Переход на цифровые системы передачи и коммутации
Технология ISDN появилась достаточно давно - почти 20 лет назад. В 80-е
гг. данная технология по целому ряду причин, в частности из-за проблем
совместимости и дороговизны оборудования, развивалась очень вяло. Но в начале
90-х гг. практический интерес к ней значительно вырос. В Германии, США, Японии,
Франции, Англии было установлено значительное количество линий ISDN. Так, в США
в 1995 г. количество линий ISDN увеличилось на 80% и составило 450 тыс.
Примерно такая же тенденция существует и в Европе, где на сегодняшний день
установлено более 5 млн. линий ISDN.
Основополагающие спецификации содержатся в
рекомендациях I.122 Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии
(современное название этого комитета - Международный союз электросвязи). Позже
появились рекомендации I.430 и I.431 для физического уровня модели ISO;
Q.921/I.441 для уровня управления логическим каналом; "Q.931/I.451 и DSS1
для сетевого уровня и целый ряд других.
Благодаря усилиям со стороны ETSI (European
Telecommunications Standards Institute) фактическим стандартом в Европе
становится EuroISDN, который поддерживают большинство европейских
телекоммуникационных провайдеров и производителей оборудования.
Integrated Services Digital Network (ISDN)
(Цифровая Сеть с Интегрирацией Служб) – ЦСИС. Это телефонная сеть общего
пользования, использующая цифровую технологию передачи сигнала, и включающая в
себя большой набор цифровых услуг, которые становятся доступными для конечных
пользователей. ISDN предполагает оцифровывание телефонной сети для того, чтобы
голос, информация, текст, графические изображения, аудио и видеосигналы и
другие материальные источники могли быть переданы конечному пользователю по
имеющимся телефонным проводам и получены им из одного терминала конечного
пользователя.
По определению, ISDN - это сеть,
обеспечивающая полностью цифровые соединения между оконечными устройствами для
поддержания широкого спектра информационных услуг. ISDN - это цифровой вариант
аналоговых телефонных линий с коммутацией цифровых потоков, или сеть из
цифровых телефонных станций, соединенных друг с другом цифровыми каналами.
Главная особенность применения ISDN - это
высокая скорость передачи информации, по отношению к аналогичным показателям
аналоговой телефонии. Скорость передачи данных составляет до 128 Кбит/с, при
использовании двух В-каналов (со скоростью передачи 64 кБит/с.
Указанный тип ЦСИС называют узкополосной
ЦСИС. Широкое внедрение узкополосных ЦСИС началось в Европе с 1990 г.
Для удовлетворения растущих
потребностей в большинстве узкополосных ЦСИС предусмотрена возможность
установления одновременных соединений по нескольким параллельным цифровым
каналам. Т.о., пользователь может осуществить соединение по Nx64
кБит/с каналам. Однако, даже использование Nx64 кБит/с
соединений не обеспечивает возможность передачи TV
сигналов. Для передачи видеоизображений и цифрового TV
требуется многократное увеличение скорости передачи информации. С этой целью была
разработана концепция широкополосной ЦСИС, в которой скорость передачи
информации через пользовательский интерфейс составляет 155, 520 Мбит/с от
абонента и 620,08 Мбит/с от сети.
В 1988 году Комиссия
Европейского экономического сообщества (ЕЭС) учредила Европейский институт
стандартизации в области связи (ETSI), основной целью деятельности которого
является разработка единых стандартов для всех стран ЕЭС. 22 страны ЕЭС
подписали Меморандум о взаимопонимании, в соответствиси с которым к концу 1993
года были выработаны стандарты, так называемой, Euro-ISDN. Что касается Росии,
то позиция Министерства связи РФ заключается в аккредитации своего постоянного
представителя в ETSI и выполнении разрабатываемых институтом стандартов с
учетом национальных особенностей.
После появления стандартов
ETSI процесс развития ISDN пошел бурными темпами и буквально за последние два
года количество абонентов ISDN в некоторых странах (ФРГ, Франция, США)
удвоилось.
Компоненты ISDN
В число компонентов ISDN входят терминалы, терминальные
адаптеры (ТА), устройства завершения работы сети, оборудование
завершения работы линии и оборудование завершения коммутации. Имеется два типа
терминалов ISDN. Специализированные терминалы ISDN называются терминальным
оборудованием типа 1 (terminal equipment type 1) (TE1).
Терминалы, разрабатывавшиеся не для ISDN, такие, как DTE, которые появились
раньше стандартов ISDN, называются терминальным оборудованием типа 2 (terminal
equipment type 2) (TE2). Терминалы ТЕ1 подключают к сети
ISDN через цифровую линию связи из четырех витых пар. Терминалы ТЕ2
подключают к сети ISDN через терминальный адаптер. Teрминальный адаптер (ТА)
ISDN может быть либо автономным устройством, либо платой внутри ТЕ2.
Если ТЕ2 реализован как автономное устройств, то он подключает к ТА
через стандартный интерфейс физического уровня (например, EIA232, V.24 или
V.35).
Следующей точкой соединения в сети ISDN,
расположенной за пределами устройств ТЕ1 и ТЕ2, является NT1
или NT2. Это устройства завершения работы сети, которые подключают
четырехпроводной абонентский монтаж к традиционному контуру двухпроводной
локальной сети. В Северной Америке NT1 является устройством
"оборудования заказчика" (customer premises equipment) (CPE).
В большинстве других частей света NT1 является частью сети,
обеспечиваемой коммерческими сетями связи. NT2 является более сложным
устройством, которое обычно применяется в "частных цифровых телефонных
станциях с выходом в общую сеть" (PBX), и выполняет функции протоколов
Уровней 2 и 3 и услуги по концентрации данных. Существует также устройство NT1/2;
это отдельное устройство, которое сочетает функции NT1 и NT2.
В ISDN задано определенное число контрольных
точек. Эти контрольные точки определяют логические интерфейсы между
функциональными группировками, такими, как ТА и NТ1.
Контрольными точками ISDN являются точки R (контрольная точка между
неспециализированным оборудованием ISDN и ТА), S (контрольная
точка между терминалами пользователя и NT2), Т (контрольная
точка между устройствами NT1 и NT2) и U (контрольная
точка между устройствами NT1 и оборудованием завершения работы линии в
коммерческих сетях связи). Контрольная точка U имеет отношение только
к Северной Америке, где функция NT1 не обеспечивается коммерческими
сетями связи.
На Рис.1 показан образец конфигурации ISDN.
Изображены три устройства, подключенные к коммутатору ISDN, находящемуся на
центральной станции. Два из этих устройства совместимы с ISDN, поэтому их можно
подключить к устройствам NT2 через контрольную точку S.
Третье устройство (стандартный аналоговый телефонный аппарат) подключается к ТА
через контрольную точку R. Любое из этих устройств может быть также
подключено к устройству NT1/2, которое заменяет оба устройства- NТ1 и NT2.
Аналогичные терминалы пользователей (не показанные на рисунке) подключены к
самой правой по схеме УПАТС- ISDN.
Рис.1
На рис.2 изображена модель цифровой абонентской линии и
интерфейсы ISDN.
На рисунке 2 показаны:
ТЕ1- терминал ISDN;
TЕ2- не-ISDN терминал;
ТА-терминальный адаптер для подключения не-ISDN терминалов;
NT1-сетевое окончание уровня 1;
NT2-сетевоеокончание уровней 2,3.
Информационный поток и типы каналов
1. Информационный поток
В любой сети связи можно выделить два типа информационных
потоков :
- управляющая информация, или так называемая
сигнализация, которой обмениваются пользователь и коммутационная станция
(абонентская сигнализация) или коммутационные станции между собой
(межстанционная сигнализация);
- информация
пользователя (речь и данные), которой обмениваются пользователи между
собой.
Тип информации
|
Тип канала
|
Скорость передачи (кбит/с)
|
Управляющая информация: Абонентская сигнализация
Межстанционная сигнализация (ОКС №7 )
|
D
Е
|
16 (БД), 64 (ПД)
64
|
Информация пользователя: Данные, режим КК
Данные, режим КП
Речь
|
В
В D
B
|
64
64, 16 (БД) или 64 (ПД)
64
|
БД — базовый доступ, ПД —
первичный доступ, КК — коммутация каналов, КП — коммутация пакетов.
2. Типы каналов.
Канал типа В: обычный канал связи, аналогичный стандартному
телефонному каналу со скоростью передачи 64000 бит/с. По такому каналу
может передаваться речь или данные в режиме коммутации каналов
или коммутации пакетов.
Доступ к В — каналу управляется сетью. По запросу
пользователя сеть может предоставить ему этот канал. Право использования этого
канала всегда предоставляется только одному абоненту.
Канал типа: является сигнальным каналом и используется для обмена
сигнальными сообщениями между пользователем и сетью. В периоды времени,
свободные от передачи сигнальных сообщений, по этому каналу могут передаваться
пакеты данных или телеметрические данные. Возможно использование D — канала в
многопользовательском режиме, когда все терминалы, подключенные к одной
абонентской линии имеют постоянный доступ к — каналу.
3. Терминалы ЦСИС
Терминалом ЦСИС называется терминал, имеющий S —интерфейс.
Этот интерфейс является 4-х проводным и предназначен для обеспечения базового
доступа. Он является единственным интерфейсом, стандартизованным МСЭ-Т.
МСЭ-Т определяет следующие характеристики S — интерфейса:
- физические характеристики сигналов;
- процедуры управления потоком данных и исправления
ошибок (для D — канала);
- процедуры сигнализации и форматы сообщений (для D —канала).
Каждый терминал ЦСИС, подключенный к БД, имеет доступ к 2
дуплексным цифровым каналам со скоростью 64 кбит/с (каналы типа В) и к одному
сигнальному каналу (каналу типа D), работающему со скоростью 16 кбит/с. Таким образом,
каждый терминал может поддерживать два одновременных соединения.
Обычные терминалы (не ЦСИС) наиболее часто снабжаются
интерфейсом RS 232С. Для подключения такого терминала к ЦСИС требуется
преобразователь протоколов, который называется терминальным адаптером (рис.3).
В любом случае, подключение к ЦСИС производится через S —интерфейс.
Примечание
Процедура управления потоком
данных и процедуры сигнализации, описанные для S — интерфейса, применимы
для D —канала в целом (т.е. как для базового, так и первичного доступа).
Рис.3. Способы
подключения терминалов ЦСИС
Интерфейсы в опорных
точках
Изображенная на рис. 12 схема.
Содержит 4 опорные точки:R, S, T, U.
Для преобразования цифровой телефонной сети в ЦСИС
необходимо использование новых интерфейсов на стыке пользователь — сеть.
Если такой интерфейс использует существующую пару
симметричного кабеля, то он называется базовым доступом (Вазsic Rаtе Ассеss — ВА, Ваsic rate
Interface - BRI) и используется для подключения отдельных абонентов или
небольших УПАТС. Для подключения крупных УПАТС или пользователей, которым
требуется большое число каналов, применяется так называемый первичный доступ (Primary Rate Access — PRA, Рrimary Rate Interface — PRI), который базируется на стандартном 32 —х или 24 — х
канальном ИКМ—тракте.
Примечание:
- Полное описание интерфейсов приведено в Рекомендациях
МККТТ серии I (см. Рекомендации 1.430, 1.431, 1.440, 1.441, 1.450,
1.451.).
- Взаимодействие
коммутационных станций в ЦСИС между собой производится на базе ОКС №7 .
- Обеспечение взаимодействия со специализированными
сетями передачи данных производится в соответствии с протоколом Х.75.
Интерфейс в точке R
Связывает несовместимое с ISDN оборудование ТЕ2 с терминальным адаптером ТА. В этой
точке могут функционировать синхронные и асинхронные интерфейсы, определенные в
ITU-T серий V,
X.
Интерфейс в точке S
Это интерфейс
«пользователь-сеть», соединяет ISDN-совместимое
терминальное оборудование с сетевым окончанием. Этот интерфейс стандартизован
по 3-м уровням:
Уровень 1 ( I.430),
Уровень 2 (Q.921),
Уровень 3 (Q.931).
Для уровня 1 стандартизованы
атрибуты интерфейса: электрические, функциональные, механические и
процедурные.
В рамках уровня 1 специфицирован разъем на базе стандарта ISO 8877.
Рис.4. Интерфейсы
ЦСИС
Шинная конфигурация базового S-интерфейса по I.430 имеет одно
сетевое окончание, 2 нагрузочных сопротивления и предусматривает подключение к
шине до 8-ми абонентских терминалов и/или терминальных адаптеров.
Интерфейс в точке Т
Связывает оборудование
пользователя с находящимся в помещении пользователя сетевым окончанием NT1.
Это интерфейс между оборудованием
NT1 и оборудованием АТС ЦСИС. U-интерфейс
в ITU-T не определен.
В документах и рабочих
материалах, утвержденных Госкомсвязи РФ, в частности, в Общих технических
требованиях на средства связи для подключения в ЦСИС, на участке U-интерфейса нормируется применение кода 2B1Q.
Данный код (рис.5) представляет
собой пары битов (2В) как единую четырехуровневую величину (1Q).
Рис.5. Линейные коды
для передачи по медным парам
В практической реализации, при
расстояниях между ЦСИС АТС и абонентским терминалом менее 3 км, применяется U-интерфейс с использованием метода «пинг-понг», а при
расстоянии до 8 км - U-интерфейс с эхокомпенсацией.
Интерфейсы пользователь - сеть
1. Введение
Единственными новыми интерфейсами, необходимыми для
реализации ЦСИС, являются интерфейсы стыка пользователь — сеть, которые
обеспечивают подключение оконечного оборудования пользователя к сетевому
окончанию. Для максимального использования существующего оборудования сетей
связи они реализуются по существующим кабельным сооружениям.
Есть три типа подключения аппаратов в существующих
телефонных сетях (рис.4):
- обычный абонент подключается к станции при помощи
двухпроводной бонентской линии, которая с одной стороны
оканчивается в кроссе станции, а с другой стороны соединительной коробке
абонента;
- небольшие УПАТС могут подключаться к станции при
помощи нескольких абонентских линий (каждая из которых является
двухпроводной линией). При помощи пучка этих соединительных линий УПАТС
обеспечивает несколько одновременных соединений.
- большие
цифровые УПАТС подключаются к станции через стандартный 32 — канальный ИКМ
— тракт, использующий четырехпроводную соединительную линию.
ЦСИС использует уже существующую местную кабельную сеть.
Поскольку существующие кабели используются в другом режиме (интегрированный
доступ), ЦСИС также реализует три варианта доступа пользователей в сеть:
- для постоянных абонентов ЦСИС двухпроводная
абонентская линия преобразуется в базовый доступ при помощи U—
интерфейса, обеспечивающего 2 В—канала (64000 бит/с) и 1 D--канал
(16 кбиг/с);
- малые УПАТС подключаются к станции по существующим
двухпроводным линиям, каждая из которых обеспечивает 2 В—канала и 1 D—канал
(базовый доступ, U— интерфейс);
- большие УПАТС будут заменяться на УПАТС с функциями
ЦСИС, при этом сохраняется существующий 32—х канальный ИКМ—тракт, в
котором будет поддерживаться первичный доступ (X В—каналов и 1 D—канал —
все каналы со скоростью 64 кбит/с).
Примечание:
Хотя ЦСИС использует имеющуюся кабельную сеть, требуется
изменение абонентских линий от соединительной коробки абонента до оконечного
оборудования, так как на этом участке теперь будет требоваться 4-х проводное
соединение (S —интерфейс).
На физическом уровне определены следующие стандарты:
- S — интерфейс
полностью стандартизован МСЭ-Т (Рекомендация 1.430);
- первичный доступ также стандартизован
МСЭ-Т (Рекомендация 1.431);
- U — интерфейс
не стандартизован на физическом уровне. Поскольку этот интерфейс
реализуется по существующим кабелям, обеспечение информационной скорости
передачи по базовому доступу (2 В + D) зависит от
характеристик существующих кабелей. Поэтому в настоящее время сосуществуют
2 стандарта, разделяемые по типу линейного кода: 4ВЗТ и 2В lQr которые будут описаны далее.
- для D — канала определены стандарты для канального уровня (Q.920, Q.921) и
сетевого уровня (Q.930, Q.931).
Рис.6. Интерфейсы
телефонной сети
2. Базовый доступ
Базовый доступ обеспечивает подключение до 8 — ми
терминалов по одному S -интерфейсу.
Базовый доступ имеет следующие характеристики
- 4-х проводная шина для подключения до 8 — ми оконечных
устройств,
- стандартизованная
МККТТ как S — интерфейс; ^ 2-х проводная
абонентская линия для включения в станцию, определяемая как U— интерфейс и не стандартизованная МСЭ-Т до настоящего
времени;
- специальное устройство, обеспечивающее согласование
между 2-х проводным S — интерфейсом и 4-х проводным U —
интерфейсом, которое называется сетевым окончанием типа 1.
Обращение к службам обеспечивается посредством:
- 1
D — канал, который используется для сигнализации и
передачи пакетов данных;
- 2 В — канала, которые могут предоставляться
конкретному терминалу для
ведения телефонных разговоров или передачи
данных в режиме коммутации
каналов или коммутации пакетов.
- расстояние между станцией и сетевым окончанием
определяется характеристиками абонентской линии и может достигать 10 км.
Примечание:
- Описанный базовый доступ обеспечивает
подключение до 8 терминалов, из которых только 2 могут работать
одновременно в режиме коммутации каналов. Если требуется подключение
большего числа терминалов, то возможно использование малой УПАТС,
подключаемой на уровне S — интерфейса, или специального устройства, называемого
сетевым окончанием типа 2 (интеллектуальное сетевое окончание) (рис.6)
- Поскольку U —
интерфейс не стандартизован, установку сетевых окончаний типа 1 (СО1, NT1 — Network Termenation 1) производит администрация сети,
обеспечивая тем самым сопряжение между станцией и СО1.
Рис.7. Базовый доступ
Рис.8. Базовый доступ с
интеллектуальным сетевым окончанием
3. Первичный доступ (рис.9)
Для пользователей, имеющих небольшую нагрузку, достаточно
одного или двух базовых доступов. Однако некоторые пользователи требуют обмена
значительным потоком информации с сетью. В этом случае, используется 32 —х
канальный ИКМ —тракт. Такой способ подключения к станции называется первичным
доступом (ПД).
Первичный доступ имеет следующие характеристики:
- интерфейс использует полный ИКМ —тракт, в результате
чего сохраняются все его свойства;
- 16
—ый канал используется в качестве D —канала,
обеспечивая передачу сигнальных сообщений и пакетов данных;
- каналы
1 — 15 и 17 — 31 используются в качестве В — каналов и могут быть предоставлены
любому пользователю для соединения КК или КП;
- расстояние между станцией и пользователем не
ограничено за счет использования регенераторов ИКМ— тракта.
Примечание:
Физическая структура сигналов на БД и ПД совершенно
различна, тогда как стандарты для управления потоком данных и исправления
ошибок остаются теми же.
Базовый доступ
|
Первичный доступ
|
Физический уровень
— S — интерфейс: 4-х проводный
|
30 B + D
|
(по Рекомендациям МККТТ)
— U —интерфейс: 2-х проводный - 2B + D
|
физический уровень системы ИКМ
|
Канальный уровень:
- процедуры управления потоком данных и исправления
ошибок.
Сетевой уровень:
- маршрутизация;
- обработка сигнальных сообщений и пакетов данных.
Рис.9 Первичный доступ
|