6 Цифровые сети с интеграцией служб (isdn)

6.1 Требования, предъявляемые к isdn

Особенности ISDN

Рассмотрим особенности ISDN, отличающие эту технологию от других сетей. Свойства ISDN таковы [21, 22, 23]:

1. возможность передачи информации в цифровой форме от одного терминала (ТE) до другого;

2. предоставление широкого спектра услуг (видов сервиса), включающего передачу речевой и неречевой информации;

3. возможность подключения разнообразных терминалов к сети с помощью многоцелевых стандартных согласующих устройств (интерфейсов) "пользователь-сеть";

4. обеспечение централизованной сигнализации с высокой скоростью и верностью;

5. обеспечение любого из требуемых способов коммутации: каналов или пакетов;

6. обеспечение цифрового транспортного соединения между терминалами оконечных абонентских пунктов;

7. предоставление пользователям доступа к большому числу речевых и неречевых служб через общую абонентскую линию;

8. предоставление доступа к сети через небольшое число стандартных многоцелевых интерфейсов.

В состав ISDN должно входить три вида специализированных сетей (рис.6.1): сеть коммутации каналов (КК), сеть коммутации пакетов (КП), сеть сигнализации (СС).

Концепция ISDN детально определена в рекомендациях ITU-T серии I.. В ISDN реализуется поддержка множества служб, а именно: службу телефонной, телекса, факсимильной связи, телетекса, телефакса, бюрофакса, телеконференций, передачи данных (ПД) с КК, ПД с КП, службы дейтаграмм и др.

Под службой электросвязи (service или telecommunication service [22]), или видами обслуживания, понимают услуги, предоставляемые абонентам администрацией электросвязи. Сеть электросвязи как совокупность технических средств обеспечивает возможность предоставления услуг абонентам. Отличие понятий сетей и служб (услуг) видно хотя бы по тому, что служба передачи данных родилась, не имея своей сети. Для передачи данных использовались некоммутируемые каналы, телефонная сеть и сеть телекс. Позже начали создавать специализированные сети ПД для достижения более высокого качества передачи данных. На рис.6.2. показано использование различных сетей для различных служб.

Различают три условия интеграции цифровых сетей:

• элементной базы передачи и коммутации;

• аппаратуры передачи и коммутации;

• служб (видов) электросвязи.

Рисунок 6.1. Виды сетей в составе ISDN

Рисунок 6.2. Структурный состав ISDN

Цифровая сеть c интеграцией служб должна удовлетворять следующим требованиям:

1. Обеспечивать установление связи различных служб к одному абоненту лишь по одной абонентской линии, имеющей один номер;

2. Обеспечивать в перспективе передачу любого вида информации (в аналоговой или дискретной форме) с помощью одного многофункционального терминала;

3. Обеспечивать абоненту возможность одновременно передавать информацию различных видов;

4. Обеспечивать снижение тарифов за услуги электросвязи;

5. Обеспечивать улучшение качества передачи информации (по сравнению с качеством передачи на существующих сетях);

6. Обеспечивать более эффективное использование каналов и линий сети;

7. Обеспечивать возможность передачи информации с помощью стартстопных, синхронных и пакетных установок;

8. Обеспечивать установление соединения для передачи данных (в режиме коммутации каналов) за время Т_ус < 1с;

9. Обеспечивать доставку сообщения за время Т_дс < 10мс;

10. Обеспечивать разъединение соединения за время Т_раз < 10 мс;

11. Коэффициент ошибок К_ош не должен превышать величины 10^-6;

12. Должна быть обеспечена прозрачность канала в фазе передачи данных (при использовании способа КК);

13. Должен быть предоставлен по требованию пользователя широкий спектр дополнительных видов обслуживания (ДВО), например, прямой вызов, многоадресный вызов и др.;

14. Абоненту должны передаваться любые необходимые сигналы, оповещающие его о фазе соединения или об отклонении процессов установления соединения от нормы;

15. Обеспечивать возможность расширения обслуживания на подвижные объекты;

16. Обеспечивать возможность расширения служб и ввода новых видов информации.

Концепция ISDN определена в рекомендациях серии I.xxx (ITU-T). В этой концепции сформулированы положения о:

- стандартизации предоставляемых пользователям основных и дополнительных услуг в целях обеспечения межсетевого и международного взаимодействия;

- стандартизации функциональных возможностей, необходимых для поддержки услуг;

- стандартизации ограниченного набора многофункциональных интерфейсов (стыков) “пользователь-сеть” и “сеть-сеть”, с помощью которых реализуется доступ пользователя к ресурсам ISDN и межсетевое взаимодействие.

На рисунке 6.3 приведена структура узкополосной ISDN (N-ISDN). Терминалы пользователей подключаются к оконечным станциям по цифровым абонентским линиям. Оконечные и транзитные станции взаимодействуют по цифровым соединительным линиям (ЦСЛ).

Для предоставления услуг ISDN все опорные и транзитные цифровые КС должны быть оснащены средствами общеканальной системы сигнализации № 7. В доступе «пользователь-сеть» N-ISDN должна использоваться цифровая абонентская система сигнализации № 1 (ЦАСС № 1 - DSS1).

Типовая базисная конфигурация N-ISDN класса «коммутация каналов с V=64 Кбит/с» приведена на рисунке 6.4. Элемент соединения (ЭС) в доступе состоит из звена доступа, средств коммутации (Switch, S) и управления (Control, C). Элементы соединения в доступе могут быть соединены с помощью национальных транзитных ЭС или национальных и международного транзитных ЭС.

Концепция N-ISDN не предусматривала принципиального изменения структуры существовавшей в 80-е годы сети электросвязи. Цифровая сеть с интеграцией служб может быть построена как “наложенная на уровне услуг связи сеть”, то есть как надстройка (рисунок 6.5) над существующей сетью связи общего пользования (ССОП).

Пользователи N-ISDN могут получать услуги через стандартные интерфейсы V1, V3, V5 (рисунок 6.6). Цифровые станционные интерфейсы для абонентского доступа определены в базисной точке V (I.430).

На цифровом участке основного доступа (BRA) организуется два канала типа B (со скоростью V=64 Кбит/с каждый) и один канал типа D (со скоростью V=16 Кбит/с).

На цифровом участке первичного доступа (PRA) организуется 30 каналов типа B и один канал типа D (со скоростью V=64 Кбит/с).

Общий цифровой участок реализуется с помощью линейных и сетевых окончаний, обеспечивающих любую комбинацию видов доступа (основного - BRA, первичного - PRA). Для основного (базового) доступа обязательным является наличие эталонной точки S₀, а для первичного - эталонной точки Т.

Базисные точки V1 и V3 находятся на станционной стороне линейного окончания и применимы для разных типов доступа. Интерфейс типа V может быть реализован только в одной базисной точке V между LT и ET.

Тип интерфейса V5 обеспечивает системное решение задачи подключения средств сети доступа к коммутационным станциям ISDN. Удельная нагрузка цифровых абонентских линий существенно выше удельной нагрузки абонентских линий телефонной сети общего пользования и изменяется в диапазоне 0,15 - 0,55 Эрл на один канал типа В.

Терминал пользователя первого типа (ТЕ1) имеет стандартные стыковые характеристики, отвечающие рекомендациям ITU-T для ISDN. Терминал TE1 предназначен для индивидуальных абонентов и подключен к эталонной точке Т или через NT2 к эталонной точке S₀. Терминал пользователя второго типа (ТЕ2) отличается от TE1 стыковыми характеристиками. Он не может быть подключен непосредственно к эталонной точке Т. Терминальный адаптер (ТА) является согласующим устройством для преобразования характеристик ТЕ2 в стандартные для доступа к ISDN. Терминал пользователя ТЕ2 подключается к ТА через стык R.

В таблице 6.1 приведены типы каналов в интерфейсе “пользователь-сеть”.

Таблица 6.1. Типы каналов в интерфейсе “пользователь-сеть”

Обозначение канала	В	Н0	Н11	Н12	D
Скорость цифрового потока, Кбит/с	64	384	1536 (стандарт ANSI)	1920 (стандарт ETSI)	16/64

Закрепление канала типа В за потоками пользователей может быть различным:

- за одним потоком со скоростью 64 Кбит/с;

- за несколькими потоками с одновременной или параллельной передачей по одному каналу.

Если по каналу типа В могут передаваться потоки голосовой информации или данных с максимальной скоростью 64 Кбит/с, то по каналу типа Н - потоки от высокоскоростных факсимильных аппаратов, установок видеосвязи, высокоскоростной передачи данных, высококачественного звукового вещания.

Функции NT1 таковы:

- управление передачей потока битов по линии;

- хронирование (синхронизация);

- мультиплексирование потоков битов каналов В1, В2, D;

- контроль рабочих характеристик и техническое обслуживание объектов в интерфейсе “пользователь-сеть”.

Функции NT2 таковы:

- обработка сигнальных сообщений по протоколам уровней звена данных (2-го) и сетевого (3-го);

- мультиплексирование потоков на уровнях звена данных и сетевом;

- коммутация каналов типа В;

- концентрация информационных потоков от группы терминалов для передачи по одной абонентской линии;

- техническое обслуживание объектов в интерфейсе “пользователь - сеть”.

Функции терминалов типа ТЕ1

Терминалы ТЕ1 должны обеспечивать реализацию следующих функций:

- доступа к сигнальному каналу D;

- обмена с ISDN при базовом и первичном доступе;

- предоставления услуг связи.

Доступ к сигнальному каналу D обеспечивает возможность высокоскоростного и надежного обмена всеми необходимыми сообщениями для получения основных и дополнительных услуг ISDN. Обмен пользователя с ISDN при базовом доступе реализуется с помощью протоколов физического (таблица 6.2), звена данных (таблица 6.3) и сетевого (таблица 6.4) уровней DSS1.

Таблица 6.2. Протокол физического уровня DSS1

Функции	Описание (Рекомендации I.430, I.412)
Конфигурация проводки	Физическое соединение TE с NT
Линейный код	AMI (инверсия): TE - NT; 2B1Q: NT - LT
Структура цикла	Синхронизация битов, октетов, циклов
Управление конфликтами в канале D	Управление доступом к каналу D
Идентификация каналов	Идентификация каналов В и D
Техническая эксплуатация	Действия по ТЭ доступа «пользователь-сеть» и TE
Электрические характеристики	Реализация стыка в соединениях с пассивной шиной
Физические характеристики	Распределение контактов розетки для TE1

Таблица 6.3. Протокол уровня звена данных DSS1

Функции	Описание (Рекомендация Q.921)
Исключение ложных флагов	Обеспечение информационной прозрачности при переносе через сеть
Идентификация цикла	Опознавание и проверка на достоверность всех 48-битовых циклов
Установка режима передачи	Посылка вызова в сеть для инициализации услуги
Обнаружение ошибок	Обнаружение ошибок в принимаемом сообщении и в логике обмена с сетью
Программное управление	Обеспечение непрерывной последовательности кадров в соединении
Восстановление	Исправление ошибок средствами уровня звена данных (обнаружение ошибок в принимаемых кадрах и их исправление с использованием решающей обратной связи) и информирование сетевого протокола об ошибках, не поддающихся исправлению средствами звена данных.
Возможности вещания	Предоставление звеньев данных вещания, которые могут быть идентифицированы с помощью глобального (группового) идентификатора TEI.

Таблица 6.4. Протокол сетевого уровня DSS1

Функции	Описание (Рекомендация Q.931)
Сообщения идентификации и обработки	Опознавание и проверка правильности форматов сообщений
Метка вызова	Идентификация запроса вызова в интерфейсе “пользователь - сеть”
Информация для обмена с сетью	Спецификация типов сообщений (в фазах установления, передачи, разъединения)
Сообщения управления вызовом	Формирование обязательных сообщений для процедур управления основным вызовом

Протоколы и стандарты абонентской цифровой системы сигнализации № 1 (DSS1)

На рисунке 6.7 приведены протоколы и стандарты абонентской цифровой системы сигнализации № 1 ISDN.

Структура стыков в эталонных точках S и Т приведена в таблице 6.5.

Таблица 6.5. Структура стыков в эталонных точках S и Т

Тип доступа	Основной (базовый)	С первичной скоростью
Реальная скорость цифрового потока	144 Кбит/с («п-с»; «с-п»)	1984 Кбит/c
В-канальная структура	B+B+D16 ; (B+D16)	30B+D64 ; 30B
Н0-канальная структура	-	5Н0+D64 ; 5Н0
Н1-канальная структура	-	H12+D64 ; H12
Комбинированная структура	-	nB+mH0+D64; nB+mH0

Эталонные конфигурации доступа к ресурсам N-ISDN приведены на рисунке 6.8.

Взаимодействие TE и коммутационной станции ISDN (Exchange) в плоскости C показано на рисунке 6.9.