Начало Глобальные сети

Цифровые сети ISDN с интеграцией услуг

ISDN представляет собой глобальную сеть, которая для обеспечения передачи данных использует те же идеи, принципы и аппаратные решения,которые положены в основу построения современной телефонной сети. Сеть ISDN представляет также дальнейшее развитие идеи передачи голосового трафика в цифровой форме, что обеспечивает дополнительное повышение качества телефонной связи.

Основные принципы построения и компоненты сетей ISDN

Информационное взаимодействие между компонентами сети осуществляется на трех уровнях, которые функционально соответствуют физическому, канальному и сетевому уровням модели OSI.

Компоненты сетей ISDN

Компонентами сетей ISDN являются терминалы (terminals), терминальные адаптеры (terminal adapters TA) , сетевые терминалы (network termination devices), линейные терминалы (line-termination equipment) и магистральные устройства (exchange-termination equipment).

• Специализированные ISDN терминалы TE1 обеспечивают представление данных пользователю и непосредственное подключение пользователя к интегрированной сети.
• НЕ-ISDN терминалы TE2 представляют собой терминалы в обычном понимании этого термина и не обеспечивают непосредственного подключения пользователя к сети ISDN.
• Терминальный адаптер ТА обеспечивает подключение неспециализированных терминалов к сети ISDN.
• Точка сопряжения R используется для подключения неспециализированных терминалов к терминальным адаптерам
• Сетевые терминалы NT1 и NT2 обеспечивают подключение терминалов пользователя к различным точкам сопряжения сети ISDN.
• Сетевой терминал NT2 обеспечивает взаимодействие c сетью терминалов пользователя, которые подключены к магистрали S.
• Точка сопряжения S используется для подключения терминалов пользователя к сетевому терминалу.
• Точка сопряжения T используется для подключения сетевых терминалов NT1 и NТ2.
• Точка сопряжения U используется для подключения сетевого терминала NT1 к коммутатору ISDN.

На практике указанные выше компоненты сети ISDN практически никогда не изготавливаются в виде отдельных блоков. Как правило, сетевые терминалы изготавливаются в виде единого устройства, которое обозначается NT. Точка сопряжения с терминалами пользователя в данном случае обозначается S/T.

Типы сервиса ISDN

Сеть N-ISDN (narrowband) обеспечивает передачу данных со скоростью до 2048 Кбит/сек. Сеть B-ISDN (broadband) предназначена для передачи данных со скоростью до 155000 Кбит/сек. В дальнейшем будет рассматриваться только сеть N-ISDN Интеграция разнородных трафиков в сети ISDN выполняется по принципу временного разделения (time division multiplexing — TDM).

Интерфейс базовой скорости ISDN (Basic Rate Interface- BRI) предоставляет пользователю услуги сети ISDN в виде двух каналов с пропускной способностью 64Кбит/сек. Для передачи канальной сигнализации используется отдельный канал, который имеет пропускную способность 16Кбит/сек. Таким образом, интерфейс базовой скорости обозначается 2B+D.

Интерфейс первичной скорости ISDN (Primary Rate Interface- PRI) имеет различную структуру в различных регионах. В Европе PRI предоставляет пользователю сеть ISDN в виде 30 каналов B - типа и одного канала D - типа (30B+D). В США и Японии PRI предоставляет пользователю сеть ISDN в виде 23 каналов B - типа и одного канала D - типа (23B+D).

Рекомендация ITU-T I.430

Рекомендация ITU-T I.430 (11/95) BASIC USER-NETWORK INTERFACE - LAYER 1 SPECIFICATION устанавливает принципы построения и требования к отдельным характеристикам интерфейса физического уровня сетей ISDN. Магистраль S предназначена для подключения терминальных устройств пользователя к сетевому терминальному устройству. Подключение к сетевому терминалу может быть выполнено как по схеме точка- точка, так и по многоточечной схеме. К магистрали S может быть подключено до 8 терминалов, однако, только 2 из них могут выполнять информационный обмен по этой магистрали одновременно.

Физический уровень взаимодействия — точка S

Информационное взаимодействие на физическом уровне точки сопряжения S BRI интерфейса ISDN осуществляется по четырех проводной линии посредством обмена информационными блоками (кадрами физического уровня). Кадр состоит из 48 бит и передается с частотой 4 кГц (период повторения 250 мсек). В состав кадров входят 32 бит(4х8) данных, которые передаются в В- каналах интерфейса BRI эти байты обозначаются В1 и В2 и четыре бита канальной сигнализации, которые обозначаются D. Для того, чтобы терминалы смогли обнаружить возникновение такой коллизии, сетевой терминал возвращает полученные им по каналу D биты в специальных эхо-разрядах Е формируемого им кадра. Для того, чтобы обеспечить равноправную возможность доступа всех терминалов к каналу D, соблюдается специальная процедура доступа к шине S.Один из управляющих битов кадра (FA) используется для формирования служебных каналов Q, SC1 и SC2.

Наименование канала	Направление канала	Номера кадров
Q	TE NT	1,6,11,16
SC1	NT TE	1,2,3,4
SC2	NT TE	5,6,7,8

Виртуальный канал Q

По каналу Q терминал пользователя передает команды, которые включают режим "петля" для каналов В1, В2. Аналогичным образом пользовательский терминал может инициировать выполнение процедуры самопроверки на сетевом терминале.Канал Q используется также для передачи диагностических сообщений для сетевого терминала о состоянии терминала пользователя.

Виртуальный канал SC1

По данному каналу сетевой терминал сообщает терминалам пользователя о результатах выполнения теста самопроверки. По каналу Q передается информация о типе текущего технологического режима, который устанавливается на сетевом терминале по команде "петля" а также по данному каналу сетевой терминал сообщает терминалам пользователя об ошибках, которые были выявлены на различных этапах передачи данных.

Виртуальный канал SC2

Информация, которая передается по данному каналу, определяет текущее состояние информационного взаимодействия сетевого терминала с линейным оборудованием по каналу U.

Физический уровень взаимодействия — точка U

Для обеспечения требуемой дальности передачи используется линейное кодирование данных по алгоритму 2B1Q. Данные через точку сопряжения U передаются в виде кадров длиной 240 бит. Восемь кадров образуют суперкадр. 216 бит кадра используются для передачи собственно каналов полезной нагрузки (12 комплектов 20 байт (2B+D)). Первые 18 бит кадра используются для передачи синхронизирующего слова. Завершающие 6 бит кадра называются М-биты и используются для формирования технологического канала и передачи сигналов обрамления суперкадра. Технологический канал обеспечивает информационный обмен между сетевым терминалом и линейным терминалом. В частности по данному каналу линейный терминал передает команды на включение и выключение технологических режимов на линии U — «петля» на B1,B2, 2B+D.

Взаимодействие на канальном уровне ISDN

Управление процессами передачи данных по B-каналам сети ISDN осуществляется путем установления вызовов. Управляющие команды, которые управляют организацией вызова, передаются по каналам D. Для того чтобы обеспечить передачу управляющей информации вызова конкретному пользователю из группы, эта информация передаётся на двух уровнях модели OSI — на канальном уровне и сетевом уровне. Для передачи управляющей информации на канальном уровне используется протокол LAPD(Link Access Procedure D-channel). Спецификация данного протокола определена в рекомендации ITU-T Recommendation Q.921 (09/97) ISDN user-network interface — Data link layer specification. Кадр протокола LAPD содержит 5 полей: FLAG, ADRESS, CONROL, Data, FCS.

Поле ADRESS

Service Access Point Identifier — SAPI. Содержимое данного поля (6 бит) определяет тип информации, которая передается в данном кадре.

В поле ADRESS может быть также помещен физический адрес терминала Terminal Endpoint Identifier (TEI) - 7 бит. Наличие этого адреса позволяет выполнять взаимодействие с одним из группы пользовательских терминалов подключенных к магистрали S Назначение этого адреса терминалу может быть произведено автоматическим способом. Динамически выделяемые адреса находятся в диапазоне от 64 до 126.

Поле CONTROL

Информационные кадры (Information Frames, I-кадры) — предназначены для непосредственной передачи управляющих сообщений сетевого уровня ISDN. В 16-ти разрядном поле CONTROL кадров данного типа размещаются 7-ми разрядные номера переданного и принятого кадра для обеспечения выполнения процедуры управления потоком.

Управляющие кадры (Supervisory Frames, S-кадры) — предназначены для управления процессом передачи I-кадров и для разрешения проблем, которые связаны с потерями кадров в процессе передачи. В 16-ти разрядном поле CONTROL кадров данного типа размещается 7-ми разрядный номер принятого кадра.

Ненумерованные кадры (Unnumbered Frames, U-кадры) — предназначены для управления и разрывания логического соединения, согласования параметров линии и формирования сигналов о возникновении неустранимых ошибок в процессе передачи данных I-кадрами.

Взаимодействие на сетевом уровне ISDN

Блоки данных сетевого уровня — кадры ISDN предназначены для непосредственной передачи информации сигнализации. Структура блоков данных канального уровня, алгоритмы установления, обслуживания и разрыва соединений приведены в рекомендации ITU-T (Recommendation Q.931 (05/98) - ISDN user-network interface layer 3 specification for basic call control).

Структура блоков данных сетевого уровня ISDN

Сообщение сетевого уровня ISDN состоит из двух основных частей — общей части и специфической части.

Обшая часть сообщения начинается с поля Protocol discriminator. Данное поле предназначено для определения типа протокола, который используется для управления вызовами.

Call Reference Value - CRV (номер вызова) присваивается каждому вызову для того чтобы обеспечить возможность использования канала D для одновременного управления несколькими вызовами Message Type. Это поле определяет тип процедуры, которая обеспечивает непосредственное управление процессом организации и обслуживания вызова.

Специфическая часть пакета ISDN представляет собой поле переменной длины. Информация, которая размещается в данной части соответствующего пакета ISDN, используется для определения конкретных параметров процедуры управления вызовом. В частности в специфической части пакета, который предназначен для создания вызова, размещаются следующие поля признаков:

• Содержимое поля B для запрашиваемого вызова (поток данных, ISDN-телефонный вызов, POTS-телефонный вызов, голосовой канал-А)
• Скорость передачи данных для запрашиваемого вызова
• Адреса вызываемого и вызывающего абонентов

Основные принципы взаимодействия компонентов ISDN на сетевом уровне

Создание вызова

• SETUP — установление соединения Адрес (телефонный номер) вызываемого абонента находится в информационном поле специфической части пакета ISDN. Сообщение SETUP передается в направлении ближайшего к данному терминалу коммутатора ISDN.
• Call Proceeding. Данное сообщение подтверждает возможность установления соединения и закрепляет за инициируемым вызовом один из каналов В.
• Alerting — Вызываемый абонент подтверждает получение вызова передачей сообщения «Приведение в готовность».
• Connect — соединение установлено. Это сообщение передается коммутаторами по сети в направлении терминала-инициатора соединения.
• Connect Acknowledge сообщение о подтверждении установления соединения.

Завершение вызова

• Disconnect. сообщение о разрывании соединения в информационном поле специфической части пакета ISDN данного типа должна быть размещена информация о причине, которая привела к разрыванию соединения.
• Release Данное сообщение сигнализирует об освобождении ресурсов, которые были использованы при организации вызова.
• Release Complete освобождение завершено.

Предыдущая лекция Цифровые сети. Рекомендации G.703, G.704

Следующая лекция Сети X.25