Тема 12. Основы построения у-цсио, ш-цсио.
^ Общие положения. Основным направлением развития средств электросвязи в последнее десятилетие является завершение опытной и начало коммерческой эксплуатации узкополосных сетей интегрального обслуживания (У-ЦСИО), начало разработки международными организациями концепции широкополосной ЦСИО (Ш-ЦСИО), разработка методов и средств коммутации, обеспечивающих высокую производительность узлов коммутации, а также средств высокоскоростной передачи сообщений.
Пользователи сетей электросвязи предъявляют повышенные требования к составу и качеству услуг. Современная сеть электросвязи должна обеспечивать доступ пользователей к множеству служб: речевой, данных, текста, изображений, телеконференций, выход к базам данных сетей ЭВМ, выход пользователей частных локальных сетей к абонентам сетей общего пользования и др. В 1990-1992 годах практически все экономически развитые страны мира приступили к коммерческой эксплуатации узкополосных ЦСИО. Большое количество публикаций, посвященных ЦСИО (во многих отечественных публикациях используется синоним этого наименования - цифровая сеть с интеграцией служб - ЦСИС), показывает, что начало 90-х годов XX в. проходило под знаком перехода к широкополосным ЦСИО. Ш-ЦСИО позволяет достичь еще более высокого использования ресурсов сети, чем в У-ЦСИО. Страны с разным экономическим потенциалом будут, по-видимому, идти разными путями к созданию Ш-ЦСИО, решая задачи повышения эффективности использования сетевых ресурсов путем применения асинхронного способа передачи (Asynchronous Transfer mode, ATM) и быстрой коммутации пакетов (БКП). Рассмотрим свойства, структура и особенности У-ЦСИО, пути перехода от аналоговых сетей к цифровым, службы и услуги, система управления У-ЦСИО, способы и средства доступа пользователей к сети.
В состав У-ЦСИО должны входить три вида специализированных сетей
(рис.33): сеть с коммутацией каналов (КК), сеть с коммутацией пакетов (КП), сеть сигнализации (СС). Узкополосные ЦСИО, обладающие перечисленными свойствами, имеют следующие достоинства:
1. Высокая скорость передачи информации (до 64 Кбит/с) для большинства служб нетелефонного типа.
2. Предоставление абонентам возможности пользоваться многофункциональным терминалом, подключенным к одной линии и имеющим один номер для входящего вызова.
3. Более низкий тариф оплаты за передачу данных.
4. Возможность передачи информации в цифровой форме между двумя абонентскими пунктами (терминалами).
5. Наличие общеканальной системы сигнализации № 7 с коммутацией пакетов, обеспечивающей эффективное использование средств связи.
6. Возможность выбора одного из способов коммутации (КК или КП) на станциях ЦСИО.
7. Совместимость с существующими сетями.
8. Приспособленность терминалов для передачи информации различными способами.
Рисунок 35 - Группы рекомендаций ITU-T, относящихся к ЦСИО.
Стандарты в области ЦСИО определяются рекомендациями МСЭ-Т серии /. Группы рекомендаций и относящиеся к ним элементы показаны на рис. 35. Общие принципы построения ЦСИО, концепция, терминология описаны в рекомендациях группы 1.100. Службы, поддерживаемые ЦСИО, описаны в рекомендациях группы 1.200. Необходимо отметить важность изучения аспектов, связанных со службами и услугами в ЦСИО, так как все своеобразие таких сетей заключено в поддержке многообразных служб, базировавшихся ранее на других сетях. В группе рекомендаций, начиная с 1.300 изложены принципы адресации, нумерации, маршрутизации в процессе установления соединений, функциональные характеристики сети, эталонная модель протоколов. Требования к интерфейсу «пользователь-сеть» изложены в рекомендациях группы 1400, а к межсетевому интерфейсу - в рекомендациях группы 1.500. Требования к системе управления У-ЦСИО и к технической эксплуатации приведены в рекомендациях группы 1.600.
Структура и функции У-ЦСИО. Первые проекты цифровой телефонной сети, названной тогда ИЦСС, были начаты в середине 60-х годов XX в. Тогда в ИЦСС была реализована интеграция каналообра-зующего и коммутационного оборудования на основе применения ИКМ с временным делением каналов (ВДК). В Европе стандартизирована аппаратура ИКМ-30/32, а в США, Японии и некоторых других странах - ИКМ-24.
На рис. 36 приведена схема телефонной ИЦСС. В ИЦСС цифровой поток не доводился до абонентского пункта. Эта сеть поддерживала два вида служб: телефонную и ПД. Для каждого вида служб необходим свой интерфейс с сетью. Многофункциональный терминал на такой сети неэффективен из-за большой сложности. Абоненту не предоставлялся стандартный цифровой стык для подключения оконечных терминалов различных служб.
Для перехода от ИЦСС к ЦСИО необходимо выполнить целый комплекс требований, вытекающих из особенностей каждой из служб, поддерживаемых сетью.
Рисунок 36 - Структурная схема телефонной ИЦСС
Служба телефонной связи обслуживает речевой трафик. Особенность его состоит в том, что информация передается в любой момент времени по каналу в одном направлении. При передаче речевой информации недопустимы задержки, превышающие 25 мс. (Ухо человека чувствительно к задержке сигналов в транспортной системе и к колебаниям величины задержки во времени.) Поэтому использование методов коммутации пакетов при передаче речевой информации в ЦСИО приводит к необходимости ужесточения требований к абсолютной величине задержки и колебаниям задержки при передаче сигналов, по сравнению с соответствующими требованиями, предъявляемыми к сети при передаче данных.
Положительной чертой речевого трафика является его относительная устойчивость к потере части сообщения при передаче по сети.
Особенность трафика данных состоит в малой чувствительности к абсолютной величине задержки и в большой чувствительности к потере части сообщения из-за блокировок в сети. Все виды услуг в У-ЦСИО делят на основные (basic services) и дополнительные (supplementary services) - ДВО. В Рекомендации 1.211 STU-T вся совокупность услуг электросвязи называется сервисом. Различают две основных разновидности услуг (сервиса) электросвязи: опорный сервис и телесервис. Для термина «опорный сервис» в отечественной литературе имеется аналог - услуги доставки информации. Под телесервисом понимают всю совокупность услуг, предоставляемых пользователям администрацией сети электросвязи. Телесервис реализует функции всех семи уровней модели взаимодействия открытых систем (ВОС), а услуги доставки информации реализуют функции только трех нижних уровней (сетевого, канального и физического) модели ВОС. Каждый вид услуг описывается специфическими характеристиками (в терминологии ITU-T - атрибутами). Такими характеристиками могут быть: способ коммутации, скорость передачи информации, способ установления связи, конфигурация связи, вид доступа к сетевым ресурсам. В У-ЦСИО используются два способа коммутации - КК и КП. Характеристика «скорость передачи» используется при КК, а при КП говорит о пропускной способности между двумя точками доступа (см. рис. 33). Способ установления связи характеризуется тремя атрибутами: 1) по запросу,
2) предварительное резервирование ресурсов сети на определенное время,
3) постоянная связь.
Способ установления связи по запросу в сети с КК реализуется путем посылки сигнала вызова, а в сети с КП - путем посылки пакета при установлении виртуального канала. Предварительное резервирование ресурсов на определенное время необходимо, например, метеорологическим службам, корреспондентам газет и журналов. Установление постоянной (некоммутируемой) связи по одному каналу или по пучку каналов свойственно для аренды.
Конфигурация связи характеризуется тоже тремя атрибутами:
- точка-точка,
- многоточечная,
- широковещательная.
Конфигурация типа «точка-точка» характерна для обычной связи двух пользователей телефонной сети. Многоточечная конфигурация связи используется при предоставлении ДВО «конференцсвязь», когда соединяются три и более пользовательские установки. Широковещательная конфигурация используется при одновременной трансляции сообщений от одного источника многим пользователям.
Вид доступа характеризуется тремя атрибутами:
- тип канала доступа,
- скорость передачи информации по каналу,
- тип протокола доступа.
^ В У-ЦСИО определены четыре типа каналов доступа:
1) В со скоростью 64 Кбит/с,
2) канал типа НО = 6В со скоростью 384 Кбит/с,
3) канал типа Н11 (Н11 со скоростью 1536 Кбит/с - при использовании ЦСП типа ИКМ-24, Н12 со скоростью 1920 Кбит/с - при использовании ЦСП типа ИКМ-30/32),
4) канал типа 2В со скоростью 128 Кбит/с (группа из двух каналов по 64 Кбит/с для связи с учрежденческими АТС, имеющими емкость от 8 до 32 номеров).
Протоколы доступа для услуг, реализуемых тремя нижними уровнями модели ВОС, делят на три группы: протоколы физического, канального и сетевого уровней. Характеристика этих протоколов дана в главе 13, посвященной сетям ПД.
Услуги связи предоставляются пользователям с помощью определенных служб. ЦСИО обеспечивает предоставление как традиционных услуг, так и специфических, вытекающих из тех новых ресурсов, которыми она обладает. Новыми ресурсами являются:
1) передача речевой информации или данных по каналам типов В, 2В, НО, Н11, Н12, предоставляемых пользователям в режиме коммутации каналов;
2) передача адресной информации, линейных и информационных сигналов в стыке «пользователь-сеть» по общему каналу (типа D) с использованием пакетной коммутации, обеспечивающей высокие скорость и верность;
3) высокая скорость передачи данных в пакетной форме от стандартных оконечных устройств по прозрачному каналу от абонента до абонента с использованием широкого спектра протоколов;
4) передача сигналов по ОКС при межстанционной связи с использованием общеканальной системы сигнализации № 7 (ОКС № 7) ITU-T, обеспечивающей передачу сообщений по сигнальной сети с устранением состязаний кадров сигнализации (устранение состязаний за обладание каналом ПД реализуется присвоением каждому пакету уникального номера).
Службы характеризуются техническими и эксплуатационными показателями, ориентированы на пользователя и описывают функции и протоколы связи.
В ЦСИО реализована интеграция оборудования коммутации и передачи, видов передаваемой информации (данные, речь, изображение), методов коммутации (КК, КП), различных видов услуг, описанных выше, дополнительных видов обслуживания (ДВО).
Примерами ДВО, предоставляемых абонентам ЦСИО, могут быть такие:
переадресация вызова,
вызов по сокращенному номеру,
многоадресная связь,
соединение с занятым абонентом и др.
Абоненту предоставляется интегральный сервис, если он может подключить к своей абонентской линии любой терминал (цифровой или аналоговый ТА, персональную ЭВМ, факсимильный аппарат, модем для передачи данных), выбирая один из методов коммутации - КК или КП.
Рисунок 37 - Структурная схема У-ЦСИО
^ Реализация доступа к ресурсам ЦСИО. На рис. 37 приведена структурная схема узкополосной ЦСИО. Аналоговые терминалы (телефонный аппарат ТА, нецифровой терминал данных ТД) подключаются к цифровой АТС через кодек. По абонентской линии информация передается в цифровой форме. В абонентском пункте абонент может использовать несколько терминалов. Характерная особенность ЦСИО - доведение цифрового потока до абонентского пункта.
Абонентская линия (АЛ) заканчивается сетевым окончанием (СО). Сетевое окончание (в терминах ITU-T: Network Termination, NT) необходимо для ввода в действие протокола доступа.
Может быть использовано СО двух типов (рис.38):
- СО1 (NT1), реализующее физическое сопряжение с линией, регенерацию линейных сигналов, синхронизацию процессов в абонентском пункте с процессами в линии, упорядочение блоков данных (биты или слова), управление, дистанционное питание и другие функции первого уровня семиуровневой эталонной модели взаимодействия открытых систем (БОС) [4];
- СО2 (NT2), реализующее функции коммутации, концентрации нагрузки, контроля ошибок в звене сигнализации, выбора требуемого оконечного оборудования (ОО), кадровую синхронизацию и некоторые другие функции второго и третьего уровней семиуровневой модели ВОС.
Пример СО2 - учрежденческая АТС, устройство управления оконечным оборудованием, локальная сеть.
В точке доступа абонента к сети расположен многоцелевой стык «абонент-сеть». Этот стык имеет четыре эталонные точки (ЭТ): R, S, Т, U в соответствии с рекомендацией 1.411 ITU-T. В эталонную точку S может быть подключено оконечное оборудование первого типа (ОО1). Примеры ОО1: а) цифровое оборудование передачи данных,
б) цифровой ТА (в этом ТА реализованы функции СО1).
Рисунок 38 - Схема доступа к ресурсам ЦСИО
К ОО2 относятся типы ОО, не удовлетворяющего рекомендациям серии / или даже рекомендациям ITU-T. Для подключения таких ОО в ЭТ типа S или Т необходимо использовать оконечный адаптер (ОА). В настоящее время стандартизовано несколько стыков «абонент-сеть» для ЦСИО:
1.Стык 2В + D с наименьшей (базовой) скоростью 144 Кбит/сек
(два канала В со скоростью 64 Кбит/с и один канал D со скоростью 16 Кбит/с), каждый из этих каналов может использоваться независимо:
канал D - для управления установлением соединений,
каналы типа В - для передачи информации пользователей в дискретной форме;
2. Стык с большой (первичной) скоростью - 1984 Кбит/с
(30 каналов В и один канал D со скоростью 64 Кбит/с - ЗОВ + D).
При доведении цифрового потока до абонента канал D применяется для сигнализации «абонент-сеть» и для передачи данных. В случае базового доступа абонент может устанавливать несколько видов соединений:
- в режиме коммутации каналов - для передачи речевой информации по каналу В;
- в режиме коммутации каналов - для передачи данных по каналу В;
- в режиме коммутации пакетов с терминалами в пакетном режиме;
- в режиме коммутации пакетов - для передачи данных со скоростью 9,6 Кбит/с по каналу D.