Телекоммуникационные_системы_и_сети_Т_1_Современные_технологии_620
.pdf18.2. Службы и услуги узкополосной ЦСИО |
371 |
управления установлением и разъединением соединений (группа «С»),
административного управления (группа «М»).
Вгруппу «V» входят: речевая И в аналоговой форме, речевые сообщения с хранением (пакетированная речь), факсимильные сообщения, телеграфная, телеметрическая, данные, электронная почта, речевая в цифровой форме с любыми скоростями (8, 16, 32, 64 Кбит/с), цифровая информация, передаваемая со скоростями 2– 140 Мбит/с.
Вгруппу «С» входят: информация управления для распределения ресурсов сети (режимов коммутации и ДВО), информация сигнализации (прием, идентификация сигналов от аналогового ТА, прием и передача сигнализации «сеть–пользователь»).
Информация группы «М» отражает связь пользователя с администрацией сети.
Службы и услуги. Услуги, предоставляемые пользователям ЦСИО, называются в документах МСЭ-Т сервисом электросвязи
(Telecommunication Service, Service). Под сервисом понимают весь диапазон услуг, который обеспечивает администрация сети пользователям для удовлетворения их требований к электросвязи. В понятие сервис электросвязи входят такие услуги:
1) обеспечение телефонной, телеграфной, факсимильной связи, передачи данных и др.;
2) обеспечение передачи информации с использованием различных методов коммутации (каналов, сообщений, пакетов, адаптивной, гибридной);
3) предоставление каналов с различными скоростями передачи; 4) предоставление различных сред передачи (проводных, волокон-
ных, радио, космических); 5) предоставление каналов в аренду, на время передачи сооб-
щения или сеанса связи; 6) дополнительные виды обслуживания (рекомендации серии Х.
ITU-Т).
Все виды услуг в У-ЦСИО делят на основные (basic services) и до-
полнительные (supplementary services) – ДВО. В Рекомендации I.211 ITU-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 спе-
372 |
Глава 18. Узкополосные цифровые сети интегрального обслуживания |
цифическими характеристиками (в терминологии ITU-Т – 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. 18.1). 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 Н0 = 6В со скоростью 384 Кбит/с, 3) канал типа Н1 (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 традицион-
18.2. Службы и услуги узкополосной ЦСИО |
373 |
ных 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, Н0, 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-Т, 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
ипротоколы 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.
Рис. 18.11. Структурная схема У-ЦСИО
374 |
Глава 18. Узкополосные цифровые сети интегрального обслуживания |
Реализация доступа к ресурсам ЦСИО. На рис. 18.11 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-Т: Network Termination, NT) необходимо для ввода в действие протокола доступа.
Может быть использовано СО двух типов (рис. 18.12):
–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 (ВОС) [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, T, U в соответствии с рекомендацией I.411 ITU-Т. 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).
К ОО2 относятся типы ОО, не удовлетворяющего рекомендациям серии I или даже рекомендациям ITU-Т. Для подключения таких ОО
вЭТ типа S или T необходимо использовать оконечный адаптер (ОА). В настоящее время стандартизовано несколько стыков «абонент– сеть» для ЦСИО:
Рис. 18.12. Схема доступа к ресурсам ЦСИО
18.2. Службы и услуги узкополосной ЦСИО |
375 |
−стык 2В + D с наименьшей (базовой) скоростью 144 Кбит/сек (два канала B 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;
−стык с большой (первичной) скоростью – 1984 Кбит/с (30 каналов В
и один канал D со скоростью 64 Кбит/с – 30В + 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.
Коммутация в У-ЦСИО. Функции коммутации, передачи информации, сигнализации реализуются в У-ЦСИО в цифровых системах коммутации (ЦСК). Программные и аппаратные средства ЦСК обеспечивают согласование магистральной сети с терминальной (абонентской) в процессе информационного и сигнального обмена (см. рис. 18.16). В известных ЦСК, например EWSD, ESS-5, C-12, UT, AXE-10, имеются специальные модули, обеспечивающие базовый и первичный доступы пользователей к ресурсам У-ЦСИО. На первом этапе построения сеть поддерживает службы, которые довольствуются скоростью не более 64 Кбит/с. Такими службами являются телефонная, ПД с низкими (2,4 Кбит/с) и средними скоростями (9,6 Кбит/с), телефакс, электронная почта. Тракт передачи информации от одного пользователя до другого, если он проходит через несколько ЦСК, представляет собой последовательное соединение каналов типа В. Такая коммутация называется односкоростной, или одноканальной. На последующих этапах построения У-ЦСИО могут появиться службы, требующие более высокие скорости передачи через сеть, например 2В, 6В, 30В. Для реализации таких скоростей станции сети должны обеспечивать многоскоростную (многоканальную) коммутацию. Такая коммутация позволяет предоставить оконечному устройству абонента одновременно несколько каналов со скоростью 64 Кбит/с. Последовательность занятия каналов в интерфейсе «пользователь– сеть» при многоскоростной коммутации в ЦСК может быть любой, но временная последовательность передачи информации не должна нарушаться. Информация о свободных в данный момент и об освобождающихся в дальнейшем каналах в интерфейсе «пользователь–
376 |
Глава 18. Узкополосные цифровые сети интегрального обслуживания |
сеть» оперативно передается по каналу D. Из этого видно, что реализация многоскоростной коммутации приводит к существенному усложнению функций ЦСК и к росту сигнального трафика по каналу D.
18.3. Система управления У-ЦСИО
Протоколы доступа к ресурсам ЦСИО. Протоколы связи пред-
ставляют собой правила (алгоритмы) процессов связи пользователя с сетью и пользователей друг с другом через сеть с помощью службы. Службы характеризуются техническими и эксплуатационными показателями. Функции и протоколы любой службы делят на уровни в соответствии с концепцией эталонной модели взаимодействия открытых систем (ЭМВОС). Протокольная модель нижних 4 уровней службы ориентирована на транспортировку пользовательской информации через сеть. Протоколы 3 нижних уровней регулируют доступ пользовательских оконечных устройств к сети.
Протоколы 1-го уровня определяют условия физического подключения к сети (стык «пользователь–сеть»), электрические характеристики подключения, скорость передачи информации. Для пользователей ЦСИО – это стык в эталонной точке S; для пользователей сети ПД с КК – это стык в соответствии с рекомендацией X.21; для пользователей сети ПД с КП – это стык в соответствии с рекомендацией X.25 и I.430; для пользователей ТФ-ОП – это стык в соответствии с рекомендациями серии V.
Протоколы 2-го уровня определяют процедуры передачи пользовательской информации с обнаружением и исправлением ошибок (в случае КП), сигнальной информации в стыке «пользователь–сеть» и от одного пользователя к другому через сеть.
Протоколы 3-го уровня определяют способы выбора маршрута, установления и разъединения соединения при использовании способа коммутации каналов, управления транспортировкой пакетов при пакетной передаче пользовательской и сигнальной информации.
Протоколы 4-го уровня службы определяют процедуры логического упорядочивания информационных блоков на участке между оконечными установками пользователей, управления потоками сообщений.
Протоколы 5-го уровня определяют начало и окончание сеанса связи, восстановления сеанса связи при несанкционированном разрушении соединения на нижних уровнях, переключение с одного вида работы на другой в абонентском пункте, исправление таких ошибок передачи, которые не могут быть устранены на нижних уровнях (например, путем повторения передачи целого блока информации – страницы или группы страниц).
18.3. Система управления У-ЦСИО |
377 |
Протоколы 6-го уровня определяют способы представления информации, например форма и структура документа, форма шрифта.
Протоколы 7-го уровня определяют процедуры обработки содержательной части сообщения, установления вида сообщения, качества передачи, идентификации партнера, диалога на согласованном языке, засекречивания информации.
Обмен между объектами, подключенными к ЦСИО, поддерживается средствами, отображенными в семиуровневой модели взаимодействия удаленных объектов (ВУО) (рек. I.320 ITU-Т), подобной семиуровневой эталонной модели взаимодействия открытых систем (ВОС), разработанной международной организацией по стандартизации (МОС).
Особенности построения ЦСИО. Топологическая структура ЦСИО определяется расположением пользователей и информационных ресурсов. Сеть условно делят на подсети – абонентскую (терминальную) и магистральную.
Особенность ЦСИО – возможность использования кольцевых и петлевых структур. На рис. 18.13 показан фрагмент сети с кольцом. Такие кольцевые сети могут быть использованы при подключении абонентского пункта к цифровым абонентским линиям. В каждом кольце имеется устройство управления кольцом (УУК) и согласующее устройство (СУ), обеспечивающее согласование кольца с абонентской или соединительной линией, ведущей к цифровой АТС. В ЦСИО данные и речевая информация могут передаваться по каналам типа В, коммутируемым в узлах коммутации каналов (УКК) или гибридных коммутационных узлах (ГКУ) – при коммутации каналов и пакетов, а сигналы линейные, управления, информационные – по каналу сигнализации типа D (DSS1) в стыке «пользователь–сеть» и по каналу Е (ОКС № 7) при межстанционной сигнализации. На рис. 18.14 показан пример разделения передачи данных пользователей и сигнализации в абонентской линии. В двухпроводной кабельной линии существующей телефонной сети организуются три канала передачи информации в цифровой форме: два канала типа В для двусторонней передачи речевой информации или данных и один двусторонний канал типа D для сигна-
Рис. 18.13. Схема цифровой сети кольцевого типа
378 |
Глава 18. Узкополосные цифровые сети интегрального обслуживания |
Рис. 18.14. Иллюстрация разделения функций между каналами B и D в абонентской линии
лизации. По сигнальному каналу D происходит обмен терминала с управляющей системой электросвязи (УСЭ) узла коммутации каналов (УКК) в процессе соединения и разъединения каналов типа В. Сигнализация (процесс обмена линейными, адресными, информационными сигналами) при межстанционной связи в ЦСИО (когда абоненты включены в разные станции сети) реализуется в сигнальной сети, имеющей оконечные пункты сигнализации (ПС) на каждой оконечной станции.
В сигнальной сети могут использоваться и транзитные пункты сигнализации (ТПС). Один из таких ТПС показан на рис. 18.14. При передаче по каналу D используется протокол общеканальной сигнализа-
ции DSS1 (Digital Subscriber Signaling № 1), который представляет со-
бой расширенную версию протокола Х.25, используемого при передаче данных в сетях с КП.
Нумерация в ЦСИО. Система нумерации абонентов ЦСИО (рекомендация I.334 ITU-Т) подобна системе нумерации в существующей телефонной сети (рекомендация Е.164 ITU-Т). Номер (адрес) абонентского пункта (АП) ЦСИО – это идентификатор, который состоит из адреса АП и адреса точки (порта) или устройства в АП.
На рис. 18.15 показана структура адреса абонента ЦСИО. В секции 2 адреса абонента может указываться код одной из специализированных сетей, составляющих часть ЦСИО, или одной из сетей
Рис. 18.15. Структура адреса абонента ЦСИО
18.3. Система управления У-ЦСИО |
379 |
ЦСИО, если их несколько в одной стране. Международный номер (секции 1, 2, 3) может состоять из 16–17 десятичных цифр, но обычно – из 15. Секция 4 может содержать до 32 десятичных знаков. Это могут быть адреса компонентов АП, идентификатор точки S локальной вычислительной сети (ЛВС), номер станции ЛВС, номер порта этой станции, номер порта ЭВМ.
Идентификатор точки в АП адресует объекты систем передачи и обработки данных. Адресация этих объектов регламентируется в рекомендациях серии Х. ITU-Т. Содержимое секций 1, 2, 3 адреса анализируется на коммутационных узлах ЦСИО, а адрес секции 4 передается без расшифровки (прозрачно) по каналам сети от одного АП до другого.
Для понимания процессов в ЦСИО необходимо определить требования к системе управления сетью.
Требования, предъявляемые к системе управления ЦСИО. Уп-
равление сетью предполагает строгую регламентацию распределения сетевых ресурсов, предотвращение перегрузки каналов, направлений связи, предоставление услуг с заданным качеством [7, 10, 11].
Под управлением ЦСИО понимают процесс поддержания элементов сети в рабочем состоянии для доставки сообщений в течение заданного времени по адресу путем рационального распределения каналов связи и регулирования интенсивности потоков сообщений. Система управления ЦСИО представляет собой совокупность программ- но-аппаратных средств, предназначенных для управления: 1) установлением и поддержанием целостности соединения, 2) разъединением соединения, 3) приемом, 4) накоплением, 5) переработкой информации.
Различают четыре основных уровня управления:
1.Поддержание заданных показателей надежности ЦСИО путем введения избыточности, дублирования, резервирования, тестирования.
2.Управление коммутацией каналов и доставкой сообщений (пакетов) по адресу.
3.Регулирование интенсивностей потоков сообщений и распределение каналов по направлениям связи.
4.Сбор данных о состоянии сети для административного управления, экспериментальных исследований, измерения характеристик элементов сети.
Управление на 1-м уровне обеспечивается с помощью програм- мно-аппаратных средств, имеющихся на узлах сети и в центре технической эксплуатации и позволяющих осуществлять контроль, тестирование, диагностику, перезапуск, перезагрузку, реконфигурацию.
Управление на 2-м уровне обеспечивается программно-аппарат- ными средствами УКК (ГКУ), выполняющими выбор пути в КП, созда-
380 |
Глава 18. Узкополосные цифровые сети интегрального обслуживания |
ние тракта передачи информации в соответствии с адресом, удовлетворение дополнительных требований (по достоверности, приоритету, времени доставки). На УКК с программным управлением процессы на 2-м уровне реализуются с помощью адаптивных (приспособительных) алгоритмов, учитывающих изменение параметров входящих и исходящих потоков.
Управление на 3-м уровне обеспечивается программными средствами УКК (ГКУ), выполняющими выбор маршрутов передачи потоков и регулирование интенсивностей потоков. На этом уровне обеспечивается адаптация к состоянию сети, когда объектом управления является система кроссирования (переключения) пучков каналов.
Целью управления является:
– перераспределение каналов в соответствии с интенсивностью входящих потоков (обычно управление интенсивностью входящих
всеть потоков сводится к их ограничению [5]);
–создание пучков прямых каналов;
–управление выбором путей передачи сообщений пользователю информации для удовлетворения требований доставки.
Методы и алгоритмы маршрутизации, ограничения потоков и коммутации реализуются протоколами сетевого, канального и физического уровней ВОС.
Управление на 4-м уровне обеспечивается с помощью програм- мно-аппаратных средств УКК (ГКУ) и центров технической эксплуатации (ЦТЭ). Такое управление призвано организовать сбор и обработку оперативных и статистических данных о состоянии элементов сети с целью поддержания характеристик качества сети в норме (потери
вУКК, время доставки и верность в ГКУ при коммутации пакетов).
Всистему управления на 4-м уровне включен человек, принимающий решения о воздействии на сеть. Управление в общем случае может быть сведено к маршрутизации только при небольших по интенсивности входящих потоках сообщений (ПТС). Увеличение ПТС может привести к перегрузкам и необходимости в связи с этим ограничения ПТС для поддержания управляемости сети. Управление сетью призвано обеспечить рациональное распределение общих ресурсов между пользователями ЦСИО.
Виды подсетей, входящих в состав ЦСИО. Важно отметить, что предложенная ITU-T концепция ЦСИО позволяет вводить элементы ЦСИО в телефонную сеть постепенно: в этой сети могут одновременно существовать как станции, в которые включены пользователи ЦСИО, так и обычные телефонные станции. Одна и та же станция может одновременно содержать абонентские комплекты как пользователей ЦСИО, так и абонентов телефонной сети. На всех этапах обеспечивается возможность связи пользователей ЦСИО как между собой, так и с абонентами телефонной сети. Цифровая сеть состоит