Обеспечение достоверности

Выше были рассмотрены вопросы передачи необходимой информации для обеспечения процессов, возникающих при обслуживании вызовов в ISDN. Однако для устойчивой переда­чи в условиях помех необходимо добавление служебной информации для обеспечения досто­верности получаемых сигналов, что осуществляют процедуры на уровне 2. Принцип построе­ния структуры сигнальной единицы с учетом уровня 2 показан на рис. 1.59. (Здесь и далее под сигнальной единицей понимается группа бит, оформленная в информационный блок (например, кадр), используемая для транспортировки по каналу.)

Этот формат дополняет информацией управления и защиты основное информационное поле. В первую очередь используется информация, полученная при инсталляции (рис. 1.60). Она содержится в адресном поле и позволяет процессу управления определить номер тер­минала и функции аппаратуры, реализующей заказанный сервис.

Рис. 1.60. Вид адресного поля

Входящие в это поле TEI и SAPI уже подробно рассматривались. Остается лишь допол­нить их небольшим числом признаков.

Бит расширения (ЕА — Extended Address bit) — признак, служащий для гибкого увели­чения длины адресного поля. Бит расширения в первом байте адреса указывает на то, что за ним следует другой байт. Бит расширения во втором байте, имеющий значение 1, указыва­ет на то, что байт 2 в адресном поле является последним. Для увеличения размера адресного поля значение бита расширения во втором байте устанавливается равным 0, что указывает на существование третьего байта, который будет заканчиваться значением бита ЕА = 1. Таким образом, увеличение размера адресного поля не влияет на остальную часть кадра.

Бит идентификации команды/ответа (C/R — Command/Response bit). Этот признак по­зволяет отличить команду от ответа на команду. Если кадр «команда», адресное поле иденти­фицирует получателя, а если кадр «ответ», то адресное поле идентифицирует отправителя.

Отправителем или получателем могут быть как сеть, так и терминальное оборудование. Признаки противоположных значений имеют инверсный смысл. Значения бита C/R приве­дены в табл. 1.14.

Таблица 1.14. Значения бита C/R

Для отделения одного пакета от другого каждый из них разделяется флагом F, который имеет вид: 01111110. Если в информации встречается такая комбинация, то после передачи 5 единиц обязательно вставляется ноль. На приемном конце после приема 5 единиц 0 необ­ходимо удалить.

Два последних байта в структуре кадра содержат 16-битовое поле проверочной комби­нации кадра (FCS — Frame Check Sequence). Эта комбинация позволяет определить наличие ошибок в кадре.

Вся информация защищается с помощью специального циклического кода. Принцип за­щиты состоит в том, что вся передаваемая информация представляется в виде полинома степени п с двоичными коэффициентами.

а_nхⁿ + а_n-1х^n-1+...+a₀x⁰,

где а_n, а_n-1, ... , a₀ — двоичные значения битов информации; xⁿ, x^n-1, ... , x⁰.— условные пе­ременные, указывающие место битов в информационном блоке.

При делении его на заранее заданный простейший полином, не имеющей делителей, на­зываемый образующий полином, получается остаток меньшей степени, чем образующий по­лином. Он передается на приемный конец. После получения информации (сигнальных еди­ниц) полученный остаток алгебраически суммируется с полиномом, образованным из сиг­нальных единиц. В результате деления на приемном конце должен получиться нулевой ос­таток. Если он отличается от нуля, то это сигнал об искажении, а величина остатка может указывать на величину искажения.

Условно пояснить этот принцип можно на примере обычных чисел. Предположим, что по каналу передается не двоичная информация, а десятичные числа. Выберем в качестве об­разующего числа простое число 5. Тогда при делении на это число остаток может иметь значения 0, 1,2, 3, 4. Например, передается информация, закодированная числом 16. Тогда на передающем конце путем деления мы получаем остаток 1 и передаем его на приемный конец, где, получив число 16, вычитают остаток 1 и при делении получают остаток ноль. Если число получено с искажением, например, 17, то остаток будет равен 1, что говорит о том, что исходное число искажено на единицу. Заметим, что такая защита имеет предел, если мы получим число 21, т.е. отличающееся от истинного на величину образующего числа, то на приемном конце после вычитания получится нулевой остаток и искажение не будет замечено. Если величина достигнет большего значения, то в случае применения восстанав­ливающего алгоритма получится другое число.

Если вернуться к побитному представлению, то образующие полиномы выбираются, например, 16-й степени. В этом случае говорят, что полином позволяет обнаружить 16-кратную ошибку. Величина полинома выбирается исходя из показателя «число ошибок в канале».

Заметим, что в любой аппаратуре сигнализации ставится анализатор канала, который определяет число ошибок за единицу времени. Если это число выше нормы, то канал может быть заблокирован. При ухудшении качества работы каналов это может привести к блоки­ровке целых направлений и станций.

Из сказанного можно сделать вывод, что для защиты информации требуется в формате отвести 16 битов (2 байта). Сама процедура заключается в определении остатка от деления произведения x^k(x¹⁵ + х¹⁴ + ... +х+ 1) на образующий полином х^]6 + х¹² + х⁵ + 1, где к— чис­ло битов кадра между последним битом открывающего флага и первым битом проверочной комбинации. Это действие состоит в делении числа, изображающего кадр, перенесенный на к разрядов, на простейший полином, т.е. полином, не разлагающийся на делители и пред­ставляющий собой эквивалент простого числа. После чего путем деления информации на простейший полином выделяется остаток и прибавляется к предыдущему результату. Сумма этих остатков передается в соответствующем поле формата. На приемном конце по­следовательность данных, представленная в виде двоичного полинома, делится на образую­щий простейший полином. При этом остаток равен постоянному заранее заданному числу (а не нулю, как это сделано в учебном примере). Если в принятой информации нет искаже­ний, этот остаток представляет число 00011101 00001111.

После того, как введен механизм определения ошибки, необходимо создать механизм улучшения достоверности. Это достигается путем повторной передачи информации.

Вся переданная информация временно сохраняется в буфере, который рассчитывается на некоторое число сигнальных единиц, например, на 128. Информация, передаваемая в канал последовательно, записывается в этот буфер и нумеруется циклически N(S) = 0, 1, ..., 127 и далее снова 0, 1, ... Она сохраняется до получения с приемного конца подтверждения о правильном приеме. Подтверждение должно содержаться в информации, которая передает­ся с приемного конца в виде обратного циклического номера. На приемном конце этот номер должен отличаться на единицу от последнего принятого. После этого информация счи­тается принятой, и информационное поле передается на следующие уровни обработки. Подтверждение происходит путем передачи обратного циклического номера [N(R)], кото­рый на единицу больше (по модулю 128), чем прямой циклический номер N(S). Если раз­рыв между номерами больше, то приемник игнорирует принятую информацию, про­шедшую проверку, и формирует сигнал запроса повторной передачи. Передающая сторо­на начинает передачу с нарушенного кадра. Для реализации этого алгоритма требуется в поле управления передавать с каждой сигнальной единицей (пакетом) его циклический номер. В обратном сообщении необходимо иметь номер подтверждаемой сигнальной еди­ницы и признак подтверждения.

В процессе обмена номера передаваемой и подтверждаемой единицы передаются в од­ном формате. Например, передается вторая сигнальная единица, а подтверждается первая. Чтобы дать время на распространение и обработку, допускается определенное расстояние между передачей и подтверждением. Например, передается третья единица, а подтвержда­ется первая. Такое опережение не допускается только в тех случаях, когда приходит инфор­мация, номер которой превышает заданное значение. Если информации нет, то передается «пустая» единица, т.е. не содержащая информации. Но при необходимости она также может содержать подтверждение полученной информации.

На рис. 1.61 приведен пример работы системы при нарушении структуры кадра из-за наличия ошибки в канале.

Рис. 1.61. Исправление ошибок в информационном кадре

Кроме основной информации, которая передается в нормальном режиме функциони­рования (I-кадр) и достоверность которой гарантируется специальными процедурами, для нормального функционирования ISDN необходим ряд сообщений для управления соеди­нением и аппаратурой. Эти сообщения составляют два класса — управляющие кадры (S) и ненумерованные кадры (UI). Управляющий кадр содержит только коды сигналов. На­пример, если аппаратура не в состоянии принимать основную информацию, посылается S-кадр «к приему не готов» (RNR). Когда связь восстанавливается, передается кадр «к приему готов» (RR). Как указывалось (см. рис. 1.61), S-кадр может использоваться для перезапроса информации, принятой с искажением. Для этого используется сигнал REJ («отказ-перезапрос»). Управляющие кадры не содержат прямого циклического номераN(S), но содержат поле обратного циклического номера N(R) для подтверждения приня­тых информационных кадров.

Ненумерованный кадр UI используется в ситуациях начальной настройки и в случае аварий. Например, когда невозможна синхронная передача передающей стороной, пред­лагается асинхронный режим работы (SABME — Set Asynchronous Balanced Mode Ex­tended), точнее, одно из подмножеств — расширенный асинхронный балансный режим. В этом множестве кадров имеется один кадр, в котором записана информация (кадр UI). Возможные значения кадров в сигнальной системе DSS-1 приведены в табл. 1.15.

Таблица 1.15. Основные типы кадров в системе DSS-1

Тип кадра	Команда	Ответ	Описание
Информационный (/)	Информация	-	Используется в режиме с под­тверждением для передачи нумерованных кадров, содер­жащих информационные поля с сообщением уровня 3
Управляющий (5)	Отказ — перезапрос (REJ — reject)	К приему готов (RR — receive ready)	Используется для указания готовности встречной стороны к приему I-кадра или подтвер­ждения ранее полученного I-кадра
	К приему не готов (RNR)	К приему не готов (RNR)	Используется для указания неготовности встречной стороны к приему 1-кадра
	Отказ — перезапрос (REJ — reject)	Отказ перезапроса (REJ — reject)	Используется для запроса повторной передачи 1-кадра
Ненумерованный (UI)	Ненумерованная инфор­мация (UI — unnum­bered information)	-	Используется в режиме передачи без подтверждения
	-	Отключено (DM — disconnected mode)	-
	Установка расширенно­го асинхронного балансного режима (SABME)	-	Используется для начальной установки режима с подтверж­дением
	-	Отказ от кадра (FRMR —frame reject)	-
	Разъединение (DISC — disconnect)	-	Используется для прекраще­ния режима с подтверждением
	-	Ненумерованное подтверждение (UA — unnumbered ask)	Используется для приема ко­манд установки режима, на­пример, SABME, DISC