Для того, чтобы международная сеть была прозрачной для передачи данных, требуется жесткая регламентация только небольшого числа интерфейсов. Однако эти стандарты должны распространяться не только на физический уровень, но и на функциональный уровень и уровень обеспечения служб. Три типа базовых интерфейсов определены в ЦСИС:
Ø в ЦСИС предусмотрено два типа доступа для пользователей: Ø экономичный базовый доступ, использующий существующую 2-х проводную абонентскую линию; Ø первичный доступ, базирующийся на использовании стандартного Ø 32 —х канального ИКМ тракта. Для базового доступа определены два основных интерфейса: S —интерфейс, который должен соответствовать Рекомендациям I.430, Q.921 и Q.931, и U — интерфейс, который до настоящего времени не стандартизован МСЭ. В настоящем разделе будут рассмотрены:
1. ЦСИС и ЭМВОС (рис.10)Рекомендации по ЦСИС полностью соответствуют эталонной модели взаимодействия открытых систем (ЭМВОС). В ЦСИС полностью стандартизованы три нижних уровня протоколов:
Рис.10. Представление протоколов ЦСИС в соответствии с уровнями ЭМВОС
Рис.11. Конфигурация S-шины
Примечание:
2. S -интерфейс (физический уровень)S-интерфейс - это четырехпроводное соединение, предназначенное для подключения оконечного оборудования пользователя к сетевому окончанию типа 1 (СО1). С его помощью может подключаться до восьми терминалов. Два провода используются для передачи информации от терминалов к сети и два других провода для передачи в обратном направлении. Для улучшения характеристик передачи шина нагружается характеристическими сопротивлениями (TR). В качестве линейного кода используется квазитроичное кодирование, а длительность цикла составляет 250 мксек. (рис.12). В квазитроичном коде логической «1» соответствует 0-ой уровень напряжения, логический «0» представляются импульсами - нечетные - отрицательными (не менее -0,75 B), четные - положительными (не менее +0,75 В). При отсутствии данных в В-каналах в соответствующих позициях передаются нули. Применение квазитроичного кода предназначено для исключения постоянной составляющей передаваемого сигнала. Каждый цикл начинается с синхронизирующей последовательности, состоящей из положительного импульса (F) и отрицательного балансного бита (L). Первый «0» бит цикла будет передаваться отрицательным импульсом. В конце цикла передается дополнительный балансный бит L, который обеспечивает завершение цикла положительным импульсом (чем также достигается исключение постоянной составляющей сигнала). Таким образом, обнаружение флага начала нового цикла выполняется очень просто. В обычном потоке данных два следующих друг за другом импульса имеют противоположную полярность. Последний бит предыдущего цикла и первый бит следующего цикла имеют одинаковую положительную полярность. Следовательно, цикловая синхронизация определяется по нарушению чередования полярности. В соответствии с Рекомендациями МСЭ-Т шина обеспечивает поддержку двух В-каналов в обоих направлениях, которые могут выделяться любому абонентскому терминалу по его запросу. После занятия В-канала одним из терминалов, доступ к нему со стороны других терминалов становится невозможным. D-канал предназначен для передачи сигнальных сообщений и пакетов данных со скоростью 16 кбит/с. Поскольку D-канал является общим для терминалов пользователя, то должен быть обеспечен специальный механизм доступа к D-каналу, который называется методом множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов (CSMA/CD). Для обнаружения конфликтов используется механизм эхо-контроля. Механизм множественного доступа реализован следующим образом:
Примечание: - в обычном режиме электропитание подается на S-шину от сетевого окончания, которое имеет свой выпрямитель. Питание может подаваться по средним точкам цепей передачи и приема, также возможна подача питания по одной или двум отдельным цепям (разъем S-шины может иметь до 8 контактов) (рис.14).
Рис.12. Структура цикла временного мультиплексирования на S-шине
Рис.13. Обнаружение конфликтов в D-канале
Рис.14. Схема электропитания терминалов ЦСИС по 4-х проводной S-шине
3. Интерфейс пользователя (U -интерфейс)U-интерфейс определяет режим передачи сигналов по 2-х проводной абонентской линии, соединяющей сетевой окончание СО1 с коммутационной станцией ЦСИС. Этот интерфейс должен выполнять следующие функции:
Суммарная информационная скорость передачи через U-интерфейс составляет:
Итого: 144 000 бит/с + 16 000 бит/с (синхронизация и техобслуживание). Таким образом, общая скорость передачи информации равна: 160 кбит/с. Для уменьшения линейной скорости передачи используется специальное кодирование. В настоящее время применяются два различных линейных кода: 4В3Т и 2В1Q. Код 4В3Т (4 двоичных бита в три троичных сигнала) имеет кодовую таблицу, представленную на рис.15. В этой таблице каждому квадбиту присвоено одно значение троичного сигнала, приведенное в 1-ом варианте кода. Для большинства квадбитов существует альтернативный вариант кодирования, представленный во 2-ом варианте кода. Выбор варианта кода зависит от структуры предыдущего сигнала и выбирается таким образом, чтобы минимизировать постоянную составляющую предаваемого сигнала. Пример кодирования кодом 4В3Т приведен на рис.16. Таким образом, линейная скорость передачи сигналов составляет: 160/4х3=120 кБод. Рис.15. Кодовая таблица кода 4В3Т
Рассмотрим подробнее пример кодирования, представленный на рис.16. Для первого квадбита 0110 существует только одна линейная комбинация «- + +» (код 1), следовательно, постоянная составляющая за этот интервал времени будет равна +1. Для второго квадбита также существует только одна линейная комбинация «0+-» (код 1), при этом постоянная составляющая сохраняет свое значение +1. Для третьего квадбита 1010 существуют две линейные комбинации «+ + - » (код 1) и «+ - -» (код 2). Если использовать первую комбинацию, то постоянная составляющая увеличивается до +3, поэтому кодер выбирает вторую комбинацию, которая позволяет уменьшить постоянную составляющую. Рис.16.Кодирование кодом 4В3Т
Код 2В1Q (два бита в один четверичный сигнал) имеет кодовую таблицу, представленную на рис.17. Линейная скорость для этого кода составляет: 160/2=80 кБод. Для исключения постоянной составляющей применяется скремблирование. В российских сетях ЦСИС будет использоваться именно этот линейный код.
Рис.17. Кодовая таблица кода 2В 1Q
Для разделения направлений передачи и приема используется принцип эхо-подавления. (рис.18). В абонентской линии одновременно присутствуют два сигнала L + R. Таким образом, если из этого суммарного сигнала вычесть сигнал, который передается в данный момент времени от передатчика, то остаток будет принимаемым сигналом. Однако, за счет отражения сигналов в линии в принимаемом сигнале будет присутствовать не только сигнал, поступающий от удаленного передатчика, но и сигнал, отраженный от дальнего конца. Для подавления отраженных сигналов используется искусственная линия, для которой время задержки и коэффициент передачи подбираются таким образом, чтобы сигнал на ее выходе полностью соответствовал сигналу, отраженному от удаленного конца линии. Рис.18. Принцип эхо-подавления
4 Рекомендации по протоколам 2-го и 3-го уровней по D -каналу для BRI и PRI4.1. Протоколы 2-го уровня по D -каналуОбщий алгоритм процедуры доступа к D-каналу (LAPD) при передаче сигнальных сообщений является версией известной процедуры HDLC. LAPD работает следующим образом. · Сообщений, подготовленное для передачи, записывается в буфер повторной передачи. · Одновременно сообщение подготавливается к передаче путем добавления проверочной последовательности. Проверочная последовательность является результатом деления всего сообщения на образующий полином циклического кода. · Полное сообщение, включающее адрес, поле управления, информационное поле и проверочную последовательность (полное сообщение – есть кадр), передается к получателю, который производит повторную операцию деления полученного сообщения на образующий полином. Если в результате деления остаток равен 0, то в принятом сообщении нет ошибок. Правильно принятые сообщения записываются в приемный буфер и передаются на следующий уровень. Сообщения, принятые с ошибками, стираются. · Приемник сообщает передатчику результат проверки принятого сообщения. · Передатчик в зависимости от принятого подтверждения либо повторяет передачу сообщения, записанного в буфере, либо стирает сообщение в буфере и передает следующее сообщение. В процедуре LAPD различают три типа кадров: информационные, супервизорные (нумерованные управляющие) и ненумерованные управляющие. Информационные кадры предназначены для передачи сообщений 3-го уровня, управляющие – для управления и контроля соединения 2-го уровня. Формат кадров процедуры LAPD приведен на рисунке.
Рис.19. Общий формат кадра Каждый кадр состоит из следующих частей: · Флаг: Последовательность битов 01111110 является синхронизирующим флагом и показывает начало кадра. Для того, чтобы данная последовательность не встречалась в информационной части кадра, применяется процедура битстаффинга (вставка дополнительных 0 после 5 следующих друг за другом 1). · Адрес: Несколько терминалов пользователя взаимодействуют со станцией через 1 D-канал, т.е. используется многоточечное соединение. Для правильной адресации к конкретному терминалу на шлейфе пользователя в каждом кадре формируется поле адреса. Адрес состоит из двух частей (рис.20)
Рис.20. Поле адреса Ø Идентификатор терминала (TEI-Terminal Identifier), являющийся уникальным идентификатором в пределах доступа. Поле TEI содержит 7 бит, при этом используются следующие значения: TEI=0-63 диапазон значений не автоматически присваиваемых идентификаторов; TEI=64-126 диапазон значений автоматически присваиваемых идентификаторов; TEI=127 обращение ко всем терминалам на доступе (Broadcasting). Ø Идентификатор точки доступа к службе (SAPI – Service Access Point Identifier), показывающий от какой службы 3-го уровня происходит обращение. По существующим рекомендациям службам ЦСИС присвоены следующие идентификаторы: SAPI =0 – сигнализация; SAPI =16 – коммутация пакетов; SAPI =63 – управление доступом (32-47).
· Поле управления: Ø содержит номера передаваемых и принимаемых информационных кадров; Ø содержит коды команд или ответов в управляющих кадрах. · Информационное поле: Ø содержит информацию протокола 3-го уровня в информационных кадрах; Ø содержит информацию протокола 2-го уровня в ненумерованных управляющих кадрах. · Проверочное поле: Ø Содержит остаток от деления всего сообщения на образующий полином циклического кода (16 проверочных бит).
4.4.2. Протокол 3-го уровня по D-каналу Основным протоколом 3-го уровня является протокол цифровой абонентской сигнализации (ЦАС №1), описанный в Рекомендации МСЭ-Т Q.931. Вся информация передается в виде сигнальных сообщений. Все сообщения имеют единый формат, представленный на рис. 23. Первые несколько октетов представляют собой заголовок сообщения. Первый октет заголовка содержит указатель протокола, который для ЦАС имеет вид: 0000 1000. Второй октет заголовка содержит указатель длины поля идентификатора вызова. Для базового доступа длина поля равна одному октету, а для первичного доступа – 2 октета. Октет 3.1 содержит идентификатор вызова (7 бит), а 8-й бит указывает , что сообщение поступило от инициатора вызова (F=0) или является ответом на поступившее сообщение (F=1). Октет 3.2 (при наличии) содержит 2-й байт идентификатора вызова. Следующий октет содержит идентификатор типа сообщения: “Установить”, “Соединение устанавливается”, “Предупреждение”, “Соединить”, “Подтверждение соединения” и т.д. (Рис.24). Кроме заголовка, сообщение может содержать несколько информационных элементов (ИЭ). Количество ИЭ, которые могут быть включены в сообщение зависит от типа сообщения. Рис.23. Общий формат информационного сообщения
Рис.24. Кодировка основных типов сообщений 3-го уровня (МСЭ-Т, Q.931)
Каждое сообщение содержит обязательные ИЭ и необязательные ИЭ. Структуры всех ИЭ приведены в Рекомендации Q.931. На рис.25 приведен пример структуры информационного сообщения «Установить». Рис.25. Содержимое сообщения «Установить».
Примечание1. 0-Обязательный ИЭ. 1-Необязательный (опционный) ИЭ. Примечание2. Обязателен при направлении от сети к пользователю. Примечание3. Используется только в режиме ПД. Как видно из рис.25, обязательными элементами сообщения «Установить» являются: заголовок (содержит дискриминатор протокола, указатель вызова и тип сообщения), ИЭ «Возможности передачи» и ИЭ «Идентификатор канала» (при направлении от сети к пользователю). По своей структуре ИЭ могут быть 2-х типов: однооктетные и переменной длины. Форматы ИЭ представлены на рис.26. Все однооктетные ИЭ имеют в старшем (8-ом) разряде «1», а элементы переменной длины – «0». На рис.27 представлены примеры структур двух ИЭ. ИЭ «Передача завершена» относится к однооктетным ИЭ типа «2» и используется для указания сети, что передача всех цифр номера завершена. Длина ИЭ «Номер вызываемого абонента» зависит от числа цифр в абонентском номере, поэтому во 2-м октете указывается длина этого ИЭ. В 3-м октете указывается тип номера (международный, национальный, сокращенный) и план нумерации (ЦСИС, сети ПД, сети телекс). Рис.26. Форматы ИЭ Биты
а) Формат однооктетного ИЭ (тип 1) Биты
b) Формат однооктетного ИЭ (тип 2) Биты
с) Формат ИЭ переменной длины Рис.27. Примеры структур ИЭ-ов Биты
a) Однооктетный ИЭ «Передача завершена» (“Send Complete”) Биты
b) ИЭ переменной длины «Номер вызываемого абонента» (“Called Party Number”) Начиная с 4-го октета, записываются цифры номера вызываемого абонента в коде МА 5 (ASCII). Таким образом, в Рекомендации Q.931 определены все сообщения и ИЭ, имеющие общие значения для всех сетей ЦСИС. Для использования ИЭ, специфичных только для конкретной национальной сети, используются ИЭ «Переход» («Shift») (Рис.28). Различают ИЭ «Переход без блокировки» («Non-Locking Shift») и «Переход с блокировкой» («Locking Shift»). Процедура перехода без блокировки обеспечивает временный переход к кодовому набору, указанному в младших разрядах этого ИЭ. Рис.28. ИЭ «Переход с блокировкой» Биты
В этой позиции «0» указывает на переход с блокировкой | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
