Подключение пользовательского оборудования к сети ISDN

Подключение пользовательского оборудования к сети ISDN осуществляется в соответствии со схемой подключения, разработанной МСЭ (рисунок). Оборудование делится на функциональные группы, и в зависимости от группы различается несколько справочных точек соединения разных групп оборудования между собой.

 

ТА — терминальный

адаптер

 

Рисунок — Подключение пользовательского оборудования ISDN

 

Устройства функциональной группы NT1 (Network Termination 1) образуют цифровое абонентское окончание (Digital Suscriber Line, DSL) на кабеле, соединяющем пользовательское оборудование с сетью ISDN. Справочная точка U соответствует точке подключения устройства NT1 к сети. Устройство NT1 может принадлежать оператору сети (хотя всегда устанавливается в помещении пользователя), а может принадлежать и пользователю.

Если пользователь подключен через интерфейс BRI, то цифровое абонентское окончание выполнено по 2-проводной схеме (как и обычное окончание аналоговой телефонной сети). Максимальная длина абонентского окончания в этом случае составляет 5,5 км.

При использовании интерфейса PRI цифровое абонентское окончание выполняется по схеме канала Т1 или Е1, то есть является 4-проводным с максимальной длиной около 1800 м.

Устройства функциональной группы NT2 (Network Termination 2) представляют собой устройства канального или сетевого уровня, которые выполняют функции концентрации пользовательских интерфейсов и их мультиплексирование. Это может быть: офисная АТС, коммутирующая несколько интерфейсов BRI; маршрутизатор, работающий в режиме коммутации пакетов; простой мультиплексор, который мультиплексирует несколько низкоскоростных каналов в один канал типа В. Точка подключения оборудования типа NT2 к устройству NT1 называется справочной точкой Т. Наличие оборудования NT2 не является обязательным в отличие от NT1.

Устройства функциональной группы ТЕ1 (Terminal Equipment 1) относятся к устройствам, которые поддерживают интерфейс пользователя BRI или PRI. Справочная точка S соответствует точке подключения отдельного терминального оборудования, поддерживающего один из интерфейсов пользователя ISDN. Таким оборудованием может быть цифровой телефон или факс-аппарат. Так как оборудование типа NT2 может отсутствовать, то справочные точки S и Т объединяются и обозначаются как S/T.

Устройства функциональной группы ТЕ2 (Terminal Equipment 2) представляют собой устройства, которые не поддерживают интерфейс BRI или PRI. Таким устройством может быть компьютер, маршрутизатор с последовательными интерфейсами, не относящимися к ISDN, например RS-232C, Х.21 или V.35. Для подключения такого устройства к сети ISDN необходимо использовать терминальный адаптер (Terminal Adaptor, ТА). Для компьютеров терминальные адаптеры выпускаются в формате сетевых адаптеров — как встраиваемая карта.

Физически интерфейс в точке S/T представляет собой 4-проводную линию.

Физическая длина интерфейса PRI колеблется от 100 до 1000 м в зависимости от схемы подключения устройств. При небольшом количестве терминалов (ТЕ1 или ТЕ2+ТА) разрешается не использовать местную офисную АТС, а подключать до 8 устройств к одному устройству типа NT1 (или NT2 без коммутационных возможностей).

В сети ISDN (рисунок) существуют два стека протоколов:

ü стек каналов типа D;

ü стек каналов типа В.

 

 

Рисунок 41 — Структура сети ISDN

 

Каналы типа D образуют сеть с коммутацией пакетов. Для сети каналов D определены три уровня протоколов: физический протокол определяется стандартом I.430/431, канальный протокол определяется стандартом Q.921, а на сетевом уровне может использоваться протокол Q.931, с помощью которого выполняется маршрутизация вызова абонента службы с коммутацией каналов.

Сеть каналов типа D внутри сети ISDN служит транспортным уровнем для ОКС №7. Система ОКС №7 была разработана для целей внутреннего мониторинга и управления коммутаторами телефонной сети общего назначения. Служба ОКС №7 относится к прикладному уровню модели OSI. Конечному пользователю ее услуги недоступны, так как сообщениями ОКС №7 коммутаторы сети обмениваются только между собой.

Каналы типа В образуют сеть с коммутацией цифровых каналов. В терминах модели OSI на каналах типа В в коммутаторах сети ISDN определен только протокол физического уровня — протокол I.430/431. Коммутация каналов типа В происходит по указаниям, полученным по каналу D. Когда пакеты протокола Q.931 маршрутизируются коммутатором, то при этом происходит одновременная коммутация очередной части составного канала от исходного абонента к конечному.

Вопрос 12 Общие сведения о протоколе DSS-1. Функции физического уровня.

 

Протокол цифровой абонентской сигнализации №1 (DSS-1 — Digital Subscriber Signaling 1) между пользователем ISDN и сетью ориентирован на передачу сигнальных сообщений через интерфейс «пользователь-сеть» по D-каналу этого интерфейса. Канал D определяется в двух вариантах:

а) канал 16 кбит/с, используемый для управления соединениями по двум В-каналам (базовый доступ 2B+D, В=64 кбит/с, D =16 кбит/с);

б) канал 64 кбит/с, используемый для управления соединениями по нескольким (до 30) В-каналам (первичный доступ 30B+D, В=64 кбит/с, D =64 кбит/с).

Архитектура протокола DSS-1 разработана на основе модели OSI и соответствует ее первым трем уровням.

Уровень 1 (физический уровень) протокола DSS-1 содержит функции формирования каналов B и D, определяет электрические, функциональные механические характеристики доступа и предоставляет физическое соединение для передачи сообщений, создаваемых уровнями 2 и 3.

В базовом доступе скорость передачи на физическом уровне равна 192 кбит/с =144 кбит/с + 48 кбит/с (общая скорость):

· информационная скорость=2B+D=2*64+16=144 кбит/с,

· техническая скорость = 48 кбит/с (используется для цикловой синхронизации, активизации и деактивизации связи между терминалами ТЕ и сетевым окончанием NT).

Цель активизации состоит в том, чтобы гарантировать синхронизацию приемников на одной стороне и передатчиков на другой.

Уровень 2, известный также под названием LAPD (Link Access Procedure on the D-channels), обеспечивает использование D-канала для двустороннего обмена данными пользователем и сетью.

Уровень 3 (сетевой уровень). Функции уровня 3 обеспечивают управление базовым соединением и дополнительными услугами, а также некоторые дополнительные к уровню 2 транспортные возможности, например, перенаправление сигнальных сообщений на альтернативный D-канал в случае отказа основного D-канала.

 

Вопрос 13 Характеристика уровня звена данных протокола DSS-1. Формат кадра протокола DSS-1.

Протоколы уровня 2 (LAPD — Link Ассеss Рrосеdure оn the D-сhаnnеl) как базового, так и первичного доступа определены в рекомендациях ITU-Т I.440 (основные аспекты) и I.441 (подробные спецификации). Обмен информацией на уровне LAPD осуществляется посредством информационных блоков, называемых кадрами и схожих с сигнальными единицами ОКС - 7.

Сформированные на уровне 3 сообщения помещаются в информационные поля кад­ров, не анализируемые уровнем 2. Задачи уровня 2 заключаются в переносе сообщений между пользователем и сетью с минимальными потерями и искажениями.

 

Рис. 1. Формат кадра

Кадры могут содержать либо команды на выполнение действий, либо ответы, сооб­щающие о результатах выполнения команд, что определяется специальным битом иден­тификации команда/ответ С/R. Общий формат кадров LAPD показан на рис. 1.

Каждый кадр начинается и заканчивается однобайтовым флагам. Комбинация флага (0111 1110) такая же, как в ОКС-7. Имитация флага любым другим полем кадра исключа­ется благодаря запрещению передачи последовательности битов, состоящей из более чем пяти следующих друг за другом единиц. Это достигается с помощью специальной проце­дуры, называемой «бит-стаффингом» (bit-stuffing), которая перед передачей кадра встав­ляет ноль после любой последовательности из пяти единиц за исключением флага. При приеме кадра любой ноль, обнаруженный следом за последовательностью из пяти единиц изымается.

Адресное поле (байты 2 и 3) кадра на рис. 1 содержит идентификатор точки доступа к услуге SАРI (Service Access Point Identifier) и идентификатор терминала ТЕI (Terminal Equipment Identifier) и используется для маршрутизации кадра к месту его назначения. Эти идентификаторы определяют соединение и терминал, к которым относится кадр.

Идентификатор пункта доступа к услуге SАРI занимает 6 битов в адресном поле и фактически указывает, какой логический объект сетевого уровня должен анализировать содержимое информационного поля. Например, SАРI может указывать, что содержимое информационного поля относится к процедурам управления соединениями в режиме коммутации каналов или к процедурам пакетной коммутации.

Идентификатор ТЕI указывает терминальное оборудование, к которому относится сообщение. Код ТЕI=127 (1111111) указывает на вещательную передачу информации всем терминалам, связанным с данной точкой доступа. Остальные значения (0-126) исполь­зуются для идентификации терминалов. Диапазон значений ТЕI (табл. 1) разделяется ме­жду теми терминалами, для которых ТЕI назначает сеть (автоматическое назначение ТЕI), и теми, для которых ТЕI назначает пользователь (неавтоматическое назначение ТЕI).

Таблица 1. ЗначенияTEI

TEI	Назначение
0-63	Неавтоматическое назначение TEI
64-126	Автоматическое назначение TEI
	Вещательный режим

 

Бит идентификации команды/ответа С/R (Command/Response bit) устанавливается LAPD на одном конце и обрабатывается на противоположном конце звена. Значение С/R (табл. 2) классифицирует каждый кадр как командный или как кадр ответа. Если кадр сформирован как команда, адресное поле идентифицирует получателя, а если кадр являет­ся ответом, адресное поле идентифицирует отправителя. Отправителем или получателем могут быть как сеть, так и терминальное оборудование пользователя.

 

Таблица 2. БитыC/R в поле адреса

	Кадры, передаваемые сетью	Кадры, передаваемые терминалом
Командный кадр	C/R=1	C/R=0
Кадр ответа	C/R=0	C/R=1

 

Бит расширения адресного поля ЕА (Extended address bit) служит для гибкого увели­чения длины адресного поля. Бит расширения в первом байте адреса, имеющий значение 0, указывает на то, что за ним следует другой байт. Бит расширения во втором байте, имеющий значение 1, указывает, что этот второй байт в адресном поле является послед­ним. Именно такой вариант приведен на рис. 1. Если впоследствии возникнет необходи­мость увеличить размер адресного поля, значение бита расширения во втором байте мо­жет быть изменено на 0, что будет указывать на существование третьего байта. Третий байт в этом случае будет содержать бит расширения со значением 1, указывающим, что этот байт является последним. Увеличение размера адресного поля, таким образом, не влияет на остальную часть кадра.

Два последних байта в структуре кадра на рис. 1 содержат 16-битовое поле прове­рочной комбинации кадра FCS (Frame check sequence) и генерируются уровнем звена дан­ных в оборудовании, передающем кадр. Это поле позволяет LAPD обнаруживать ошибки в полученном кадре.

Поле управления указывает тип передаваемого кадра и занимает в различных кадрах один или два байта. Типы кадров: информационный кадр (I-кадр), управляющий кадр (S-кадр), ненумерованный кадр (U-кадр).

Таблица 3 содержит сведения об основных типах кадров протокола DSS-1. Рассмот­рим эти типы несколько подробнее.

Информационный кадр (I) сопоставим со значащей сигнальной единицей МSU в ОКС-7. С помощью I-кадров организуется передача информации сетевого уровня между терминалом пользователя и сетью. Этот кадр содержит информационное поле, в котором помешается сообщение сетевого уровня. Поле управления I-формата содержит порядко­вый номер передачи, который увеличивается на 1 (по модулю 128) каждый раз, когда пе­редается кадр. При подтверждении приема I-кадров в поле управления вводится порядко­вый номер приема.

Управляющий кадр (S) используется для поддержки функций управления потоком и запроса повторной передачи. S-кадры не имеют информационного поля и сравнимы с сиг­нальными единицами состояния звена LSU в ОКС-7. Например, если сеть временно не в состоянии принимать I-кадры, пользователю посылается S-кадр «к приему не готов» (RNR). Когда сеть снова сможет принимать I-кадры, она передает другой S-кадр — «к приему готов» (RR). S-кадр также может использоваться для подтверждения и содер­жит в этом случае порядковый номер приема, а не передачи. Управляющие кадры можно передавать или как командные, или как кадры ответа.

Ненумерованный кадр (U) не имеет аналогов в ОКС-7. В этой группе имеется кадр ненумерованной информации (UI), единственный из группы содержащий информацион­ное поле и несущий сообщение сетевого уровня. U-кадры используются для передачи ин­формации в режиме без подтверждения. Поле управления U-кадров не содержит порядко­вых номеров.

Как следует из вышеизложенного, информационное поле имеется в кадрах только некоторых типов и содержит информацию уровня 3, сформированную одной системой, например, терминалом пользователя, которую требуется передать другой системе, напри­мер, сети. Информационное поле может быть пропущено, если кадр не имеет отношения к конкретной коммутируемой связи (например, в управляющих кадрах).

 

Рассмотрим передачу информационных кадров от терминала к сети (рис. 2). Все по­ступающие к сети кадры проверяются на наличие ошибок, а затем в свободных от ошибок информационных кадрах проверяется порядковый номер. Если величина N(S) выше (по модулю 128) на единицу, чем N(S) последнего принятого информационного кадра, новый кадр считается следующим по порядку и потому принимается, а его информационное по­ле пересылается конкретной функции сетевого уровня. После этого сеть подтверждает прием информационного кадра своим исходящим кадром с номером приема [N(R)], зна­чение которого на единицу больше (по модулю 128), чем значение N(S) в последнем при­нятом информационном кадре.

Предположим, что последний принятый информационный кадр имел номер N(S)=11 и что информационный кадр с номером N(S)=12 передан с ошибкой, в результате которой отбракован функциями LAPD на стороне сети. Следующий информационный кадр с N(S)= 13 успешно проходит проверку на ошибки, но поступает к сети с нарушением оче­редности и отбрасывается ею при проверке порядка следования. Тогда сеть передает кадр отказа (REJ) с номером N(R)=12, который запрашивает повторную передачу информаци­онных кадров из буфера повторной передачи терминала, начиная с кадра с N(S)=12. Сете­вая сторона продолжает отбрасывать информационные кадры при проверке их на порядок следования, пока не примет повторно переданный кадр с номером N(S)=12.

Рис. 2. Исправление ошибок в информационном кадре

Передача не подтверждаемых сообщений. Управляющие кадры S и ненумерованные кадры Uне содержат подполя N(S). Они принимаются, если получены без ошибок, и не подтверждаются. Управляющие кадры содержат поле N(R) для подтверждения принятых информационных кадров.

 

 

Вопрос 14 Характеристика сетевого уровня протокола DSS-1. Формат сообщения сетевого уровня протокола DSS-1.

Сетевой уровень системы DSS-1 содержит функции, обеспечивающие создание, сопровождение и завершение соединений. Обмен необходимой для этого сигнальной информацией между функциями уровня 3, размещенными в оборудовании пользователя и в оборудовании сети, осуществляется через интерфейс «пользователь-сеть» с помощью сообщений сетевого уровня.

Функции уровня 3:

1. маршрутизация сигнальных сообщений;
2. передача информации между пользователями;
3. сегментация и сборка сообщений для их транспортировки уровнем звена данных;
4. обнаружение ошибок в сообщениях уровня 2 и реакция на эти ошибки;
5. доставка сообщений в том же порядке, в каком они были переданы и некоторые другие функции.

Для всех сообщений сетевого уровня используется общий формат (рис. 3). Биты нумеруются справа налево, первым передается 1-ый бит 1 байта.

 

 

Рис. 3 Общий формат сообщений уровня 3 протокола DSS-1

 

Сообщение уровня 3 протокола DSS-1 состоит из следующих информационных элементов (ИЭ):

а) Обязательные ИЭ К ним относятся дискриминатор протокола (1 байт), метка соединения (2 и 3 байты) и тип сообщения (4 байт). Если в сообщении отсутствует хотя бы один обязательный ИЭ, оно считается несоответствующим спецификациям DSS-1;

б) Другие (необязательные) ИЭ Их количество и содержание зависит от типа сообщений.

Рассмотрим обязательные ИЭ.

1) Дискриминатор протокола. Его назначение — отделить сообщения DSS-1, связанные с процедурами управления соединениями (процедурами обслуживания вызовов) от любых других сообщений, которые могут быть переданы по сигнальному каналу. Дискриминатор позволяет различать сообщения управления соединениями ISDN и сообщения, используемые в других системах, таких как АТМ (сеть с асинхронным режимом передачи), Frame Relay (сеть, в которой кадры при передаче через коммутатор не подвергаются преобразованиям, из-за этого технология и получила свое название). Для каждого случая дискриминатор кодируется уникальной последовательностью битов.

2) Метка соединения. При установлении соединения происходит коммутация, коммутируемому соединению присваивается некоторый номер (метка). Значение метки уникально на той стороне интерфейса, которая явилась инициатором связи. Метка присваивается на время жизни обслуживаемого вызова, имеет смысл только в данном интерфейсе и остается неизменной до окончания обслуживания вызова, после чего она может использоваться для идентификации других соединений.

 

 

Рис. 4 Формат ИЭ «метка соединения»

 

Первые четыре бита первого байта указывают длину метки, а остальные биты первого байта — резервные. Для базового доступа метка соединения может иметь значения от 0 до 127, а располагается метка в битах 7-1 байта 2. Для первичного доступа возможные значения метки соединения — от 0 до 2¹⁵-1, а занимает метка два байта.

Метку соединений могут назначать и пользователь и сеть (АТС). Возможна ситуация, когда и пользователь, и АТС выбирают одно и то же значение метки соединения для разных коммутируемых связей. Чтобы можно было различить эти две связи, в качестве последнего бита байта 2 формата метки соединения используется флажок. Флажок указывает, кем назначена метка: если пользователем — 0, если АТС — 1.

3) Тип сообщения служит для идентификации имени и, следовательно, функции отправляемого сообщения. Поле типа сообщения состоит из одного байта, последний бит которого зарезервирован для применения в будущем при увеличении длины поля. Примеры типов сообщений см. табл. 1.

 

Примеры необязательных ИЭ:

· номера вызываемого и вызывающего абонентов;

· состояние соединения (содержит сведения о текущем состоянии процесса управления соединением);

· отображение (содержит символы ASCII-кода, которые посылаются пользователю для отображения на экране терминала) и другие ИЭ.

 

Таблица 1 — Примеры типов сообщений