Современные средства концентрации абонентской нагрузки должны обеспечивать предоставление услуг, условно подразделяемых на три класса:

• передача речи (телефонная связь, аудиоинформация, справочные услуги, речевая почта и др.);
• передача данных (электронная почта, Internet, факсимильные сообщения, электронные платежи и др.);
• передача видеоинформации (видео по запросу, видеоконференции и др.).

До 90-х годов прошлого столетия для каждого вида услуг в ССОП использовалась своя сеть АЛ, применялись свои направляющие системы:

• двужильный медный кабель для аналоговых АЛ;
• кабельная коаксиальная сеть для КТВ;
• волоконно-оптические линии связи;
• радиоканалы и тракты АОСП для обеспечения беспроводного абонентского доступа и т. д.

Как правило, внутренние интерфейсы между абонентскими концентраторами (УАТС) и линейными окончаниями ЦАТС не подлежали международной стандартизации. Часто для этих интерфейсов использовались тракты 2 048 кбит/с и собственные "фирменные" протоколы. При этом возникают трудности при дальнейшем наращивании емкости СК посредством установки дополнительного абонентского оборудования различных производителей.

Именно для этих целей и была создана группа универсальных интерфейсов, получивших общее название "V5" (Рекомендации МСЭ-Т I.411). Вариант построения СК с интерфейсами семейства V5 для организации беспроводного абонентского доступа представлен на рисунке 6.1. Рассматриваемая АТС уже оборудована типовыми аналоговыми и цифровыми абонентскими (АК) и канальными (КК) комплектами [6]. Коммутационный модуль АТС включает коммутационные поля информационных и управляющих сигналов, управляющее устройства, средства синхронизации, контроля и диагностики.

Рис. 6.1. Варианты включения оборудования доступа в СК СТфОП

В отличие от типовых АТС рассматриваемая система коммутации снабжена также платами линейных окончаний (ЛО) V5. Реализуемые каждым ЛО протоколы обеспечивают обмен информацией в точке V по правилам, установленным стандартом I.411 МСЭ-Т.

Здесь следует отметить, что до интерфейса V5 комитетами МСЭ уже разрабатывались и утверждались подобные интерфейсы абонентского доступа в точке V:

• интерфейс V1, предназначенный для подключения к КК АТС пользователей УЦСИС с базовым доступом 160–196 кбит/с (2B + D);
• интерфейсы V2, V3, V4, представляющие собой цифровые тракты 2 048 кбит/с, соответствующие рекомендациям G.703, G.704.

В 1995 году МСЭ-Т утвердил рекомендации для V5.1 (доступ без концентрации) и V5.2 (доступ с концентрацией). Национальные спецификации V5 утверждены Госкомсвязи и информатизации РФ в 1997 году. Интерфейс V5.1 позволяет подключить к АТС по цифровому тракту 2 048 кбит/с до 30 аналоговых абонентских линий или В-каналов (64 кбит/с) без концентрации. Сигнализация осуществляется по общему каналу [11].

Интерфейс V5.2 ориентирован на организацию группы до 16 трактов 2 048 кбит/с и поддерживает концентрацию, например, с коэффициентом 8. В каждом тракте может быть предусмотрено несколько каналов сигнализации (2 ВСК, СС 7 и DSS1).

Средства V5 позволяют рассматривать сеть, реализующую ту или иную технологию доступа, как "черный ящик". Между этим "черным ящиком" и АТС расположен интерфейс V5. Для переноса через интерфейс пользовательской, сигнальной и служебной информации используются системы передачи 2 048 кбит/с, которые образуют тракты "V5/2 048 кбит/с". Эти тракты обеспечивают связь между оконечной АТС и пользовательскими портами.

Пользовательские порты, связанные с интерфейсом V5, поддерживают услуги разных типов, причем одни и те же физические порты могут поддерживать разные услуги. Имеется четыре общих типа услуг, которые может поддерживать пользовательский порт, связанный с интерфейсом V5:

• обслуживание по запросу телефонного вызова;
• обслуживание по запросу вызова УЦСИС;
• обслуживание по "закрепленной" линии, реализуемое сетью арендованных линий, фактически независимых от АТС и, следовательно, от интерфейса V5;
• обслуживание по "полупостоянной" арендованной линии [8].

В последнем случае интерфейс V5 позволяет использовать для организации полупостоянной арендованной линии либо один или два В-канала базового доступа УЦСИС, либо аналоговую или цифровую линию без выделенного канала сигнализации.

Интерфейс V5.1 содержит один тракт 2 048 кбит/с. Интерфейс V5.2 содержит несколько таких трактов (до шестнадцати). В отличие от V5.1 интерфейс V5.2 предусматривает концентрацию нагрузки и динамическое назначение канальных интервалов. Тракты 2 048 кбит/с обоих интерфейсов разделены на 32 канальных интервала (КИ), при этом (как принято в ПЦИ) КИ № 0 используется для цикловой синхронизации [6].

Отдельный интерфейсный модуль V5.1 может поддерживать до 30 телефонных портов или до 15 портов базового доступа УЦСИС. Один интерфейсный модуль V5.2 может поддерживать до двух тысяч телефонных портов или до 1 000 портов базового доступа УЦСИС. В таблице 6.1 сравниваются характеристики рассматриваемых средств абонентского доступа.

Таблица 6.1

Характеристики интерфейсов V5.1 и V5.2

Архитектура протокола V5.2 представлена на рисунке 6.2. Выполнение каждого из указанных на схеме протоколов сопровождается передачей данных соответствующего типа:

• данные в пакетном виде через D-канал (16/64 кбит/с) УЦСИС;
• сообщения сигнализации через D-канал (16/64 кбит/с) УЦСИС;
• сообщения сигнализации ТфСОП (2ВСК, СС 7);
• данные служебного протокола управления V5;
• данные служебного протокола управления трактами V5;
• данные служебного протокола назначения несущих каналов V5 (ВСС-протокола);
• данные служебного протокола защиты.

Ресурс, выделяемый в интерфейсе V5 для передачи данных одного типа, называется С-путем. Группа из одного или нескольких С-путей в интерфейсе V5.2, таких, что каждый из них отличается от остальных С-путей в этой группе типом передаваемых данных, составляет логический С-канал.

Рис. 6.2. Архитектура протокола V5.2

Канал 64 кбит/с в тракте интерфейса V5, предназначенный для передачи данных логического С-канала, называется физическим С-каналом. В интерфейсе V5.2 предусмотрена возможность резервирования логических С-каналов, по которым между сетью доступа и оконечной станцией передаются сигнальная информация и данные служебных протоколов. Протокол защиты позволяет интерфейсу V5.2 при отказе одного из физических трактов интерфейса автоматически переключаться на другой тракт при условии, естественно, что этот интерфейс содержит, как правило, два таких тракта.

Резервируемые С-каналы могут иметь группу защиты 1 или 2. Группа защиты 1 обслуживает основной логический С-канал служебных протоколов, используя КИ № 16 как первого, так и второго трактов в интерфейсе V5.2. Для формирования этого логического канала в интерфейсе выделено два физических С-канала. Первоначально основной логический С-канал использует КИ № 16 первого тракта, а протокол защиты выполняет мониторинг КИ № 16 как в первом, так и во втором тракте. Если качество функционирования первого тракта ухудшается, основной логический С-канал переключается на КИ № 16 второго тракта.

Группа защиты 2 отличается от группы защиты 1 тем, что она не предусматривает резервного канального интервала для каждого логического С-канала, а данные протокола защиты соответственно по резервным канальным интервалам не передаются.

Протокол управления трактами в интерфейсе V5.2 позволяет идентифицировать тракты, блокировать и разблокировать их. Блокировка и разблокировка трактов нужны для обеспечения нормального обслуживания потоков нагрузки в интерфейсе и наращивания его пропускной способности по мере роста нагрузки. Сходные функции в отношении блокировки и разблокировки пользовательских портов предусматривает протокол управления, выполняющий также функции контроля и техобслуживания этих портов.

Протокол назначения несущих каналов ВСС (Bearer Channel Connection) работает с КИ интерфейса V5, в которых со скоростью 64 кбит/с передается информация пользователей между портами и АТС. Номера КИ назначаются для пользовательских портов таким образом, чтобы сеть доступа и оконечная станция согласованно использовали конкретные канальные интервалы для конкретных интерфейсов "пользователь – АТС" и "АТС – пользователь".

Здесь следует заметить, что в интерфейсе V5.1 предусматривается статическое, не меняющееся от вызова к вызову назначение несущих КИ. Оно может быть изменено оператором АТС средствами конфигурации станции (служебного протокола управления).

В интерфейсе V5.2 назначение несущих КИ для пользовательских портов – динамическое, производящееся для каждого вызова. Отображение несущих каналов пользовательских портов на несущие канальные интервалы интерфейса V5.2 обеспечивается протоколом ВСС. Динамическое назначение несущих канальных интервалов в интерфейсе V5.2 также обеспечивает концентрацию нагрузки (типовой коэффициент концентрации равен 8, что позволяет одним интерфейсом V5.2, имеющим 16 трактов 2 048 кбит/с, обслуживать сеть доступа, включающую до 4 000 ЦТА).

Так как в интерфейсе V5.2 имеется несколько трактов 2 048 кбит/с, линейному окончанию АТС приходится определять идентификатор (ID-verification) тракта, по которому определять вероятность блокировки соответствующих КИ. Процедуры, реализующие эти функции, выполняются протоколом управления трактами.

Физический тракт 2 048 кбит/с (по медному, коаксиальному или оптическому кабелю, витой паре) интерфейса V5 содержит 32 канальных интервала (64 кбит/с). Служебным протоколам интерфейса V5 первоначально отводится канальный интервал КИ № 16 первого тракта 2 048 кбит/с интерфейса V5. Для интерфейсов V5.1 это единственный тракт (единственным служебным протоколом V5.1 является протокол управления). Для интерфейсов V5.2 канальный интервал 16 первого тракта обслуживает также протокол ВСС и протокол управления трактами. Протоколу защиты V5.2 отводится КИ № 16 как первого, так и второго трактов интерфейса, чтобы обеспечить работу протокола при отказе одного тракта.

Задачи уровня звена данных связаны с организацией надежной передачи сообщений сетевого уровня вне зависимости от типа используемой направляющей системы. Это достигается путем адресации и нумерации сообщений второго уровня (т. е. кадров), вычисления и добавления в конец каждого такого сообщения контрольной комбинации для обнаружения ошибок с последующим запросом повторной передачи, начиная с последнего правильно принятого сообщения, и др.

Спецификации и процедуры протокола LAP V5 базируются на известных протоколах LAP [18] и дополняют его возможностями мультиплексирования информации от различных источников.

Адреса, используемые в интерфейсе V5 на уровнях 2 и 3, выбираются таким образом, чтобы протокол управления мог обращаться к пользовательским портам как УЦСИС, так и СТфОП с помощью адресов уровня 3, идентичных адресам, используемым для управления базовым соединением как на уровне 2, так и на уровне 3.

Сообщения УЦСИС до передачи через V5 уже помещены в информационное поле кадров LAPD. Чтобы эти кадры могли транслироваться через сеть доступа, необходимо снабдить их дополнительной внешней "оболочкой" с ярлыком, указывающим адрес пользовательского порта УЦСИС. Для сообщений управления соединениями УЦСИС адрес в этом ярлыке является адресом порта УЦСИС из общего адресного пространства V5.

Такая же двухуровневая структура адресации кадра применима и для сообщений других протоколов (на рисунке показан случай передачи кадров протокола FR), позволяя тем самым свободно специфицировать в дальнейшем внутреннюю часть структуры кадра для новых протоколов сети доступа.

Таким образом, уровень LAP V5 на два подуровня:

• подуровень функций обрамления LAP V5-EF (Enveloping Function sublayer)
• подуровень звена данных LAP V5-DL (Data Link sublayer).

Такая двухслойная структура уровня 2 представляется весьма громоздкой, а для служебных протоколов V5 необходимость в ней отсутствует. Более того, внешний адрес в ярлыке и внутренний адрес в кадре с сообщением служебного протокола дублируют одну и ту же информацию. Но это следует принимать как плату за ранее принятые решения, так как структура кадра для переноса сообщений управления базовыми соединениями УЦСИС была стандартизирована до начала разработки спецификаций V5.

На уровне звена данных V5 осуществляется мультиплексирование (мэппинг) для дальнейшей передачи сообщений средствами LAP V5-DL. От временного мультиплексирования мэппинг отличается тем, что объединению подлежат примитивы переменной длины, коммутируемые побайтно (в последовательности следования КИ), среди которых информационные кадры являются "обрамленными", а служебные – "необрамленными".

На сетевом уровне V5 сети доступа реализуются вышерассмотренные протоколы: СТфОП, УЦСИС, защиты, управления трактами, управления, назначения несущих каналов (ВСС).

В сообщениях, формируемых служебными протоколами, содержится информация об адресе пользовательского порта, станции назначения, услуге и пр. Принципы передачи служебных сообщений между сетью доступа и АТС аналогичны тем, что используются в интересах подсистем пользователей УЦСИС (ISUP) системы сигнализации № 7 [11].

В целом рассмотренная технология позволяет с помощью одной оконечной АТС обеспечить подключение разнородного оборудования доступа с использованием различных направляющих систем.

К сожалению, существующая версия интерфейса V5.2 ориентирована в основном на перенос информации в сети с коммутацией каналов (СТфОП и УЦСИС). В настоящее время разрабатываются универсальные интерфейсы абонентского доступа, способные поддерживать перспективные технологии передачи информации, в том числе сетей с быстрой коммутацией пакетов (АТМ) и коммутацией по временным меткам (MPLS).