонентам; пользователь может произвольно менять по своему усмотрению количество и типы терминалов, подключенным к шинам S-интерфейса.

Как уже было сказано, для управления операциями по предоставлению связи любому терминалу, подключенному к шине S-интерфейса, используется D-канал. По нему передается информация, на основе которой терминалу предоставляется необходимый для запрашиваемой связи ресурс интерфейса и осуществляется управление ресурсами сети для создания в ней сквозного соединения (физического или виртуального) между вызывающим и вызываемым S-интерфейсами. Процесс управления созданием коммутируемой связи между терминалами пользователей ЦСИО предусматривает выполнение абонентским и станционным оборудованием функций трех нижних уровней модели взаимодействия открытых систем.

Первый уровень объединяет в себе функции, обеспечивающие использование физической среды для создания, поддержания и нарушения соединений физического уровня, то есть условий, в которых обеспечивается передача битов. Второй уровень использует эти соединения для образования в D-канале звеньев, то есть прямых участков связи терминалов и станционных устройств по D-каналу. Этот уровень обеспечивает управление доступом к каналу и упорядоченную передачу по нему служебных данных в виде стандартным образом оформленных кадров с применением помехоустойчивого кодирования. Третий уровень формирует и обрабатывает служебную информацию управления коммутируемыми связями, заполняющую кадры второго уровня, используя звенья для передачи этой информации от пользователя к станции и от станции к пользователю.

Если, например, требуется установить связь в режиме коммутации каналов между терминалом, включенным в определенный S-интерфейс, и терминалом, включенным в другой S-интерфейс, пользователь первого из этих терминалов производит соответствующие действия на панели управления терминала. В результате этих действий образуется запрос связи в виде набора данных, на основе которых сеть может предоставить нужные для связи средства, произвести выбор пути между вызывающим и вызываемым S-интерфейсами и обеспечить предоставление B-канала терминалам в том и в другом интерфейсе. Указанный набор данных используется для формирования сигнальных сообщений, которые передаются в сеть по D-каналу в последовательности, определяемой алгоритмом управления соединением, причем этот алгоритм включает в себя также и передачу обратных сообщений (от сети к вызывающему терминалу и от вызываемого терминала к сети).

Узкополосная ЦСИО является результатом эволюции цифровой телефонной сети; значительная часть имеющихся в этой сети технических средств и функциональных возможностей оказывается необходимой и для обеспечения интегрального обслуживания пользователей. Прежде всего, это те средства, которые обеспечивают предоставление пользователям услуг доставки информации, то есть создание в сети коммутируемых соединений с характеристиками, отвечающими требованиям пользователя. Эти требования формулируются в запросе связи с помощью атрибутов нижних уровней. Возможности цифровой телефонной сети гарантируют создание цифровых соединений в режиме коммутации каналов со скоростью передачи информации 64 кбит/с, в дальнейшем сеть должна достраиваться средствами коммутации пакетов. Далее, это те средства телефонной сети, которые обеспечивают межстанционную сигнализацию по ОКС. Имеющиеся в системе сигнализации N 7 средства при образовании ЦСИО должны быть сразу же дополнены двумя подсистемами – подсистемой пользователя ЦСИО (ISUP) и подсистемой управления сигнальными соединениями (SCCP). Эти подсистемы расширят возможности межстанционной сигнализации телефонной сети до степени, необходимой для реализации функций ЦСИО, в том числе, для переноса через сеть ОКС низкоскоростной информации пользователей в режиме коммутации пакетов. Наконец, это те средства цифровой телефонной сети, с помощью которых реализуются дополнительные услуги; в условиях ЦСИО указанные средства также должны достраиваться новыми модулями, расширяющими перечень дополнительных услуг.

Помимо перечисленных сетевых средств и возможностей для реализации функций ЦСИО в цифровую телефонную сеть потребуется ввести:

- упоминавшиеся выше средства формирования интерфейсов пользователь-сеть;

- средства сопряжения с другими сетями связи;

- средства обеспечения услуг предоставления связи;

- дополнительные средства системы технического обслуживания.

Необходимо отметить, что предложенная МСЭ концепция ЦСИО не связана построением некой новой цифровой сети. Более того, ЦСИО, в границах привычных понятий, самостоятельной сетью не является, так как использует общие с телефонной сетью средства распределения информации. Это утверждение можно проиллюстрировать с помощью фрагмента сети, показанного в нижней части рисунка 5.8. Второе назначение этой части рисунка заключается в иллюстрации возможных вариантов размещения функциональных блоков ЦСИО по физическим элементам сети.

Спрос на услуги ЦСИО сформировался в среде абонентов, относящихся к деловому сектору. По этой причине среди всех типов коммутационных станций услуги ЦСИО первоначально были реализованы в цифровых УПАТС [18]. Подобная УПАТС и показана на рассматриваемом рисунке.

В подавляющем большинстве случаев услугами ЦСИО будет пользоваться существенно меньшая доля абонентов УПАТС по сравнению, например, с группой абонентов, которая ориентируется на традиционные услуги телефонной связи. С этой точки зрения на рисунке 5.8 подключаемое к УПАТС оконечное оборудование разделено на две большие группы: терминалы ЦСИО и аналоговые терминалы. Один из возможных вариантов размещения функциональных блоков в физических элементах ЦСИО заключается в реализации TE1 (или TE2 с TA), NT2 и NT1 в виде единого устройства. В этом случае такое устройства посредством U-интерфейса соединяется с линейным окончанием LT, которое вместе со станционным окончанием ET входит в состав оборудования УПАТС.

УПАТС устанавливает соединения для обеих групп абонентов через единое коммутационное поле. Организация взаимодействия с опорной коммутационной станцией может осуществляться различными способами. В последнее время наметилась тенденция организовывать этот доступ через универсальный интерфейс, именуемый в рекомендациях МСЭ и ETSI стыком V5.1 [19].

Основные аспекты создания ЦСИО достаточно хорошо изложены в технической литературе [20 – 23]. По этой причине оставшаяся часть данного параграфа посвящена проблеме организации ЦСИО в масштабе одной местной сети и на уровне междугородной сети. Такая задача возникает как следствие низкой цифровизации ТФОП и отсутствия в эксплуатируемых цифровых коммутационных станциях перечисленных выше аппаратно-программных средств, необходимых для поддержки услуг ЦСИО.

Для анализа возможных вариантов решения рассматриваемой проблемы будет использована гипотетическая модель ТФОП, представленная на рисунке 5.9. Показанные в овалах фрагменты и их совокупность могут трактоваться как сети различного уровня иерархии. Использованная модель в целом может рассматриваться и как сеть всей страны, и как региональная сеть, включающая одну или более зон ВСС РФ.

Основная идея показанной на рисунке 5.9 модели заключается в организации ЦСИО как "наложенной" сети. На первом этапе построения ЦСИО наложенная сеть может формироваться на базе одной коммутационной станции, способной поддерживать услуги интегрального обслуживания. Место положения этой коммутационной станции названо (на рисунке 5.9) центральным фрагментом наложенной интегральной сети. Основу этого фрагмента составляют:

- собственно цифровая коммутационная станция, способная поддерживать услуги ЦСИО;

- сетевой узел на базе ЦКУ или МВК, функции которого заключаются в установлении полупостоянных соединений коммутационной станции с концентраторами и мультиплексорами ЦСИО;

- земная станция ССС, предназначенная для организации цифровых трактов в тех случаях, когда использование кабельных или радиорелейных линий невозможно или нецелесообразно.

Четыре другие фрагмента ЦСИО образуют звездообразную топологию сети интегрального обслуживания. Эти фрагменты имеют следующие специфические особенности:

- первый фрагмент реализован на базе концентратора ЦСИО, который подключается к коммутационной станции посредством цифровых спутниковых каналов;

- второй фрагмент подразумевает использование мультиплексора основного доступа [20], подключаемого к коммутационной станции проводными средствами связи;

- третий фрагмент также реализован на базе мультиплексора основного доступа, но пучок СЛ, соединяющий его с коммутационной станцией, организован через спутник;

- четвертый фрагмент аналогичен центральному, так как его основу составляет коммутационная станция, поддерживающая услуги ЦСИО.

Такой подход к созданию ЦСИО на начальном этапе ее формирования намечен к реализации во многих странах [24, 25]. Хотя подобные проекты имеют определенные отличия, общей идеей безусловно является широкое использование ССС. Необходимость применения ССС обусловлена тем, что уровень цифровизации первичной сети далеко не всегда соответствует требованиям ЦСИО. Потенциальная возможность их широкого применения на дальнейших этапах формирования ЦСИО обусловлена такими перспективами развития ССС как, например, использование некларковских спутников и обработка информации бортовыми системами [25].

Применительно к районированной ГТС рассмотренная выше модель конкретизирована на рисунке 5.10, где показаны три цифровых и две аналоговые РАТС. Модель ГТС – в отличие от предыдущего варианта – опирается на две коммутационные станции (РАТС3 и РАТС4), поддерживающие услуги ЦСИО. Хотя РАТС5 является цифровой коммутационной станцией, она не обслуживает абонентов ЦСИО. Такое предположение допустимо по ряду причин: отсутствие в составе РАТС5 линейного и станционных окончаний, использование системы сигнализации, отличной от требуемой для ЦСИО и т.п.

 

Характерная особенность организации ЦСИО на аналого-цифровых местных сетях заключается в том, что ко всем СУ, на территории которых расположены аналоговые РАТС, подведены цифровые тракты. Такое положение, следующее из выполнения правил внедрения цифрового коммутационного оборудования, существенно упрощает задачу реализации ЦСИО. Для связи концентраторов или мультиплексоров с цифровыми коммутационными ЦСИО достаточно произвести процедуры выделения цифровых трактов в соответствующих СУ.

Топология ЦСИО, образованная изложенным выше способом, будет существенно отличаться структуры ГТС. По мере реализации на цифровых коммутационных станциях функций ЦСИО (РАТС5) и замены аналоговых АТС (РАТС3 и РАТС4) структуры обеих сетей будут унифицироваться.



*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.