1. Цифровые системы передачи SDH и PDH
1.1. 'Почти синхронная' сеть (PDH)
1.3. Особенности мультиплексирования
1.5. Стандартизация интерфейсов
2.2. Доступы 'пользователь-сеть'
2.3. Каналы абонентского доступа
2.4.1. Основные функциональные группы
2.4.3. Не ISDN-терминалы (ТЕ2)
2.4.5. Сетевое окончание (NT1)
2.4.6. Цифровая абонентская линия
2.4.7. Сетевое окончание (NТ2)
2.4.8. Учрежденческая ISDN АТС
2.4.9. ISDN-мультиплексор (IMUX)
2.5.1. Пользовательская информация
2.6.1. Соединения канальной коммутации
2.7. Нумерация и идентификация
2.7.1. Номера телефонов абонентов ISDN
2.7.2. Идентификация вызывающего абонента
2.8. Организация межсетевого взаимодействия
3.1. Услуги ISDN и их классификация
3.2.1. Мультиплексирование номера абонента
3.2.2. Идентификация вызывающей линии (CLI)
3.2.4. Закрытая пользовательская группа (CUG)
4. Передача 'пользователь-сеть'
4.1.1. Структура пользовательской информации
4.2. Кабель основного абонентского доступа
4.2.1. Конфигурация 'точка-точка'
4.2.2. Конфигурация 'точка-многоточка' (пассивная шина)
4.2.6. Обнаружение столкновений (коллизий) и спорные решения
4.3. Цифровая абонентская линия основного доступа
5.1. Сигнализация 'пользователь-сеть'
5.2. Сообщения 'пользователь-сеть'
5.2.1. Передача импульсного пакета информации
5.2.3. Посылка перекрытия информации
5.2.4. Ответ из нескольких терминалов
5.3. Структура сообщения 'пользователь-сеть'
5.3.1. Элементы сообщения SETUP (начало установления соединения)
5.4. Сигнализация между узлами
7. Цифровая интегральная сеть на участке железной дороги
7.1. История создания интегральных цифровых сетей связи
7.2. Идеология организации интегральной сети
7.3. Интеграция на уровне коммутационного и каналообразующего оборудования
7.4. Интеграция на уровне общетехнологической и оперативно-технологической связи
Введение
Системы электрической связи являются важным средством взаимодействия людей. Современное развитие техники связи характеризуется цифровой формой представления сигналов (речь, текст, данные и изображения), которые передаются и обрабатываются.
Средства телекоммуникаций развиваются очень быстро. Реализация с их помощью многофункционального сервиса (голос, данные, графика, неподвижные и подвижные изображения) требует наличия: высокопроизводительных систем передачи, отличающихся широким диапазоном скоростей; мощных устройств коммуникации, которые приспособлены к различным трафикам. Для систем телекоммуникаций, реализованных с использованием современных компьютерных технологий, необходимо совершенное программное обеспечение.
Стандартизация, логическая корректность, совместимость процедур обмена – необходимые условия для нормального функционирования современных телекоммуникационных систем.
Этим требованиям в полной мере отвечают цифровые сети в том числе системы передачи синхронной цифровой иерархии (SDH) и системы цифровой коммутации. Интегральные цифровые сети (Integrated Digital Network – IDN) дают возможность в единой форме передавать дискретные (телеграф, передача данных) и аналоговые (голос, видеоизображения) сообщения.
Интеграция в цифровых сетях связи может проводиться следующими способами:
- на уровне терминальных устройств;
- на уровне каналообразующего и коммутационного оборудования;
- путем объединения сетей различного назначения;
- на уровне предоставления услуг.
Интеграция на уровне терминальных устройств позволяет использовать один тип терминального устройства для выполнения различных функций (персональный компьютер – для организации телефонных переговоров, цифровой телефонный аппарат – для реализации функций директорского коммутатора и т.п.).
Интеграция на уровне каналообразующего и коммутационного оборудования позволяет использовать цифровую систему коммутации в качестве оборудования каналообразования.
Интеграция на уровне объединения сетей различного назначения позволяет создать интегральную сеть, реализующую функции разнообразных сетей (например, интегральная технологическая сеть позволяет объединить в себе функции оперативно-технологической и общетехнологической связи или интегральная сеть может объединять телефонную сеть и сеть передачи данных).
Интеграция на уровне предоставления услуг позволит сконцентрировать все функциональные возможности обслуживания и передать их по абонентской линии с использованием одного и того же абонентского номера.
Объединение сетей различного функционального назначения может проводиться путем интеграции сети передачи данных в телефонную сеть или наоборот.
До недавнего времени во всем мире интеграция велась в направлении создания цифровых сетей интегрального обслуживания ISDN (Integrated Service Digital Network), а именно способом интеграции сети передачи данных в телефонную сеть. Сегодня уже есть реальные результаты в создании интегральных сетей, использующих идеологию IP, что позволит организовать передачу голосовых сообщений по сети передачи данных.
В данной книге рассматриваются вопросы создания интегральной сети в основу которой положена телефонная сеть.
Вопросы построения интегральной сети с использованием сети передачи данных будут рассмотрены в следующих книгах.
Цифровые сети интегрального обслуживания ISDN широко внедряются как средство передачи любого вида информации стандартизированным способом.
Все большее распространение в компьютерных технологиях получают видео- и мультимедиа приложения. В ближайшем будущем ISDN будет поддерживать эти приложения.
Сегодня можно отметить такие характеристики ISDN-технологии:
- значительное повышение производительности при обработке информации;
- интеграция цифровой информации и речи;
- расширение функциональных возможностей при обслуживании телефонных связей;
- повышение скорости передачи данных до скорости 64 – 128 кбит/с при снижении стоимости передачи.
1. Цифровые системы передачи SDH и PDH. История SDH и PDH
В начале 70-х годов на смену аналоговым системам передачи с частотным разделением каналов пришли цифровые, в основу которых был положен метод преобразования аналогового сигнала в цифровой, известный как импульсно-кодовая модуляция ИКМ (Pulse Code Modulation – РСМ). Аналоговый сигнал (например, звуковой сигнал, соответствующий человеческому голосу) проходит три фазы преобразования: дискретизация по времени с частотой 8 кГц, квантование по уровню и кодирование полученных отсчетов восемью битами по законам А или m. Ясно, что передавать потоки байтов, соответствующих каждому разговору, по отдельным парам кабеля – расточительно. Поэтому, применяя технику временного уплотнения, цифровые потоки по 64 кбит/с нескольких каналов (N) мультиплексировались в один общий поток со скоростью N´64 кбит/с, не учитывая служебной информации. В Европе N было принято равным 30, еще два канала по 64 кбит/с отводилось под передачу сигнализации и синхрослова начала кадра. Таким образом, общая скорость первичного цифрового потока составила 2048 кбит/с. В Северной Америке и Японии N было выбрано равным 24 и скорость, соответственно, составила 1544 кбит/с.
Временное разделение каналов ВРК (Time Division Multiplexing – TDM), разработанное для передачи ИКМ - сигналов, получило широкое распространение в системах связи. В настоящее время цифровая аппаратура связи строится на этих двух ключевых принципах: ВРК и ИКМ. Величина скорости в индивидуальном канале, равная 64 кбит/с, была выбрана исходя из необходимости передачи речевых сообщений и признана во всем мире. Впоследствии те же стандартные цифровые каналы по 64 кбит/с, получившие наименование ОЦК (основной цифровой канал), стали использоваться и для передачи.
Некоторое время спустя возникла идея повысить эффективность использования линейных трактов как наиболее дорогостоящего звена в цепи передачи информации от одной точки к другой. Решение заключалось в дополнительном уплотнении линейного тракта. Для этого несколько первичных цифровых потоков (2048 кбит/с) мультиплексировались в еще более скоростной поток. Этому способствовали также успехи в развитии волоконной оптики, которая стала использоваться в качестве физической среды для передачи сигналов.
К сожалению, отсутствие единого мирового стандарта стало причиной появления различных структур кадров сигналов и схем мультиплексирования в Европе (стандарты ETSI), Северной Америке и Японии (стандарты ANSI).
Несколько позже Международный союз электросвязи (ITU - Т) принял ряд запоздавших рекомендаций, касающихся иерархии скоростей, интерфейсов и структуры циклов: G.702, G.703, G.704.
1.1. 'Почти синхронная' сеть (PDH)
Термин "плезиохронная" в переводе с греческого означает "почти синхронная". Мультиплексоры в таких сетях не обязательно должны быть жестко засинхронизированы, т.е. не должны использовать единый источник синхронизации. Более того, ограничения на стабильность задающих генераторов мультиплексоров не очень строгие – порядка 10-6. Частотные расхождения компенсируются процедурой, которая носит название "битовое выравнивание скоростей" (битовый стаффинг). Суть этого алгоритма заключается в том, что в выходном потоке закладывается некоторая избыточность, которая в зависимости от соотношения скоростей заполняется пустыми битами или используется для передачи информационных битов. Специальные команды согласования скоростей задают то, чем на самом деле заполнены эти зарезервированные биты. Данная процедура используется на каждом уровне существующих сетей передачи с плезиохронным мультиплексированием (PDH – Plesiochronous Digital Hierarchy), как показано на рис. 1.1.
Рис. 1.1. Плезиохронное мультиплексирование
1.2. Стандарты SONET и SDH
В середине 80-х годов операторы связи ясно осознали, что сети PDH в силу своих недостатков перестали удовлетворять возросшим новым требованиям к сетям передачи информации. Острая необходимость в стандартизации волоконно-оптических сетей возникла после неудачных попыток состыковать оборудование различных производителей. В 1985 г. Американский национальный институт стандартов ANSI сформировал стандарт, базирующийся на концепции единой синхронной сети SONET (Synchronous Optical Network), который определял наряду с оптическим интерфейсом формат сигнала и скорость его передачи.
Стандарт SONET лег в основу международного стандарта синхронной цифровой иерархии SDH (Synchronous Digital Hierarchy), впервые принятого ITU-T в ноябре 1988 г. (рекомендации G.707, G.708, G.709).
Скорости передачи SDH (табл. 1) жестко связаны отношениями 1:4:16:64. Линейный сигнал соответствующего уровня называется синхронным транспортным модулем (Synchronous Tran-sport Module – STM) и обозначается STM-N, где N=1, 4, 16, 64.
Таблица 1 - Скорости передачи в иерархиях SONET и SDH
|
SONET |
SDH |
Скорость передачи, Мбит/с |
|
|
Электрический сигнал |
Оптический сигнал |
||
|
STS-1 |
ОС-1 |
SТM-0 |
50,688 |
|
STS-3 |
ОС-3 |
STM-1 |
155,52 |
|
- |
ОС-9 |
- |
466,56 |
|
- |
ОС-12 |
STM-4 |
622,08 |
|
- |
ОС-18 |
- |
933,12 |
|
- |
ОС-24 |
- |
1244,16 |
|
- |
ОС-36 |
- |
1866,24 |
|
- |
ОС-48 |
STM-16 |
2488,32 |
|
- |
ОС-192 |
STM-64 |
9953,28 |
Обозначения: STS – Synchronous Transport Signal; OC – Optical Carrier; STM – Synchronous Transport Module.
Примечание: Иерархия скоростей SONET имеет несколько большее количество градаций, чем SDН.
Субпервичный транспортный модуль STM-0 не является уровнем SDH и не может использоваться на интерфейсах сетевых узлов. Он применяется в качестве формата линейного сигнала в радиорелейных и спутниковых линиях, не рассчитанных на STM-1. Уровни SDH, начиная с четвертого, имеют только оптические интерфейсы.
В рамках SDH разработана не только новая иерархия скоростей передачи и схемы мультиплексирования цифровых потоков, но и перспективная концепция построения и развития сетей связи. Многие страны уже несколько лет успешно эксплуатируют и развивают синхронные сети. Постепенно аппаратура SDH вытесняет существующие системы PDH. Ведущие производители резко сократили выпуск оборудования PDH и направили свои усилия на дальнейшее развитие систем SDH, а также на создание нового оборудования, использующего технологию с асинхронным режимом передачи ATM (Asynchronous Transfer Mode). Кстати, сети SDH оказались также удобными в качестве транспортной среды для передачи АТМ-потоков.
1.3. Особенности мультиплексирования
Характерная особенность PDH проявляется в том, что при переходе с одного уровня на другой необходимо выполнить все промежуточные шаги по мультиплексированию, следуя принятой схеме: 2 Мбит/с ´ 4 Þ 8 Мбит/с ´ 4 Þ 34 Мбит/с ´ 4Þ140 Мбит/с (рис. 1.2). Таким образом, для получения потока 140 Мбит/с потребуется шестнадцать мультиплексоров 2Þ 8, четыре мультиплексора 8 Þ 34 и один – 34 Þ 140. Доступ к любому сигналу 2 Мбит/с из сформированного потока 140 Мбит/с возможен только после полного демультиплексирования, для чего необходимо пройти через все ступени преобразований вниз и установить к тому же еще столько же демультиплексоров (в случае, если требуется выделить все 64 первичных сигнала). Причина таких громоздких преобразований состоит в том, что, применяя технику битового выравнивания скоростей на каждом уровне иерархии, невозможно указать точное место нахождения сигнала 2 Мбит/с внутри потока 140 Мбит/с без демультиплексирования каждого уровня (рис. 1.1).
Рис. 1.2. Операции преобразования потока пользователя 2 Мбит/с в поток 140 Мбит/с по схеме PDH
Этот недостаток плезиохронного мультиплексирования порождает проблему гибкости PDH-сетей в предоставлении сервиса, что определяется тем, какие материальные и временные затраты необходимо обеспечить сетевому оператору для удовлетворения потребности пользователя в предоставлении ему выделенной линии 2 Мбит/с.
Следует заметить, что подавляющее большинство современных PDH-мультиплексоров внешне выполнены без одной или даже двух промежуточных ступеней. Например, мультиплексор COM-BIMUX фирмы Lucent Technologies объединяет 16 первичных потоков по схеме 2 Мбит/с ´ 16 Þ 34 Мбит/с, но внутренняя схема преобразований все-таки остается той же.
Принципы плезиохронного и синхронного мультиплексирования
На рис.1.1 представлена условная схема мультиплексирования двух компонентных потоков в результирующий (агрегатный) поток. При плезиохронном мультиплексировании начало кадра каждого компонентного потока никак не связано с началом кадра агрегатного потока. Так как из-за того, что компонентные и агрегатный потоки никак между собой не синхронизированы, возникает необходимость в выравнивании скоростей. Для этого скорость агрегатного потока выбирается несколько большей, чем суммарная скорость компонентных потоков. "Избыточные" биты регулируют длину кадра агрегатного потока и тем самым согласуют разность скоростей независимых генераторов источников (например, 2 Мбит/с) и генераторного оборудования мультиплексора. Это достигается благодаря тому, что в каждом конкретном кадре дополнительные биты могут быть либо заняты информацией, либо "балластом". Естественно, в формате кадра агрегатного потока позиции, в которых размещаются команды согласования скоростей, а также сами биты выравнивания строго зафиксированы.
Схема плезиохронного мультиплексирования строится так, что агрегатные потоки становятся, в свою очередь, компонентными при мультиплексировании на более высоком уровне. При этом используется описанная выше процедура согласования скоростей. Поскольку определить границы кадров исходных компонентных потоков в такой двух- или более ступенчатой схеме невозможно, то, чтобы на приемной стороне "добраться" до первичного потока, необходимо "разобрать" (демультиплексировать) все промежуточные кадровые структуры и удалить избыточные биты.
Идея синхронного мультиплексирования проиллюстрирована на рис. 1.3 и состоит в том, что входные (трибутивные) потоки как бы помещаются в специальные структуры - "виртуальные контейнеры". В составе агрегатного потока существуют указатели (Pointers), занимающие известные постоянные позиции относительно начала кадра и однозначно идентифицирующие первые байты виртуальных контейнеров. Благодаря этому нетрудно найти и выделить любой трибутивный поток внутри группового сигнала независимо от уровня мультиплексирования.
На рис. 1.4 в качестве иллюстрации приведена схема некоего сетевого узла PDH. Допустим, пользователь находится недалеко от сетевого узла, через который проходит скоростная магистраль 140 Мбит/с. Предоставить пользователю канал 2 Мбит/с в этом случае может оказаться не так просто, как это кажется на первый взгляд. Возможно, придется установить еще два дополнительных мультиплексора 2Þ34 с комплектами цифровых распределительных рамок DDF (Digital Distribution Frame) и вручную провести все монтажные работы, связанные с инсталляцией дополнительного оборудования и проключением новых трактов.
Рис. 1.3. Синхронное мультиплексирование
Вообще любой плезиохронный узел, в том числе и рассмотренный в качестве примера, должен состоять как минимум из одной пары однотипных терминальных мультиплексоров ТМ (Terminal Multiplexer), установленных "спина к спине".
Рис. 1.4. Плезиохронный сетевой узел
(OLTE – Optical Line Terminal Equipment – оконечное оборудование оптической линии)
В сетях, построенных на основе аппаратуры SDH, задача организации по требованию линий со скоростью 2 Мбит/с (или иными скоростями) значительно упрощается, поскольку синхронный мультиплексор выделяет и вставляет требуемые компонентные сигналы, не разбирая и не собирая весь агрегатный поток. Не вдаваясь в подробности, отметим, что для этого служит так называемый указатель (Pointer), который однозначно идентифицирует местоположение соответствующего потока. У каждого потока есть свой указатель. Указатель в совокупности с принципом синхронного побайтового мультиплексирования позволяет определить положение любого потока в любом месте сети и в любое время. Более детально это показано на рис. 1.5.
Рис. 1.5. Структура мультиплексирования SDH
Рассмотрим синхронный узел сети SDH уровня STM-1 (рис. 1.6). Размещенный в узле мультиплексор ввода-вывода ADM (Add-Drop Multiplexer) имеет два блока линейных интерфейсов LPU (Line Port Unit), что позволяет включать его как бы в разрыв линии. В этом случае централизованная система управления видит такой мультиплексор как единый сетевой элемент NE (Network Element). Доступ к потокам пользователей предоставляют платы ввода-вывода, которые называют трибутивными (Tributary Cards). Матрица коммутации выполняет обычно любые кросс-соединения между линейными и трибутивной сторонами. Причем все работы по установлению или упразднению соединений производятся программно из центра управления в течение нескольких десятков секунд. Таким образом, даже в самом худшем случае, когда аппаратная конфигурация мультиплексора поставлена не в полном объеме, для организации ввода-вывода новых потоков придется доукомплектовать последний лишь одной дополнительной платой трибутивных интерфейсов TPU (Tributary Port Unit).
Рис. 1.6. Синхронный сетевой узел
Мультиплексирование SDH
Прежде всего все исходные сигналы оформляются в виде контейнеров, обозначаемых С-п, где n = 1 – 4. Контейнеры представляют собой группы байтов, выделенных для переноса сигналов со скоростями по рекомендации G.702.
В связи с появлением понятия контейнера возникает необходимость во ведении такого понятия, как "инкапсуляция". Один фрейм SDH можно представить в виде контейнера стандартного размера. Стандартный контейнер имеет заголовок и внутреннюю емкость для размещения полезной нагрузки. В такой контейнер могут помещаться однотипные контейнеры меньшего размера (контейнеры нижних уровней), которые также должны иметь заголовок и полезную нагрузку и так далее (методом последовательных вложений – икапсуляций). Контейнеры С-п служат для инкапсуляции трибов (компонентных потоков). Термин "инкапсуляция" отображает физический смысл процесса, а логически происходит отображение структуры фрейма соответствующего триба на структуру инкапсулирующего его контейнера.
Для передачи сопутствующей (управляющей) информации к каждому контейнеру добавляется заголовок пути РОН (Path Overhead), в результате чего формируется виртуальный контейнер VC: VC = C+POH. Указатель виртуального контейнера, определяющий положение VC внутри кадра STM-1, и сам VC составляют трибутивный блок TU: TU = VC+PTR (PTR - указатель трибутивного блока). Группа трибутивных блоков TUG, получаемая в результате побайтового мультиплексирования блоков TU, позволяет комбинировать TU различного порядка в более емкие структуры: TUG = n´TU. Для VC высших порядков (3-го и 4-го), аналогичные структуры носят названия:
- административный блок AU-4
AU-4 = VC-4+Pointer,
- административная группа AUG
AUG = AU-3+AU-4.
Результирующий сигнал STM-N определяется соотношением STM-N = AUG´N+SOH (SOH - секционный заголовок).
Итак, сети SDH представляются более гибкими во всех отношениях - как в плане предоставления услуг, так и в части перемаршрутизации потоков с точки зрения пользователей и оператора сети. Организация новых каналов требует меньше времени и достигается с использованием меньшего количества оборудования. При этом происходит снижение энергопотребления, экономятся производственные площади и уменьшаются затраты на эксплуатацию.
1.4. Сетевое управление
Огромное преимущество сетей SDH, заложенное на этапе разработки и принятия стандартов, состоит в возможностях централизованного мониторинга и управления всеми компонентами сети. Для этих целей в структуре фрейма выделены 12 байт D1 – D12, которые образуют канал передачи данных DCC (Data Communication Channel) с общей скоростью 768 кбит/с. При этом полоса 192 кбит/с отведена каналу регенеративной секции (D1 – D3), а 576 кбит/с – каналу мультиплексной секции (D4 – D12). По этому каналу от централизованной системы управления ко всем сетевым элементам (мультиплексорам, регенераторам, кросс-коннекторам) и обратно передается управляющая информация. Система управления предоставляет не только все возможности по конфигурированию сетевых элементов, отслеживанию и регистрации аварий, сбору статистики, но и обеспечивает управление на сетевом уровне. Она следит за работоспособностью трактов и каналов, устанавливает постоянные соединения между любыми конечными точками и в некоторых случаях может перераспределять трафик по обходным маршрутам при повреждениях рабочих маршрутов. Кроме того, она может осуществлять примитивное сетевое планирование. Это означает, что синхронные сети являются полностью программно управляемыми.
В SDH около 10% общей пропускной способности отведено для передачи различной вспомогательной информации (кроме DCC), это: контроль за достоверностью передаваемой информации сразу на нескольких уровнях; автоматическое переключение на резервный линейный тракт; служебная связь; дополнительные каналы передачи данных, которые оператор может использовать по своему усмотрению; байты, зарезервированные для будущих стандартов, а также другая служебная информация. Главное то, что использование всех этих байтов строго регламентировано стандартом и принято во всем мире.
В сетях PDH для передачи всей этой дополнительной информации места явно недостаточно, и стандартами это не оговорено. Поэтому производители были вынуждены передавать вспомогательную информацию, вводя ее непосредственно в оконечное оборудование оптической линии (линейного тракта) OLTE каждый по-своему. Понятно, что это порождало массу проблем, в том числе и в управлении, которое предоставляло очень ограниченный набор возможностей. В основном это были контролирующие функции, не нашедшие широкого распространения. Кроме того, часть операций все же приходилось выполнять вручную.
1.5. Стандартизация интерфейсов
В SDH стандартизированы все оптические и электрические интерфейсы, что позволяет объединять оборудование разных производителей. Это означает, что строго определены линейные скорости, длины волн, уровни излучения, форма импульсов (G.957), кодирование, а также кадровые структуры линейных сигналов, заголовки и размещение полезной нагрузки внутри кадров (G.708, G.709). Система управления в этом случае все равно остается у каждого своя. Однако, как правило, все они имеют стандартный интерфейс Q3 для подключения к системе управления сетями TMN (Telecommunications Management Network) высшего уровня. В настоящее время уже созданы ТМN-системы, управляющие оборудованием двух и даже трех поставщиков.
В системах PDH оптические стыки не стандартизированы и, как уже упоминалось выше, каждый производитель пытается за счет оконечного оборудования линейного тракта сгладить недостатки плезиохронных сетей в ограничении свободного места для передачи вспомогательной информации. Поэтому объединение аппаратуры PDH различных производителей по линейным стыкам практически невозможно.
Три различные схемы мультиплексирования PDH, используемые в Европе, Северной Америке и Японии, порождают проблему несовместимости. В синхронных же сетях стандарт SDH, принятый ITU-T, является всемирным и определяет пути перехода от европейского стандарта SDH к SONET и наоборот.
1.6. Ограничения по скорости передачи
Новые широкополосные виды услуг, такие как интерактивное телевидение, видеоконференцсвязь, доступ к обширным информационным хранилищам и другие, требуют линий связи с высокой пропускной способностью.
Самая высокая скорость Европейского стандарта иерархии PDH - 140 Мбит/с (некоторые компании, производящие телекоммуникационное оборудование, выпускают аппаратуру 5-го не утвержденного комитетом ITU-T уровня со скоростью 565 Мбит/с). Это обстоятельство сдерживает развитие новых служб. В то же время нижняя скорость иерархии SDH составляет 155 Мбит/с.
Синхронные сети способны переносить не только традиционный речевой трафик, но и сигналы другой природы: компьютерные файлы, видео, телевизионные программы, неподвижные изображения и др. Универсальные возможности передачи разнородных сигналов достигаются благодаря так называемому "принципу контейнерных перевозок". Содержимое контейнеров может быть различным – это и речь, и АТМ-ячейки, а также любые другие сигналы, которые, возможно, появятся в будущем.
Для этого в SDH введен механизм, который называется "сцепка контейнеров" (конкатенация), когда для передачи цифровых сигналов с высокой нестандартной скоростью несколько однотипных контейнеров объединяются в один большего размера. Конечно же, SDH-оборудование может ввести и вывести из общего потока и потоки 2 Мбит/с, а также почти все сигналы плезиохронной иерархии.
1.7. Поддержка различных сетевых топологий
Если аппаратура PDH спроектирована в основном лишь для связей типа "точка – точка", то синхронные мультиплексоры и кросс-коннекторы SDH конструктивно обеспечивают поддержку топологий "цепь", "звезда", "кольцо". И, что самое важное, разработаны эффективные и полностью автоматические механизмы защиты, действующие на разных уровнях и нередко дублирующие друг друга, что повышает надежность и живучесть синхронных сетей.
Выводы
Перечисленные выше сравнения говорят в пользу SDH. И все же следует заметить, что повсеместно игнорировать PDH-аппаратуру не стоит. При разработке конкретного проекта необходимо проводить технико-экономическое обоснование выбора того или иного вида оборудования. Может оказаться, что в некоторых случаях, например для связи базовой станции с ее вызывным концентратором, PDH-мультиплексоры на 34 Мбит/с вполне удовлетворят заданным требованиям.
2. Общие сведения об ISDN
2.1. Назначение ISDN
Цифровая сеть с интеграцией служб ISDN представляет собой разновидность сети связи, в которой производится передача речи, данных, текста и изображений между сетевыми точками доступа в цифровом виде. CCITT* определяет ISDN как:
"Сеть, полученную из телефонии IDN, которая обеспечивает цифровое соединение для предоставления широкого диапазона услуг, к которому пользователи имеют доступ с помощью ограниченного ряда стандартных многоцелевых интерфейсов "пользователь – сеть".
ISDN базируется на цифровой телефонной сети, называемой интегральной цифровой сетью IDN, которая включает в себя:
- обычные двухпроводные абонентские линии;
- 32-х или 24-х канальную звеньевую структуру с ИКМ;
- систему сигнализации №7.
ISDN обеспечивает цифровые соединения. Это означает, что терминалы и абонентские линии являются цифровыми. Цифровая коммутация реализует более качественную и гибкую передачу информации по сравнению с аналоговой коммутацией.
ISDN предоставляет все существующие телекоммуникационные услуги, а также сможет предоставлять перспективные услуги в будущем.
Пользователи ISDN имеют доступ к различным видам услуг посредством стандартных интерфейсов "пользователь – сеть" независимо от запрашиваемой услуги.
Некоторыми другими характеристиками ISDN являются:
- один доступ "пользователь – сеть" может использоваться для нескольких соединений одновременно;
- по всей ISDN используется внеканальная сигнализация, это означает, что сигнализация не будет нарушать соединение;
- система сигнализации DSS1 (между пользователем и сетью) намного мощнее старой абонентской сигнализации.
2.1.1. Основные применения
До недавнего времени существовали раздельные сети для передачи голоса и различных видов данных, абоненты имели отдельные каналы доступа к различным сетям и услугам (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Отдельные точки доступа терминалов
ISDN предоставляет абонентам доступ к этим услугам (как разговорным, так и не разговорным) по одной цифровой абонентской линии. Эти службы, в некоторых случаях зависящие от типа терминала, являются доступными абоненту посредством одного терминала (рис. 2.2).
Доступ имеет ряд разделенных во времени информационных каналов и отдельный канал для сигнализации.
ISDN может также функционировать как шлюзовая сеть, подключенная к другим выделенным сетям, таким как сеть передачи данных с коммутацией пакетов и телефонная сеть (рис. 2.3).
Рис. 2.2. Общая точка доступа к различным терминалам в ISDN
Рис. 2.3. Доступ терминалов ISDN к различным сетям
ISDN может быть географически расширена по территории всей страны, использоваться в ограниченной географической местности или применяться для отдельного ведомства.
Пример применений
Абонент ISDN одновременно может наблюдать изображение на терминале видеотекса и беседовать с клиентом по телефону. Это является примером объединения (интеграции) данных и речи, передаваемых по одной и той же абонентской линии. Следует отметить, что линия, используемая для такой интегрированной связи, представляет собой существующий двухпроводный абонентский шлейф.
2.2. Доступы 'пользователь-сеть'
Существуют два типа доступов "пользователь – сеть", регламентируемых CCITT. Они приспособлены к особым ситуациям нагрузки трафика с установленным количеством каналов коммутации.
2.2.1. Основной (базовый) доступ (BRA)
Основной доступ используется при малых нагрузках трафика. Обычно он включает один канал сигнализации (D) и два информационных канала (В). Примером абонентской связи через основной доступ является частный дом или предприятие малого бизнеса. Основной доступ использует общую двухпроводную абонентскую линию (рис. 2.4).
Рис. 2.4. Основной доступ
2.2.2. Первичный доступ (PRA)
Этот доступ может применяться при большем трафике, чем при основном доступе. Двумя примерами устройств, которые могут быть подключены к первичному доступу, являются ISDN учрежденческая АТС (ISPBX) и ISDN-мультиплексор (MUX – Multiplexer) – IMUX. ISРВХ может быть соединена с ISDN через один или несколько первичных доступов в зависимости от трафика, поступающего от ISРВХ. IMUX соединяется с ISDN через один первичный доступ.
Первичный доступ может иметь любую из следующих комбинаций каналов абонентского доступа (рис. 2.5):
- один канал сигнализации и до 23-х каналов коммутации;
- до 24-х каналов коммутации;
- один канал сигнализации и до 30-ти информационных каналов;
- до 31-го информационного канала.
Рис. 2.5. Первичный доступ
Канал сигнализации для первичного доступа может быть расположен в другом первичном доступе. Тогда такой первичный доступ будет содержать только информационные каналы.
Применение
Две структуры доступа "пользователь-сеть", описанные выше, основаны на звеньях коммутации, уже существующих в телефонной сети общего пользования (PSTN).
Обычная двухпроводная абонентская линия используется для основного доступа и такая способность линии ограничивает ряд каналов пользовательского доступа двумя информационными каналами и одним каналом сигнализации.
Первичный доступ основан на ИКМ - звеньях, уже используемых в телефонных сетях. Существует два типа систем с ИКМ, одна со скоростью передачи 2048 кбит/с, а другая – 1544 кбит/с.
Система ИКМ со скоростью 2048 кбит/c имеет максимум 31 канал, а система ИКМ со скоростью 1544 кбит/с – 24 канала.
2.3. Каналы абонентского доступа
В традиционной телефонной сети пользователь связывается с центральным коммутатором (АТС) через абонентскую линию. Местная абонентская линия состоит из одного аналогового канала, применяемого для передачи по сети сигналов (например, при наборе телефонного номера), и информации (разговора, звука, видеоинформации или двоичных данных).
В ISDN местная абонентская линия передает только цифровые данные, хотя она может быть любого типа, доступного в современной коммуникационной среде. Местная линия ISDN связывает оборудование пользователя с аппаратурой местной станции. Абонентская линия ISDN состоит из отдельных логических каналов, которые можно комбинировать для предоставления пользователю интерфейса с ISDN. Эти логические каналы разделяются на три типа. При передаче по местной абонентской линии каждому каналу отводится свой интервал времени. Для этого используется процесс мультиплексирования с разделением по времени. Кроме того, каналам ISDN присваивается категория согласно их использованию (передача сигналов или передача данных) и в соответствии со стандартной скоростью передачи данных по каналу конкретного типа.
Различные типы каналов абонентского доступа ISDN представлены в табл. 2.1.
Таблица 2.1 – Типы каналов ISDN
|
Тип канала |
Определение |
|
D – канал |
Канал D (Device) используется для передачи информации сигнализации |
|
В – канал |
Канал В (Bearer) применяется для передачи цифровой информации между терминалом и местной станцией ISDN |
|
Н – канал |
Канал Н с повышенной скоростью (Higher Bit Rate Channel) используется для услуг, которым необходима более высокая скорость передачи данных, чем обеспечиваемая В-каналом |
2.3.1. D – канал
Основным назначением D – канала является перенос через ISDN информации сигнализации, относящейся к контролю соединений коммутации каналов.
D – канал переносит информацию о сигнализации между терминалом и местной станцией ISDN в двух направлениях. На станции информация сигнализации направляется непосредственно к управляющему устройству системы коммутации для установления соединения.
Хотя информация сигнализации имеет наибольший приоритет по D – каналу, существует возможность передачи по этому каналу других видов информации.
Сообщения между абонентами также посылаются по D – каналам. Это краткие текстовые сообщения, передаваемые между двумя пользовательскими терминалами. Такие сообщения подвергаются контролю на станции, но не обрабатываются. Они непосредственно передаются принимающему терминалу. D – канал также может использоваться для передачи ограниченного количества пакетов данных, предназначенных для коммутации, через ISDN пакетному манипулятору сети передачи данных с коммутацией пакетов.
2.3.2. В – канал
В – канал предназначен для переноса широкой разновидности цифровой информации между терминалом и местной станцией ISDN в двух направлениях. Поэтому В – канал продолжается от местной станции ISDN непосредственно через сеть ISDN по направлению к другой местной станции ISDN, а далее к назначенному терминалу.
Примерами информации, переносимой по В – каналу, являются закодированный (ИКМ) речевой сигнал и цифровые данные.
2.3.3. Битовая скорость
В – каналы имеют битовую скорость 64 кбит/с, тогда как для D – канала существуют две битовые скорости.
Когда D – канал используется в качестве канала сигнализации для основного доступа, для двух В – каналов достаточно иметь скорость 16 кбит/с с целью передачи информации сигнализации, а также для управления ограниченным количеством информации, передаваемой между абонентами.
Первичный доступ содержит до 30-ти В – каналов и соответственно требуется больший объем информации для передачи сигнализации. D – канал для первичного доступа имеет битовую скорость 64 кбит/с.
Заметим, что D – и В – каналы являются полностью дуплексными.
2.3.4. Дополнительные каналы
Первичный интерфейс может быть использован для поддержки Н – каналов. Некоторые из этих структур включают в себя D – канал со скоростью передачи 64 кбит/с для контроля сигнализации. Когда D – канал отсутствует, то считается, что D – канал по другому первичному интерфейсу при таком же расположении абонента будет обеспечивать любую требуемую сигнализацию. Высокая битовая скорость Н – канала может быть использована, например, при факсимильной связи или передаче видеоинформации. В настоящее время определены три Н – канала:
- Канал Н0 первичного интерфейса. Это канал со скоростью 384 кбит/с, содержащий 6 непрерывных каналов по 64 кбит/с.
- Канал Н1 первичного интерфейса. Представляет собой канал со скоростью 1536 кбит/с для интерфейса Т1 (1544 кбит/с).
- Канал Н12. Состоит из одного канала 1920 кбит/с (30 каналов по 64 кбит/с) и одного D – канала.
2.4. Оборудование абонента
Термин "абонент" обозначает человека. Потребитель ISDN тоже является человеком. Термин "пользователь" обозначает как человека, так и компьютер, представленный потребителем для использования услуг и удобств сети. По умолчанию термин "пользователь" обозначает терминал ISDN.
2.4.1. Основные функциональные группы
Оборудование абонента ISDN может быть классифицировано в соответствии с рис. 2.6.
Рис. 2.6. Группы функционального оборудования:
ТЕ 1 - оконечное оборудование 1-го типа; ТЕ 2 - оконечное оборудование 2-го типа; ТА - оконечный адаптер; NT - сетевое окончание
Специальные групповые функции могут быть образованы одной или несколькими частями оборудования. Также несколько функциональных групп могут быть представлены в одной части оборудования.
2.4.2. Терминал ISDN (ТЕ1)
Существуют ISDN - терминалы, начиная от самых простых речевых телефонных аппаратов до комплексных универсальных компьютеров.
Примеры терминалов ISDN:
- цифровые телефонные терминалы;
- персональные компьютеры;
- телетексные терминалы;
- терминалы телефакса;
- терминалы видеотекса;
- многофункциональные терминалы.
Приведем некоторые из новых дополнительных услуг, обеспечиваемых терминалами ISDN:
- отображение текстовых сообщений, данных по оплате, номера вызывающего абонента;
- сохранение номеров вызывающих абонентов;
- ускоренный набор номера;
- сохранение последних 10 набранных номеров;
- повторный набор одного из последних 10 набранных номеров;
- набор номера по внутреннему телефонному справочнику с фамилией и телефонным номером.
Терминал ISDN имеет интерфейс непосредственно к ISDN, который реализуется в соответствии со стандартом пользовательских интерфейсов. В терминал также включена некоторая логика (в микропроцессоре) для управления межсетевым взаимодействием со станцией ISDN.
Обычно такой терминал имеет в качестве минимального оборудования телефонную трубку, устройство для цифрового набора номера, дисплей для текстовых сообщений и номера телефонов абонентов и, возможно, клавиатуру для набора текстовых сообщений.
2.4.3. Не ISDN-терминалы (ТЕ2)
Терминалы типа ТЕ2 имеют интерфейсы, которые выполнены в соответствии с рекомендациями, отличными от ISDN-рекомендаций. Примером ТЕ2 является обычный аналоговый телефонный аппарат.
2.4.4. Оконечный адаптер (ТА)
Оконечный адаптер (терминальный адаптер – Terminal Adapter – ТА) снабжает не ISDN - терминал (ТЕ2) дополнительным аппаратным и программным обеспечением с целью соответствия стандарту ISDN-интерфейсов.
Существуют следующие типы оконечных адаптеров:
- абонентский, представляющий собой контроллер с соответствующим аппаратно-программным обеспечением;
- в виде монтажной платы для персонального компьютера (ПК).
Оконечный адаптер преобразует контрольные сигналы, используемые терминалом, в протокол, применяемый для передачи контрольных сообщений по каналу сигнализации, а также изменяет скорость и формат оконечных данных терминала (для передачи по каналам коммутации ISDN).
Совокупность ТА и ТЕ2 обеспечивает выполнение функций, аналогичных ТЕ1. Примером ТА является плата расширения и программное обеспечение для адаптации ПК к стандартному интерфейсу ISDN. Программное и аппаратное обеспечение ТА позволяет абоненту использовать экран и клавиатуру ПК для набора номера и управления сообщениями. ТА допускает выбор информационных каналов и подключение через плату расширения микротелефонной трубки к ПК.
Основные функции оконечного адаптера:
- преобразование протокола сигнализации;
- преобразование данных;
- ускоренный набор номера;
- удобство дисплея.
2.4.5. Сетевое окончание (NT1)
Сетевое окончание работает в качестве узла адаптации между терминалами или оконечными адаптерами и цифровой абонентской линией. Сетевое окончание располагается в помещении абонента.
NT1 содержит микропроцессор для контроля битовых потоков и управления ситуациями столкновения (коллизиями), которые происходят, когда несколько терминалов одновременно передают информацию по каналу сигнализации. Отметим, что есть несколько различных типов NT1 в зависимости, в основном, от количества информационных каналов.
Основные функции NT1:
- линейные соединения;
- эксплуатация линий;
- синхронизация;
- подача питания через интерфейс по направлению к терминалу;
- уплотнение битовых потоков;
- адаптация терминалов и абонентской линии;
- управление столкновениями (коллизиями).
2.4.6. Цифровая абонентская линия
Цифровая абонентская линия обеспечивает полную дуплексную передачу по одной металлической витой паре со скоростью, достаточной для поддержки работы ISDN при наличии двух информационных каналов и одного канала сигнализации. Физическое окончание цифровой абонентской линии на конце сети называется линейным окончанием (LT). Физическое окончание на абонентском конце называется сетевым окончанием (NT), как показано на рис. 2.7.
Цифровой битовый поток, передаваемый в каждом направлении по цифровой абонентской линии, разделяется во времени для обеспечения нескольких каналов абонентского доступа.
Так называемая пассивная шина соединяет до 8-ми терминалов с сетевым окончанием (NT1), как показано на рис. 2.8.
Шину называют пассивной, потому что прямую связь между терминалами по шине осуществить невозможно, не пройдя вначале через коммутационную станцию.
Рис. 2.7. Цифровая абонентская линия и пассивная шина
Рис. 2.8. Пассивная шина с 8-ю терминалами
2.4.7. Сетевое окончание (NТ2)
NT2 является функциональной группой с большим числом функций, таких как коммутация и обработка информации сигнализации.
Функции устройства NT2 может выполнять учрежденческая АТС ISPBX или же локальная сеть (LAN – Local Area Network). NT2 требует применения NT1 для адаптации к линии передачи. NT1 в этом случае отличается от NT1, упоминаемого ранее. Оно соединяется с ISDN по звену с числом каналов, большим чем 3, используемых в цифровой абонентской линии.
Основные функции NT2 включают:
- обработку информации сигнализации;
- мультиплексирование информации сигнализации;
- коммутацию данных;
- концентрацию данных;
- функции эксплуатации;
- физическое соединение.
2.4.8. Учрежденческая ISDN АТС
Для больших компаний со многими телефонными расширениями учрежденческая ISDN АТС (ISРВХ) может обеспечивать коммутационные функции, концентрацию трафика и другие возможности.
ISРВХ функционально мало отличается от ISDN местной станции, как показано на рис. 2.9.
Рис. 2.9. Использование учрежденческой ISDN АТС
2.4.9. ISDN-мультиплексор (IMUX)
Для удаленной группы пользователей ряд абонентских линий может быть уплотнен в мультиплексоре IMUX, подсоединенном к местной станции ISDN по уплотненному звену высшего порядка (рис. 2.10).
Информационные каналы, организуемые по абонентским линиям, будут иметь фиксированные канальные позиции в звене по направлению к ISDN.
Функциональные группы, описанные выше, могут быть скомбинированы различными способами. CCITT определил рекомендуемые конфигурации для стандартных комбинаций функциональных групп. Эти конфигурации полезны при идентификации различных возможных физических установок абонентского доступа к местной ISDN-станции.
Рис. 2.10. Использование ISDN-мультиплексора
2.4.10. Рекомендуемые конфигурации
В рекомендуемых конфигурациях используют 5 опорных точек, но только 3 из них к настоящему времени стандартизированы CCITT. Опорные точки отделяют различные функциональные группы и иногда соответствуют физическому интерфейсу между частями оборудования.
Рекомендуемые конфигурации, показанные на рис. 2.11, идентифицируют устройство абонентского доступа с возможностью работы при малом трафике и соответствуют основному доступу.
Рис. 2.11. Рекомендуемая конфигурация для трафика с малой мощностью
Опорная точка S отделяет ISDN-терминал (ТЕ1) от NT1 и соответствует пассивной шине.
Не ISDN-терминал (ТЕ2) соединяется через ТА с опорной точкой S. В этом случае существует опорная точка R между не ISDN-терминалом и ТА. Эта опорная точка отображена в X- или V- рекомендациях CCITT в зависимости от типа ТЕ2.
Две функциональные группы на местной станции, линейное окончание (LT) и станционное окончание (ЕТ) не имеют оконечного CCITT стандарта. То же самое применяется к опорной точке V, отделяющей LT от ЕТ. LT, однако, является окончанием звена коммутации на станции и должно выполнять, по крайней мере, функции передачи и приема на данном конце звена. ЕТ должно поддерживать обработку контроля вызова и управление звеном коммутации, но соответствующий стандарт CCITT не разработал.
И наконец, опорная точка U, расположенная между абонентским и станционным оборудованием, соответствует звену коммутации и представляется посредством двухпроводной цифровой абонентской линии.
Другая рекомендуемая конфигурация, стандартизированная CCITT, показана на рис. 2.12.
Рис. 2.12. Рекомендуемая конфигурация для более интенсивного трафика
Отличие заключается в том, что в данную конфигурацию включается функциональная группа NT2, а связь с местной ISDN-станцией осуществляется через звено с большей передающей способностью, чем у цифровой абонентской линии, используемой в первой конфигурации, что соответствует первичному доступу.
NT2 включает в себя больше функций, чем NT1 и соединяется через NT1 со звеном коммутации. Опорная точка Т разделяет две функциональные группы, но существуют также применения, в которых функции NT1 и NT2 интегрированы так, что опорная точка Т исчезает.
Опорная точка U на рис. 2.12 соответствует интерфейсу звена коммутации с большим числом каналов коммутации, чем в первой рекомендуемой конфигурации.
В общем случае при подключении к ISDN различного оборудования используется ряд опорных точек (интерфейсов) – R, S, T, U, как показано на рис. 2.13.
Рис. 2. 13. Опорные точки (интерфейсы) при подключении к ISDN
2.4.11. Сигнализация
Назначением сигнализации в ISDN является передача контрольной информации в узлы коммутации для установления вызова и контроля вызова через сеть ISDN.
Сигнализация в сети ISDN является гораздо более всесторонней и мощной, чем сигнализация в сети PSTN. Способность ISDN управлять множеством различных услуг ставит новые требования к возможностям сигнализации.
Сигнализация ISDN может быть разделена на 2 типа, как показано на рис. 2.14.
Рис. 2.14. Система сигнализации ISDN
Первый тип используется между абонентским терминалом и местной ISDN-станцией.
Эта сигнализация использует D – канал по цифровой абонентской линии и называется цифровой абонентской системой сигнализации 1 (DSS 1).
Второй тип сигнализации применяется между станциями. Стандартизированная система сигнализации по общему каналу №7 (SS7) используется для доставки контрольной информации всем включенным в сеть ISDN - станциям.
Следует отметить, что хотя контрольная информация имеет наивысший приоритет по каналу D, существует возможность передачи информации от пользователя к пользователю. Это означает, что SS7 также используется для управления информацией между абонентами. В этом случае станция ISDN выполняет функцию транзита сигнализации без ее обработки (функция транзакций).
2.5. Виды информации
Информация, переносимая в ISDN, имеет цифровую форму и классифицируется как информация пользователя и контрольная информация (рис. 2.15).
Контрольная информация отделяется от информации пользователя и обрабатывается на станции (фирмы "Ericsson"). Информация пользователя коммутируется через сеть к пользователю.
2.5.1. Пользовательская информация
Информация пользователя передается между пользователем и местной ISDN-станцией либо по В – каналу, либо по D – каналу в зависимости от информационных характеристик.
Примерами пользовательской информации, передаваемой по В – каналу, являются:
- оцифрованная речь;
- оцифрованная аудио – информация из модема в помещении потребителя;
- цифровые данные.
Примеры пользовательской информации, передаваемой по D – каналу:
- текстовые сообщения;
- пакетизированные данные для передачи с коммутацией пакетов.
Информация между абонентами, переносимая при установлении вызова с помощью сообщений канала D, также переносится сообщениями установления вызова пользовательской подсистемы ISDN (ISUP).
Рис. 2.15. Разделение информационного и сигнального каналов: ST – сигнальный терминал; PCD – D – цифровой кодер; ETC – станционное окончание
Сообщения в процессе вызова передаются по тому же пути сигнализации, который был организован при установлении соединения для вызова.
Анализ номера абонента не нужен, так как путь сигнализации все еще существует в памяти процессора.
2.5.2. Контрольная информация
Контрольная информация всегда передается по D – каналу. Она представляет собой информацию, которая требуется ISDN, сети взаимодействия или же терминалу для установления, осуществления или модификации соединения через ISDN.
2.5.3. Сетевая информация для абонентов
Другой характеристикой ISDN является метод, используемый для сообщения пользователям ситуаций, встречающихся в сети. В телефонии сеть информирует абонента о действиях в сети посредством звуковых сигналов и объявлений. Сигнал занятости и сигнал набора номера являются их примерами. ISDN дополняет эти сигналы объявлениями с описательными текстовыми сообщениями, посылаемыми по D – каналу. Сеть может переслать в абонентский терминал полный текст.
2.5.4. Функции ISDN местной станции
В ISDN интерфейс "пользователь – сеть" является полностью цифровым. В– и D–каналы, исходящие от пользователя, заканчиваются и разделяются на местной станции, как показано на рис. 2.15.
Информация пользователя из В – канала передается к оконечным пользователям через сеть коммутации. Пользовательская информация из D – каналов передается к оконечным пользователям путем использования сети сигнализации по общему каналу. Контрольная информация используется местной станцией для соединения и контроля установления соединения. Она также включает межстанционную сигнализацию, используя сеть сигнализации по общему каналу.
Местная ISDN-станция обладает функциями разделения, коммутации и контроля, которые обеспечиваются ISDN-услугами. Однако данной станцией не обязательно обеспечиваются все услуги. Услуга, обеспечиваемая станцией, может быть использована где угодно в сети. Местная станция является также ответственной за установление соответствующего соединения с другой станцией.
2.6. Коммутация
Соединения в ISDN могут быть коммутируемыми и некоммутируемыми. Некоммутируемые соединения являются или постоянными, или полупостоянными. Кабельные соединения между оборудованием в основном рассматриваются как постоянные соединения. Соединения между терминалами потребителя, которые устанавливаются, поддерживаются и освобождаются оператором сети, являются полупостоянными соединениями.
В ISDN потребитель может временно сбрасывать полупостоянное соединение. В будущем потребитель ISDN сможет также устанавливать полупостоянные соединения из терминала. Коммутируемое соединение осуществляется либо с использованием коммутации каналов, либо пакетов.
Соединения с использованием коммутации каналов предназначены для речи, голосовых и цифровых данных. Соединения с использованием пакетной коммутации применяются для цифровых данных.
2.6.1. Соединения канальной коммутации
Информация в этом случае – канально–коммутационные перемещения по выделенному тракту. Этот тракт должен быть установлен посредством отдельного тракта сигнализации. Информация, передаваемая по соединению, организованному посредством коммутации каналов, непосредственно переносится через сеть без накопления по всему тракту, как показано на рис. 2.16.
Данные обычно передаются в пакетах. Между пакетами должны поддерживаться соединения: они могут быть установлены или разрушены для каждого пакета импульсов.
Рис. 2.16. Звено канальной коммутации (обслуживает только одно соединение)
2.6.2. Соединения пакетной коммутации
Соединение пакетной коммутации в действительности не является соединением. Коммутационным терминалам дается восприятие того, что соединение существует. Информация переносится в пакетах, как показано на рис. 2.17.
Информация пакетной коммутации содержит в виде части пакета информацию об адресе. Каждый пакет должен быть сохранен, обработан и направлен с помощью пунктов коммутации.
Рис. 2.17. Звено пакетной коммутации (обслуживает ряд соединений)
Основные преимущества пакетной коммутации:
- одно звено передачи может быть использовано одновременно для многих соединений;
- два пользовательских окончания в соединении могут иметь разные битовые скорости.
2.6.3. Применение пакетной коммутации
Существуют два подхода к пакетной коммутации. Это "датаграмма" и "виртуальное соединение". Фундаментальным различием между ними является способ адресации информации в каждом пакете и обработка в сети. ISDN использует коммутацию пакетов виртуального канала.
Коммутация пакетов виртуального канала
Первый пакет при установлении соединения (запрос вызова) содержит адрес оконечного пункта назначения, как показано на рис. 2.18.
Этот пакет устанавливает логическое соединение или канал (виртуальное соединение или канал) через сеть по направлению к пункту назначения по невыделенному пути. В каждом звене соединению присваивается номер логического канала. Этот номер используется как адрес для последующих пакетов данных.
Рис. 2.18. Коммутация пакетов виртуального канала
Так как маршрут фиксируется для поддержания логического соединения, это подобно каналу в соединении канальной коммутации и соответствует виртуальному соединению. На рис. 2.19 наблюдаем 2-а виртуальных соединения: одно от станции А к станции В, а другое – от станции С к станции D (показаны пунктиром).
Для осуществления соединения канальной коммутации выделяется специальный путь. В случае наличия виртуального соединения этот путь может использоваться также для других соединений посредством интерливинга (чередования) пакетов. Указанный путь не является выделенным. Каждый пакет содержит в заголовке идентификатор виртуального соединения и данные.
Рис. 2.19. Установление двух виртуальных каналов
Каждый пункт коммутации "знает" по ранее установленному маршруту, куда направить входящие пакеты. Решения маршрутизации не требуется. Однако, пакеты должны быть сохранены и обработаны в каждом узле коммутации и по очереди направлены в исходящую линию.
Датаграмма пакетной коммутации
Датаграмму используют при отсутствии виртуального соединения. Каждый пакет посылается с полным номером абонента В, который анализируется в каждом узле коммутации. Пакеты могут перемещаться по различным путям в сети и прибывать в разном порядке.
2.7. Нумерация и идентификация
Система ISDN-нумерации базируется на существующем плане телефонной нумерации. Существует отдельная система нумерации для выделенных сетей данных. Трафик между ISDN и выделенными сетями требует выполнения ряда преобразований на исходной стороне.
Полный международный ISDN-номер составляется из переменного числа десятичных цифр, расположенных в поле специального кода (рис. 2.20).
Номер включает в себя идентификацию определенной страны или географического региона. Также могут быть идентифицированы ISDN или другие сети в этих странах или географических регионах. ISDN-адрес может также содержать подадрес, который непосредственно посылается через сеть и используется терминалом пользователя.
Рис. 2.20. Нумерация ISDN
2.7.1. Номера телефонов абонентов ISDN
Номером телефона абонента ISDN обычно является номер, указанный в списке абонентов против фамилии абонента. Номера назначаются из диапазона абонентских номеров, доступных на местной ISDN-станции.
Номера абонентов используются для:
- выдачи терминалам информации индивидуальной категории;
- указания адреса терминала или группы терминалов;
- для оплаты.
Номера абонентов могут храниться в терминале. Номера ISDN могут назначаться абонентам с разным типом оборудования. Номер используется скорее для идентификации линии, а не оборудования. Основной доступ мог бы быть нормально назначен одному абонентскому номеру. Однако, максимально возможное число абонентских номеров, назначенных основному доступу, равно 8. В случае первичного доступа номер абонента мог бы представить все В–каналы по этому доступу, часть доступа или только один канал по доступу.
2.7.2. Идентификация вызывающего абонента
Вызывающий ISDN-терминал обычно включает свой собственный ISDN-номер и иногда также подадрес в запрос установления вызова, который он посылает в сеть. На местной станции номер вызывающего абонента используется для оплаты и для проверки, к какой из услуг абонент обратился. Если ни один номер не посылается, сеть будет использовать номер по умолчанию.
2.7.3. Идентификация телекоммуникационных услуг
ISDN-номер, посланный из вызывающего терминала, не идентифицирует частную телекоммуникационную услугу, требуемую потребителем. Описание требуемой услуги должно быть подано в сеть вызывающим терминалом в информации сигнализации. Так как ISDN предназначена для многих типов трафиков и услуг, то от вызывающего пользователя в сеть должна передаваться информация о том, как следует управлять соединениями.
2.7.4. Адресация вызываемых терминалов
Вызов направляется на вызываемую местную станцию, где и происходит идентификация цифровой абонентской линии. Местная станция выполняет анализ категории вызываемого абонента. Информация об этой категории, хранимая на местной станции, описывает характеристики терминала и услуги (атрибуты), к которым имеет доступ абонент. Информация о номере абонента и требованиях к обслуживанию вызывающего абонента переносится через сеть к вызываемым терминалам.
Вызываемый терминал примет вызов, если он:
- свободен (доступен);
- носит запрашиваемый номер;
- является правильным типом.
У вызываемого терминала может быть:
- один хранимый номер;
- много хранимых номеров (максимум 8);
- ни одного хранимого номера.
Терминалы, совместимые с требуемым абонентским номером, могут принять вызов. Совместимые терминалы без номеров также могут способствовать вызову.
2.8. Организация межсетевого взаимодействия
Межсетевое взаимодействие необходимо для абонентов ISDN с целью связи с абонентами других сетей, как показано на рис. 2.21. Некоторое время проблема организации межсетевого взаимодействия между ISDN и другими сетями была сложной.
Несмотря на использование ISDN в различных государственных структурах, услуги и атрибуты услуг могут отличаться.
Рис. 2.21. ISDN пользователи имеют доступ ко всем сетям
Типичные функции межсетевого взаимодействия включают:
- преобразование между различными системами нумерации;
- адаптацию электрических характеристик различных сетей;
- преобразование между различными системами сигнализации, обычно называемое отображением;
- преобразование между различной техникой модуляции.
2.8.1. Взаимодействие с PSTN
Основные проблемы взаимодействия, возникающие при связи между ISDN и телефонной сетью общего пользования (PSTN), обусловлены несовместимостью систем сигнализации и методов передачи.
В ISDN детальная информация о запрашиваемой услуге и совместимости терминалов может передаваться вне канала через сеть от терминала к терминалу. Это является характеристикой систем сигнализации, применяемых в ISDN. "Вне канала" означает, что информация сигнализации и пользовательская информация передаются по отдельным путям. Системы сигнализации, используемые в PSTN, не имеют такой способности. Через PSTN в ISDN может быть передана только ограниченная информация о запрашиваемой услуге.
Кроме того, цифровые данные со скоростью 64 кбит/с или со скоростью, адаптированной к 64 кбит/с, передаются через ISDN со скоростью 64 кбит/с. Но в PSTN цифровые данные должны быть преобразованы в аналоговые посредством модема и переведены через PSTN как 3,1 кГц аудио – информация (рис. 2.22).
Рис. 2.22. Преобразование цифровых данных в аналоговые сигналы звуковой частоты
Прежде, чем передать сигналы в ISDN, аудио – информация 3,1 кГц должна быть преобразована в ИКМ – сигналы. В связи с использованием различной техники передачи возникает ситуация несовместимости. В настоящее время этой несовместимостью можно управлять (рис. 2.23).
Рис. 2.23. Взаимодействие ISDN с PSTN
Преобразование цифровых данных в ИКМ – кодированные аналоговые данные выполняется у потребителя с помощью модема. Аудио–информация 3,1 кГц переносится от ISDN-абонента через ISDN и PSTN к абоненту PSTN.
2.8.2. Взаимодействие с PSPDN
Трафик между ISDN и сетью передачи данных с коммутацией пакетов общего пользования (PSPDN) может быть представлен двумя способами, определенными CCITT как случай А и случай В.
В случае А терминалы, передающие пакеты в ISDN, соединяются с помощью информационных каналов с сетью коммутации пакетов. Пакетная коммутация используется в PSPDN даже для вызовов между двумя терминалами, передающими пакеты в ISDN.
В случае В используются средства пакетной коммутации в пределах ISDN. Функция "циклового манипулятора" на местной станции ISDN направляет и концентрирует пакетные данные, полученные по D – каналу, к Вd – каналам. Вd – канал является В – каналом, который содержит пакетные данные из 4 D – каналов. Содержимое Вd – каналов направляется через ISDN в "пакетный манипулятор", который соединяется с PSPDN, как показано на рис. 2.24.
Рис. 2.24. Координированный трафик между ISDN и PSPDN (максимальная интеграция)
2.8.3. Взаимодействие с СSPDN
Взаимодействие с сетью передачи данных с коммутацией каналов общего пользования также возможно. Коммутация может быть внедрена в CSPDN или внутри ISDN, как показано на рис. 2.25.
Другая возможность – это доступ к CSPDN через PSPDN.
Рис. 2.25. Координированный трафик между ISDN и CSPDN (максимальная интеграция)
2.9. Примеры видов трафика
Телефония (рис. 2.26): пользователь ISDN имеет доступ к другому пользователю ISDN (по пути а) и также ко всем абонентам PSTN (по пути b). Для телефонии требуется один В – канал.
Рис. 2.26. Организация телефонного трафика
Передача сообщений (рис. 2.27): пользователи ISDN могут осуществлять связь посредством посылки текстовых сообщений. Для передачи сообщений используют D – канал и сообщение отображается на дисплее терминала.
Рис. 2.27. Передача сообщений между пользователями ISDN
Передача данных (рис. 2.28): пользователи ISDN могут осуществлять связь друг с другом (по пути а) или иметь доступ к базе данных / главному компьютеру, расположенному в ISDN (по пути b). При передаче данных используют В – или D – канал. В этом случае может коммутироваться как канал, так и пакет.
Рис. 2.28. Передача данных между пользователями ISDN
Передача данных в PSTN (рис. 2.29): пользователи ISDN могут иметь доступ к базе данных / главному компьютеру, расположенному в PSTN, посредством использования устройства сопряжения сетей (IWU), находящегося в ISDN. Используется В – канал. В этом случае коммутируется канал.
Рис. 2.29. Передача данных от ISDN через PSTN
Передача данных в PSPDN (рис. 2.30): пользователь ISDN может иметь доступ к базе данных / главному компьютеру, расположенному в PSPDN, посредством использования циклового манипулятора (FM) и пакетного манипулятора (РН), расположенного между ISDN и PSPDN. При передаче данных используется D – канал и коммутируется пакет.
Рис. 2.30. Передача данных через PSPDN
Обобщение
Для того, чтобы суммировать возможности доступов, важно подчеркнуть, что современные местные станции оборудуются так, чтобы управлять всеми типами доступов. Это показано на рис. 2.31.
Каждая часть управляет определенным типом абонентской линии с ее типом сигнализации.
Существуют четыре типа абонентского доступа:
- аналоговый доступ (ANSA);
- основной доступ (ВRА);
- первичный доступ (PRA);
- прямой доступ к РBX (DPA).
Аналоговый доступ (ANSA). ANSA ограничивает абонентов, связанных в аналоговом режиме 2-х- проводной линией (а/в).
Основной доступ (ВRА). ВRА использует такие же 2-х- проводные абонентские линии как и ANSA для соединений с цифровыми устройствами. Ряд основных доступов можно уплотнить по первичному доступу, используя при этом ISDN – мультиплексор (IMUX).
Первичный доступ (PRA). PRA использует поток 2 Мбит/с для связи с цифровой ISPBX, используя сигнализацию по D – каналу.
Прямой доступ к РBX (DPA). DPA использует поток 2 Мбит/с с сигнализацией по выделенному каналу. В данном случае соединения осуществляются прямо к групповой ступени коммутации.
Рис. 2.31. Типы абонентского доступа
3. Услуги связи
3.1. Услуги ISDN и их классификация
С целью более четкого определения различных услуг связи CCITT разделил их на две основные категории:
- несущие услуги;
- телеуслуги.
Задача несущих услуг заключается в передаче речи, данных, текстов или изображений в виде цифровой информации по сети между пользовательскими интерфейсами. Такая передача информации должна осуществляться в режиме реального времени без искажения информации.
Рис. 3.1 показывает, что несущая услуга применяется в ISDN между двумя пользовательскими интерфейсами в опорных точках S/T.
Рис. 3.1. Несущая услуга и телеуслуги ISDN
Функции несущих услуг соответствуют уровням 1 – 3 эталонной модели взаимодействия открытых систем ВОС (Open System Interconnection – OSI) и обеспечивают маршрутизацию и безопасность пользовательской информации при ее передаче через сеть от передающего абонента к получающему.
Телеуслуга является полной услугой связи между двумя пользователями и объединяет передачу информации несущих услуг с добавлением некоторых функций терминала, таких как функций обработки информации. Следовательно, телеуслуга соответствует уровням 1 – 7 OSI.
Некоторые телеуслуги жестко связаны со специальной несущей услугой, тогда как другие телеуслуги могут использовать ряд различных несущих услуг.
Телефонные телеуслуги всегда связаны с PSTN. Телексная телеуслуга связана с телексной сетью, тогда как в некоторых, более современных версиях, телетекс может использовать много различных сетей связи, таких как PSTN, а также сети данных.
Видеотекс, телефакс (факсимильная связь) и услуги телеметрии являются другими примерами услуг связи.
Полупостоянное соединение, называемое также виртуальной соединительной линией, является примером несущей услуги.
Несущие услуги и телеуслуги разделяются на базовые и дополнительные, как показано в табл. 3.1. Базовые услуги являются примерами услуг, которые могут быть расширены посредством одной или нескольких дополнительных услуг.
Таблица 3.1 - Услуги связи
|
Телекоммуникационные услуги |
|||
|
Несущая услуга |
Телеуслуга |
||
|
Базовая |
Базовая + дополнительная |
Базовая (Например, обычное телефонное соединение) |
Базовая + дополнительная (Например, ожидание вызова) |
Телефония является базовой услугой связи. Сокращенный набор номера (ADI) является дополнительной услугой, которая может быть использована вместе с телефонией для обеспечения пользователей дополнительными удобствами.
Полупостоянное соединение несущей услуги может быть расширено с помощью дополнительной услуги закрытой пользовательской группы. Эта услуга часто используется в сети данных.
В основном, дополнительные услуги обеспечивают дополнительные возможности, которые используются совместно с базовыми телеуслугами связи. Они касаются соответствующих базовых услуг и не используются как отдельные функции. Один и тот же тип дополнительной услуги может быть использован совместно с несколькими базовыми услугами связи.
3.1.1. Обеспечение услуг
Абоненту разрешается доступ к телекоммуникационной услуге, когда выполнены определенные условия, например:
- абонент имеет право на доступ к базовой услуге связи и возможно к дополнительным, при необходимости;
- терминалы совместимы;
- взаимодействующие системы сигнализации могут выполнять перенос необходимой информации.
3.1.2. Характеристики услуг
Для каждой из услуг связи существует большое количество специальных услуг, определенных CCITT.
Для того, чтобы охарактеризовать и описать несущие услуги и телеуслуги, была определена совокупность атрибутов. Каждая услуга характеризуется специальными параметрами, назначенными атрибутам данной услуги. Этот метод упрощает точное определение услуги и дает возможность сравнить разные услуги.
CCITT рекомендует включить "динамическое описание" после определения дополнительных услуг. "Динамическое описание" может быть диаграммой или картой потока, которая описывает функционирование услуги в разных ситуациях.
3.2. Дополнительные услуги
Многие дополнительные услуги уже были применены в существующих сетях связи, например в PSTN. Некоторые из этих "старых дополнительных видов услуг" все еще применяются в ISDN. Помимо них, совместно с внедрением ISDN, были введены некоторые новые дополнительные виды услуг.
Эти "новые дополнительные виды услуг" требуют, чтобы абонентский терминал был оснащен дисплеем. Дисплей может использоваться для отображения текстовых сообщений, посылаемых абонентами, или информации об оплате, полученной от систем.
Текст на дисплее может также руководить абонентом во время процесса установления телефонного соединения. Перед тем как использовать дополнительную услугу, абонент должен "подписаться" и оплатить эту услугу. После чего абоненту назначается соответствующая абонентская категория.
Дополнительная услуга должна быть активизирована прежде, чем она может быть использована. Это выполняется с помощью сигнализации "пользователь – сеть". Активизация может быть выполнена независимо или относительно конкретного вызова. Некоторые виды дополнительных услуг активизируются для всех вызовов, следующих из абонентской "подписки".
Приводим примеры "старых дополнительных услуг":
- идентификация преднамеренного вызова (MCID);
- передача вызова (СТ);
- вызов с ожиданием (СW);
- услуга трехсторонней связи (3 PTY).
Приводим следующие примеры "новых дополнительных услуг":
- мультиплексирование номера абонента (MSN);
- идентификация вызывающей линии (CLI);
- подадресация (SUB);
- закрытая пользовательская группа (CUG);
- извещение об оплате (АОС);
- сигнализация между пользователями (UUS).
3.2.1. Мультиплексирование номера абонента
Этот номер обеспечивает возможность мультиплексирования нескольких ISDN-номеров в одном ISDN-интерфейсе. Например, восьми терминалам в конфигурации пассивной шины может быть назначен один абонентский номер.
Абонент может распределять назначенные номера в интерфейсе между терминалами, связанными с этим интерфейсом. Одному терминалу могут быть назначены несколько абонентских номеров и нескольким терминалам может быть назначен один номер.
Длина номера, посылаемого пользователю, в ISDN-интерфейсе может изменяться от одной, двух или трех последних цифр до полного ISDN-номера. Длина номера зависит от применения станции.
Для исходящих вызовов терминал может обеспечивать номер абонента А, который контролируется сетью. Сеть вставит А – номер по умолчанию, если предложенный номер не соответствует номеру, назначенному интерфейсу или если номер абонента А отсутствует.
3.2.2. Идентификация вызывающей линии (CLI)
Служба идентификации вызывающей линии информирует вызываемого абонента об идентичности вызывающего абонента. Данная информация переносится сообщением установления вызова (SETUP) по каналу сигнализации, а затем отображается на дисплее вызываемого терминала.
Представлению идентичности вызывающего абонента может препятствовать категория вызывающего абонента, предотвращающая отображение на дисплее информации о номере.
На рис. 3.2 показан пример применения, обеспечивающего дополнительную информацию о вызывающем абоненте вызываемому.
Рис. 3.2. Идентификация вызывающей линии
Информация идентификации вызывающей линии здесь применяется для адресации базы данных, содержащей параметры пользователя. Соответствующий параметр затем отображается на ISDN-терминале в помещении вызываемого абонента.
3.2.3. Подадресация
Подадресация (передача подадреса) позволяет вызывающему ISDN абоненту обеспечить подадрес дополнительно к номеру абонента. Подадрес, который может быть присвоен как вызывающему, так и вызываемому абонентам, можно использовать для адресации и активизации оборудования или программного обеспечения на вызываемом оконечном пункте, не учитывая ряда адресов, указанных посредством государственного плана нумерации.
Рис. 3.3 показывает пример использования подадреса для адресации терминала в локальной сети.
Рис. 3.3. Подадресация
Подадрес передается непосредственно через сеть по каналу сигнализации как информационный элемент в сообщении сигнализации. Использование подадреса обычно является исключительно элементом для применений в оконечном пункте, и в ISDN обработка такой информации не выполняется.
Как вызывающий, так и вызываемый абоненты должны иметь соответствующую категорию, прежде чем будет задействована эта услуга.
3.2.4. Закрытая пользовательская группа (CUG)
Закрытая пользовательская группа представляет собой услугу, которая дает возможность абонентам в ISDN образовывать группы с различными ограничениями по доступу. Члены группы могут связаться между собой, но они обычно ограничиваются от вызовов и от абонентов из других групп. Однако специальным членам группы может быть дана возможность связи с абонентами не из этой группы.
Абонент может принадлежать к одной или нескольким закрытым пользовательским группам, причем каждая группа имеет различные ограничения по доступу.
Услуга закрытой пользовательской группы может использоваться для ограничения незарегистрированных пользователей от доступа и управления программным обеспечением, относящимся к данной группе. Группа, например, может состоять из банковских терминалов или рабочих станций, для которых безопасность данных очень важна.
3.2.5. Извещение об оплате (АОС)
Услуга извещения об оплате дает возможность абонентам получать информацию об оплате из сети.
Абонент может запросить информацию об оплате за разные этапы вызова или же без всякого отношения к вызову.
Вся информация об оплате, касающаяся конкретного абонента, отображается на дисплее пользовательского терминала, когда услуга активизируется без отношения к вызовам ISDN.
Информация относительно оплаты вызова отображается только тогда, когда услуга активизируется для конкретного ISDN – вызова.
3.2.6. Сигнализация между пользователями (UUS)
Услуга сигнализации между пользователями обеспечивает ISDN-абонентов возможностью передачи информации типа текстовых сообщений, связанных с вызовом, между собой и через канал сигнализации.
Следует отметить, что ту же возможность без связи с вызовом определяют как несущую услугу.
Служба UUS может быть активизирована в течение состояний контроля вызова, установления вызова и разъединения или же в течение активного состояния вызова.
Информация может быть послана в обоих направлениях и передана по D – каналу через сеть пользователей и через канал сигнализации по общему каналу между разными узлами коммутации.
В течение состояния контроля вызова количество информации ограничивается числом символов до 128. Гораздо больше информации может быть передано в течение активного состояния вызова, но узлы коммутации должны включать в себя функции суперконтроля для того, чтобы избежать перегрузки контрольных функций узлов коммутации.
Выводы
Использование цифровых компьютерных технологий в телефонных сетях позволяет значительно расширить функции последних, а в будущем даст возможность существенно снизить непроизводительные потери, связанные с осуществлением операций в телефонной сети.
4. Передача 'пользователь-сеть'
4.1. Краткий обзор
Абонентские ISDN линии уплотняются и переносят более, чем один канал. Для того чтобы идентифицировать каждый канал, необходимы некоторые виды цикловых структур и цикловой синхронизации. В телефонных сетях временное уплотнение используется в ИКМ-системах. Цикл в 32-х – канальной системе состоит из 30 разговорных каналов, одного канала сигнализации и одного канала цикловой синхронизации. Эта структура также используется в ISDN для первичного доступа. Для основного доступа определена новая цикловая структура, содержащая два В – канала и один D – канал.
Информация, переносимая по В – и D – каналам, может иметь ряд различных структур. Например, когда В – канал используется для телефонии, информация является закодированной ИКМ–речью.
4.1.1. Структура пользовательской информации
Речь и оцифрованная голосовая информация передается со скоростью 8 бит каждые 125 мкс или 8000 раз/с. Оцифрованные разговорные данные обычно называются 3,1 кГц аудио. Принимающий терминал информируется о природе информации (речь или аудио 3,1 кГц) с помощью контрольной информации.
Цифровые данные могут быть переданы символ за символом (асинхронно) или же в больших блоках данных, называемых циклами (синхронно). Цифровые данные передаются в сети со скоростью 64 кбит/с.
В действительности, пользовательская информация может иметь меньшую скорость. Одна из функций оконечного адаптера заключается в адаптации битовой скорости.
4.1.2. Структура контрольной информации
Контрольная информация передается по D – каналу как цикл. Этот цикл начинается и заканчивается "флагом". Внутренним "ядром" цикла является контрольная информация вызова. Цикл содержит заголовок для идентификации и ряд информационных элементов.
Большинство из этих элементов содержит информацию, необходимую для контроля вызова, но некоторые элементы содержат пользовательскую информацию, которая посылается в терминал для хранения или на дисплей для отображения.
4.1.3. Организация циклов битовых потоков
Битовый поток обычно подразделяется на ряд циклов. Начало цикла может быть идентифицировано с помощью особого битового образца или каким-либо другим способом. Цикл организуется в ряд временных интервалов, состоящих из одного или более битов. Один или более временных интервалов образуют канал.
Основной доступ содержит два В – канала и один D – канал, повторяемый 8000 раз в секунду. В – каналы содержат 8 бит, а D – канал – 2 бита.
Первичный доступ может использовать ИКМ–звено 2048 кбит/с с цикловой структурой из 32 - х временных интервалов, по 8 бит каждый. 30 временных интервалов переносят ИКМ – кодированную речь, один временной интервал переносит информацию сигнализации и еще один временной интервал используется для цикловой синхронизации.
4.2. Кабель основного абонентского доступа
Существует две конфигурации, определенные для абонентского кабеля между пользовательскими терминалами и сетевым окончанием (NT):
- точка – точка;
- от точки к пассивной шине.
4.2.1. Конфигурация "точка – точка"
В данной конфигурации один терминал соединен кабелем с NT (рис. 4.1).
Рис. 4.1. Конфигурация кабеля основного абонентского доступа
Максимальная длина между NT1 и терминалом составляет примерно 1000 м. При количестве терминалов по шине более, чем один, расстояние составляет приблизительно от 200 до 300 м.
4.2.2. Конфигурация "точка – многоточка" (пассивная шина)
В данной конфигурации с NT могут быть соединены кабелем до 8 терминалов. Максимальная длина кабеля зависит от количества терминалов на шине и от расстояния между ними. Укороченная пассивная шина позволяет подключать терминалы к любым точкам вдоль всей длины кабеля. Максимальная длина кабеля – 100 – 200 м, в зависимости от того применяется кабель с низким или высоким сопротивлением.
Если оконечные точки связи сгруппированы на конце пассивной шины, длина может быть увеличена до 500 – 600 м. Максимальная длина кабеля между пассивной шиной и терминалом составляет 10 м. В пассивной шине применяется четырехпроводный кабель, что показано на рис. 2.8.
4.2.3. Структура цикла
Циклы, передаваемые в каждом направлении, имеют длину 48 бит (рис. 4.2), что занимает 250 мкс. Это соответствует 4000 циклов в секунду и битовой скорости 192 кбит/с.
Рис. 4.2. Упрощенная цикловая структура в абонентском кабеле
Каждый В – канал разделен на две группы по 8 бит. В конце каждого блока В – канала находится бит D – канала. Битовая скорость для каждого В – канала – 64 кбит/с, а для D – канала – 16 кбит/с. Блоки В – канала передаются каждые 125 мкс. Это называется интегрированием 8 кГц. Оставшиеся 12 битов в цикле включают в себя один бит для цикловой синхронизации, 7 битов для балансировки постоянного тока и 4 бита для эха канала D.
Отметим, что диаграмма не показывает битов балансировки постоянного тока.
4.2.4. Линейный код
Псевдо – троичное кодирование (РТС) также называется двоичным кодом с возвращением к "0" с инверсией на каждой ''1" (АМI) и применяется для передачи в обоих направлениях (рис. 4.3).
Рис. 4.3. Псевдо – троичный код
Двоичная "1" представлена с помощью нелинейного сигнала, а двоичный "0" представляется или отрицательным, или положительным импульсом (меткой). Обычно метка представляется чередованием положительного и отрицательного напряжения. Цикловое выравнивание передается нарушением данного правила (рис. 4.4).
Рис. 4.4. Цикловое выравнивание нарушением кода
Две последовательных метки, посылаемые с одной и той же полярностью, указывают начало нового цикла.
4.2.5. Мониторинг D – канала
Для упрощения разделения пассивной шины двумя и более терминалами NT1 повторно выдает биты D – канала как биты Е – канала (эхо-канала) по направлению к терминалам, как показано на рис. 4.5.
Рис. 4.5. Отражение битов D – каналов
Для В – канала NT2 или местная станция решают свободен ли В – канал. D – канал может быть использован многими терминалами. Прежде чем терминал начнет передачу по D – каналу он должен зарегистрировать 8 последовательных двоичных единиц (уровень напряжения "0"), указывающих, что D – канал свободен.
4.2.6. Обнаружение столкновений (коллизий) и спорные решения
Обнаружение столкновений (коллизий) основывается на том факте, что терминалы "слушают" свое собственное эхо и что ненулевое напряжение установилось на линии. Когда терминалы передают информацию (возможно два одновременно), они будут продолжать передачу, пока не отметят, что эхо-биты не идентичны тем, которые переданы. Когда это произойдет, встречается столкновение (коллизия) с последующим обнаружением. Терминал, который обнаруживает столкновение, останавливает передачу и возвращается к состоянию мониторинга D – канала. Терминал, который остался, продолжает передачу. Он не обнаруживает столкновения и время передачи не теряется.
4.2.7. Механизм приоритета
Терминалы могут передавать пакеты сигнализации и пакеты данных по D – каналу. Механизм в терминале дает приоритет пакетам сигнализации. Кроме того, терминалы сами могут давать приоритет через другие терминалы на пассивной шине. Меньший приоритет достигается посредством разрешения терминалу обнаруживать более 8-ми двоичных единиц перед поступлением в D – канал. Этот механизм также гарантирует другим терминалам с меньшим приоритетом доступ к шине.
4.2.8. Подача питания
NT обеспечивает терминалы питанием по фантомной цепи по пассивной шине (рис. 4.6). Терминал может использовать питание для внутренних функций.
Рис. 4.6. Подача питания от NT
Для простого ISDN-терминала может быть достаточно подачи энергии от NT. Однако, если терминал, например, является персональным компьютером, дополнительная энергия может быть передана из источников питания и/или батареи. Условия аварийного питания могут быть сигнализированы терминалам посредством изменения полярности по фантомной цепи. Изменение полярности может блокировать подачу тока в некоторых терминалах, уменьшая потребление энергии.
4.3. Цифровая абонентская линия основного доступа
Хотя абонентская линия является двухпроводной, она все еще используется для полной дуплексной цифровой передачи.
CCITT не решил вопрос по рекомендациям для опорной точки U. В настоящее время используется ряд различных решений. Один из методов – это система эхоподавления с адаптивным цифровым фильтром памяти. Структура блока для этой системы показана на рис. 4.7.
Отправитель дает увеличение эхосигнала, который будет мешать полученному сигналу. Задача эхоподавления – это погашение эффекта этой помехи. Принцип основан на создании компенсационного сигнала, который подавляет или удаляет эхосигнал.
Так как подавление эхосигнала изменяется в зависимости от типа кабеля, эхоподавление должно быть адаптивным, т.е. должно контролироваться согласно линейному соединению.
Базовый интерфейс требует передачи со скоростью 144 кбит/с в обоих направлениях.
Битовая скорость в U-интерфейсе составляет 160 кбит/с, причем дополнительные 16 кбит/с используются для синхронизации и управления.
Рис. 4.7. Подача питания от NT
4.3.1. Линейный код 2B1Q
Существует большое количество способов для представления цифровых данных в линии передачи. Различные линейные коды обычно используют разнообразные цикловые структуры.
Американский национальный институт стандартов (ANSI) опубликовал стандарт для цифровой абонентской линии передачи по базовому доступу. Используемым линейным кодом является код 2B1Q (рис. 4.8).
Этот линейный код представляет 2 бита как один импульс. Два цифровых бита представляются одним кватенарным импульсом. Этот импульс может иметь один из четырех сигнальных уровней, два положительных и два отрицательных. Эти уровни называются: +3, +1, –1, –3. Эти числа не показывают истинные уровни, а только характеризуют соотношение между ними. Два передаваемых бита соответствуют одному из этих четырех уровней.
Рис. 4.8. Линейный код 2B1Q
Один цикл состоит из 12-ти групп по 2B+D битов вместе с символами эксплуатации и синхронизации, как показано на рис. 4.9. Скорость передачи составляет 80000 импульсов/с при битовой скорости информации, равной 160 кбит/с.
Рис. 4.9. Цикловая структура в абонентской линии
4.4. Первичный доступ
ISPBX использует для связи с ISDN первичный доступ. 32-х- канальный цифровой тракт переносит 30 В – каналов, один D – канал и один канал для синхронизации, как показано на рис.4.10. Все каналы имеют скорость 64 кбит/с, соответствуя общей скорости 2048 кбит/с.
Рис. 4.10. Цикловая структура первичного доступа (32 канала)
ISPBX может иметь один или несколько первичных доступов. В – каналы в цифровом тракте разделяются на входящие, исходящие и двусторонние.
Данная цикловая структура соответствует обычному циклу, используемому в звеньях с ИКМ:
- цикловое выравнивание (временной интервал 0);
- В – каналы с 1 по 15 (временные интервалы с 1 по 15);
- D – каналы (16-й временной интервал);
- В – каналы с 16 по 30 (временные интервалы с 17 по 31).
Применяется скорость передачи 8000 циклов/с, причем используется линейный код HDB3 (биполярный код высокой плотности с максимум тремя последовательными нулями (порядка 3)).
Североамериканский стандарт передачи использует 24 временных интервала, каждый с 8-ю битами данных или речи, и один временной интервал с одним битом для синхронизации (рис. 4.11).
Битовая скорость по каждому разговорному каналу равна 64 кбит/с, а общая скорость – 1544 кбит/с.
Рис. 4.11. Цикловая структура первичного доступа (24 канала)
Выводы
Линейные коды и биты скорости, наиболее часто используемые в ISDN, показаны на рис.4.12.
S-интерфейс является стандартом CCITT, тогда как интерфейс U не является таковым. Следует отметить, что хотя основная битовая скорость в опорных точках S и U различна, эти обе точки поддерживают два В – канала и один D – канал на скорости в 8000 циклов/с.
Рис. 4.12. Общие линейные коды и битовая скорость для ISDN-доступов
5. ISDN - сигнализация
5.1. Сигнализация 'пользователь-сеть'
ISDN имеет две области сигнализации: сигнализация "пользователь – сеть" по D – каналу и сигнализация "узел – узел" в пределах ISDN (рис. 5.1).
Рис. 5.1. Сигнализация
CCITT система сигнализации №7 (SS7) предназначена для сигнализации "узел – узел", а цифровая абонентская система сигнализации №1 (DSS1) –для сигнализации "пользователь – сеть". DSS1 основывается на уровнях 1–3 эталонной модели взаимодействия открытых систем (OSI), как показано на рис. 5.2.
Уровень 3 (сетевой) передает и принимает сообщения для установления вызова и разъединения соединения. Сообщение для установления вызова называется "SETUP". Сообщение "SETUP" может состоять из сотен битов. Это сообщение передается без ошибок на другой конец через уровни 2 и 1.
Рис. 5.2. Уровни DSS1
Уровень 2 (звеньевой) отвечает за передачу без ошибок сообщений уровня 3 между пользователем и сетью и поэтому включает в себя функции обнаружения и коррекции ошибок. Для обнаружения ошибок в каждое сообщение в цикле уровня 2 добавляется контрольная сумма. Если получатель обнаруживает, что контрольная сумма указывает на ошибку, то он требует повторную передачу данного сообщения.
Уровень 1 (физический) передает и получает биты, как описано в главе 3. Функции, определенные уровнем 1, включают в себя:
- представление цифровых данных в линейном коде (PTC или 2B1Q);
- синхронизацию битового потока.
На рис. 5.2 протокол уровня 1 изменяется в NT 1, а протоколы уровней 2 и 3 имеют одинаковые пути от пользователя в сеть. Существует возможность изменить протокол на одном уровне без воздействия на другие уровни.
Отметим, что CCITT не стандартизировал опорную точку U.
5.1.1. DSS1. Уровень 2
Протокол уровня 2 основывается на протоколе X.25 для передачи данных пакетной коммутации. Уровень 2 в X.25 называется LAP-B (Протокол доступа к каналу сбалансированный). Уровень 2 в ISDN называется LAP-D (Протокол доступа к каналу D).
Сообщение сигнализации из уровня 3 передается в уровень 2, который упаковывает сообщение в цикл, как показано на рис. 5.3.
На уровне 2 в сообщение добавляется адрес, контрольная сумма и контрольная часть. Специальная битовая комбинация, называемая "флагом" (F), используется для отметки начала и конца сообщения. Этот "флаг" является последовательностью 8-ми битов, содержащих код 01111110. Чтобы устранить "флаги" в цикле, используются биты согласования скоростей, посредством которых после пяти последовательных "1" вставляется дополнительный "0". Затем цикл передается на уровень 1, который передает его дальше. На другом конце дополнительный "0" удаляется.
Уровень 2 может также передавать циклы без информационной части уровня 3.
Все сообщение передается бит за битом по каналу D между битами, принадлежащими В – каналам (рис. 5.4).
Рис. 5.3. Формирование сообщения 3-го уровня
Когда передается цикл уровня 2, он подтверждается или отклоняется в зависимости от того, указывает ли анализ контрольной суммы на ошибку или нет.
Рис. 5.4. Побитовая передача цикла по D – каналу
Правильно полученный информационный цикл подтверждается сигналом RR (Готов получить) уровня 2, как показано на рис. 5.5.
Цикл, содержащий ошибку, отклоняется сигналом отклонения (REJ) уровня 2, а отправитель повторяет этот информационный цикл.
Для того чтобы удерживать след сообщений, каждый информационный цикл нумеруется. Сигналы RR и REJ переносят номера для индикации принятого или отклоненного цикла. Используя эти номера, можно обнаружить передается ли цикл повторно или же цикл утерян.
Рис. 5.5. Алгоритм передачи информационного цикла
Эти номера находятся в контрольной части цикла уровня 2. Сигналы RR и REJ также находятся в этой контрольной части.
Адресная часть состоит из двух октетов. Первый октет содержит идентификатор точки доступа к услугам (SAPI), который идентифицирует тип услуги, необходимой терминалу. Для целей сигнализации, SAPI имеет значение 0. Величина SAPI, равная 16, означает пакетную коммутацию. Второй октет содержит идентификатор терминала назначения TEI, к которому относится сообщение назначения, он идентифицирует терминал, к которому относится это сообщение (рис. 5.6). Терминал может иметь более чем одно ТЕI значение.
Рис. 5.6. Идентификация оконечных пунктов сигнализации и соответствующих услуг
Параметры SAPI могут иметь следующие значения:
- 0 – процедуры контроля вызова (сигнализация);
- 16 – процедуры передачи пакетов (передача сообщения).
Параметры ТЕI могут иметь следующие значения:
- 0 – 63 – неавтоматическое назначение ТЕI;
- 64 – 126 – автоматическое назначение ТЕI;
- 127 – вещательный режим ко всем терминалам по шине.
Значения ТЕI 0 – 126 предназначены для соединений звеньев данных между пунктами.
Все терминалы на пассивной шине должны иметь различные значения ТЕI. Сеть может автоматически назначить значение ТЕI терминалам, или эти значения могут быть фиксированными.
Значение ТЕI 127 используется, когда сеть передает сообщение, не относящееся к одному конкретному терминалу, например сообщение SETUP.
5.1.2. DSS1. Уровень 3
Существуют три протокола доступа "пользователь – сеть" по D–каналу, соответствующие трем типам доступа, показанным на рис. 5.7.
Рис. 5.7. Доступы "пользователь — сеть"
Эти три протокола D–канала очень похожи. Протокол основного доступа существует для индивидуальных абонентских линий. Протокол первичного доступа для ISPBX предназначен для маршрутизации в пункт коммутации. Протокол первичного доступа для IMUX является комбинацией двух предыдущих, где базовые доступы могут быть индивидуальной абонентской линией, некоторые из них с общим групповым номером.
Протокол базового доступа (2В+D) используется для связи между абонентскими терминалами и местной станцией ISDN. Сигнализация относится к индивидуальной абонентской линии, к которой могут быть подсоединены до 8 терминалов.
Протокол первичного доступа (30В+D), используемый между ISDN цифровой PBX, отличается от протокола для базового доступа, так как PBX выполняет функции коммутации. Сигнализация базового доступа необходима только между терминалами и PBX. 30-ть В – каналов могут быть разделены на входящие, исходящие и двусторонние подмаршруты.
Протокол первичного доступа для IMUX отличается от аналогичного для PBX, так как IMUX не обладает функциями коммутации. Существует фиксированное соотношение между 30-ью В – каналами и индивидуальными абонентскими линиями, связанными IMUX. Одна абонентская линия соответствует паре В–каналов (выделенная) по первичному доступу.
5.2. Сообщения 'пользователь-сеть'
Последовательность сообщений для установления телефонного вызова в ISDN подобна последовательности сообщений в PSTN. Последовательность сообщений для основного доступа описана ниже.
5.2.1. Передача импульсного пакета информации
Установка вызова осуществляется посредством сообщения SETUP, посланного из вызывающего терминала в сеть. Сообщение SETUP может содержать полную информацию для установления вызова. Этот метод называется передачей импульсного пакета и показан на рис. 5.8.
Рис. 5.8. Алгоритм передачи сообщения SETUP
Сеть посылает сообщение CALL PROC (установление соединения) как подтверждение того, что информация является полной и что процедура коммутации началась. Это сообщение также указывает терминалу, что должен использоваться В–канал.
После идентификации вызываемой абонентской линии сообщение SETUP посылается абоненту В. Если свободный терминал совместим с запросом вызова, он посылает ответное сообщение. Если вызов является телефонным звонком, свободный терминал производит тональный сигнал вызова и посылает сигнал запроса состояния готовности (ALERT) в сеть.
Вызывающий терминал информируется о сигнале вызова с помощью сигнала ALERT. Индикация вызова вызывающему абоненту может быть дана как сигнал контроля посылки вызова и/или текстовым сообщением на дисплее.
Когда абонент В снимает телефонную трубку, сообщение вызов принят (CONNECT) посылается из этого терминала в сеть. Это сообщение также посылается вызывающему терминалу и индикация звонка прекращается. Если было послано текстовое сообщение, оно заменяется новым тестом. Сообщения соединения подтверждаются сообщениями CONNECT ACKNOWLEDGE (подтверждение CONNECT) и соединение устанавливается по одному из В–каналов. Терминал может теперь связываться по В–каналу. Вся сигнализация посылается по D–каналу.
Если вызываемый терминал имеет функцию автоответчика, такого, как компьютер, сообщение ALERT не посылается. Первым ответом будет сообщение CONNECT, как показано на рис. 5.9.
Рис. 5.9. Алгоритм вызова, установления вызовов и разъединения
5.2.2. Разрушение соединения
Разъединение может быть осуществлено каждой с помощью посылки сообщения DISCONNECT (запрос на разрушение соединения), как показано на рис. 5.9.
На это сообщение отвечают сообщением RELEASE (подтверждение DISCONNECT), на которое, в свою очередь, отвечают сообщением RELEASE COMPLETE (подтверждение RELEASE). После этой сигнализации, В–канал свободен для повторного использования.
5.2.3. Посылка перекрытия информации
Когда сообщение SETUP не содержит полной адресной информации, сеть отвечает на SETUP сообщением SETUP ACK, которое является запросом большего количества информации, как показано на рис. 5.10.
Рис. 5.10. Алгоритм обработки дополнительной информации
Терминал затем посылает дополнительную информацию с помощью одного или нескольких информационных сообщений. Этот метод передачи информации называется посылкой перекрытия. Когда сеть получила достаточно информации для начала установления вызова, она посылает сообщение CALL PROC. (установление соединения).
5.2.4. Ответ из нескольких терминалов
Если по основному доступу не занято несколько терминалов и они совместимы с вызовом, сеть получит несколько сигналов ALERT или CОNNECT (рис. 5.11).
Рис. 5.11. Алгоритм обработки ответного сигнала от нескольких терминалов
Первый терминал для того, чтобы послать сообщение CONNECT, получит этот вызов. Другие терминалы будут освобождены сообщением RELEASE из сети.
5.2.5. Приостановление
В аналоговой телефонии возможно выключить телефон во время вызова и затем включить его в другое гнездо и продолжать разговор. Также возможно заменить телефонную трубку и продолжать говорить по другому телефону. Эта передача вызова возможна, так как используется та же абонентская линия.
Подобные процедуры также возможны в ISDN. Прежде, чем терминал может быть перенесен по основному доступу или же по первичному IMUX доступу, сеть должна быть проинформирована с помощью сообщения SUSPEND (приостановление), как показано на рис. 5.12.
Рис. 5.12. Алгоритм временного приостановления обработки вызова
Терминал теперь может быть перенесен или вызов может быть переслан на другой терминал по той же пассивной шине. В – канал все еще отмечается как занятый и не может быть использован для другого вызова. Для того чтобы повторно установить соединение, терминал должен передать сообщение RESUME (восстановление).
5.2.6. Запрос дополнительных услуг
Дополнительные услуги так же, как информация об оплате, могут быть затребованы в соединении с помощью вызова. Этот запрос может быть передан пользователем как информационный элемент KEYPAD (клавиатура) в сообщении нормального установления вызова.
В течение фазы вызова дополнительные услуги могут быть затребованы, используя сообщение INFO.
Дополнительные виды услуг без установления вызова можно контролировать, используя сообщения REGISTER. Такой контроль может быть активизирован, деактивизирован, проверен и т.д. Сообщение REGISTER также содержит элемент KEYPAD.
5.2.7. Полупостоянные соединения
Полупостоянные соединения устанавливаются с помощью специальных команд и освобождаются также специальной командой. Эти соединения занимают В – канал непрерывно, столько времени, на сколько они установлены. Следовательно, В – канал не может быть использован, даже когда не осуществляется соединение.
Для абонента существует возможность временно освободить полупостоянное соединение между терминалом и местной станцией, в то время как дальний конец соединения остается. Абонент затем сможет использовать этот терминал и этот В – канал для других вызовов. В последующем этот терминал может быть повторно подключен.
Для данного временного освобождения используются специальные сообщения. Сообщения национального Европейского стандарта: "Дезактивизация" и "Повторная активизация". Полупостоянные соединения могут быть установлены через различные участки сети, поэтому:
- терминал может быть подключен к компьютеру;
- терминал может быть включен в другую сеть;
- PBX может иметь линии связи для прямых соединений.
5.3. Структура сообщения 'пользователь-сеть'
Количество информации в сообщениях изменяется очень сильно в зависимости от типа сообщения. Сообщение содержит заголовок, который обязателен для всех типов сообщения, и ряд информационных элементов, как показано на рис. 5.13.
Рис. 5.13. Элементы сообщения SETUP
Заголовок состоит из трех частей:
- идентификация протокола типа CCITT Q.931 или национального протокола;
- указатель вызова, единичный номер на вызов и доступ;
- тип сообщения, такой как SETUP или ALERT.
Сообщение SETUP может содержать информационные элементы, такие как: номер вызываемого абонента, номер вызывающего абонента, информацию между пользователями и т.д.
Информационный элемент содержит один или более октетов (8 битов). Номера вызывающего и вызываемого абонентов и подадреса требуют один октет на цифру. Информация между пользователями может содержать до 128 символов.
5.3.1. Элементы сообщения SETUP (начало установления соединения)
Идентификация канала определяет тип доступа (первичный или базовый) и тип используемого канала (B или D).
Вспомогательная клавиатура используется для кодов запросов дополнительных услуг из терминала в сеть. В обратном направлении дисплей используется для отображения текстовой информации.
Номер вызывающего абонента – это номер А.
Подадрес вызывающего абонента является внутренним адресом пользователя, не используемым сетью. Этот подадрес мог бы использоваться для адресации терминала в локальной сети.
Подадрес вызываемого абонента является внутренним адресом на вызываемой стороне. Он прозрачно передается по сети от вызывающей стороны к вызываемой.
Номер вызываемого абонента – это номер В.
Совместимость низших уровней относится к уровням 1 – 3 модели OSI. Эта информация предназначается для вызываемого терминала. Этот терминал должен проверить, совместим ли он с такими параметрами как битовая скорость, синхронность/асинхронность и т.д.
Совместимость высших уровней используется вызываемым терминалом для проверки совместимости относительно уровней 4 – 7 OSI. С помощью этой информации терминал может сделать различие между телефонией, телетексом, видеотексом и т.д.
Информация "пользователь – пользователь" содержит текстовые сообщения, передаваемые между пользователями.
5.3.2. Подэлементы несущих услуг
Информационный элемент несущей услуги обязателен в сообщении SETUP. Он описывает требования передачи для запрашиваемого вызова (рис. 5.14).
Некоторые из наиболее важных подэлементов несущей услуги определены как:
- стандарт кодирования (CCITT);
- способность передачи речи, аудио 3.1 кГц или цифровой информации со скоростью 64 кбит/с;
- способ передачи (канал или пакет);
- скорость передачи информации 64 кбит/с;
- структура, например, интеграция 8 кГц;
- конфигурация, от точки к точке;
- установление, запрос;
- симметрия (например, двунаправленная);
- скорость передачи информации (в обратном направлении) 64 кбит/с или n´64 кбит/с;
- пользовательский протокол уровня 1, адаптация скорости между битовой скоростью пользовательского терминала и сетевой скоростью передачи информации (64 кбит/с);
- пользовательская скорость, битовая скорость пользовательских терминалов.
Рис. 5.14. Элементы несущих услуг сообщения SETUP
5.4. Сигнализация между узлами
CCITT система сигнализации по общему каналу №7 – это усовершенствованная система сигнализации, уже используемая в сетях телекоммуникаций. Трактом передачи служит канал 64 кбит/с. Терминал сигнализации (ST) на одной станции посылает информацию сигнализации по сигнальному каналу в сигнальный терминал на другой станции, как показано на рис. 5.15.
Этот канал может быть одним из каналов трафика обычной ИКМ - системы или специального звена сигнализации. Тракт сигнализации отделяется от разговорного тракта (сигнализация вне полосы разговорных частот) и обслуживает большое количество речевых каналов (сигнализация по общему каналу).
Рис. 5.15. Сигнализация между двумя станциями
Сигнальная информация переносится в цифровой форме в пакетах сообщений. Количество информации может быть гораздо больше, чем в старых системах сигнализации. Старые типы сигнализации различают отдельно линейные сигналы (соединение, ответ и т.д.) и сигналы регистрации (адресная информация). Такого различия в SS7 нет.
Необходимость в наличии тракта сигнализации исходит не из того, что он обслуживает каналы связи. Каналы сигнализации могут образовывать отдельную сеть сигнализации с пунктами сигнализации (SPS) и пунктами передачи сигнализации (STPS) (рис. 5.16).
Рис. 5.16. Тракты сигнализации и коммутации
В результате того, что сигнализация не объединяется непосредственно с разговорным трактом, сообщения должны переносить информацию об исходящем пункте, пункте назначения и используемом тракте (канале).
5.4.1. Структура SS7
Структура сигнализации по общему каналу отличается высокой гибкостью. Она может быть использована для телефонии, сетей данных и для сигнализации при эксплуатации, а также и для ISDN.
Эта система сигнализации состоит из общей передающей подсистемы и разных пользовательских подсистем для различных назначений сигнализации (рис. 5.17).
Рис. 5.17. Составные части SS7
Подсистема передачи сообщений (MTP) состоит из звена сигнализации, включающего сигнальные терминалы и программное обеспечение для передачи и приема сообщений. Эта общая подсистема может обслуживать различных пользователей. Пользовательские подсистемы обрабатывают содержимое сообщений.
Пользовательская подсистема с интеграцией служб (ISUP) предназначена для сигнализации между узлами внутри ISDN. ISUP может обрабатывать специальную информацию в ISDN, которая намного сложнее, чем телефонная сигнализация.
Телефонная пользовательская подсистема (TUP) предназначена для сигнализации внутри телефонной сети и между телефонной сетью и ISDN. TUP может обрабатывать сигнальную информацию, необходимую для телефонного трафика, но не может управлять ISDN - сигнализацией.
MTP является общей подсистемой SS7 и работает как общее средство передачи для различных пользовательских подсистем, таких как TUP, ISUP, DUP (пользовательская подсистема данных) и OMAP (пользовательская подсистема обслуживания и эксплуатации).
TUP на одной станции может соединяться с TUP другой станции, но TUP и ISUP не могут быть соединены аналогично (рис. 5.18).
Рис. 5.18. Взаимодействие между ISDN и PSTN
Всем узлам ISDN с прямым подключением к телефонной сети необходимы как ISUP, так и TUP.
5.4.2. Надежность сигнализации
SS7 обслуживает много каналов и очень надежна. Битовые ошибки обнаруживаются и сообщения в случае неисправностей повторяются. Сеть сигнализации также имеет избыток запасных звеньев для автоматического введения в случае повреждения звена.
5.4.3. Пример последовательности сигнализации
Сигнализация по D – каналу и сигнализация ISUP используют сообщения как носители информации. Пример простой последовательности сигнализации по D – каналу при установлении соединения по В – каналу показан на рис. 5.19.
Рис. 5.19. Преобразование между DSS1 и SS7
Сообщения ISUP соответствуют сообщениям D – канала. Информация запроса вызова передается в сообщении SETUP между узлами ISDN с помощью исходного адресного сообщения (IAM). Сообщение ALERT по D – каналу соответствует полному адресному сообщению (АСМ), а сообщение CONNECT соответствует сообщению ответа (ANM).
5.5. Структура сообщения SS7
Существует три типа сигнальных единиц МТР (пакетов сообщений):
- значащая сигнальная единица (MSU);
- сигнальная единица состояния звена (LSSU);
- заполняющая сигнальная единица (FISU).
MSU переносит сообщения к и от пользователя. LSSU обладает функциями эксплуатации, а FISU посылается как заполнитель, когда не передается никакая другая информация.
5.5.1. Циклы MSU
Эти сигнальные единицы передаются в циклах, как показано на рис. 5.20.
Рис. 5.20. Циклы MSU
Цикл начинается и заканчивается "флагом" (F). Контрольное поле (С) содержит номера циклов и биты подтверждения. Индикатор длины (LI) указывает тип сигнальной единицы. Октет сервисной информации (SIO) указывает участвующую пользовательскую подсистему (0101 для ISUP). Поле сигнальной информации (SIF) содержит сообщение, которое необходимо передать. Поле контрольной суммы (СК) используется для выявления ошибок.
5.5.2. Адресация сигналов
Структура сообщений ISUP в SIF отличается от аналогичных сообщений D – канала. В то время как сигнализация по D – каналу используется только между пользователем и узлом ISDN, сигнализация в ISUP может пройти через ряд узлов. Поэтому сообщение ISUP требует информацию о маршрутизации сообщений. Эта информация содержится в этикетке маршрутизации, показанной на рис. 5.20, как код пункта назначения (DPC) и код исходящего пункта (OPC). Код идентификации канала (CIC) указывает соответствующий разговорный канал.
Если ТЕ – А необходимо связаться с ТЕ – В, то ТЕ – А передает сообщение SETUP на местную станцию А по каналу D (рис. 5.21).
На станции А выбирается маршрут от А к В. В этом маршруте выбирается канал 25. Станция А должна "приказать" станции В соединить этот канал с требуемым абонентом В. В этом примере нет прямого звена сигнализации от А к В. Для передачи сообщения используется станция С. Станция А передает сообщение на станцию С. Этикетка данного сообщения содержит пункт назначения В (DPC), исходящий пункт А (ОРС) и код идентификации канала 25 (CIC). Это сообщение также содержит ряд других данных. К важным данным относится номер абонента В. Станция С исследует пункт назначения и обнаруживает, что это сообщение предназначено для станции В. Станция С передает это сообщение на станцию В. Станция В теперь имеет всю необходимую информацию для соединения по каналу 25 от А к В. Станция В также информирует терминал В посылкой сообщения SETUP по каналу D.
Рис. 5.21. Пример адресации сигналов
Выводы
Развитая система сигнализации отличается высокой гибкостью. Она используется в телефонии, при передаче данных по различным сетям, а также для получения соответствующих сообщений при эксплуатации оборудования.
6. Широкополосная ISDN
В современных условиях возникают задачи: передача по телекоммуникационным сетям подвижных изображений; проведение видеоконференций; реализация мультимедиа услуг. В этой ситуации на смену узкополосной ISDN приходит широкополосная цифровая сеть с интегральным обслуживанием. Основным режимом передачи информации в таких сетях выбран асинхронный метод.
6.1. Введение
Широкополосная ISDN (Broadband ISDN – B-ISDN) является следующим поколением ISDN. CCITT/EТSI определяет B-ISDN как "возможность каналов передачи поддерживать скорости выше первичной".
Чтобы противопоставить новой сети В-ISDN исходное понятие ISDN, последнюю называют узкополосной ISDN (Narrowband ISDN – N-ISDN).
Развитие В-ISDN началось как результат внедрения новой технологии, содержащей волоконно-оптические системы передачи, высокоскоростные каналы и высококачественные видеомониторы и камеры. Развитие B-ISDN было достигнуто с помощью усовершенствованных прикладных программ (например мультимедиа), которые были внедрены в персональных компьютерах и рабочих станциях.
B-ISDN имеет те же основные цели, что и N-ISDN, т.е. является единой цифровой сетью для всех видов телекоммуникационных услуг. Но это не просто развитие N-ISDN. B-ISDN является новым и независимым стандартом. Общими для B-ISDN и N-ISDN являются конфигурации, рекомендуемые CCITT/ETSI. Рекомендуемая модель B-ISDN идентична модели N-ISDN. Они имеют одинаковые функциональные группы и одинаковые опорные точки. Основное отличие названных сетей заключается в том, что это не просто абонентские соединения, которые интегрируются в такой же концепции как N-ISDN. Все услуги в B-ISDN используют общую передачу и механизм коммутации, основанный на методе АТМ. N-ISDN также использует различную технику для пакетной коммутации.
В-ISDN часто считают синонимом АТМ, но это не совсем так. В-ISDN является инфраструктурной концепцией, а АТМ – средством передачи информации.
В АТМ асинхронность подразумевает то, что ширина полосы гибка, но передача все еще может быть синхронной. "Способ передачи" является общим термином, выражающим то, что "метод асинхронного переноса" может быть использован для передачи так же, как мультиплексирование и коммутация.
Для B-ISDN при передаче информации через интерфейс "пользователь – сеть" будет применяться АТМ. Использование АТМ подразумевает, что в основе B-ISDN будет лежать пакетная передача. Хотя данная рекомендация также констатирует, что B-ISDN будет поддерживать коммутацию каналов, это будет выполнено посредством механизма передачи на пакетной основе. Итак, ISDN, которая началась как развитие телефонных сетей с канальной коммутацией, преобразуется в сеть пакетной коммутации, как это происходит в широкополосном обслуживании.
6.2. Услуги в B-ISDN
В-ISDN предлагает абонентам ряд услуг (табл. 6.1).
Таблица 6.1 - Услуги ISDN
|
Вид услуги |
Скорость передачи |
Примечание |
|
Передача речи |
||
|
Телефония |
100 кбит/с |
|
|
Телефония высокого качества |
2 Мбит/с |
|
|
Радиопередачи |
2 Мбит/с |
|
|
Передача видео-информации |
||
|
Видеофоны |
100 кбит/с |
|
|
Видеоконференции |
2 Мбит/с |
|
|
Телевизионные (ТВ) передачи |
6 Мбит/с |
B-ISDN |
|
ТВ повышенной четкости |
30 Мбит/с |
B-ISDN |
|
Интерактивное ТВ |
80 Мбит/с |
B-ISDN |
|
Передача данных |
||
|
Интер – LAN/PBX |
100 Мбит/с |
B-ISDN |
|
Передача файлов |
2 Мбит/с |
|
|
Доступ к базе данных |
2 Мбит/с |
|
|
Автоматизированное проектирование |
2 Мбит/с |
|
|
Графика |
100 Мбит/с |
В-ISDN |
|
Факс, группа четыре |
2 Мбит/с |
6.3. Архитектура
В-ISDN будет отличаться от узкополосной ISDN несколькими способами. Для того, чтобы отвечать требованиям видео с высокой разрешающей способностью, необходима скорость верхнего канала около 150 Мбит/с. Для одновременной поддержки одной или более интерактивных и распределительных услуг, необходима общая скорость абонентских линий около 600 Мбит/с. Единственной подходящей технологией для поддержки такой скорости данных является оптическое волокно. Внедрение B-ISDN будет зависеть от темпа внедрения волоконных абонентских линий.
Устройство коммутации будет иметь способность управления широким диапазоном битовых скоростей и параметрами трафика. По этой причине увеличивается интерес к быстрой пакетной коммутации как основной технике коммутации для B-ISDN. Этот способ коммутации поддерживает новый протокол интерфейса "пользователь – сеть", называемый методом асинхронного переноса.
6.3.1. Архитектурная модель
Функциональная архитектурная модель для B-ISDN подобна модели для узкополосной ISDN. Модель последней показана на рис. 6.1.
Архитектурная модель B-ISDN приведена на рис. 6.2.
Также как и в узкополосной ISDN, контроль в B-ISDN основан на сигнализации по общему каналу. В этой сети используется SS7, улучшенная для поддержания расширяющихся возможностей сети. Аналогично протокол контроля сигнализации "пользователь – сеть" будет улучшенной версией I.451/Q.931.
Рис. 6.1. Архитектура N-ISDN
Рис. 6.2. Архитектура B-ISDN
B-ISDN будет поддерживать все 64 кбит/c услуги передачи, пакетную и канальную коммутацию, которая поддерживается узкополосной ISDN. Это защищает инвестиции пользователя и упрощает переход от узкополосной к широкополосной ISDN. Помимо этого, широкополосные возможности обеспечиваются для услуг передачи данных с высокой скоростью. В интерфейсе "пользователь – сеть" эти возможности должны быть обеспечены ориентированными на соединение АТМ - средствами.
Выводы
Широкополосная B-ISDN обеспечивает эффективное использование ресурсов, гибкость к трафику, реализацию универсальной сети передачи разнообразной информации для всех существующих служб. Все это возможно на основе использования технологии АТМ.
7. Цифровая интегральная сеть на участке железной дороги
7.1. История создания интегральных цифровых сетей связи
Работы по организации интегральных сетей связи были начаты на кафедре "Транспортная связь" ХИИТа в 1980 г.
Из-за отсутствия надежного коммутационного оборудования эти работы не могли быть внедрены до 1994 г.
С 1994 г. начато сотрудничество Укрзализныци с фирмой "KAPSСH AG" (Австрия), которая давно и успешно создает оборудование диспетчерской связи. Значительные успехи фирмы в организации сетей диспетчерской связи связаны с разработкой и внедрением на сетях связи железных дорог Австрии и Германии оборудования технологической радиосвязи "ZUGFUNK 2000" и оперативно-технологической связи "KS-2000".
С 1998 г. создано совместное российско-австрийское предприятие "КАПШ-НИИЖА", которое производит и внедряет на сети связи железных дорог России оборудование оперативно-технологической связи "КС-2000Р". Это явилось основополагающим для выбора фирмы-разработчика оборудования для интегральных цифровых сетей связи железных дорог Украины.
Сотрудничество специалистов Укрзализныци и фирмы "KAPSСH AG" по организации интегральной сети связи участка Гребенка – Ромодан начато в 1995 г. и в 1996 г. первый опытный участок был введен в эксплуатацию.
7.2. Идеология организации интегральной сети
В рамках создания сети связи участка Гребенка – Ромодан решались задачи интеграции на уровнях:
- коммутационного и каналообразующего оборудования;
- сетей оперативно-технологической и общетехнологической связи;
- терминального оборудования.
7.3. Интеграция на уровне коммутационного и каналообразующего оборудования
На первом этапе создания интегральной сети связи участка Гребенка – Ромодан была реализована сеть магистральной и дорожной связи с организацией трех трактов РСМ-30 по симметричному медному кабелю. Для этого использовалось оборудование линейного тракта XMP-1 фирмы "BOSCH" и оконечное оборудование – цифровые системы коммутации "Меридиан-1". Схема участка связи представлена на рис. 7.1.
Рис. 7.1. Схема организации сети связи участка Гребенка – Ромодан (1 этап): ТЧ – четырехпроводный канал ТЧ; М-1 – коммутационная система "Меридиан - 1"; ХМР-1 – оборудование линейного тракта РСМ-30 (линейный код НDB-3); Рег. – промежуточные регенераторы
Использование коммутационного оборудования в качестве оконечного каналообразующего было обосновано следующими требованиями:
- недостаточным числом трактов РСМ-30 (вызвано ограничением совместно работающих в одном кабеле трактов РСМ-30);
- обеспечения необходимой надежности сети оперативно-технологической связи;
- показателями стоимости оборудования.
Для реализации включения каналов тональной частоты в коммутационное оборудование "Меридиан-1" специалистами фирмы "KAPSСH AG" были разработаны специальные платы ADASE, обеспечивающие подключение выходов оконечного оборудования К-60П к коммутационной системе "Меридиан-1" (рис. 7.2).
Рис. 7.2. Включение каналов ТЧ в коммутационное оборудование и организация линейного тракта
Такое подключение позволяет:
- на участке между двумя коммутационными системами любому каналу ТЧ занять любой основной цифровой канал (ОЦК) любого РСМ тракта (реализована полная доступность D=90);
- занимать ОЦК только в случае поступления сигнала занятия со стороны канала ТЧ.
Это позволило увеличить пропускную способность трактов на участке.
Организованная таким образом интегральная сеть связи надежно функционировала в условиях высокого уровня внешних и внутренних (между цепями, находящимися в одном кабеле) электромагнитных влияний.
7.4. Интеграция на уровне общетехнологической и оперативно-технологической связи
Следующим этапом создания сети связи участка явилось построение цифровой интегральной сети связи (ЦИСС), которая с помощью единого оборудования позволила реализовать функции оперативно-технологической и общетехнологической связи. Линейный тракт, созданный на первом этапе явился основой для создания ЦИСС.
ЦИСС подразумевает построение интегральной сети общетехнологической связи (ОбТС) и оперативно-технологической связи (ОТС) с использованием стандартного оборудования ОбТС и с сохранением специфических функций ОТС, которые характеризуются:
- возможностью одновременного участия всех (до 35) абонентов диспетчерского круга в разговоре;
- сигнализацией на сети, обеспечивающей посылку от диспетчера индивидуального, группового и циркулярного вызовов;
- приемом вызова от абонента ОТС с индикацией на абонентском оборудовании имени вызывающего абонента;
- поступлением вызова к абоненту, занятому разговором;
- закрытостью групп абонентов, участников определенных видов ОТС;
- возможностью ведения разговора некоторых абонентов ОТС в режиме "FREE HAND" (громкоговорящий прием и передача).
Все эти функции удалось реализовать, используя услуги цифровой сети с интеграцией обслуживания (ISDN).
ЦИСС строилась с использованием основного и первичного доступов, а также с применением сигнализации ЕDSS-1 между коммутационными системами "Меридиан-1".
У дежурных по станциям (ДСП) были установлены системные цифровые телефонные аппараты с дополнительными функциями, которые позволили реализовать:
- получение информации о вызывающем абоненте (должность);
- переключение на другой разговор с удержанием предыдущего (доступ 2В+D);
- громкоговорящий или тихий режим разговора (дуплексный режим);
- почти мгновенную передачу адресной информации (сигнализация EDSS-1 по каналу D базового доступа).
Цифровые телефонные аппараты включались в цифровые коммутационные станции либо прямо через плату цифровых абонентских линий по стыку U с длиной абонентской линии до 1,2 км при диаметре жилы кабеля 0,5 мм, либо через устройства (модемы) для удаленных цифровых абонентов.
На этом участке использовались два вида доступа к удаленному цифровому абоненту: по физической цепи и по каналу ТЧ.
Схема доступа по физической цепи представлена на рис. 7.3. Доступ по каналу ТЧ осуществляется от цифрового телефонного аппарата (ЦТА) поездного диспетчера (ДНЦ), установленного в помещении Единого диспетчерского центра управления (ЕДЦУ), расположенного на расстоянии около 300 км от начала цифровой сети. Схема этого включения представлена на рис. 7.4.
Рис. 7.3. Доступ к ЦТА по физической цепи
Следует отметить, что такой способ был внедрен на цифровой сети связи впервые.
Для реализации функций ОбТС была разработана система закрытой абонентской нумерации.
Рис. 7.4. Доступ к ЦТА по каналам ТЧ: М-1 – коммутационная система "Меридиан-1"; БК – балансный контур; ДС - дифференциальная система; К-60 – аналоговое каналообразующее оборудование; ЦТА – цифровой телефонный аппарат
Система закрытой абонентской нумерации интегральной сети строилась таким образом, чтобы иметь возможность организации закрытых функциональных групп абонентов (групп общих интересов).
Коды направлений в сети выбирались таким образом, чтобы имелась возможность доступа к любому абоненту ОТС хотя бы с двух направлений.
Дополнительные виды обслуживания использовались для построения приоритетной системы абонентов и закрытия доступа на сеть ОбТС абонентов ОбТС, не являющихся абонентами ОТС.
Для быстрой реализации функций ДВО у абонентов нескольких видов ОТС устанавливались цифровые телефонные аппараты.
Каждый вид ОТС был запрограммирован на отдельную функциональную кнопку.
Для повышения пропускной способности каналов сети и надежности сети были применены методы управления потоками вызовов.
Для выбора метода управления потоками вызовов, наиболее эффективного на интегральной сети, анализировались два способа:
- управление объемом потоков;
- управление путями передачи потоков.
На интегральной сети нашли применение два метода управления потоками вызовов.
Управление объемом потоков реализовано введением ограничения исходящей нагрузки путем организации системы категорийности абонентов.
При перегрузке на сети связи или повреждении ее элементов часть вызовов получает отказы в обслуживании сразу после их поступления на узлы коммутации. При этом не учитывается имеется или нет в данное время возможность обслужить эти вызовы ресурсами сети связи.
Система категорийности абонентов построена таким образом, что абоненты ОТС, связанные с обеспечением безопасности движения поездов, являются абонентами самой высокой категории и не должны ни в каком случае получать отказ в обслуживании. Тогда при определенных условиях работы сети связи абонентам низших категорий дается отказ в обслуживании.
Реализация способа управления путями передачи потоков выполнена с помощью организации нескольких альтернативных направлений (маршрутов) при установлении соединения. При отсутствии каналов в основном маршруте выбирается одно из обходных направлений. Это реализовано с помощью коммутируемых каналов в трактах, организованных между цифровыми системами коммутации "Меридиан - 1".
Одним из наиболее сложных являлся вопрос об организации группового и циркулярного соединения абонентов ОТС. Так как количество абонентов в группе для ведения циркулярного разговора может достигать 35, то по способу объединения, предложенному ранее, необходимо использовать для каждой цепи ОТС один тракт ИКМ. В нашем случае был принят способ объединения абонентов ОТС для ведения переговоров на двух уровнях:
- объединение абонентов, включенных в одну систему коммутации (соединение на уровне коммутационной системы);
- объединение групп абонентов различных коммутационных систем с помощью каналов между коммутационными системами (соединение на уровне сети).
Схема интегральной цифровой сети связи участка Гребенка – Ромодан представлена на рис. 7.5.
Рис. 7.5. Схема интегральной сети связи участка Гребенка - Ромодан: ДНЦ – поездной диспетчер; БК – балансный контур; ХМР-1 – мультиплексор РСМ-30; ИСП – абоненты – исполнители (товарная контора, стрелочный пост и т.п.); РСДТ – аналоговое оборудование диспетчера
7.5. Интеграция на уровне терминального оборудования
Интеграция на уровне терминального оборудования уже частично рассмотрена в п. 7.3. Следует отметить, что на сети имеется возможность организации базового доступа BRA по одной двухпроводной линии (рабочее место дежурного по станции с использованием цифрового телефонного аппарата и персонального компьютера). Схема такого подключения представлена на рис. 7.6.
Таким образом такая организация рабочего места дежурного по станции позволяет интегрировать услуги, предоставленные абоненту ЦИСС.
Рис. 7.6. Схема подключения оборудования абонента ОТС к коммутационной системе "Меридиан-1"
Выводы
Рассмотренное применение новых телекоммуникационных технологий для организации сети связи на участке железной дороги позволяет надеяться на их широкое распространение на железнодорожном транспорте, что будет способствовать совершенствованию процесса перевозок.
Приложение 1. Рекомендации и стандарты по цифровым телекоммуникационным сетям
Рекомендации по телекоммуникациям изданы несколькими ассоциациями, приведенными в табл. П1.
Таблица П1 - Наименование международных ассоциаций
|
Аббревиатура |
Название ассоциации |
|
ANSC |
Американский государственный комитет по стандартам |
|
ANSI |
Американский национальный институт стандартов |
|
CCITT |
Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии |
|
CEPT |
Объединение европейских администраций почт и связи |
|
ECMA |
Европейская ассоциация изготовителей средств вычислительной техники. |
|
EIA |
Ассоциация электронной промышленности (США) |
|
IEEE |
Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике |
|
ISO |
Международная организация по стандартизации |
|
ITU-T |
Международный союз электросвязи |
|
ETSI |
Европейский институт стандартов в области связи |
Рекомендации, разработанные CCITT
CCITT – рекомендации разделены на главы, обозначенные следующими буквами:
- V - для передачи данных в телефонной сети;
- X - для передачи данных в сетях данных;
- G - для цифровых систем передачи;
- Q - для систем сигнализации;
- I - для ISDN.
Стандарты CCITT для ISDN
Стандартизация ISDN охватывает три основных направления:
- услуги;
- интерфейсы "пользователь – сеть ";
- возможности ISDN.
Рекомендации CCITT разделены на серии:
- I-серия;
- G-серия;
- Q-серия;
- V-серия;
- X-серия,
которые представлены в табл. П2 – табл. П6.
Таблица П2 - Состав рекомендаций I-серии
|
Обозначение |
Наименование документа |
|
I.100 |
Общие понятия ISDN |
|
I.110 |
Структура рекомендаций |
|
I.112 |
Словарь терминов для ISDN |
|
I.120 |
Описание ISDN |
|
I.130 |
Общие методы моделирования |
|
I.200 |
Аспекты услуг |
|
I.210 |
Аспекты услуг в ISDN |
|
I.230 |
Основные услуги, поддерживаемые ISDN |
|
I.240 |
Телеуслуги, поддерживаемые ISDN |
|
I.250 |
Дополнительные услуги ISDN |
|
I.300 |
Сетевые аспекты |
|
I.310 |
Функциональные принципы сети |
|
I.320 |
Рекомендуемая модель ISDN |
|
I.330 |
ISDN принципы нумерации и адресации |
|
I.340 |
ISDN типы соединений |
|
I.400 |
Аспекты интерфейса "пользователь-сеть". |
|
I.410 |
ISDN-интерфейсы "пользователь-сеть", общие аспекты |
|
I.411 |
Рекомендуемые конфигурации |
|
I.412 |
Структуры интерфейсов и возможности |
|
I.430 |
Уровень 1. Основной доступ |
|
I.431 |
Уровень 1. Первичный доступ |
|
I.440 |
Уровень 2. Процедура доступа к звену для D-канала (LAPD). Общие аспекты |
|
I.441 |
Уровень 2. Детали LAPD |
|
I.450 |
Уровень 3. Общие аспекты |
|
I.451 |
Уровень 3. Детали |
|
I.460 |
Мультиплексирование и адаптация скорости |
|
I.500 |
Взаимодействие интерфейсов |
|
I.600 |
Принципы эксплуатации |
Таблица П3 - Состав рекомендаций G-серии
|
Обозначение |
Наименование документа |
|
G.703 |
Физические/электрические характеристики иерархических цифровых интерфейсов. Охватывает коды AMI и HDB3 |
|
G.704 |
Функциональные характеристики интерфейсов, соединенных с сетевыми узлами. Определение цикловой структуры для ИКМ |
|
G.709 |
Спецификация битовых скоростей синхронной цифровой иерархии |
|
G.711 |
ИКМ звуковых частот |
|
G.732 |
Характеристики первичного ИКМ-оборудования, работающего на скорости 2048 кбит/с. Условия неисправностей и последующие действия |
Таблица П4 - Состав рекомендаций Q-серии
|
Обозначение |
Наименование документа |
|
Q.700 |
Система сигнализации по общему каналу №7 |
|
Q.920 |
Смотри I.440 |
|
Q.921 |
Смотри I.441 |
Таблица П5 - Состав рекомендаций V-серии
|
Обозначение |
Наименование документа |
|
V.10 |
Электрические характеристики для несбалансированных двухтоковых каналов для общего применения с интегральным канальным оборудованием при передаче данных |
|
V.11 |
Электрические характеристики для сбалансированных двухтоковых каналов для общего применения с интегральным канальным оборудованием при передаче данных |
|
V.21 |
Дуплексный модем на 300 бит/с, стандартизированный для использования в телефонной сети общего пользования (ТФОП) |
|
V.22 |
Дуплексный модем на 1200 бит/с, стандартизированный для использования в ТФОП и по двухпроводным выделенным каналом телефонного типа |
|
V.22 bis |
Дуплексный модем на 2400 бит/с, использующий технику частотного разделения, стандартизированный для использования в ТФОП и по двухпроводным выделенным телефонным каналам |
|
V.23 |
Модем на 600/1200 Бод, стандартизированный для использования в ТФОП |
|
V.24 |
Перечень определений для обменных каналов между оконечным оборудованием данных и аппаратурой канала данных. Эта рекомендация аналогична рекомендации RS 232C EIA |
|
V.25 |
Оборудование автоответчика и оборудование автоматического параллельного вызова в ТФОП с процедурами для блокирования приборов эхо-контроля для вызовов, устанавливаемых вручную и автоматически |
|
V.26 |
Модем до 2400 бит/с, стандартизированный для использования по четырехпроводным выделенным телефонным каналам |
|
V.26 bis |
Модем на 2400/1200 бит/с, стандартизированный для использования в ТФОП |
|
V.26 ter |
Дуплексный модем до 2400 бит/с, использующий технику погашения эха, стандартизированный для использования в ТФОП и по двухпроводным выделенным телефонным каналам от пункта к пункту |
|
V.27 |
Модем до 4800 бит/с с ручным выравнивателем, стандартизированный для использования по арендованным телефонным каналам |
|
V.27bis |
Модем на 4800/2400 бит/с с автоматическим эквалайзером, стандартизированный для использования по выделенным телефонным каналам |
|
V.27 ter |
Модем на 4800/2400 бит/с, стандартизированный для использования в ТФОП |
|
V.28 |
Электрические характеристики для несбалансированных двухтоковых каналов |
|
V.29 |
Модем до 9600 бит/с, стандартизированный для использования по четырехпроводным выделенным телефонным каналам |
|
V.35 |
Передача данных со скоростью 48 кбит/с, используя группу каналов в полосе 60 – 108 кГц |
|
V.52 |
Характеристики нарушений и аппарат измерения скорости ошибок при передаче данных |
|
V.53 |
Границы эксплуатации телефонных каналов, используемых для передачи данных |
|
V.110 |
Поддержка оконечного оборудования данных (DTEs) интерфейсами V-серии с помощью цифровой сети с интеграцией служб (ISDN). Включает автоматический вызов и автоответ (I.463). |
Таблица П6 - Состав рекомендаций X-серии
|
Обозначение |
Наименование документа |
|
X.3 |
Сборка/разборка пакета (PAD) в сети данных общего пользования |
|
X.20 |
Интерфейс между оконечным оборудованием данных (DTE) и аппаратурой окончания канала данных (DCE) для службы старт-стопной передачи в сети данных общего пользования |
|
X.20 bis |
Использует в сетях данных общего пользования оконечное оборудование данных (DTE), которое предназначено для взаимодействия с асинхронными дуплексными модемами V-серии |
|
X.21 |
Интерфейс между оконечным оборудованием данных (DTE) и аппаратурой окончания канала данных (DCE) для синхронных действий в сетях данных общего пользования |
|
X.21bis |
Использование в сетях данных общего пользования оконечного оборудования данных, которое предназначено для взаимодействия с синхронными модемами серии V |
|
X.24 |
Перечень определений для абонентских каналов между оконечным оборудованием данных (DTE) и аппаратурой окончания канала данных (DCE) в сети данных общего пользования |
|
X.25 |
Интерфейс между оконечным оборудованием данных и аппаратурой окончания канала данных для действия в пакетном режиме в сетях данных общего пользования |
|
X.26 |
Электрические характеристики для несбалансированных двухтоковых каналов для общего использования с интегральным канальным оборудованием при передаче данных |
|
X.27 |
Электрические характеристики для сбалансированных двухтоковых каналов для общего использования с интегральным канальным оборудованием при передаче данных |
|
X.28 |
Интерфейсы DTE/DCE для оконечного старт-стопного оборудования данных, осуществляющего доступ к сборке, разборке пакета (PAD) в сети данных общего пользования, расположенной в той же стране |
|
X.29 |
Процедуры для обмена контрольной информацией и пользовательскими данными между устройством сборки/разборки пакета (PAD) и DTE в пакетном режиме или другим PAD |
|
X.30 |
Поддержка X.21 и X.21 bis основного оконечного оборудования данных с помощью ISDN |
|
X.31 |
Поддержка оконечного оборудования в пакетном режиме с помощью ISDN |
|
X.200 |
Рекомендуемая модель OSI |
Приложение 2. Аббревиатуры, используемые в лекциях
|
A |
|
|
ANSA |
Аналоговый абонентский доступ |
|
ADI |
Сокращенный набор номера |
|
ADM |
Мультиплексор ввода - вывода |
|
AM |
Мультиплексор адаптера |
|
AMI |
Двоичный код с возвращением к "0" с инверсией на каждой "1" |
|
AOC |
Извещение об оплате |
|
АТМ |
Асинхронный режим передачи. |
|
AU |
Административный блок |
|
AUG |
Административная группа |
|
В |
|
|
B-ISDN |
Широкополосная ISDN |
|
BRA |
Основной доступ |
|
С |
|
|
С |
Контейнер |
|
CCS |
Система сигнализации по общему каналу |
|
CIС |
Код идентификации канала |
|
CLI |
Идентификация вызывающей линии |
|
CSPDN |
Сеть передачи данных с коммутацией каналов общего пользования |
|
CT |
Передача вызова |
|
CUG |
Закрытая пользовательская группа |
|
CW |
Ожидание с вызовом |
|
D |
|
|
DCC |
Канал передачи данных |
|
DCE |
Оборудование окончания канала данных |
|
DDF |
Комплект цифровых распределительных рамок |
|
DPA |
Прямой доступ к PBX- |
|
DPC |
Код пункта назначения |
|
DSS1 |
Цифровая абонентская система сигнализации №1 по D – каналу |
|
DTE |
Оконечное оборудование данных |
|
DUP |
Пользовательская подсистема данных |
|
E |
|
|
ET |
Станционный терминал (станционное окончание) |
|
ETC |
Комплект станционного окончания опорной станции |
|
F |
|
|
F |
Флаг |
|
FM |
Цикловой манипулятор |
|
FISU |
Заполняющая сигнальная единица |
|
H |
|
|
HDB3 |
Биполярный код высокой плотности с максимум 3-я последовательными нулями |
|
HDLC |
Протокол управления передачей данных верхнего уровня |
|
I |
|
|
IDN |
Цифровая интегральная сеть |
|
IMUX |
ISDN-мультиплексор |
|
ISDN |
Цифровая сеть с интеграцией служб |
|
ISPВX |
ISDN учережденческая АТС |
|
ISUP |
Пользовательская подсистема ISDN |
|
IWU |
Устройство сопряжения сетей |
|
L |
|
|
LAN |
Локальная сеть |
|
LPU |
Блок линейного интерфейса |
|
LSSU |
Сигнальная единица состояния звена |
|
LT |
Линейное окончание |
|
M |
|
|
MODEM |
Модулятор и демодулятор |
|
MTP |
Подсистема передачи сообщений |
|
MUX |
Мультиплексор |
|
MCID |
Идентификация преднамеренного вызова |
|
MSN |
Мультиплексирование номера абонента |
|
MSU |
Значащая сигнальная единица |
|
N |
|
|
NE |
Единый сетевой элемент |
|
NT |
Сетевой терминал (сетевое окончание) |
|
O |
|
|
ОС |
Оптический сигнал |
|
OLTE |
Оконечное оборудование оптической линии |
|
OMAP |
Пользовательская подсистема обслуживания и эксплуатации |
|
OSI |
Взаимодействие открытых систем |
|
OPC |
Код исходящего пункта |
|
P |
|
|
PAD |
Сборка/разборка пакета |
|
РВХ |
Учрежденческая АТС с выходом во внешнюю сеть |
|
PCM |
Импульсно-кодовая модуляция |
|
PDH |
Плезиохронная цифровая иерархия |
|
PH |
Пакетный манипулятор |
|
POH |
Заголовок пути |
|
PSPDN |
Сеть передачи данных с коммутацией пакетов общего пользования |
|
PSTN |
Телефонная сеть общего пользования |
|
PTC |
Псевдо - троичное кодирование |
|
3PTY |
Услуга трехсторонней связи |
|
PRA |
Первичный доступ |
|
Q |
|
|
Q3 |
Интерфейс для подключения к системе управления сетями |
|
S |
|
|
SAPI |
Идентификатор точки доступа к услугам |
|
SDH |
Синхронная цифровая иерархия |
|
SIF |
Поле сигнальной информации |
|
SIO |
Октет сервисной информации |
|
SONET |
Единая синхронная сеть |
|
SS7 |
Система сигнализации №7 |
|
ST |
Терминал сигнализации |
|
STM |
Синхронный транспортный модуль |
|
STS |
Синхронный транспортный сигнал (SONET) |
|
SSS |
Подсистема ступеней абонентского искания |
|
SUB |
Подадресация |
|
T |
|
|
TA |
Терминальный адаптер |
|
TDM |
Временное разделение каналов |
|
TCS |
Подсистема управления нагрузкой |
|
ТЕ |
Терминал (оконечное оборудование) |
|
TE1 |
Терминал ISDN |
|
ТЕ2 |
Не ISDN терминал |
|
TEI |
Идентификатор терминала назначения |
|
TM |
Терминальный мультиплексор |
|
TMN |
Система управления сетями |
|
TPU |
Плата трибутивных интерфейсов |
|
TSC |
Код телекоммуникационных услуг |
|
TSS |
Подсистема соединительной линии |
|
TU |
Трибутивный блок |
|
TUG |
Группа трибутивных блоков |
|
TUP |
Телефонная пользовательская подсистема |
|
U |
|
|
UUS |
Сигнализация между пользователями |
|
V |
|
|
VC |
Виртуальный контейнер |
Список литературы
1. Боккер П. ISDN. Цифровая сеть с интеграцией служб. Понятия, методы, системы. - М.: Радио и связь, 1991. - 304 с.
2. ISDN просто и доступно / Э. Титтель, С. Джеймс, Д. Пискителло, Л. Пфайфер. - М.: Из-во "Лори", 1999. - 282 с.
3. Концепция построения и модернизации цифровой сети связи и передачи данных железнодорожного транспорта. - Киев: Укрзализныця, 1999. - 78 с.
4. Норенков И.П., Трудоношин В.А. Телекоммуникационные технологии и сети. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998. - 232 с.
5. Проектирование и техническая эксплуатация сетей передачи дискретных сообщений: Учеб. Пособие для вузов / М.Н. Арипов, Г.П. Захаров и др.; под ред. Г.П. Захарова. - М.: Радио и связь, 1988. - 360 с.
6. Проектирование и диагностика компьютерных систем и сетей / М.Ф. Бондаренко, Г.Ф. Кривуля, В.Г. Рябцев и др. - К.: НМЦ ВО, 2000. - 306 с.
7. Телекоммуникационные технологии на железнодорожном транспорте: Учебник для вузов ж.д. транспорта / Г.В. Горелов, В.А. Кудряшов и др. / Под ред. Г.В. Горелова. - М.: УМК МПС Россия, 1999. - 276 с.
8. Цифровые телекоммуникационные сети / Г.В. Горелов, Н.А. Казанский, В.А. Кудряшов, О.Н. Ромашкова / Под ред. Г.В. Горелова, Г.И. Загария. - Харьков: Издательство "Регион-информ", 2000. - 216 с.
9. Шаповаленко К.И. Развитие магистральной цифровой сети связи МПС России // Железнодорожный транспорт. - 1999. - №9. - С. 96-99.