Стандарты isdn и методы доступа

Работа над стандартами для технологии ISDN началась в конце 60-х годов XX в. Полный набор рекомендаций по ISDN был опубликован в 1984 году и с тех пор по­стоянно обновлялся сектором стандартизации международного союза телекоммуни­каций (International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector — ITU-T), ранее известным как консультативный комитет по международной телеграфии и телефонии (Consultative Committee for International Telegraph and Tele­phone — CCITT). Стандарты ISDN представляют собой набор протоколов, которые охватывают различные аспекты цифровой телефонии и передачи данных. Союз ITU-T группирует и упорядочивает протоколы ISDN в соответствии с описанными ниже общими тематическими областями.

• Е протоколы — эти протоколы предлагают стандарты телефонной сети для ISDN. Например, протокол Е. 164 описывает международную адресацию для ISDN.

• I протоколы — описывают концепции, терминологию и общие методы. Серия I.100 включает в себя общие концепции ISDN и описывает структуру других рекомендаций I-серии. Серия I.200 описывает различные аспекты служб ISDN. Серия I.300 описывает аспекты работы сети. Серия I.400 описывает ин­терфейс UNI.

• Q протоколы — описывает коммутацию и сигнализацию в сетях ISDN. Термин "сигнализация" в данном контексте означает процесс установки вызова ISDN.

Стандарты ISDN определяют два главных типа каналов, каждый из которых имеет свою скорость передачи. Канал носителя (В-канал) представляет собой "чисто" цифро­вой маршрут со скоростью передачи 64 Кбит/с. Термин "чистый" означает, что этот ка­нал может быть использован для передачи любых типов цифровых данных, таких, на­пример, как оцифрованные голосовые данные, в дуплексном режиме. Второй канал на­зывается дельта-каналом (D-канал) и может иметь скорость передачи 16 или 64 Кбит/с. D-канал имеет скорость 16 Кбит/с для интерфейс BRI и 64 Кбит/с для интерфейса PRI. Различные типы доступа в технологии ISDN показаны на рис. 14.6. D-канал использует­ся для передачи управляющей информации для В-канала. Следует помнить о том, что при создании соединения TCP происходит обмен информацией, называемый установ­кой вызова. Эта информация передается по тому же маршруту, который, вероятно, будет использоваться для передачи данных. При этом для передачи управляющей информации и данных используется один и тот же маршрут. Такой метод называется внутриполосной сигнализацией. В ISDN для передачи управляющей информации используется отдель­ный D-канал. Такой подход называется внеполосной сигнализацией.

В технологии ISDN определены два стандартных метода доступа: BRI и PRI. От­дельный интерфейс BRI или PRI обеспечивает мультиплексированный пучок В- и D-каналов.

Интерфейс BRI использует два канала носителя (В) со скоростью 64 Кбит/с и один дельта-канал (D) со скоростью 16 Кбит/с. По В-каналам передаются данные пользова­теля, а по D-каналу — информация сигнализации и управляющая информация. Ин­терфейс BR1 может работать со многими маршрутизаторами Cisco. Поскольку интер­фейс BRI использует два В-канала и один D-канал, его иногда обозначают 2B+D.

Канал	Пропускная способность	Чаще всего используется для
В
	64 Кбит/с	Передачи данных в сетях с коммутацией каналов (протоколы HDLC, РРР)
D	16/64 Кбит/с	Передачи информации сигнализации (LAPD)

В-каналы могут использоваться для передачи оцифрованных голосовых данных. В этом случае для кодировки голосовых данных используются специальные методы. В-каналы могут также использоваться для передачи обычных цифровых данных с относительно высокой скоростью. В этом режиме информация передается в виде фреймов, формат которых определяется протоколами 2-го уровня: HDLC или РРР.

Протокол РРР значительно более надежен чем HDLC поскольку он обеспечи­вает прекрасный механизм для аутентификации и согласования совместимого ка­нала и конфигурации протокола. Узкополосный ISDN рассматривается как со­единение с коммутацией каналов. В-канал является базовым модулем коммутации каналов. По D-каналу передаются сообщения сигнализации для управления вызо­вами по В-каналам, такие как сообщения об установке канала и его отключении. При передаче данных по D-каналу используется протокол LAPD. LAPD представ­ляет собой протокол канального уровня, основанный на протоколе HDLC. В Се­верной Америке и Японии интерфейс PRI обеспечивает 23 В-канала со скоростью 64 Кбит/с и один D-канал со скоростью 64 Кбит/с.

В Европе и в большинстве других стран мира интерфейс PRI обеспечивает 30 В-каналов и один D-канал, т.е. он обеспечивает такой же уровень службы как и линия Е1. Для соединений Т1/Е1 интерфейс PRI использует DSU/CSU.

3-уровневая модель ISDN и протоколы

ISDN использует набор стандартов ITU-T, охватывающих физический, каналь­ный и сетевой уровни эталонной модели OSI, как показано в табл. 14.2.

• Спецификации физического уровня интерфейсов BRI и PRI ISDN определе­ны в документах ITU-T I.430 и I.431, соответственно.

• Спецификации канального уровня ISDN основаны на протоколе LAPD и формально описаны в документах ITU-T Q.920, ITU-T Q.921, ITU-T Q.922 и ITU-T Q.923.

• Сетевой уровень ISDN определен в стандартах ITU-T Q.930 (также известном как I.450) и ITU-T Q.931 (также известном как I.451) и включает в себя соеди­нения пользователей между собой, соединения с коммутацией каналов и со­единения с коммутацией пакетов.

Таблица 14.2. Протоколы ISDN

Уровень эталонной модели OSI	D-канал	В-канал
3	Q.931 — Сетевой уровень ISDN между терминалом и коммутатором	IP
2	Q.921 — Процедура доступа к D-каналу (Link Access Procedure on the channel — LAPD)	РРР
1	I.430/I.431 —интерфейсы ISDN физического уровня: I.430 для базового интерфейса; I.431 для первичного интерфейса;	HDLC

Служба BRI обеспечивается через медный кабель локального ответвления, тра­диционно используемого для телефонных служб. PRI этом имеется лишь один фи­зический маршрут, однако три информационных маршрута (2B+D). Информация от этих трех каналов мультиплексируется в один физический канал.

Форматы фреймов физического (1-го) уровня ISDN различаются в зависимости от того, является ли фрейм исходящим (от терминала в сеть — формат фрейма ТЕ) или входящим (от сети терминалу — формат фрейма NT), как показано на рис. 14.7. Каж­дый фрейм содержит 16 битов от канала В1, 16 битов от канала В2, 4 бита от D-канала и 12 битов служебной нагрузки, которые вместе определяют размер фрейма, равный 48 битам. Каждую секунду передаются 4000 таких фреймов, соответственно, каналы В1 и В2 имеют пропускную способность 16 ■ 4000 = 64 Кбит/с, а канал D имеет пропускную способность 4 ■ 4000 =16 Кбит/с.

Биты служебной нагрузки фрейма физического уровня ISDN выполняют опи­санные ниже функции.

• Бит описания фрейма — обеспечивает синхронизацию.

• Бит распределения нагрузки — регулирует среднее битовое значение.

• Отклик на предыдущие биты D-канала — используется для разрешения кон­фликта в тех случаях, когда несколько терминалов на пассивной шине конкури­руют за право доступа к каналу.

• Бит активизации — активизирует устройства.

• Вакантный бит — в настоящее время не используется.

• 8 добавленных битов счетчиков битов в каналах.

Отметим, что физическая скорость передачи в битах для BRI-интерфейса состав­ляет 4000x48 = 192 Кбит/с. Эффективная скорость передачи равна 4000x36 = 144 Кбит/с = 64 Кбит + 64 Кбит + 16 Кбит (2B+D).

Протоколом 2-го уровня сигнализации ISDN является LAPD. Этот протокол аналогичен протоколу HDLC и используется в D-канале для того, чтобы потоки управляющей информации и информации сигнализации отправлялись и получались соответствующим образом.

Поля флага и управления идентичны аналогичным полям протокола HDLC, как показано на рис. 14.8. Поле адреса протокола LAPD имеет длину 2 байта. Первый байт поля адреса содержит идентификатор точки доступа к службе (service access point iden­tifier— SAPI), который идентифицирует портал, в котором службы протокола LAPD предоставляются 3-му уровню. Бит команды/ответа (command/response — C/R) ука­зывает на то, является ли фрейм командой или ответом на нее. Второй байт содержит идентификатор конечной точки терминала (Terminal Endpoint Identifier — TEI). Каждо­му устройству терминального оборудования в помещениях пользователя требуется уникальный идентификатор. Этот идентификатор TEI может быть назначен статиче­ски PRI установке (0-63), либо динамически назначен коммутатором, когда это обору­дование станет впервые участвовать в вызове. Если в поле TEI содержатся только еди­ницы, то это указывает на то, что фрейм является широковещательным.

Идентификаторы TEI и SAPI вместе образуют адрес 2-го уровня. Идентификатор SAPI представляет собой 6-битовое число, которое используется для идентифика­ции различных типов данных и управления ими для одного и того же индивидуаль­ного устройства, подсоединенного к сети ISDN. Отметим, что некоторые сообщения ISDN предназначены для установки и прекращения вызова, в то время как другие используются для передачи реальных данных. Таким образом идентификатор TEI представляет конкретное устройство ISDN, а идентификатор SAPI — конкретный процесс, происходящий на этом устройстве. Например, значение SAPI, равное О, используется для идентификации процедур управления вызовом, в то время как зна­чение SAPI, равное 63 идентифицирует функцию управления на 2-м уровне.

Подобно тому, как фрейм Ethernet II содержит адрес управления доступом к сре­де передачи (Media Access Control — MAC) и информацию о типе протокола, фрейм LAPD содержит значения идентификаторов TEI и SAPI.