Цифровой телефон isdn. Технология ISDN. Основные принципы ISDN

История названия

Название было предложено группой XI CCITT в 1981 году.

Назначение

Основное назначение ISDN - передача данных со скоростью до 64 кбит/с по абонентской проводной линии и обеспечение интегрированных телекоммуникационных услуг (телефон , факс , и пр.). Использование для этой цели телефонных проводов имеет два преимущества: они уже существуют и могут использоваться для подачи питания на терминальное оборудование.

Выбор 64 кбит/c стандарта определяется следующими соображениями. При полосе частот 4 кГц, согласно теореме Котельникова , частота дискретизации должна быть не ниже 8 кГц. Минимальное число двоичных разрядов для представления результатов стробирования голосового сигнала при условии логарифмического преобразования равно 8. Таким образом, в результате перемножения этих чисел (8 кГц * 8 (число двоичных разрядов) = 64) и получается значение полосы B-канала ISDN, равное 64 кб/с. Базовая конфигурация каналов имеет вид 2 × B + D = 2 × 64 + 16 = 144 кбит/с. Помимо B-каналов и вспомогательного D-канала ISDN может предложить и другие каналы с большей пропускной способностью: канал Н0 с полосой 384 кбит/с, Н11 - 1536 кбит/c и Н12 - 1920 кбит/c (реальные скорости цифрового потока). Для первичных каналов (1544 и 2048 кбит/с) полоса D-канала может составлять 64 кбит/с.

Принцип работы

Для объединения в сети ISDN различных видов трафика используется технология TDM (англ. Time Division Multiplexing , мультиплексирование по времени ). Для каждого типа данных выделяется отдельная полоса, называющаяся элементарным каналом (или стандартным каналом ). Для этой полосы гарантируется фиксированная, согласованная доля полосы пропускания. Выделение полосы происходит после подачи сигнала CALL по отдельному каналу, называющемуся каналом внеканальной сигнализации .

В стандартах ISDN определяются базовые типы каналов, из которых формируются различные пользовательские интерфейсы.

В большинстве случаев применяются каналы типов B и D .

Из указанных типов каналов формируются интерфейсы, наибольшее распространение получили следующие типы:

Интерфейс базового уровня

Интерфейс базового уровня (англ. Basic Rate Interface, BRI ) - предоставляет для связи аппаратуры абонента и ISDN-станции два B-канала и один D-канал. Интерфейс базового уровня описывается формулой 2B+D . В стандартном режиме работы BRI могут быть одновременно использованы оба B-канала (например, один для передачи данных, другой для передачи голоса) или один из них. При одновременной работе каналов они могут обеспечивать соединение с разными абонентами. Максимальная скорость передачи данных для BRI интерфейса составляет 128кб/с. D-канал используется только для передачи управляющей информации. В режиме AO/DI (Always On/Dynamic ISDN) полоса 9.6 кбит/c D-канала используется в качестве постоянно включённого выделенного канала X.25 , как правило, подключаемого к Интернет. При необходимости, используемая для доступа к Интернет полоса расширяется путём включения одного или двух B-каналов. Этот режим, хотя и стандартизирован (под наименованием X.31), но не нашёл широкого распространения. Для входящих соединений BRI поддерживается до 7 адресов (номеров) которые могут назначаться различными ISDN-устройствами, разделяющим одну абонентскую линию. Дополнительно, обеспечивается режим совместимости с обычными, аналоговыми абонентскими устройствами - абонентское оборудование ISDN, как правило, допускает подключение таких устройств и позволяет им работать прозрачным образом. Интересным побочным эффектом такого «псевдоаналогового» режима работы стала возможность реализации симметричного модемного протокола X2 (англ. ) фирмы US Robotics , позволявшего передачу данных поверх линии ISDN в обе стороны на скорости 56кбит/c.

Наиболее распространённый тип сигнализации - DSS1 (англ. Digital Subscriber System No. 1 ), также известный как Euro-ISDN. Используется два магистральных режима портов BRI относительно станции или телефонов - S/ТЕ и NT. Режим S/ТЕ - порт эмулирует работу ISDN телефона, режим NT - эмулирует работу станции. Отдельное дополнение - использование ISDN телефона с дополнительным питанием в этом режиме, так как стандартно не все порты (и карты HFC) дают питание по ISDN шлейфу (англ. inline power ). Каждый из двух режимов может быть «точка-многоточка» (англ. point-to-multi-point , PTMP) он же MSN (англ. Multiple Subscriber Number ), или «точка-точка» (англ. point-to-point , PTP).
В первом режиме для поиска адресата назначения на шлейфе используются номера MSN, которые, как правило, совпадают с выделенными провайдером телефонии городскими номерами. Провайдер должен сообщить передаваемые им MSN. Иногда провайдер использует так называемые «технические номера» - промежуточные MSN.
Во втором режиме BRI порты могут объединяться в транк - условную магистраль, по которой передаваемые номера могут использоваться в многоканальном режиме.

ISDN технология использует три основных типа интерфейса BRI: U, S и T.

• U - одна витая пара , проложенная от коммутатора до абонента, работающая в полном или полудуплексе . К U-интерфейсу можно подключить только 1 устройство, называемое сетевым окончанием (англ. Network Termination , NT-1 или NT-2).
• S/T интерфейс (S0) . Используются две витые пары, передача и приём. Может быть обжата как в RJ-45 так и в RJ-11 гнездо/кабель. К гнезду S/T интерфейса можно подключить одним кабелем (шлейфом) по принципу шины до 8 ISDN устройств - телефонов, модемов, факсов, называемых TE1 (Terminal Equipment 1). Каждое устройство слушает запросы в шине и отвечает на привязанный к нему MSN. Принцип работы во многом похож на SCSI .
• NT-1, NT-2 - Network Termination , сетевое окончание. Преобразовывает одну пару U в один (NT-1) или два (NT-2) 2-х парных S/T интерфейса (с раздельными парами для приёма и передачи). По сути S и T это одинаковые с виду интерфейсы, разница в том, что по S интерфейсу можно подать питание для TE устройств, телефонов например, а по T - нет. Большинство NT-1 и NT-2 преобразователей умеют и то и другое, поэтому интерфейсы чаще всего называют S/T.

Интерфейс первичного уровня

(Primary Rate Interface, PRI ) - используется для подключения к широкополосным магистралям, связывающим местные и центральные АТС или сетевые коммутаторы. Интерфейс первичного уровня объединяет:
для стандарта (распространён в Европе) 30 В-каналов и один D-канал 30B+D . Элементарные каналы PRI могут использоваться как для передачи данных, так и для передачи оцифрованного телефонного сигнала.
для стандарта Т1 (распространен в Северной Америке и Японии, а также - в технологии DECT) 23 В-канала и один D-канал 23B+D .

Интерфейс первичного уровня (англ. Primary Rate Interface, PRI) - стандартный интерфейс сети ISDN, определяющий дисциплину подключения станций ISDN к широкополосным магистралям, связывающим местные и центральные АТС или сетевые коммутаторы. Интерфейс первичного уровня объединяет 23 В-канала и один D-канал для стандарта Т1 (23B + D=24*64=1536) или 30 В-каналов для голоса или данных, один D-канал для сигнализации и один Н-канал для служебных данных стандарта E1 (30B + D + Н=32*64=2048).

Архитектура сети ISDN

Сеть ISDN состоит из следующих компонентов:

• сетевые терминальные устройства (NT, англ. Network Terminal Devices )
• линейные терминальные устройства (LT, англ. Line Terminal Equipment )
• терминальные адаптеры (TA, англ. Terminal adapters )
• Абонентские терминалы

Абонентские терминалы обеспечивают пользователям доступ к услугам сети. Существует два вида терминалов: TE1 (специализированные ISDN-терминалы), TE2 (неспециализированные терминалы). TE1 обеспечивает прямое подключение к сети ISDN, TE2 требуют использования терминальных адаптеров (TA).

Связисты (в шутку ) расшифровывают аббревиатуру ISDN как I t S till D oes N othing (Оно всё ещё ничего не делает ), намекая тем самым на то, что из более чем 230-и базовых функций ISDN, реально используется только весьма малая их часть (реально востребованная потребителем ).

См. также

Источники

• Александр Филимонов - Построение мультисервисных сетей Ethernet, bhv, 2007 ISBN 978-5-9775-0007-4

Литература

• Боккер П. ISDN. Цифровая связь с интеграцией служб. Понятия, методы, системы. Перевод с нем. М.: Радио и связь, 1991.

Сети и технологии ISDN. Сети ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровая сеть с интеграцией услуг) относятся к классу сетей, изначально предназначенных для передачи как данных, так и голоса. Это сети, обеспечивающие цифровое соединение между око­нечными абонентами сети для предоставления широкого набора ус­луг, к которым пользователи получают доступ через ограниченное число стандартных многофункциональных интерфейсов.

В сетях ISDN используется цифровая технология, получающая все большее распространение, так как:

Цифровые устройства, используемые в ISDN, производятся на ос­нове интегральных схем высокой интеграции; по сравнению с ана­логовыми устройствами они отличаются большой надежностью и устойчивостью в работе и, кроме того, в производстве и эксплуа­тации, как правило, дешевле;

Цифровую технологию можно использовать для передачи любой информации по одному каналу (акустических сигналов, телевизи­онных видеоданных, факсимильных данных);

Цифровые методы преодолевают многие из ограничений передачи

и хранения, которые присущи аналоговым технологиям.

В сетях ISDN при передаче аналогового сигнала осуществляется преобразование его в последовательность цифровых значений, а при приеме - обратное преобразование.

Аналоговый сигнал проявляется как постоянное изменение амп­литуды во времени. Например, при разговоре по телефону, который действует как преобразователь акустических сигналов в электричес­кие, механические колебания воздуха (чередование высокого и низ­кого давления) преобразуются в электрический сигнал с такой же ха­рактеристикой огибающей амплитуды. Однако непосредственная пе­редача аналогового электрического сигнала по телефонной линии связи сопряжена с рядом недостатков: искажение сигнала вследствие его нелинейности, которая увеличивается усилителями, затухание сигна­ла при передаче через среду, подверженность влиянию шумов в ка­нале и др.

В ISDN эти недостатки преодолимы. Здесь форма аналогового сиг­нала представляется в виде цифровых (двоичных) образов, цифровых значений, представляющих соответствующие значения амплитуды огибающей синусоидальных колебаний в точках, на дискретных уров­нях. Цифровые сигналы также подвержены ослаблению и шумам при, их прохождении через канал, однако на приемном пункте необходимо отмечать лишь наличие или отсутствие двоичного цифрового импуль­са, а не его абсолютное значение, которое важно в случае аналогово­го сигнала. Следовательно, цифровые сигналы принимаются надеж­нее, их можно полностью восстановить, прежде чем они из-за затуха­ния станут ниже порогового значения.

Подключение пользовательского оборудования к сети ISDN про­изводится на одной из двух стандартных скоростей . Первая из них - «базовая» скорость (BRI - Basic Rate Interface), а вторая - «первичная» (PRI - Primary Rate Interface). При передаче информа­ции по BRI в канале создаются три логических подканала, два из ко­торых, называемые В -каналами, предназначены для передачи «полез­ной» информации пользователя (в частности, голоса). Каждый из В -каналов требует полосы пропускания 64 Кбит/с. Третий подканал, называемый D -каналом, требует такой же полосы пропускания и ис­пользуется прежде всего для передачи служебной информации, кото­рая определяет порядок обработки информации, передаваемой по B -каналам. Иногда D -канал используется для передачи полезной ин­формации, его полоса пропускания равна 16 Кбит/с. Следовательно, общая полоса пропускания, т.е. скорость передачи, соответствующая интерфейсу BRI, составляет 144 Кбит/с.

Канал PRI имеет свою специфику в разных странах. В США, Ка­наде и Японии он состоит из двух B -каналов и одного D -канала, каж­дый из них имеет пропускную способность 64 Кбит/с, а общая пропус­кная способность PRI -канала равна 1536 Кбит/с (с учетом служеб­ной информации). В Европе канал PRI занимает полосу пропускания 1920 Кбит/с.

Большая полоса пропускания каналов, необходимая для построе­ния сетей ISDM, является основным препятствием на пути их распро­странения, особенно в странах со слаборазвитой инфраструктурой высокоскоростных каналов связи. Однако существуют механизмы, позволяющие строить такие сети, более экономно используя полосу пропускания каналов связи. Один из таких механизмов позволяет уп­лотнять B -каналы, используемые для передачи голоса. При этом реа­лизуется техника кодирования (преобразования акустических сиг­налов в цифровой код), получившая название импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). В настоящее время техника кодирования голоса шагнула далеко вперед, обеспечивая вполне приемлемое каче­ство голосовой связи при гораздо меньшей полосе пропускания (в од­ном из практических случаев голосовая информация, передава­емая по каждому из B-каналов, сжимается и передается со скоростью 6,33 Кбит/с ).

Преобразование аналоговых сигналов в цифровые осуществляет­ся различными методами. Один из них - импульсно-кодовая модуля­ция (ИКМ), предложенная в 1938 г. А.Х. Ривсом (США). При исполь­зовании ИКМ процесс преобразования включает три этапа: отобра­жение, квантование и кодирование (рис. 13.3).

Рис. 13.3. Преобразование аналогового сигнала в 8-элементный цифровой код

Первый этап основан на теории отображения Найквиста. Основное положение этой теории гласит: «если аналоговый сигнал отображается на регулярном интервале с частотой не менее чем в два раза выше мак­симальной частоты исходного сигнала в канале, то отображение будет содержать информацию, достаточную для восстановления исходного сигнала». При передаче акустических сигналов (речи) представляющие их электрические сигналы в телефонном канале занимают полосу час­тот от 300 до 3300 Гц. Поэтому в ISDN принята частота отображений, равная 8000 раз в секунду. Отображения, каждое из которых называется сигналом импулъсно-амплитудной модуляции (ИАМ), запоминаются, а затем трансформируются в двоичные образы.

На этапе квантования каждому сигналу ИАМ придается кванто­ванное значение, соответствующее ближайшему уровню квантова­ния. Весь диапазон изменения амплитуды сигналов ИАМ разбивается на 128 или 256 уровней квантования. Чем больше уровней квантова­ния, тем точнее амплитуда ИАМ-сигнала представляется квантован­ным уровнем.

На этапе кодирования каждому квантованному отображению ста­вится в соответствие 7-разрядный (если число уровней квантования равно 128) или 8-разрядный (при 256-шаговом квантовании) двоич­ный код. На рис. 13.3 показаны сигналы 8-элементного двоичного кода 00101011, соответствующего квантовому сигналу с уровнем 43. При кодировании 7-элементными кодами скорость передачи данных по каналу должна составлять 56 Кбит/с (это произведение частоты ото­бражения на разрядность двоичного кода), а при кодировании 8-эле-ментными кодами - 64 Кбит/с.

В современных ISDN используется и другая концепция преобразо­вания аналоговых сигналов в цифровые, при которой квантуются и затем кодируются не сами сигналы ИАМ, а лишь их изменения, при­чем число уровней квантования принимается таким же. Очевидно, что такая концепция позволяет производить преобразование сигналов с большей точностью.

Пример 13.4. Сколько одновременных разговоров N p можно обеспе­чить по многоканальной линии связи в цифровой сети связи, если заданы:

V лс = 1,536 Мбит/с - суммарная пропускная способность линии связи;

V от = 8000 отобр./с - скорость отображения аналоговых сигналов при преобразовании их в цифровые;

п э = 8-разрядность двоичного кода, представляющего в линии свя­зи одно отображение?

Суммарная пропускная способность линии связи определяется по формуле

где n kc - число каналов в многоканальной линии связи.

Так как по всем каналам можно вести разговор одновременно и неза­висимо, то N p = N kc .

Следовательно, Отсюда

По мнению специалистов , развитию сетей и технологий ISDN способствуют такие факторы: либерализация и приватизация в облас­ти телекоммуникаций (это приводит к появлению новых конкурентов и новых сетевых продуктов); сближение технологий информатизации, телекоммуникаций и отрасли развлечений (это положительно воздей­ствует на развитие кабельного телевидения, спутниковой связи и ра­диодоступа, при этом на первое место выходит задача обеспечения комплексности предоставления услуг связи); развитие сети Интернет; непрекращающийся рост сетей подвижной связи (эти сети растут зна­чительно быстрее фиксированных сетей, причем наблюдается перерас­пределение трафика - с фиксированных сетей на сети подвижной свя­зи). Разное состояние этих факторов, выступающих в роли движущих сил развития ISDN-сетей, приводит к различию стратегических и так­тических подходов в деле их внедрения в разных странах.

Резкое возрастание роли ISDN-сетей объясняется тем, что они обеспе­чивают интегрированный доступ к речевым и неречевым услугам, имеют сложившуюся инфраструктуру, являются цифровыми сетями, основанны­ми на использовании цифровых каналов 64 Кбит/с, обладают достаточной гибкостью. Популяризация ISDN-сети возрастает, поскольку по определе­нию она является мультисервисной (обеспечивает услуги по предоставле­нию связи, доставке информации, а также дополнительные услуги), ори­ентированной на приложения. Термин «приложение» означает определен­ную сферу применения ISDN (например, дистанционное обучение), а термин «решение» используется для объяснения, каким образом данное приложе­ние реализуется средствами ISDN (дистанционное обучение осуществля­ется с помощью услуги видеоконференц-связи).

Технология ISDN стабильно развивается, а сеть на ее основе име­ет необходимые интерфейсы с не ISDN-сетями. Кроме того, имеется большой набор терминального оборудования для ISDN-сетей.

Терминальное оборудование ISDN разбивается на такие группы: цифровые телефонные аппараты, терминальные адаптеры для ПК, оборудование видеосвязи.

Основные средства доступа к сети ISDN: маршрутизаторы или мосты локальных сетей, оконечные сетевые устройства базового и первичного доступа для ВОЛС и медных линий связи, мультиплексо­ры (для сбора и передачи информации от удаленных абонентов), сис­темы для проведения видеоконференций, мини-УАТС (управленчес­кие автоматические телефонные станции).

Цифровые УАТС с функциями ISDN позволяют: более полно ис­пользовать каналы связи для передачи данных и речи, выйти абонен­ту в сеть ISDN с различных устройств (телефона, факса, компьюте­ра), одновременно передавать речь и данные (если в составе УАТС имеются двухпроводные цифровые телефонные аппараты с расши­ренными функциями и портом для подключения ПК), подключать мосты или маршрутизаторы для взаимодействия удаленных ЛВС.

Сети и технологии ISDN предоставляют пользователям следую­щие основные услуги: передача данных со скоростью 64 Кбит/с, пе­редача речи в цифровом виде, телетекст, факс, видеосвязь. При ис­пользовании каждой из них абонент может воспользоваться такими дополнительными услугами, как организация замкнутых групп пользо­вателей, организация конференц-связи, предоставление сети своего но­мера или отказ на предоставление и др.

Таким образом, сети ISDN, основной целью разработки которых было объединение в одной сети трафиков цифровых телефонных се­тей и компьютерных данных, в настоящее время широко используют­ся для решения задач по передаче информации в следующих облас­тях: телефония, передача данных, объединение ЛВС, доступ к глобаль­ным компьютерным сетям, интеграция различных видов трафика, передача трафика, чувствительного к задержкам (звук, видео).

Сети и технологии SDH. В сетях стандарта SDH (Synchronous Digital Hierarchy - синхронная цифровая иерархия) реализуется тех­нология синхронных волоконно-оптических сетей. Это высокоскоро­стные сети цифровой связи, которые строятся на базе оптоволокон­ных кабельных линий или цифровых радиорелейных линий. Основу инфраструктуры современных высокоскоростных телекоммуникаци­онных сетей (магистральных, региональных или городских) состав­ляют цифровые линии и узлы сети стандарта SDH.

При построении сетей SDH используются следующие модули :

Мультиплексоры SDH - это основные функциональные модули сетей SDH, предназначенные для сборки высокоскоростного по­тока информации из низкоскоростных потоков и разборки высо­коскоростного потока на низкоскоростные;

Коммутаторы обеспечивают связь каналов, закрепленных за пользователями, путем полупостоянного перекрестного соедине­ния между ними;

Концентраторы служат для объединения однотипных потоков не­скольких удаленных узлов сети в одном распределенном узле;

Регенераторы - это устройства мультиплексирования с одним оп­тическим каналом доступа и одним-двумя выходами, используе­мыми для увеличения расстояния между узлами сети SDH. Сети и технологии SDH отличаются высоким уровнем стандар­тизации (что позволяет в одной сети использовать оборудование раз­ных фирм-производителей), высокой надежностью (централи­зованное управление сетью обеспечивает полный мониторинг состо­яния узлов), наличием полного программного контроля (отслежи­вание и регистрация аварийных ситуаций, управление конфигура­цией сети осуществляется программными средствами с единой кон­соли управления), возможностью оперативного предоставления ус­луг по требованию, сравнительно простой схемой развития сети. Бла­годаря этим преимуществам технология SDH стала основной при построении цифровых транспортных сетей самого различного мас­штаба.

Топология всей SDH-сети формируется из отдельных базовых то­пологий типа «кольцо», «линейная цепь», «звезда», «точка-точка», которые используются в качестве сегментов сети. Чаще применяется радиально-кольцевая архитектура SDH-сети, построенная на базе коль­цевой и линейной топологий.

В России наибольшую активность в использовании SDH-технологии проявляет АО «Ростелеком». Это АО ежегодно строит 5-6 тыс. км магистральных цифровых линий на основе волоконно-оптических ка­белей (ВОЛС) и цифровых радиорелейных линий . Компанией RASCOM построена в 1994 г. и эксплуатируется высокоскоростная цифровая оптоволоконная магистральная линия стандарта SDH меж­ду Москвой и Санкт-Петербургом протяженностью 690 км.

Основные принципы ISDN

Как уже говорилось выше, технология ISDN имеет концептуальные отличия от принципов, используемых в аналоговой телефонии. Каковы же эти отличия? Основной отличительной особенностью сети ISDN от обычной аналоговой телефонной сети является то, что ISDN-станции обеспечивают коммутацию цифровых, а не аналоговых, потоков. Следует заметить, что в последнее время появилось много аналоговых АТС, использующих цифровую коммутацию аналоговых сигналов. В отличие от таких станций, коммутаторы ISDN коммутируют именно цифровые потоки. Преобразование аналоговых сигналов в цифровые происходит на уровне ISDN-терминалов (т.е. на оборудовании конечных пользователей), в связи с чем ISDN-станция имеет возможность коммутировать однородные цифровые потоки, "не зная", что же именно в данный момент передается по каналу.

Второй особенностью ISDN является реализация принципа единой распределенной телефонной станции. Согласно данному принципу, все станции в рамках одной ISDN-сети логически объединены в единую большую станцию и абонентами могут рассматриваться в качестве цельного ISDN-комплекса. Использование указанного принципа позволяет оптимизировать нагрузку на каналы связи (например, минимизируя маршруты соединения между абонентами), а также предоставляет ряд услуг, не принятых в аналоговой телефонии (например, введение единого плана номеров). Нельзя обойти вниманием и такую важную особенность, отличающую ISDN от аналоговых сетей, как практически мгновенное установление соединения. Максимальная задержка в ISDN-сети не превышает 30 мс на каждый узел связи.

Четвертой отличительной особенностью новой технологии является способность ISDN-станций осуществлять автоматическую маршрутизацию соединений, что особенно важно в случаях, когда между станциями имеется несколько альтернативных путей соединения и необходимо выбрать наиболее оптимальный. Существуют и другие виды коммутируемых цифровых линий, например, Switched 56, - здесь объединяются два канала и достигается такая же пропускная способность, как и у двух 64 Кбит/с каналов данных ISDN. Однако Switched 56 имеет ряд существенных отличий от ISDN, в частности, по количеству (и качеству) предоставляемых услуг. Так, в Switched 56 отсутствуют такие виды сервисных функций, как определение идентификатора источника входящего сигнала, осуществление маршрутизации вызовов, почти мгновенно производимая настройка на вызов при помощи служебного (16 Кбит/с) канала и т.д.

Интерфейсы ISDN: BRI и PRI

Одним из основных элементов любой коммуникационной системы являются линии связи и принципы, положенные в основу их функционирования. Что касается ISDN, то исторические реалии развития и внедрения этой технологии неизбежно привели к использованию в рамках ISDN одновременно нескольких принципиально различных типов соединительных линий, или интерфейсов. В первую очередь это связано с тем, что "смена вех" в истории телефонии происходит не скачкообразно, а постепенно, как бы плавно "перетекая" из одного (аналогового) состояния в другое (цифровое). Наступление эпохи ISDN происходит безболезненно для пользователей традиционных телефонных услуг, с постепенным вытеснением принципов аналоговой телефонии. Именно поэтому полноценная цифровая АТС должна поддерживать, помимо специфических ISDN-интерфейсов, и все типы соединительных линий, существующих в аналоговой телефонии. Первоначально все телефонные станции являлись аналоговыми, и связь между ними (а также между ними и абонентами) осуществлялась посредством аналоговых соединительных линий.

Рост нагрузки на линии связи, связанный с интенсификацией информационных потоков и расширением круга проблем, возлагаемых на телефонную связь, привел к необходимости выбора: либо увеличивать кабельную емкость через увеличение количества линий связи (что вело к значительному увеличению стоимости телефонных услуг), либо искать принципиально новые решения. В результате появились цифровые линии связи - Digital Trunk Interface (DTI), позволившие увеличить количество каналов при сохранении или даже уменьшении числа соединительных проводов. Появившиеся в середине семидесятых первые ISDN-станции разрабатывались с учетом возможности работы с аналоговыми линиями связи и DTI, поэтому никакого диссонанса в индустрию телефонных услуг они не внесли. Подавляющее большинство абонентов продолжало пользоваться обычными аналоговыми телефонами, и ISDN станция должна была обеспечить поддержку одновременно и цифровых ISDN-терминалов, и обычных аналоговых аппаратов. Дальнейшее развитие цифровых принципов связи привело к увеличению численности ISDN-станций, что, в свою очередь, привело к необходимости создания специфического ISDN-интерфейса, обеспечивающего связь между ISDN-станциями. При этом физическая совместимость нового ISDN-интерфейса с DTI позволяет абонентам ISDN-станций наряду с ISDN-терминалами по-прежнему использовать аналоговые телефонные аппараты, модемы и факсы.

В ISDN-сетях используются два специфических типа интерфейсов: интерфейс базового уровня BRI (Basic Rate Interface), регламентирующий соединение ISDN-станции с абонентом, и интерфейс первичного уровня PRI (Primary Rate Interface), обеспечивающий связь между ISDN-станциями.

Логически BRI представляет собой особым образом структурированный цифровой поток, разделенный на три канала: два информационных канала типа В (bearer) с пропускной способностью 64 Кбит/с каждый и один служебный канал типа D с пропускной способностью 16 Кбит/с. Именно поэтому BRI имеет еще одно наименование - 2В+D.

При использовании BRI в качестве связующего звена между ISDN-станцией и цифровым телефонным аппаратом по В-каналам передается оцифрованные речевые сигналы, при организации же удаленного доступа к ПК и ЛВС или выхода в Internet В-каналы используются для обмена данными. При этом по одной линии BRI могут передаваться два независимых потока сообщений - по числу В-каналов. D-канал, как уже говорилось выше, выполняет служебные функции. В числе основных функций можно назвать следующие: передача служебной информации (сигналы вызова, маршрут звонка, номера вызываемого и вызывающего абонентов и т.д.), одновременное обслуживание нескольких В-каналов, осуществление контроля занятости В-каналов, присвоение каждому абоненту определенного имени (при включении данного абонента в базу данных на ISDN-станции), вывод номера и имени звонящего абонента на экран дисплея ISDN-терминала и многое другое.

U-cable - обычный двухпроводный кабель, использующийся для аналоговых телефонов

Сетевое окончание (NT) - небольшой модуль, необходимый для согласования ISDN устройств клиента.

ST-cable - кабельная проводка клиента, с возможностью разводки по розеткам.

Физически BRI реализуется либо в виде U-интерфейса, либо в виде S/T-интерфейса. U-интерфейс предназначен для работы с удаленными пользователями (до 5 километров) и представляет собой витую пару. Функционирование U-интерфейса основано на использовании дуплексного режима (full-duplex), т.е. передачи потока по линии связи в обоих направлениях одновременно. Посредством же S/T-интерфейса осуществляется разводка внутри офиса компании либо квартиры с помощью двухпарного кабеля; при этом обеспечивается параллельное подключение до восьми устройств. Для согласования U- и S/T-интерфейсов обычно используются сетевые оконечные блоки Network Terminator (NT1), т.к. изначально предполагалось, что все ISDN-устройства, телефоны и т.д. будут работать только с S/T-интерфейсом, но сейчас выпускаются устройства, которые могут работать напрямую с U-интерфейсом, поскольку имеют встроенный блок NT1; в этом случае необходимость в автономном блоке NT1 отпадает.

Многие задают вопрос: не лучше ли использовать оконечное устройство с U-интерфейсом? Имеется несколько причин ответить отрицательно:

· Первая, на стыке S/T заканчивается зона ответственности оператора связи и по общепринятой европейской практике прибор NT в помещении клиента устанавливает оператор;

· Вторая, немаловажная причина - при подключении только одного оконечного прибора с U-интерфейсом вы ограничиваете себя в других сервисах, сейчас или в будущем. Например, для передачи данных Вы установите только ПК-карту с линейным интерфейсом U и портом a/b для подключения аналогового телефона/факса. Через месяц Вы обнаруживаете, что использование BRI линии неэффективно и захотите поставить еще дополнительное устройство. Но это оказывается невозможным, и Ваши первоначальные инвестиции в прибор с интерфейсом U будут ошибкой;

· Третья причина заключается в том, что такой прибор должен выполнять функции NT и, следовательно, стоить дороже, чем оконечный прибор с интерфейсом S/T.

К интерфейсу S/T можно подключать устройства двух типов: терминальные адаптеры (terminal adapter - TA) и оконечное оборудование (terminal equipment - TE1). На терминальных адаптерах имеется опорная точка R, через которую к NT1 (и далее к ISDN) можно подсоединять технику, рассчитанную на передачу аналогового сигнала или работу с последовательным обменом и не предусматривающую прямого подключения к ISDN: модемы, факс-аппараты, обычные телефоны, маршрутизаторы.

ISDN-станции, в которые стекаются BRI-интерфейсы, соединяются между собой широкополосными магистралями, поддерживающими интерфейс первичного уровня PRI. Логически PRI построен по тому же принципу, что и BRI-интерфейс: определенное количество В-каналов и один D-канал. Иными словами, PRI можно представить в виде формулы nB+D (23В+D в США и Японии, где действует стандарт Т-1, и 30В+D в Европе, где действует стандарт Е-1). При этом следует помнить, что D-каналы в PRI - 64 Кбит/с.

История названия

Название было предложено группой XI CCITT в 1981 году.

Назначение

Основное назначение ISDN - передача данных со скоростью до 64 кбит/с по абонентской проводной линии и обеспечение интегрированных телекоммуникационных услуг (телефон , факс , и пр.). Использование для этой цели телефонных проводов имеет два преимущества: они уже существуют и могут использоваться для подачи питания на терминальное оборудование.

Выбор 64 кбит/c стандарта определяется следующими соображениями. При полосе частот 4 кГц, согласно теореме Котельникова , частота дискретизации должна быть не ниже 8 кГц. Минимальное число двоичных разрядов для представления результатов стробирования голосового сигнала при условии логарифмического преобразования равно 8. Таким образом, в результате перемножения этих чисел (8 кГц * 8 (число двоичных разрядов) = 64) и получается значение полосы B-канала ISDN, равное 64 кб/с. Базовая конфигурация каналов имеет вид 2 × B + D = 2 × 64 + 16 = 144 кбит/с. Помимо B-каналов и вспомогательного D-канала ISDN может предложить и другие каналы с большей пропускной способностью: канал Н0 с полосой 384 кбит/с, Н11 - 1536 кбит/c и Н12 - 1920 кбит/c (реальные скорости цифрового потока). Для первичных каналов (1544 и 2048 кбит/с) полоса D-канала может составлять 64 кбит/с.

Принцип работы

Для объединения в сети ISDN различных видов трафика используется технология TDM (англ. Time Division Multiplexing , мультиплексирование по времени ). Для каждого типа данных выделяется отдельная полоса, называющаяся элементарным каналом (или стандартным каналом ). Для этой полосы гарантируется фиксированная, согласованная доля полосы пропускания. Выделение полосы происходит после подачи сигнала CALL по отдельному каналу, называющемуся каналом внеканальной сигнализации .

В стандартах ISDN определяются базовые типы каналов, из которых формируются различные пользовательские интерфейсы.

В большинстве случаев применяются каналы типов B и D .

Из указанных типов каналов формируются интерфейсы, наибольшее распространение получили следующие типы:

Интерфейс базового уровня

Интерфейс базового уровня (англ. Basic Rate Interface, BRI ) - предоставляет для связи аппаратуры абонента и ISDN-станции два B-канала и один D-канал. Интерфейс базового уровня описывается формулой 2B+D . В стандартном режиме работы BRI могут быть одновременно использованы оба B-канала (например, один для передачи данных, другой для передачи голоса) или один из них. При одновременной работе каналов они могут обеспечивать соединение с разными абонентами. Максимальная скорость передачи данных для BRI интерфейса составляет 128кб/с. D-канал используется только для передачи управляющей информации. В режиме AO/DI (Always On/Dynamic ISDN) полоса 9.6 кбит/c D-канала используется в качестве постоянно включённого выделенного канала X.25 , как правило, подключаемого к Интернет. При необходимости, используемая для доступа к Интернет полоса расширяется путём включения одного или двух B-каналов. Этот режим, хотя и стандартизирован (под наименованием X.31), но не нашёл широкого распространения. Для входящих соединений BRI поддерживается до 7 адресов (номеров) которые могут назначаться различными ISDN-устройствами, разделяющим одну абонентскую линию. Дополнительно, обеспечивается режим совместимости с обычными, аналоговыми абонентскими устройствами - абонентское оборудование ISDN, как правило, допускает подключение таких устройств и позволяет им работать прозрачным образом. Интересным побочным эффектом такого «псевдоаналогового» режима работы стала возможность реализации симметричного модемного протокола X2 (англ. ) фирмы US Robotics , позволявшего передачу данных поверх линии ISDN в обе стороны на скорости 56кбит/c.

Наиболее распространённый тип сигнализации - DSS1 (англ. Digital Subscriber System No. 1 ), также известный как Euro-ISDN. Используется два магистральных режима портов BRI относительно станции или телефонов - S/ТЕ и NT. Режим S/ТЕ - порт эмулирует работу ISDN телефона, режим NT - эмулирует работу станции. Отдельное дополнение - использование ISDN телефона с дополнительным питанием в этом режиме, так как стандартно не все порты (и карты HFC) дают питание по ISDN шлейфу (англ. inline power ). Каждый из двух режимов может быть «точка-многоточка» (англ. point-to-multi-point , PTMP) он же MSN (англ. Multiple Subscriber Number ), или «точка-точка» (англ. point-to-point , PTP).
В первом режиме для поиска адресата назначения на шлейфе используются номера MSN, которые, как правило, совпадают с выделенными провайдером телефонии городскими номерами. Провайдер должен сообщить передаваемые им MSN. Иногда провайдер использует так называемые «технические номера» - промежуточные MSN.
Во втором режиме BRI порты могут объединяться в транк - условную магистраль, по которой передаваемые номера могут использоваться в многоканальном режиме.

ISDN технология использует три основных типа интерфейса BRI: U, S и T.

• U - одна витая пара , проложенная от коммутатора до абонента, работающая в полном или полудуплексе . К U-интерфейсу можно подключить только 1 устройство, называемое сетевым окончанием (англ. Network Termination , NT-1 или NT-2).
• S/T интерфейс (S0) . Используются две витые пары, передача и приём. Может быть обжата как в RJ-45 так и в RJ-11 гнездо/кабель. К гнезду S/T интерфейса можно подключить одним кабелем (шлейфом) по принципу шины до 8 ISDN устройств - телефонов, модемов, факсов, называемых TE1 (Terminal Equipment 1). Каждое устройство слушает запросы в шине и отвечает на привязанный к нему MSN. Принцип работы во многом похож на SCSI .
• NT-1, NT-2 - Network Termination , сетевое окончание. Преобразовывает одну пару U в один (NT-1) или два (NT-2) 2-х парных S/T интерфейса (с раздельными парами для приёма и передачи). По сути S и T это одинаковые с виду интерфейсы, разница в том, что по S интерфейсу можно подать питание для TE устройств, телефонов например, а по T - нет. Большинство NT-1 и NT-2 преобразователей умеют и то и другое, поэтому интерфейсы чаще всего называют S/T.

Интерфейс первичного уровня

(Primary Rate Interface, PRI ) - используется для подключения к широкополосным магистралям, связывающим местные и центральные АТС или сетевые коммутаторы. Интерфейс первичного уровня объединяет:
для стандарта (распространён в Европе) 30 В-каналов и один D-канал 30B+D . Элементарные каналы PRI могут использоваться как для передачи данных, так и для передачи оцифрованного телефонного сигнала.
для стандарта Т1 (распространен в Северной Америке и Японии, а также - в технологии DECT) 23 В-канала и один D-канал 23B+D .

Интерфейс первичного уровня (англ. Primary Rate Interface, PRI) - стандартный интерфейс сети ISDN, определяющий дисциплину подключения станций ISDN к широкополосным магистралям, связывающим местные и центральные АТС или сетевые коммутаторы. Интерфейс первичного уровня объединяет 23 В-канала и один D-канал для стандарта Т1 (23B + D=24*64=1536) или 30 В-каналов для голоса или данных, один D-канал для сигнализации и один Н-канал для служебных данных стандарта E1 (30B + D + Н=32*64=2048).

Архитектура сети ISDN

Сеть ISDN состоит из следующих компонентов:

• сетевые терминальные устройства (NT, англ. Network Terminal Devices )
• линейные терминальные устройства (LT, англ. Line Terminal Equipment )
• терминальные адаптеры (TA, англ. Terminal adapters )
• Абонентские терминалы

Абонентские терминалы обеспечивают пользователям доступ к услугам сети. Существует два вида терминалов: TE1 (специализированные ISDN-терминалы), TE2 (неспециализированные терминалы). TE1 обеспечивает прямое подключение к сети ISDN, TE2 требуют использования терминальных адаптеров (TA).

Связисты (в шутку ) расшифровывают аббревиатуру ISDN как I t S till D oes N othing (Оно всё ещё ничего не делает ), намекая тем самым на то, что из более чем 230-и базовых функций ISDN, реально используется только весьма малая их часть (реально востребованная потребителем ).

См. также

Источники

• Александр Филимонов - Построение мультисервисных сетей Ethernet, bhv, 2007 ISBN 978-5-9775-0007-4

Литература

• Боккер П. ISDN. Цифровая связь с интеграцией служб. Понятия, методы, системы. Перевод с нем. М.: Радио и связь, 1991.

39. Технология ISDN (Узкополосная сеть интегрального обслуживания-(N - ISDN ), широкополосная сеть интегрального обслуживания-(B - ISDN )).

Цели и история создания технологии ISDN

ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровые сети с интегральными услу­гами) относятся к сетям, в которых основным режимом коммутации является режим коммутации каналов, а данные обрабатываются в цифровой форме. Идеи перехода с телефонных сетей общего пользования на полностью цифровую обра­ботку данных, при которой конечный абонент передает данные непосредственно в цифровой форме, высказывались давно. Сначала предполагалось, что абоненты этой сети будут передавать только голосовые сообщения. Такие сети получили название IDN (Integrated Digital Network - интегрированная цифровая сеть). Термин «интегрированная» относился к интеграции цифровой обработки ин­формации сетью с цифровой передачей голоса абонентом. Идея такой сети была высказана еще в 1959 году. Затем было решено, что она должна предоставлять своим абонентам не только возможность поговорить между собой, но и восполь­зоваться другими услугами - в первую очередь передачей компьютерных дан­ных. Кроме того, сеть должна была поддерживать для абонентов разнообразные услуги прикладного уровня - факсимильную связь, телетекс (передачу данных между двумя терминалами), видеотекс (получение хранящихся в сети данных на свой терминал), голосовую почту и ряд других. Предпосылки для создания тако­го рода сетей сложились к середине 70-х годов. К этому времени уже широко применялись цифровые каналы Т1 для передачи данных в цифровой форме ме­жду АТС, а первый мощный цифровой коммутатор телефонных каналов 4 ESS был выпущен компанией Western Electric в 1976 году.

В результате работ, проводимых по стандартизации интегральных сетей в CCITT , в 1980 году появился стандарт G .705, в котором излагались общие идеи такой сети. Конкретные спецификации сети ISDN появились в 1984 году в виде серии рекомендаций I . Этот набор спецификаций был неполным и не подходил для по­строения законченной сети. К тому же в некоторых случаях он допускал неодно­значность толкования или был противоречивым. В результате, хотя оборудова­ние ISDN и начало появляться примерно с середины 80-х годов, оно часто было несовместимым, особенно если производилось в разных странах. В 1988 году ре­комендации серии I были пересмотрены и приобрели гораздо более детальный и законченный вид, хотя некоторые неоднозначности сохранились. В 1992 и 1993 годах стандарты ISDN были еще раз пересмотрены и дополнены. Процесс стандартизации этой технологии продолжается.

Внедрение сетей ISDN началось достаточно давно - с конца 80-х годов, однако техническая сложность пользовательского интерфейса, отсутствие единых стан­дартов на многие жизненно важные функции, а также необходимость крупных капиталовложений для переоборудования телефонных АТС и каналов связи привели к тому, что «инкубационный период» затянулся на многие годы, и сей­час, когда прошло уже более десяти лет, распространенность сетей ISDN остав­ляет желать лучшего. Кроме того, в разных странах судьба ISDN складывалась по-разному. Раньше других в национальном масштабе эти сети заработали в та­ких странах, как Германия и Франция. Однако даже в этих странах доля абонен­тов ISDN составляет немногим более 5 % от общего числа абонентов телефонной сети. В США процесс внедрения сетей ISDN намного отстал от Европы, поэтому сетевая индустрия только недавно заметила наличие такого рода сетей. Если су­дить о тех или иных типах глобальных сетей по коммуникационному оборудова­нию для корпоративных сетей, то может сложиться ложное впечатление, что технология ISDN появилась где-то в 1994-1995 годах, так как именно в эти го­ды начали появляться маршрутизаторы с поддержкой интерфейса ISDN . Это обстоятельство просто отражает тот факт, что именно в эти годы сеть ISDN ста­ла достаточно распространенной в США - стране, компании которой являются лидерами в производстве сетевого оборудования для корпоративных сетей.

Архитектура сети ISDN предусматривает несколько видов служб (рис. 16.3):

- некоммутируемые средства (выделенные цифровые каналы);

- коммутируемая телефонная сеть общего пользования;

- сеть передачи данных с коммутацией каналов;

- сеть передачи данных с коммутацией пакетов;

- сеть передачи данных с трансляцией кадров (режим frame relay );

- средства контроля и управления работой сети.

Как видно из приведенного списка, транспортные службы сетей ISDN действи­тельно покрывают очень широкий спектр услуг, включая популярные услуги frame relay . Кроме того, большое внимание уделено средствам контроля сети, которые позволяют маршрутизировать вызовы для установления соединения с абонен­том сети, а также осуществлять мониторинг и управление сетью. Управляемость сети обеспечивается интеллектуальностью коммутаторов и конечных узлов сети, поддерживающих стек протоколов, в том числе и специальных протоколов управ­ления.

Стандарты ISDN описывают также ряд услуг прикладного уровня: факсимиль­ную связь на скорости 64 кбит/с, телексную связь на скорости 9600 бит/с, видеотекс на скорости 9600 бит/с и некоторые другие

На практике не все сети ISDN поддерживают все стандартные службы. Служба frame relay хотя и была разработана в рамках сети ISDN , однако реализуется, как правило, с помощью отдельной сети коммутаторов кадров, не пересекающейся с сетью коммутаторов ISDN .

Базовой скоростью сети ISDN является скорость канала DS -0, то есть 64 кбит/с. Эта скорость ориентируется на самый простой метод кодирования голоса - ИКМ, хотя дифференциальное кодирование и позволяет передавать голос с тем же ка­чеством на скорости 32 или 16 кбит/с.

Одной из оригинальных идей, положенных в основу ISDN , является совместное использование принципов коммутации каналов и коммутации пакетов. Однако сеть с коммутацией пакетов, работающая в составе ISDN , выполняет служебные функции - с помощью этой сети передаются сообщения протокола сигнализа­ции. А вот основная информация, то есть сам голос, по-прежнему передается с помощью сети с коммутацией каналов. В таком разделении функций есть вполне понятная логика - сообщения о вызове абонентов образуют пульсирующий трафик, поэтому его более эффективно передавать по сети с коммутацией пакетов.

Пользовательские интерфейсы ISDN

Одним из базовых принципов ISDN является предоставление пользователю стан­дартного интерфейса, с помощью которого пользователь может запрашивать у сети разнообразные услуги. Этот интерфейс образуется между двумя типами оборудования, устанавливаемого в помещении пользователя (Customer PremisesEquipment , CPE ): терминальным оборудованием пользователя ТЕ (компьютер с соответствующим адаптером, маршрутизатор, телефонный аппарат) и сетевым окончанием NT , которое представляет собой устройство, завершающее канал связи с ближайшим коммутатором ISDN .

Пользовательский интерфейс основан на каналах трех типов:

- В - со скоростью передачи данных 64 кбит/с;

D - со скоростью передачи данных 16 или 64 кбит/с;

- Н - со скоростью передачи данных 384 кбит/с (Н0), 1536 кбит/с (Н11) или 1920 кбит/с (Н12).

Каналы типа В обеспечивают передачу пользовательских данных (оцифрованно­го голоса, компьютерных данных или смеси голоса и данных) и с более низкими скоростями, чем 64 кбит/с. Разделение данных выполняется с помощью техники TDM . Разделением канала В на подканалы в этом случае должно заниматься пользовательское оборудование, сеть ISDN всегда коммутирует целые каналы типа В. Каналы типа В могут соединять пользователей с помощью техники ком­мутации каналов друг с другом, а также образовывать так называемые полупо­стоянные (semipermanent ) соединения, которые эквиваленты соединениям служ­бы выделенных каналов. Канал типа В может также подключать пользователя к коммутатору сети Х.25.

Канал типа D является каналом доступа к служебной сети с коммутацией пакетов, передающей сигнальную информацию. Передача адресной информации, на ос­нове которой осуществляется коммутация каналов типа В в коммутаторах сети, является основной функцией канала D . Другой его функцией является поддержание услуг низкоскоростной сети с коммутацией пакетов для пользовательских данных. Обычно эта услуга выполняется сетью в то время, когда каналы типа D свободны от выполнения основной функции.

Каналы типа Н предоставляют пользователям возможности высокоскоростной передачи данных. На них могут работать службы высокоскоростной передачи факсов, видеоинформации, качественного воспроизведения звука.

Пользовательский интерфейс ISDN представляет собой набор каналов опреде­ленного типа и с определенными скоростями.

Сеть ISDN поддерживает два типа пользовательского интерфейса - начальный (Basic Rate Interface , BRI ) и основной (Primary Rate Interface , PRI ).

Начальный интерфейс BRI предоставляет пользователю два канала по 64 кбит/с для передачи данных (каналы типа В) и один канал с пропускной способностью 16 кбит/с для передачи управляющей информации (канал типа D ). Все каналы работают в полнодуплексном режиме. В результате суммарная скорость интер­фейса BRI для пользовательских данных составляет 144 кбит/с по каждому на­правлению, а с учетом служебной информации - 192 кбит/с. Различные каналы пользовательского интерфейса разделяют один и тот же физический двухпроводный кабель по технологии TDM , то есть являются логическими, а не физиче­скими каналами. Данные по интерфейсу BRI передаются кадрами, состоящими из 48 бит. Каждый кадр содержит по два байта каждого из В каналов, а также 4 бита канала D . Передача кадра длится 250 мс, что обеспечивает скорость дан­ных 64 кбит/с для каналов В и 16 кбит/с для канала D . Кроме битов данных кадр содержит служебные биты для синхронизации кадров, а также обеспечения нулевой постоянной составляющей электрического сигнала.

Интерфейс BRI может поддерживать не только схему 2 B + D , но и B + D и про­сто D (когда пользователь направляет в сеть только пакетизированные данные).

Начальный интерфейс стандартизован в рекомендации I .430.

Основной интерфейс PRI предназначен для пользователей с повышенными тре­бованиями к пропускной способности сети. Интерфейс PRI поддерживает либо схему 30 B + D , либо схему 23 B + D . В обеих схемах канал D обеспечивает скорость 64 кбит/с. Первый вариант предназначен для Европы, второй - для Северной Америки и Японии. Ввиду большой популярности скорости цифровых каналов 2,048 Мбит/с в Европе и скорости 1,544 Мбит/с в остальных регионах привести стандарт на интерфейс PRI к общему варианту не удалось.

Возможны варианты интерфейса PRI с меньшим количеством каналов типа В, например 20 B + D . Каналы типа В могут объединяться в один логический высо­коскоростной канал с общей скоростью до 1920 кбит/с. При установке у пользо­вателя нескольких интерфейсов PRI все они могут иметь один канал типа D , при этом количество каналов В в том интерфейсе, который не имеет канала D , может увеличиваться до 24 или 31.

Основной интерфейс может быть основан на каналах типа Н. При этом общая пропускная способность интерфейса все равно не должна превышать 2,048 или 1,544 Мбит/с. Для каналов Н0 возможны интерфейсы 3 H 0+ D для американско­го варианта и 5 H 0+ D для европейского. Для каналов H 1 возможен интерфейс, состоящий только из одного канала Н11 (1,536 Мбит/с) для американского ва­рианта или одного канала H 12 (1,920 Мбит/с) и одного канала D для европей­ского варианта.

Кадры интерфейса PRI имеют структуру кадров DS -1 для каналов Т1 или Е1. Основной интерфейс PRI стандартизован в рекомендации I .431.

Подключение пользовательского оборудования к сети ISDN

Подключение пользовательского оборудования к сети ISDN осуществляется в соответствии со схемой подключения, разработанной CCITT (рис. 16.4). Обору­дование делится на функциональные группы, и в зависимости от группы разли­чается несколько справочных точек (reference points ) соединения разных групп оборудования между собой.

NT 1 (Network Termination 1) образуют циф­ровое абонентское окончание ( Digital Subscriber Line , DSL ) на кабеле, соединяющем пользовательское оборудование с сетью ISDN . Фактически NT 1 представ­ляет собой устройство типа CSU , которое работает на физическом уровне и образует дуплексный канал с соответствующим устройством CSU , установлен­ном на территории оператора сети ISDN . Справочная точка U соответствует точ­ке подключения устройства NT 1 к сети. Устройство NT 1 может принадлежать оператору сети (хотя всегда устанавливается в помещении пользователя), а мо­жет принадлежать и пользователю. В Европе принято считать устройство NT 1 частью оборудования сети, поэтому пользовательское оборудование (например, маршрутизатор с интерфейсом ISDN ) выпускается без встроенного устройства NT 1. В Северной Америке принято считать устройство NT 1 принадлежностью пользовательского оборудования, поэтому пользовательское оборудование часто выпускается со встроенным устройством NT 1.

Если пользователь подключен через интерфейс BRI , то цифровое абонентское окончание выполнено по 2-проводной схеме (как и обычное окончание аналого­вой телефонной сети). Для организации дуплексного режима используется тех­нология одновременной выдачи передатчиками потенциального кода 2 B 1 Q с эхо-подавлением и вычитанием своего сигнала из суммарного. Максимальная длина абонентского окончания в этом случае составляет 5,5 км .

При использовании интерфейса PRI цифровое абонентское окончание выполня­ется по схеме канала Т1 или Е1, то есть является 4-проводным с максимальной длиной около 1800 м .

Устройства функциональной группы NT 2 (Network Termination 2) представляют собой устройства канального или сетевого уровня, которые выполняют функции концентрации пользовательских интерфейсов и их мультиплексирование. Напри­мер, к этому типу оборудования относятся: офисная АТС (РВХ), коммутирую­щая несколько интерфейсов BRI , маршрутизатор, работающий в режиме комму­тации пакетов (например, по каналу D ), простой мультиплексор TDM , который мультиплексирует несколько низкоскоростных каналов в один канал типа В. Точка подключения оборудования типа NT 2 к устройству NT 1 называется спра­вочной точкой типа Т. Наличие этого типа оборудования не является обязатель­ным в отличие от NT 1.

Устройства функциональной группы ТЕ1 (Terminal Equipment 1) относятся к уст­ройствам, которые поддерживают интерфейс пользователя BRI или PRI . Спра­вочная точка S соответствует точке подключения отдельного терминального обо­рудования, поддерживающего один из интерфейсов пользователя ISDN . Таким оборудованием может быть цифровой телефон или факс-аппарат. Так как обору­дование типа NT 2 может отсутствовать, то справочные точки S и Т объединяют­ся и обозначаются как S / T .

Устройства функциональной группы ТЕ2 (Terminal Equipment 2) представляют собой устройства, которые не поддерживают интерфейс BRI или PRI . Таким устройством может быть компьютер, маршрутизатор с последовательными ин­терфейсами, не относящимися к ISDN , например RS - 232 C , Х.21 или V .35. Для подключения такого устройства к сети ISDN необходимо использовать терми­нальный адаптер ( Terminal Adapter , ТА). Для компьютеров терминальные адап­теры выпускаются в формате сетевых адаптеров - как встраиваемая карта.

Физически интерфейс в точке S / T представляет собой 4-проводную линию. Так как кабель между устройствами ТЕ1 или ТА и сетевым окончанием NT 1 или NT 2 обычно имеет небольшую длину, то разработчики стандартов ISDN решили не усложнять оборудование, поскольку организация дуплексного режима на 4-проводной линии намного легче, чем на 2-проводной. Для интерфейса BRI в качестве метода кодирования выбран биполярный метод AMI , причем логиче­ская единица кодируется нулевым потенциалом, а логический ноль - чередова­нием потенциалов противоположной полярности. Для интерфейса PRI исполь­зуются другие коды, те же, что и для интерфейсов Т1 и Е1, то есть соответственно B 8 ZS и HDB 3.

Физическая длина интерфейса PRI колеблется от 100 до 1000 м в зависимости от схемы подключения устройств (рис. 16.5).

Дело в том, что при небольшом количестве терминалов (ТЕ1 или ТЕ2+ТА) раз­решается не использовать местную офисную АТС, а подключать до 8 устройств к одному устройству типа NT 1 (или NT 2 без коммутационных возможностей) по схеме монтажного ИЛИ (подключение напоминает подключение станций к ко­аксиальному кабелю Ethernet , но только в 4-проводном варианте). При подклю­чении одного устройства ТЕ (через терминальные резисторы R , согласующие па­раметры линии) к сетевому окончанию NT (см. рис. 16.5, а ) длина кабеля может достигать 1000 м . При подключении нескольких устройств к пассивному кабелю (см. рис. 16.5, б ) максимальная длина кабеля сокращается до 100- 200 м . Правда, если эти устройства сосредоточены на дальнем конце кабеля (расстояние между ними не превышает 25- 50 м ), то длина кабеля может быть увеличена до 500 м (рис. 16.5, в). И, наконец, существуют специальные многопортовые устройства NT 1, которые обеспечивают звездообразное подключение до 8 устройств, при этом дли­на кабеля увеличивается до 1000 м (рис. 16.5, г ).

Адресация в сетях ISDN

Технология ISDN разрабатывалась как основа всемирной телекоммуникацион­ной сети, позволяющей связывать как телефонных абонентов, так и абонентов других глобальных сетей - компьютерных, телексных. Поэтому при разработке схемы адресации узлов ISDN необходимо было, во-первых, сделать эту схему достаточно емкой для всемирной адресации, а во-вторых, совместимой со схема­ми адресации других сетей, чтобы абоненты этих сетей, в случае соединения сво­их сетей через сеть ISDN , могли бы пользоваться привычными форматами адре­сов. Разработчики стека TCP / IP пошли по пути введения собственной системы адресации, независимой от систем адресации объединяемых сетей, а разработчи­ки технологии ISDN пошли по другому пути - они решили добиться использо­вания в адресе ISDN адресов объединяемых сетей.

Основное назначение ISDN - передача телефонного трафика. Поэтому за осно­ву адреса ISDN был взят формат международного телефонного плана номеров, описанный в стандарте ITU - T Е.163. Однако этот формат был расширен для поддержки большего числа абонентов и для использования в нем адресов других сетей, например Х.25. Стандарт адресации в сетях ISDN получил номер Е.164.

Формат Е.163 предусматривает до 12 десятичных цифр в номере, а формат адре­са ISDN в стандарте Е.164 расширен до 55 десятичных цифр. В сетях ISDN различают номер абонента и адрес абонента. Номер абонента соответствует точ­ке Т подключения всего пользовательского оборудования к сети. Например, вся офисная АТС может идентифицироваться одним номером ISDN . Номер ISDN состоит из 15 десятичных цифр и делится, как и телефонный номер по стандарту Е.163, на поле «Код страны» (от 1 до 3 цифр), поле «Код города» и поле «Номер абонента». Адрес ISDN включает номер плюс до 40 цифр подадреса. Подадрес используется для нумерации терминальных устройств за пользовательским ин­терфейсом, то есть подключенных к точке S . Например, если на предприятии име­ется офисная АТС, то ей можно присвоит один номер, например 7-095-640-20-00, а для вызова абонента, имеющего подадрес 134, внешний абонент должен набрать номер 7-095-640-20-00-134.

При вызове абонентов из сети, не относящейся к ISDN , их адрес может непо­средственно заменять адрес ISDN . Например, адрес абонента сети Х.25, в кото­рой используется система адресации по стандарту Х.121, может быть помещен целиком в поле адреса ISDN , но для указания, что это адрес стандарта Х.121, ему должно предшествовать поле префикса, в которое помещается код стандарта ад­ресации, в данном случае стандарта Х.121. Коммутаторы сети ISDN могут обра­ботать этот адрес корректно и установить связь с нужным абонентом сети Х.25 через сеть ISDN , либо коммутируя канал типа В с коммутатором Х.25, либо пе­редавая данные по каналу типа D в режиме коммутации пакетов. Префикс опи­сывается стандартом ISO 7498.

Стандарт ISO 7498 определяет достаточно сложный формат адреса, причем ос­новой схемы адресации являются первые два поля. Поле AFI (Authority and FormatIdentifier ) определяет значения всех остальных полей адреса и формат этих полей. Значением поля AFI является один из 6 типов поддоменов глобального домена адресации:

- четыре типа доменов соответствуют четырем типам публичных телекоммуни­кационных сетей - сетей с коммутацией пакетов, телексных сетей, публич­ных телефонных сетей и сетей ISDN ;

- пятый тип домена - это географический домен, который назначается каждой стране (в одной стране может быть несколько географических доменов);

- шестой тип домена - это домен организационного типа, в который входят ме­ждународные организации, например ООН или АТМ Forum .

За полем AFI идет поле IDI (Initial Domain Identifier - начальный идентифика­тор домена), а за ним располагается дополнительное поле DSP (Domain SpecificPart ), которое может нести дополнительные цифры номера абонента, если раз­рядности поля INI не хватает.

Определены перечисленные ниже значения AFI .

- Международные сети с коммутацией пакетов со структурой адресов в стандар­те Х.121 - 36, если адрес задается только десятичными цифрами, и 37, если ад­рес состоит из произвольных двоичных значений. При этом поле INI имеет формат в 14 десятичных цифр, а поле DSP может содержать еще 24 цифры.

- Международные сети ISDN со структурой адресов в стандарте Е.164 - 44, если адрес задается только десятичными цифрами, и 45, если адрес состоит из произвольных двоичных значений. При этом поле IDI имеет формат в 15 десятичных цифр, а поле DSP может содержать еще 40 цифр.

- Международные телефонные сети PSTN со структурой адресов в стандарте Е.163 - 42, если адрес задается только десятичными цифрами, и 43, если ад­рес состоит из произвольных двоичных значений. При этом поле IDI имеет формат в 12 десятичных цифр, а поле DSP может содержать еще 26 цифр.

- Международные географические домены со структурой адресов в стандарте ISO DCC (Digital Country Codes ) - 38, если адрес задается только десятич­ными цифрами, и 39, если адрес состоит из произвольных двоичных значе­ний. При этом поле INI имеет формат в три десятичных цифры (код страны), а поле DSP может содержать еще 35 цифр.

- Домен международных организаций. Для него однобайтовое поле IDI содер­жит код международной организации, от которой зависит формат поля DSP .

Для первых четырех доменов адрес абонента помещается непосредственно в поле IDI . Для пятого и шестого типов доменов IDI содержит только код страны или код организации, которая контролирует структуру и нумерацию части DSP .

Еще одним способом вызова абонентов из других сетей является указание в адресе ISDN двух адресов: адреса ISDN пограничного устройства, например, соединяюще­го сеть ISDN с сетью Х.25, и адреса узла в сети Х.25. Адреса должны разделяться специальным разделителем. Два адреса используются за два этапа - сначала сеть ISDN устанавливает соединение типа коммутируемого канала с пограничным уст­ройством, присоединенным к сети ISDN , а затем передает ему вторую часть адреса, чтобы это устройство осуществило соединение с требуемым абонентом.

Стек протоколов и структура сети ISDN

В сети ISDN существует два стека протоколов: стек каналов типа D и стек кана­лов типа В (рис. 16.6).

Каналы типа D образуют достаточно традиционную сеть с коммутацией пакетов. Прообразом этой сети послужила технология сетей Х.25. Для сети каналов D оп­ределены три уровня протоколов: физический протокол определяется стандар­том I .430/431, канальный протокол LAP - D определяется стандартом Q .921, а на сетевом уровне может использоваться протокол Q .931, с помощью которого вы­полняется маршрутизация вызова абонента службы с коммутацией каналов, или же протокол Х.25 - в этом случае в кадры протокола LAP - D вкладываются па­кеты Х.25 и коммутаторы ISDN выполняют роль коммутаторов Х.25.

Сеть каналов типа D внутри сети ISDN служит транспортной сетью с коммута­цией пакетов для так называемой системы сигнализации номер 7 ( Signal SystemNumber 7, SS 7). Система SS 7 была разработана для целей внутреннего мони­торинга и управления коммутаторами телефонной сети общего назначения. Эта система применяется и в сети ISDN . Служба SS 7 относится к прикладному уровню модели OSI . Конечному пользователю ее услуги недоступны, так как со­общениями SS 7 коммутаторы сети обмениваются только между собой. В России применяется несколько модифицированный вариант этой системы сигнализации под названием общеканальная сигнализация № 7 (ОКС 7). Термин «общеканаль­ная» означает, что сообщения сигнализации передаются по выделенному слу­жебному каналу, общему для всех пользовательских каналов, а по последним пе­редается только информация пользователей, и никакая другая.

Каналы типа В образуют сеть с коммутацией цифровых каналов. В терминах модели OSI на каналах типа В в коммутаторах сети ISDN определен только протокол физического уровня - протокол I .430/431. Коммутация каналов типа В происходит по указаниям, полученным по каналу D . Когда пакеты протокола Q .931 маршрутизируются коммутатором, то при этом происходит одновремен­ная коммутация очередной части составного канала от исходного абонента к конечному.

Протокол LAP - D принадлежит семейству HDLC , к которому относится и опи­санный в главе 7 протокол LLC 2. Протокол LAP - D обладает всеми родовыми чертами этого семейства, но имеет и некоторые особенности. Адрес кадра LAP - D состоит из двух байтов - один байт определяет код службы, которой пересыла­ются вложенные в кадр пакеты, а второй используется для адресации одного из терминалов, если у пользователя к сетевому окончанию NT 1 подключено несколь­ко терминалов. Терминальное устройство может поддерживать разные служ­бы - службу установления соединения по протоколу Q .931, службу коммутации пакетов Х.25, службу мониторинга сети и т. п. Протокол LAP - D обеспечивает два режима работы: с установлением соединения (единственный режим работы протокола LLC 2) и без установления соединения. Последний режим использует­ся, например, для управления и мониторинга сети.

Протокол Q .931 переносит в своих пакетах адрес ISDN вызываемого абонента, на основании которого и происходит настройка коммутаторов на поддержку со­ставного канала типа В. Процедуру установления соединения по протоколу Q .931 иллюстрирует рис. 16.7.

Использование служб ISDN для передачи данных

Несмотря на значительные отличия от аналоговых телефонных сетей, сети ISDN сегодня используются в основном так же, как аналоговые телефонные сети, то есть как сети с коммутацией каналов, но только более скоростные: интерфейс BRI дает возможность установить дуплексный режим обмена со скоростью 128 кбит/с (логическое объединение двух каналов типа В), а интерфейс PRI - 2,048 Мбит/с. Кроме того, качество цифровых каналов гораздо выше, чем аналоговых. Это значит, что процент искаженных кадров будет гораздо ниже, а полез­ная скорость обмена данными существенно выше.

Обычно интерфейс BRI используется в коммуникационном оборудовании для подключения отдельных компьютеров или небольших локальных сетей, а интерфейс PRI - в маршрутизаторах, рассчитанных на сети средних размеров.

Что же касается объединения компьютерных сетей для поддержки службы с ком­мутацией пакетов, то здесь возможности сетей ISDN не слишком велики.

На каналах типа В режим коммутации пакетов поддерживается путем постоян­ного или коммутируемого соединения с коммутатором сети Х.25. То есть каналы типа В в сетях ISDN являются только транзитными для доступа к «настоящей» сети Х.25. Собственно, это сводится к первому случаю использования сети ISDN - только как сети с коммутацией каналов.

Развитие технологии трансляции кадров на каналах типа В - технологии frame relay - привело к тому, что сети frame relay стали самостоятельным видом сетей со своей инфраструктурой каналов и коммутаторов.

Остается служба коммутации пакетов, доступная по каналу D . Так как после пе­редачи адресной информации канал D остается свободным, по нему можно реа­лизовать передачу компьютерных пакетов Х.25, поскольку протокол LAP - D по­зволяет это делать. Чаще всего сеть ISDN используется не как замена сети Х.25, а как разветвленная сеть доступа к ней, как к менее географически распростра­ненной и узкоспециализированной (рис. 16.8). Такая услуга обычно называется «доступ к сети Х.25 через канал типа D ». Скорость доступа к сети Х.25 по каналу типа D обычно не превышает 9600 бит/с.

Сети ISDN не рассматриваются разработчиками сетей передачи данных как хо­рошее средство для создания магистрали. Основная причина - отсутствие ско­ростной службы коммутации пакетов и невысокие скорости каналов, предостав­ляемых конечным пользователям. Для целей же подключения мобильных и домашних пользователей, небольших филиалов и образования резервных кана­лов связи сети ISDN сейчас используются очень широко, естественно там, где они существуют. Производители коммуникационного оборудования выпускают широкий спектр продуктов для подключения локальных сетей к ISDN - терми­нальных адаптеров, удаленных мостов и офисных маршрутизаторов невысокой стоимости.