5.4. Процедуры установления соединений isdn

Для абонентов основного доступа к ISDN все соединения предусматривают передачу абонентской сигнальной информации каналом D, а данных пользователя – каналом В. Возможно также использование канала D для передачи пакетных данных абонента. Рассмотрим основные принципы сигнального обмена и процедуры установления соединений ISDN.

Сигнальные процедуры для канала D международно согласованы, не зависят от вида связи (речь, факс, данные) и определяются D-канальным протоколом, который основывается на уровнях 1...3 эталонной семиуровневой модели взаимодействия открытых систем OSI (Open Systems Interconnection basic reference model). Эта модель предусматривает иерархическое разделение всех выполняемых функций таким образом, что каждый уровень использует низшие и обслуживает высшие уровни. Доступ к обслуживанию низшим уровнем возможный через гипотетические точки доступа SAP (Service Access Point), количество которых отвечает числу видов обслуживания (служб ISDN). Для различения этих точек доступа внедряются их идентификаторы SAPI (Service Access Point Identifier), которые фактически определяют коды конкретных процедур (сигнализация, управление эксплуатационными процессами, пакетная коммутация данных пользователя). Для любого соединения двух терминалов ISDN можно рассматривать логическое взаимодействие функций одинаковых уровней в этих терминалах и на станции. Правила их взаимодействия называют протоколами соответствующих уровней. Укажем, что гипотетические уровни физически не соединены один из одним – их связь является чисто логической и называется логическим соединением (каналом). Процедура логической связи вторых (канальных) уровней D-канального протокола называется процедурой доступа звена данных к каналам D и обозначается LAPD (Link Аccess Рrocedure for D-channels). Реальный обмен информацией идет в физической среде и относится к первому (физическому) уровню. Например, при установлении исходящего соединения необходим информационный обмен между функциями третьего (сетевого) уровня терминала и станции. Тогда уровень 3 исходного терминала обращается к уровню 2, тот, в свою очередь, к уровню 1 и в обратном порядке на станции – таким образом, существует только вертикальная непосредственная связь уровней. Он реализуется элементарными сообщениями (примитивами), то есть запросами (request) сверху вниз и откликами или индикациями (indication) снизу кверху.

Конкретные функции логических уровней такие:

• Уровень 3 формирует и анализирует сигнальную информацию, которая подлежит транспортированию и обеспечивает установление и разрушение соединений между терминалами и станцией и предоставление абонентам разнообразных дополнительных услуг.

• Уровень 2 формирует эту информацию в пакеты (кадры – frame), обеспечивает защиту от ошибок, управляет пакетным обменом и цикловой (кадровой) синхронизацией.

• Уровень 1 выполняет физическую передачу потоков бит каналом D, адаптацию к конкретной среде передачи и поразрядное тактирование.

Любая информация передается каналом D только в составе пакетов (кадров), каждый из которых начинается и заканчивается флажком (01111110). В отличие от обычного обмена данными из-за отсутствия информации передаются не пустые пакеты, а постоянная последовательность единиц, которые необходимы для организации бесконфликтного доступа к каналу при многотерминальном подключении. В пакете не должны получаться комбинации, которые совпадают с флажком, поэтому к функциям уровня 2 относится анализ содержимого пакета и добавление нуля после любой последовательности из пяти единиц. Этим исключается и возможность восприятия содержимого пакета как свободного состояния канала D (восемь последовательных единиц). На приемочной стороне дополнительные нулевые биты изымаются. Каждое сигнальное сообщение завершает двухбайтная проверочная последовательность, сформированная уровнем 2 по заданным правилам из содержимого пакета. Приемник по этим же правилам образовывает аналогичную последовательность и сопоставляет с принятой, что дает возможность выявлять ошибки, сделанные в процессе передачи.

Формат сигнального сообщения канала D приведен на рис. 5.2. В нем используются такие обозначения и термины:

• TEI (terminal equipment identifier) – идентификатор терминала. В случае использования абонентом ISDN нескольких терминалов ТЕI необходим для отнесения передаваемой информации к определенному терминалу, то есть к определенному логическому соединению уровня 2. Для предоставления ТЕI существует специальная процедура, причем значения ТЕI из диапазона 0...63 фиксированные для терминалов разных типов, значение 64...126 могут назначаться терминалу станцией, а значение 127 применяется для одновременного обращения станции ко всем терминалам основного доступа.

• PD (protocol discriminator) – показчик (дискриминатор) протокола. Он определяет класс протокола и содержит данные о назначении сигнальной информации третьего уровня (для управления соединениями с коммутацией каналов или пакетов, или, возможно, для других целей, например, для соединений со службами, не стандартизированными международно).

• CR (call reference) – показчик логического соединения. Он определяет логическое соединение, которого касается передаваемое сигнальное сообщение, и дает возможность различать сообщения уровня 3, соответствующие разным соединениям (в частности, в случае конференцсвязи, если одно логическое соединение уровня 2 переносит сигнальную информацию уровня 3 нескольких пользователей).

Множественное подключение абонентских терминалов к шине S (см. рис. 2.3) требует возможности определения конкретного терминала, который использует канал D. Для этого каждый терминал имеет собственное логическое соединение уровня 2 со станцией, которое задается адресом этого уровня, передаваемым в байтах 1 и 2 сигнального пакета (рис. 5.2). В командах станции всегда указываются адреса, по которым они передаются. В откликах на команду терминалы передают свои адреса. Байт 1 адресного поля содержит бит c/r (command/response), который определяет, является данное сообщение командой или откликом, и идентификатор гипотетической точки доступа к обслуживанию SAPI. В байте 2 передается идентификатор терминала TEI. Бит c/r = 0, если пакет содержит команду от терминала к станции или отклик станции. Бит c/r = 1, если пакет содержит команду от станции к терминалу или отклик терминала. Значение SAPI задают так: нуль – для процедуры сигнализации; 16 – для процедуры пакетной коммутации информации пользователя, передаваемой в канале D, 63 – для процедуры управления (например, для назначения TEI терминалу); 32...47 – резерв для национального применения.

Поле управления (байт 3) определяет тип пакета и имеет соответствующий нему формат. Существуют нумерованные квитированные (типа I) и ненумерованные неквитированные (типа U) пакеты для перенесения информации и нумерованные квитированные пакеты типа S для функций управления и эксплуатации. Пакеты типа U используются для установления логических соединений уровня 2 между терминалом и станцией, после чего становится возможным обмен разными данными в пакетах типа I ли S.

Каждое логическое соединение уровня 2 может находиться в одном из трех состояний:

Состояние 1.

Идентификатор ТЕI не предназначен, информационный обмен каналом D невозможен. Для перехода в состояние с предназначенным ТЕІ есть специальная процедура. Терминал запрашивает ее при первом подключении к интерфейсу S с помощью пакета типа U, в адресном поле которого указывается SAPI = 63 (процедура управления) и ТЕІ = 127 (любой терминал). Перед назначением ТЕІ станция может проверить, не предоставлено ли выбранное значение другому терминалу.

Для этого она посылает всем терминалам основного доступа одновременно пакет типа U с запрашиваемым значением ТЕІ и с величинами SAPI = 63 и ТЕІ = 127 в адресном поле.

При наличии терминала с запрашиваемым ТЕІ он откликается, а иначе через 1 с станция считает это значение свободным и передает его терминалу, который заказал данную процедуру. Предназначенный идентификатор ТEI сохраняется в памяти терминала до его физического отключения от шины S.

Состояние 2. Идентификатор ТЕI предназначен, возможен обмен неквитированной информацией каналом D в пакетах типа U. Это состояние присуще каждому пассивному терминалу основного доступа и разрешает устанавливать логическое соединение уровня 2 и переходить в состояние 3.

Состояние 3. Многопакетное взаимодействие. Передается квитированная информация уровня 3 в пакетах типа I (или S). Каждый пакет типа I в поле управления содержит свой последовательный циклический номер N(S), циклический номер последнего принятого пакета N(R) и бит Р (poll-bit) запроса повторения потерянного или искаженного пакета.

Поле информации содержит сигнальную информацию уровня 3: показчик протокола PD; показчик логического соединения CR и само сигнальное сообщение переменной длины (до 128 байтов) с заголовком, который определяет его тип (то есть характер передаваемой информации – адрес, команда и т.п.) и длину в байтах. Сигнальное сообщение может быть и однобайтовым, тогда его формат отвечает рис. 5.3.

Рассмотрим теперь конкретные процедуры установления соединений между абонентами ISDN, включенными в разные коммутационные модули SM-2000. Пусть, для определенности, устанавливается соеди-нение между цифровыми ТА основного доступа. Любые другие (нетелефонные) соединение устанавливаются аналогично.

Упрощенный соединительный тракт и протокол сигнального обмена – на рис. 5.4.

Если абонент А набирает номер и создает вызов (снятием микротелефона или нажатием соответствующей кнопки), его терминал (ТЕ) занимает канал D (особенности доступа к каналу изложены в подразделе 2.1.2.1) и генерирует требование на установление соединения в виде сигнального сообщения SETUP, которое сформировано в пакет типа U и содержит идентификатор TEI вызывающего ТЕ. Поскольку в линейном окончании LT (Line Termination – ТЕЗИСОВ U) канал D выделен и концентратором CD блока ISLU постоянно соединен с каналом прямой шины данных DPIDB, а дальше через распределитель данных DF с соответствующим устройством обработки протоколов PH блока PSU, то данный пакет, как и все следующие, непосредственно принимается и обрабатывается РН (функции оборудование PSU изложен в подразделе 2.1.1).

Устройство РН информирует процессор модуля SMP о поступлении заявки на обслуживание и формирует в сторону абонентского терминала пакет типа U с сообщением SETUP ACK (AСКnowledgement), которое подтверждает прием вызова и являеься для ТЕ указанием выдавать адресную информацию (INFO) в квитированных пакетах типа I. Все принятые адресные данные РН передает SMP в виде так называемых следующих адресных сообщений SAM (Subsequent Address Message). Процессор SMP прибавляет к ним начальное адресное сообщение IAM (Initial Address Message) с запросом соединения CR (Сonnection Request) и собственным кодом исходного пункта соединения OPC (Оriginating Рoint Сode) сети общих каналов сигнализации и передает эту информацию главному процессору АР модуля АМ с помощью канала СТ и обычной процедуры сигнального обмена через TSI, TMS, MSGS.

Процессор АР выбирает путь соединения с нужным SM₂ в пространственном коммутаторе ТMS модуля CM, соединяется по соответствующему CTS с SMP₂ и передает ему полную информацию об устанавливаемом соединении (номер канала линии NCT + IAM+SAM).

Процессор SMP₂ проверяет наличие свободного канала В к вызываемому абоненту, передает через пакетный интерфейс РІ соответствующему устройству РН блока пакетной коммутации указание прислать в нужен канал D пакет типа U с заданным ТЕІ и сообщением SETUP и через коммутатор MSGS посылает к SMP₁ подтверждение соединения СС (Connection Confirm), которое включает собственный код пункта соединения ОРС₂ и данные об имеющихся у абонента Б средствах связи FIN (Facilities Information).

Устройство РН выполняет заданные действия, которые обеспечивают активацию терминала абонента Б, совместного с вызывающим. Этот терминал откликается пакетом типа U с сообщением о готовности ALERT и включает сигнал вызова.

Приняв сигнал ALERT, РН формирует сообщение о завершении адресного обмена АСМ (Address CoMptete), передает его своему SMP₂, а дальше этот пакет поэтапно транслируется АР и SMP₁ каналами CTS. Получив его, SMP₁ дает указание своему РН прислать в вызывающий терминал каналом D пакет ALERT. Терминал включает сигнал КПВ. Если абонент Б отвечает, его терминал формирует пакет типа U с командой “соединить” CONN (CONNect) и передает его устройству РН каналом D. В свою очередь РН формирует сообщение "ответ" ANS (ANSwcr) для своего SMP₂, а тот дает указание устройству управления СС блока ISLU₂ проключить канал В и транслирует пакет ANS каналом CTS к АР. Процессор АР коммутирует соединение в TMS и транслирует сообщение ANS к SMP₁, которое аналогично проключает канал В в TSI и ISLU₁ и с помощью своего РН передает в вызывающий терминал каналом D пакет CONN, что обеспечивает отключение КПВ и переводит терминал в состояние информационного обмена выбранным каналом В. Далее осуществляется телефонный разговор (или сеанс факсимильной связи или передачи данных).

В процессе сеанса связи абонент может без переустановления соединения переключить его на терминал другого типа, включенный в другую розетку основного доступа, например, на факс группы 4 или на многофункциональный терминал на базе персонального компьютера. Процедура переключения с ТЕ на ТЕ₁ по инициативе абонента А и соответствующий протокол сигнального обмена - на рис. 5.5.

Когда абонент А инициирует процедуру переключения на используемом терминале (ТЕ), тот занимает канал D и посылает в него сигнальный пакет с сообщением SETUP FAC (SETUP FACility), которое содержит запрос на переключение и идентификатор нужного терминала (ТЕ₁). Устройство РН соответственно информирует SMP и по его указанию посылает в канал D к ТЕ₁ это же самое сообщение. Запрашиваемый ТЕ₁ активируется и отвечает сообщениям ALERT о своей готовности. Про это извещается исходный ТЕ пакетом INFO. Далее ТЕ₁ запрашивает соединение сообщением CONN, Процессор SMP обеспечивает отключение ТЕ от канала В сообщением ”разъединение” DISC (Disconnect). Терминал ТЕ отключается и сообщает об этом SMP пакетом "отключение" DET (DETach). Процессор SMP₁ подтверждает ТЕ получение этого пакета посылкой DET ACK и через MSGS запрашивает в SMP₂ второго модуля SM-2000 нужное переключение сообщением ”запрос услуги” FRQ (Facility ReQuest). Тот отвечает пакетом FIN (Facility INformation) с данными о средствах связи абонента Б и, в свою очередь, инициирует у абонента Б терминал ТЕ₁ запрашиваемого типа и обеспечивает отключение первого терминала ТЕ. После получения от ТЕ сообщения DET об отключении, SMP₂ квитирует соответствующие пакеты своим терминалам, что переводит их в нужный режим, и посылает к SMP₁ сообщение "услуга принята" FACD (Facility ACcepte). Процессор SMP₁ тоже переводит в нужный режим свои терминалы квитированием раньше сделанных ими запросов (FAC АСК и CONN ACK).

Рис. 5.5. Переключение соединения в процессе сеанса связи

Процедура разъединения по инициативе абонента Б изображена на рис. 5.6. Сообщения, ранее не используемые, означают: REL (RELease) - освобождение: RLC и REL СОМР (RELease COMPlete) - завершение освобождения; RLSD (Re-LeaSe D-channel logical connection) – освобождение логического соединения каналов D, созданного в начале соединения (неявным путем, а именно - вставкой сообщения CR в ІАМ - см. рис. 5.4) для обеспечения сигнализации из конца в конец.

Укажем, что протоколы рис. 5.4...6 практически неизменны для любых соединений абонентов ISDN, в том числе и через транзитные цифровые станции других систем, но в последнем случае вместо каналов CTS необходима ОКС №7. При использовании ОКС №7 сообщения распределяются по его подсистемам следующим образом: ІАМ, SAM, ACM, FRQ, FIN, FACD относятся к подсистеме ІSUP (ISDN User Part) пользователя ISDN; a CR, CC, RLSD, RLC - к подсистеме управления сигнальными соединениями SCCP (Signaling Connection Control Part), причем ряд сообщений ISUР (FRQ, FIN, FACD) транспортируются подсистемой SCCP из конца в конец через виртуальное (логическое) сигнальное соединение с сохранением смысла, но в измененной форме.

Рис. 5.6. Процедура разъединения абонентов ISDN