Раздел 4. Выделенные сети связи

Тема 4.1 Цифровые сети с интеграцией обслуживания

Цифровая сеть интегрального обслуживания – это такая сеть электросвязи, в которой информация передается и коммутируется в цифровой форме и в которой поддерживается множество служб электросвязи

ISDN (Integrated Services Digital Network) или ЦСИО (цифровые сети с интеграцией обслуживания) относятся к сетям, в которых основным режимом коммутации является режим коммутации каналов, а данные обрабатываются в цифровой форме.

В сетях ISDN происходит интеграция различных видов информации – речи, данных, видео, неподвижных изображений и т.д.

Архитектура сети ISDN предусматривает несколько видов служб.

• Некоммутируемые средства (выделенные цифровые каналы);

• Коммутируемая телефонная сеть общего пользования;

• Сеть передачи данных с коммутацией каналов;

• Сеть передачи данных с коммутацией пакетов;

• Сеть передачи данных с трансляцией кадров (frame relay);

• Средства контроля и управления работой сети.

Технология ISDN разрабатывалась с целью предоставления офисным и домашним пользователям надёжного и быстрого доступа к ресурсам глобальных сетей.

Помимо традиционного доступа к телефонной сети общего пользования линии ISDN представляют пользователям небольших офисов и домашним пользователям функциональные возможности, свойственные лишь большим офисным АТС.

Основные свойства сети:

1. возможность подключения до 8 терминалов на одну АЛ;

2. обеспечение любого из требуемых способов коммутации (КК, КП или КС);

3. работа с общеканальной системой сигнализации;

4. предоставление широкого спектра услуг

5. передача информации в цифровой форме от одного абонента к другому.

К услугам ISDN можно отнести:

• “телефонные” услуги:

– ведение разговора с несколькими абонентами (конференц-связь);

– поддержка вызова на второй линии;

– переадресация;

– передача вызова другому абоненту;

– автоматическое определение номера;

– индикатор ожидающего сообщения.

• «нетелефонные» услуги:

– факсимильная связь;

– телетекс (передача данных между двумя терминалами);

– видеотекс (получение хранящихся в сети данных на свой терминал);

– голосовая почта;

– доступ в Интернет и разговор по телефону одновременно;

– работа в Интернет и передача данных со скоростью 64-128 Кбит/с;

– подключение до 8 телефонных номеров на одну пару, и, соответственно, до 8 оконечных устройств;

– скорость установления соединения между абонентами ISDN – до 1 секунды;

– возможность проведения видеоконференций между абонентами ISDN;

– организация рабочих групп.

К числу основных средств ISDN можно отнести:

• ISDN-станции (ISDN-коммутаторы);

• ISDN-терминалы (цифровые телефонные аппараты);

• внутренние адаптеры ISDN (мосты/маршрутизаторы) для подключения ПК к ISDN-сети;

• внешние устройства (блоки) для подключения ПК или ЛВС к ISDN-сети как альтернатива адаптерам;

• блоки Network Terminator;

• линии связи (интерфейсы PRI и BRI).

Стандарты ISDN определяют пять групп функциональных устройств: NT1, NT2, TE1, TE2 и TA.

Сетевым терминатором первого типа (Network Terminator 1 – NT1) считается устройство, которое непосредственно взаимодействует с центральным коммутатором.

Сетевой терминатор второго типа (Network Terminator 2 – NT2) располагается между устройствами NT1 и любым терминальным оборудованием или адаптером. В качестве примера устройств NT2 можно привести маршрутизаторы сетей ISDN и цифровые офисные АТС. В больших станциях ISDN с большим количеством устройств NT2 берёт на себя функции канального и физического уровня, в том числе маршрутизацию и определение конфликтов (contention monitoring).

Терминальным устройством первого типа (Terminal Equipment 1 – TE1) считается пользовательское оборудование, которое в состоянии подключаться непосредственно к устройствам типа NT. В качестве примеров устройств TE1 можно привести рабочие станции ISDN, например, SGI Indy, факсимильный аппарат или телефон ISDN.

Категория терминальных устройств второго типа (Terminal Equipment 2 – TE2) достаточно обширна – всё оборудование, которое нельзя отнести к устройствам ТЕ1, считается устройствами ТЕ2. Примерами устройств ТЕ2 являются аналоговый телефон, факс, персональный компьютер. Подключить устройство ТЕ2 к сети ISDN можно только через соответствующий терминальный адаптер с помощью интерфейса “R”.

Терминальные адаптеры используются для подключения оборудования ТЕ2 к сети ISDN.

При организации абонентского доступа к ISDN применяются стандартизированные интерфейсы R, S, T и U.

Интерфейс R обеспечивает взаимосвязь между абонентским терминалом ТЕ2 и терминальным адаптером ТА.

Четырехпроводный интерфейс S обеспечивает взаимодействие терминала ISDN (ТЕ1) или телефонного аппарата ISDN с оконечным сетевым оборудованием NT2, выполняющим функции сопряжения терминалов с сетью.

Интерфейс Т соединяет оборудование NT1 и NT2.

Интерфейс U обеспечивает взаимосвязь оборудования NT1 с центральным коммутатором ISDN, при этом интерфейс может быть как двухпроводным (в случае базового доступа), так и четырехпроводным (иногда в случае первичного доступа).

Н

Сеть с коммутацией каналов

а рисунке 30 показан пример конфигурации ISDN, где изображены три устройства, подсоединённые к коммутатору ISDN, находящемуся на центральной станции.

TE 1

NT2

NT1

U

T

S

TE 1

NT1

NT2

Сеть с коммутацией пакетов

S

T

U

Частные сети с выделенными линиями

ТЕ2 (обычный телефон)

NT1

NT2

TA

S

T

U

R

Рисунок 30 – Пример конфигурации ISDN

Два из этих устройств (ТЕ1) совместимы с ISDN, поэтому их можно подключить к устройствам NT2 через контрольную точку S. Третье устройство (стандартный, неспециализированный для ISDN телефон) подключено к ТА через контрольную точку R.

Линии ISDN являются логическим объединением информационных каналов.

Основным компонентом любой линии ISDN является однонаправленный или В-канал с пропускной способностью 64 Кбит/с. По такому каналу можно передавать как оцифрованные аудио- или видеоданные, так и собственно цифровые данные.

Для расширения полосы группируются по 2; 23 и даже более каналов. С целью управления передачей данных в состав такой группы всегда включается D-канал.

D-канал используется в качестве внешнего канала служебной информации. В результате для сигналов установления и разрыва соединения выделяется собственный канал, вся полоса пропускания В-канала используется для передачи полезных данных.

В соответствии с интерфейсом передачи данных с номинальной скоростью BRI, предполагающим использование двух В-каналов, пропускная способность D-канала составляет 16 Кбит/с. В соответствии с интерфейсом передачи данных с базовой скоростью РRI, предполагающим использование 23 В-каналов, пропускная способность D-канала составляет 64 Кбит/с.

Были разработаны два стандартных интерфейса доступа – интерфейс передачи данных с номинальной (Basic Rate Interface – BRI) и базовой (Primary Rate Interface – PRI) скоростью.

Интерфейс BRI предполагает логическое объединение двух В-каналов с пропускной способностью 64-Кбит/с и одного D-канала с пропускной способностью 16 Кбит/с (2B+D)/ Этот интерфейс одновременно предоставляет пользователям телефонные и цифровые услуги. Общая скорость интерфейса BRI 144 кбит/с.

В зависимости от используемого оборудования интерфейс BRI позволяет подключать до 8-ми устройств. Это даёт возможность развернуть сеть из одновременно используемых телефонных, цифровых и видеоустройств.

Конфигурация PRI состоит из 30 В-каналов с пропускной способностью 64 Кбит/с и одного D-канала с пропускной способностью 64 Кбит с (30B+D). Общая скорость интерфейса PRI 1984 кбит/с.

АДРЕСАЦИЯ В СЕТЯХ ISDN.

Основное назначение ISDN – это передача телефонного трафика. Поэтому за основу адреса ISDN был взят формат международного телефонного плана номеров. Однако этот формат был расширен для поддержки большего числа абонентов и для использования в нем адресов других сетей, например Х.25.

В сетях ISDN различают номер абонента и адрес абонента. Номер ISDN состоит из 15 десятичных цифр и делится на поле “Код страны” (от 1 до 3 цифр), поле “Код города” и поле “Номер абонента”. Адрес ISDN включает номер плюс до 40 цифр подадреса. Подадрес используется для нумерации терминальных устройств за пользовательским интерфейсом, то есть подключенных к точке S. Например, если на предприятии имеется офисная АТС, то ей можно присвоить один номер, например 7-095-640-20-00, а для вызова абонента, имеющего подадрес 134, внешний абонент должен набрать номер 7-095-640-20-00-134.

Рисунок 31 – Формирование адреса ISDN

СТЕК ПРОТОКОЛОВ И СТРУКТУРА СЕТИ ISDN.

В сети ISDN существуют два стека протоколов: стек каналов типа D и стек каналов типа В.

Каналы типа D образуют достаточно традиционную сеть с коммутацией пакетов. Прообразом этой сети послужила технология сетей Х.25. для сети каналов D определены три уровня протоколов: физический протокол определяется стандартом I.430/431, канальный протокол LAP-D определяется стандартом Q.921, а на сетевом уровне может использоваться протокол Q.931, с помощью которого выполняется маршрутизация вызова абонента службы с коммутацией каналов, или же протокол Х.25 – в этом случае в кадры протокола LAP-D вкладываются пакеты Х.25 и коммутаторы ISDN выполняют роль коммутаторов Х.25. Сеть каналов типа D внутри сети ISDN служит транспортным уровнем для так называемой системы сигнализации номер 7. Система SS7 была разработана для целей внутреннего мониторинга и управления коммутаторами телефонной сети общего назначения. Эта система применяется и в сети ISDN. Служба SS7 относится к прикладному уровню модели OSI. Конечному пользователю ее услуги недоступны, так как сообщениями SS7 коммутаторами сети обмениваются только между собой.

Каналы типа В образуют сеть с коммутацией цифровых каналов. В терминалах модели OSI на каналах типа B в коммутаторах сети ISDN определен только протокол физического уровня - протокол I.430/431. Коммутация каналов типа B 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.

ШИРОКОПОЛОСНАЯ ISDN ( B-ISDN)

Скорость передачи основного интерфейса BRI узкополосной ISDN составляет 144 кбит/с. Это относительно небольшая скорость. Она ограничивает возможности развития служб, которые требуют высоких скоростей передачи от десятков до сотен Мбит/с. Такие скорости необходимы при передаче подвижных изображений, цветного телефакса, проведения видеоконференций.

Приложения, которые лишь кратковременно занимают полосу пропускания, неэффективно обслуживаются современными сетями ISDN. В широкополосной сети (B-ISDN) полоса пропускания выделяется пользователю по необходимости. Соответствующим образом начисляется оплата за ее использование.

Существует 3 разновидности B-ISDN:

- сеть с ретрансляцией кадров;

- SMDS (цифровые коммутируемые мультимегабитные сети);

- АТМ – считается одним из самых перспективных направлений развития B-ISDN.

Конфигурация доступа к B-ISDN

Рисунок 32 – Схема доступа к B-ISDN:

– B-TE – терминал широкополосных служб;

– ТЕ – терминал узкополосных служб основного интерфейса;

– B-NT – блок согласования терминала с сетью для широкополосных служб;

– ЛМП – линейный мультиплексор;

– AS – средство преобразования скоростей;

– АП – абонентский пункт.

Существуют два типа широкополосных интерфейсов:

1. Симметричный интерфейс со скоростью 150 Мбит/с;

2. Асимметричный интерфейс со скоростью в направлении сеть-пользователь – 600 Мбит/с, а в обратном направлении – 150 Мбит/с.

Контрольные вопросы по теме 4.1:

1. Что называется цифровой сетью интегрального обслуживания?

2. Виды услуг ISDN.

3. Охарактеризуйте функциональные устройства сети ISDN: NT1, NT2, TE1, TE2 и ТА.

4. Назначение интерфейсов R,S,T,U.

5. Виды каналов ISDN.

6. Какие интерфейсы доступа разработаны для ISDN?

7. Поясните интерфейс BRI.

8. Охарактеризуйте интерфейс PRI.

9. Поясните отличительные особенности номера ISDN.

10. Охарактеризуйте стек каналов типа D.

11. Охарактеризуйте широкополосные интерфейсы.

12. Назовите разновидности B-ISDN.

13. Каковы характерные черты ISDN, отличающие ее от сетей электросвязи других типов?

14. Назовите основные достоинства ISDN.

15. Передается ли речевая информация в канале D?