Сеть ISDN

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В современных телекоммуникационных сетях используется множество разнообразных технологий и протоколов. Аналоговые системы связи все меньше отвечают требованиям времени, хотя из-за своей доступности они еще достаточно широко используются для телефонии и низкоскоростной передачи данных. Во всем мире растет количество цифровых сетей с интеграцией услуг (ISDN - Integrated Services Digital Network), которые создаются отчасти на базе оборудования и каналов существующих телефонных сетей общего пользования (ТСОП).

ISDN - цифровая сеть с интеграцией служб. Это наложенная цифровая сеть, которая организуется на существующей аналоговой телефонной сети общего пользования, обеспечивает набор цифровых услуг, доступных конечному пользователю. ISDN осуществляет преобразование в цифровую форму телефонной сети. Таким образом, по телефонным проводам с терминала пользователя можно передать голос, данные, текст, графику, музыку, видео и другие исходные материалы. Сторонники ISDN представляют себе мировую сеть подобно существующей в настоящее время телефонной сети с той лишь разницей, что предполагается цифровая передача и комплекс новых услуг.

Принципиальное отличие ISDN от существующей аналоговой сети заключается в том, что технология ISDN позволяет организовать коммутируемые цифровые каналы непосредственно от пользователя к пользователю. Использовать этот цифровой канал можно по-разному:

1. качественная телефонную связь с мгновенным установлением соединения и большое количество сервисных функций (до 230), высокая гарантия сохранности информации при ее прохождении по каналам связи.

2. вторая телефонная линия без каких либо затрат.

3. организация видео-конференции в реальном времени с участием нескольких абонентов. Эта услуга может быть полезна в тех сферах деятельности, где необходим оперативный обмен видео информацией.

4. при существующем дефиците абонентских линий Вы можете телефонизировать офис, используя всего лишь одну медную телефонную пару. В-пятых, ISDN предоставляет уникальную возможность, объединения удалённых офисов в единую локальную сеть как внутри города, так и между городами, со скоростью до 128 кB/с.

Сети цифровой телефонии состоят из станций ISDN (или ISDN-АТС), которые коммутируют цифровые потоки, содержащие любую информацию: речь, данные, видео и т.п. В отличие от аналоговых, станции ISDN могут работать как одна большая АТС, предоставляя целый ряд других дополнительных услуг. С целью стандартизации для взаимодействия учрежденческих АТС с телефонной сетью общего пользования (ТФОП) с помощью ISDN решено использовать протокол абонентского доступа EDSS1, а для протокола межстанционной сигнализации ведомственных ISDN АТС стандартизован протокол Qsig.

В ISDN предусмотрены основной доступ, используемый обычно при подключении одного абонента и первичный доступ, используемый, как правило, при подключении учрежденческих станций. Основной и первичный доступ могут быть организованы на парах медных жил существующих абонентских линий. Наличие универсального стыка пользователь сеть дает возможность подключать различные оконечные установки для различных видов информации к одной «штепсельной розетке связи».

По сети ISDN можно передавать любую информацию, которая может быть представлена в цифровом виде и передаваться по битам.

За время своего развития концепция ISDN пережила взлеты и падения, связанные с колебанием потребностей рынка и наличием у абонентов компьютеров. В настоящее время большинство коммутационных станций на телефонных сетях развитых стран поддерживают функции ISDN.

Однако и у ISDN есть свои проблемы, выражающиеся как в недостаточной стандартизации, так и в необходимости замены программного обеспечения каждой АТС. Это обходится недешево и требует наличия у оператора сети колоссальной интуиции, потому что в данном случае шаг в сторону - это провал. Время «жизни» коммутационного оборудования - несколько десятков лет, поэтому в случае оказания новой услуги заменять его каждый раз нецелесообразно, но и не делать этого нельзя: ведь налицо неуклонный рост требований к увеличению числа функций, которые должны быть поддержаны сетью. При этом не только усложняется структура сетей, но и становятся более трудоемкими процессы управления и эксплуатации.

ISDN - это попытка стандартизации услуг абонента, интерфейса пользователь / сеть и сетевых и межсетевых возможностей. Стандартизация услуг абонента производится для создания гарантированного уровня международной совместимости. Стандартизация ин пользователь / сеть стимулирует производителей к разработке данного интерфейса. Стандартизация сетевых и межсетевых возможностей помогает достичь цели построения глобальной мировой сети и обеспечивает гарантии, что сети ISDN смогут легко друг с другом связываться. Пользовательская оснастка ISDN включает приложения высокоскоростной обработки изображений, дополнительные телефонные линии для обеспечения телекоммутирующей индустрии, высокоскоростную передачу файлов, средства видеоконференций, средства передачи голосовой информации.

Объектом исследования являются сети ISDN. Предметом исследования - характеристики и возможности сетей ISDN/

Цель ВКР: исследовать современное состояние сетей ISDN. Задачи исследования:

· оценить передачу по сетям разнородной информации: голос, данные, текст, графику, музыку, видео.

· рассмотреть услуги, предоставляемые сетью ISDN.

1. Основы сетей и технологий ISDN

1.1 Общие сведения об ISDN

ISDN - это сеть, обеспечивающая полностью цифровые соединения между оконечными устройствами для поддержания широкого спектра речевых и информационных услуг. По своей сути ISDN - это цифровой вариант аналоговых телефонных линий с коммутацией цифровых потоков, или, иначе, сеть из цифровых телефонных станций, соединенных друг с другом цифровыми каналами.

ISDN относится к набору цифровых услуг, которые становятся доступными для конечных пользователей. ISDN предполагает оцифровывание телефонной сети для того, чтобы голос, информация, текст, графические изображения, музыка, видеосигналы и другие материальные источники могли быть переданы конечному пользователю по имеющимся телефонным проводам и получены им из одного терминала конечного пользователя. ISDN является попыткой стандартизировать абонентские услуги, интерфейсы пользователь / сеть и сетевые и межсетевые возможности. Стандартизация абонентских услуг является попыткой гарантировать уровень совместимости в международном масштабе. Стандартизация интерфейса пользователь / сеть стимулирует разработку и сбыт на рынке этих интерфейсов изготовителями, являющимися третьей участвующей стороной. Стандартизация сетевых и межсетевых возможностей помогает в достижении цели возможного объединения в мировом масштабе путем обеспечения легкости связи сетей ISDN друг с другом.

Применения ISDN включают быстродействующие системы обработки изображений (такие, как факсимиле Group 1V), дополнительные телефонные линии в домах для обслуживания индустрии дистанционного доступа, высокоскоростную передачу файлов и проведение видео конференций. Передача голоса, несомненно, станет популярной прикладной программой для ISDN.

Основной отличительной особенностью сети ISDN от обычной аналоговой телефонной сети является то, что ISDN-станции обеспечивают коммутацию цифровых, а не аналоговых, потоков А.П. Пятибратов, Л.П. Гудыно, А.А. Кириченко Вычислительные системы, сети и телекоммуникации.. 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 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.

1.2 История развития сетей и технологий ISDN

Популярность технологии ISDN на рынке непосредственно связана с эффективностью решений, построенных на её основе. Причиной смены технологий обычно является большая экономическая конкурентоспособность новых технических решений по сравнению со старыми. В условиях рыночных отношений экономический фактор в итоге является главным.

Технологии ISDN и Frame Relay возникли в результате интеграционного процесса, происходящего в современных телекоммуникациях и охватывающего сети телефонии и передачи данных.

Этапы революции сетей передачи данных шло параллельно с развитием технологии телефонной связи и опиралось на развитие цифровой первичной сети. Первым этапом является переход от аналоговой к цифровой первичной сети и создание интегрированных цифровых сетей IDN (Integrated Digital Network) в области цифровой телефонии. В период сети передачи данных используют принцип модемной передачи на участках «пользователь-сеть», но на участках «узел-узел» операторы сетей передачи данных начали применять выделенные цифровые каналы первичной цифровой сети PDH, в особенности канал Е1. Переход к цифровым каналам значительно улучшил показатели качества сетей и стимулировал развитие протоколов пакетной коммутации. Наиболее известным протоколом пакетной коммутации в это время становится протокол X.25, до сих пор широко распространенный в мировой практике.

Дальнейшее развитие компьютерных технологий и рост требований к пропускной способности сетей привели к модернизации протоколов пакетной коммутации. Этот период развития телекоммуникаций характеризуется переходом от IDN, обеспечивающий передачу трафика в цифровом виде и предоставляющих услуги аналоговой телефонии, к цифровым сетям с интеграцией служб ISDN, обеспечивающим доведение цифрового потока до пользователя. Основанием для этого перехода послужило, с одной стороны, развитие технологии IDN, создавшей условия для передачи в сети цифрового потока без АЦП (аналогово-цифровых преобразователей), а с другой стороны, рост популярности передачи данных, потребовавшей от операторов телефонной связи расширения номенклатуры услуг. Таким образом, технология ISDN основана на использовании существующих каналов связи для передачи цифровой информации и заключается в доведении цифрового потока до пользователя, без радикального изменения структуры сети.

Название ISDN (integrated system digital network - интегрированные цифровые сети) было предложено группой XI CCITT в 1971 году. П. Боккер, ISDN. Цифровая сеть с интеграцией служб. Понятия, методы, системы Рекомендации описывают стандартный набор интерфейсов и сигнальных протоколов для передачи голоса и данных по обычным телефонным линиям. Благодаря ISDN различные устройства типа телефонов, компьютеров, факс-аппаратов могут одновременно передавать и принимать цифровые сигналы после установления коммутируемого соединения с абонентом на противоположном конце. Таким образом, ISDN позволяет сделать все соединение между конечными узлами (а не только между АТС) цифровым.

Первая ISDN-станция была введена в эксплуатацию в 1976 году. Первоначально ISDN воспринималась как средство модернизации существующей телекоммуникационной инфраструктуры, или, если говорить более конкретно, как новый способ передачи речевых сообщений. Однако использование ISDN только в качестве звукового сервиса явно не оправдывало финансовых затрат на развитие и внедрение новой технологии. Собственно говоря, концепция ISDN изначально предполагала гораздо более широкий спектр возможностей, нежели простая замена устаревших аналоговых телефонных аппаратов на более модные цифровые терминалы.

Технология ISDN обеспечила транспортную среду для передачи цифрового трафика от пользователя до пользователя без использования АЦП. В результате возникла необходимость в оптимизации протокола X.25 и удаления из него различных алгоритмов квитирования и восстановления данных, которые на этапе развития ISDN оказались избыточными. В результате появился протокол Frame Relay.

Третьим этапом является переход к широкополосным услугам и интеграции ISDN с широкополосными сетями (сетями передачи видеоизображения, высокоскоростными сетями передачи данных, кабельного телевидения и т.д.). С точки зрения развития технологии передачи данных этот этап характеризуется постепенным переходом от технологии Frame Relay к технологиям АТМ.

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.

В российской практике технология ISDN начала внедряться сначала на ведомственных сетях, а затем на сети общего пользования.

1.3 Интерфейсы доступов ISDN

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

Базовый доступ ISDN (Basic Rate Interface) представляет собой два логических информационных В-канала со скоростью передачи данных по 64 кбит/с каждый и один служебный D-канал со скоростью передачи 16 кбит/с. Доведение цифрового потока до пользователя реализуется посредством и осуществляется в так называемой стандартной точке или интерфейсе U. Сетевое окончание (NT), являющееся частью канала BRI, соединяет существующий двухпроводный электрический абонентский кабель. Подключение к кабелю канала U с аппаратурой пользователя через 4-х проводную шину S (см. рис. 1).

Рисунок - 1 Структура базового доступа

Посредством S/T-интерфейса осуществляется разводка внутри офиса компании либо квартиры с помощью двух парного кабеля; при этом обеспечивается параллельное подключение до восьми ISDN устройств (см. Приложение В):

Конструктивно шина S представляет собой 4-х проводную кабельную линию с подключением терминалов к интерфейсу через разъём RJ45 стандарта DIS8877.

Так как первоначально ISDN создавалась для передачи голоса и изображения (факс), начнем именно с этих приложений. Для факсов сети ISDN особенно привлекательны, так как может обеспечить высокое разрешение (до 16 линий/мм и лучше) при разумном времени передачи.

Для иллюстрации взаимодействия различных частей ISDN рассмотрим рис. 2.

Рисунок -2 Традиционная схема сети ISDN

Network termination 1 (NT-1) представляет собой прибор, который преобразует 2-проводную ISDN-линию (от телефонной компании), называемую u-интерфейсом, в 8-проводный S/T-интерфейс. Как правило, к точке Т может быть подключено только одно оконечное устройство. NT2 же предназначено для подключения большого числа разнотипного оборудования (функции NT1 и NT2 могут быть совмещены в одном приборе). Допускается объединение интерфейсов NT2 и TA; возможна работа нескольких NT1 с одним NT2. Интерфейс NT2 может обеспечивать внутриофисный трафик, образуя шину, к которой может подключаться несколько терминалов. Терминальное оборудование (TE) в режиме точка-точка может быть подключено к системе кабелем длиной до 1 км, реальным ограничением служит ослабление в 6 дБ на частоте 96 кГц. В режиме точка-мультиточка (до 8 терминалов) подсоединение производится параллельно, но длина шины в этом случае не должна превышать 200 м (по временным ограничениям). Терминалы, чтобы не вносить искажений, должны иметь входное сопротивление не ниже 2500 Ом. Шина согласуется 100 омным сопротивлением, как со стороны NT1, так с противоположного удаленного конца (это справедливо для принимающих и передающих пар проводов). Оборудование, следующее рекомендациям ISDN, может подключаться в точках S и T. Схемы кабелей, объединяющих интерфейсы ISDN с оконечным оборудованием, показаны на рис. 3.

Рисунок - 3 Кабели и разъемы в каналах ISDN

Все виды услуг могут быть разделены на три группы по форме доступа к 64 кбит/с:

1. Услуги, для которых меняется лишь скорость исполнения (например, файловый обмен или электронная почта).

2. Принципиально новые услуги, которые недоступны при низких скоростях обмена, например, факсимильная передача со скоростью 3-4 секунды на страницу (против 20-30 сек при низких скоростях); видеотекст (напр., Prestel в Англии, Minitel во Франции или Bildschirmtext в Германии).

3. Услуги, абсолютно невозможные при скоростях ниже 64 кб/с. Например, видеотелефон или высококачественная передача звука (G.722; ADPCM - adaptive differential pulse code modulation). Телефония часто использует каналы со скоростью передачи 32 кбит/с (G.721). Полоса звукового сигнала равна 50 Гц - 20 кГц.

Функционально здесь могут быть реализованы следующие классы услуг (помимо названных существуют и некоторые другие разновидности услуг, которые будут описаны ниже в табл. 4.3.5.4):

1. Цифровая телефония

2. Служба коммутации каналов

3. Коммутация пакетов (Х.25)

4. Cлужба данных Frame Relay

5. E-mail

6. Цифровое видео

7. Teletext

8. Факсимильная связь (группа VI)

9. Ускоренный набор номера

10. Служба идентификации вызывающей стороны

11. Конференц-связь (групповые номера)

12. Переадресация вызова

Эталонная конфигурация системы передачи и приема сигналов, а также подачи питания на терминальное оборудование показана на рис. 4. Передаваемая по проводам мощность составляет 1-0.5 Вт.

Рисунок - 4 Эталонная конфигурация системы передачи и приема сигналов, а также подачи питания на терминальное оборудование

Логика взаимодействия различных частей сети isdn показана на рис. 5.

Рисунок - 5 Взаимодействие основных протоколов ISDN

Терминальное оборудование подключается к NT через трансформатор (см. рис. 6). На входе трансиверов используются схемы защиты от переходных процессов в линиях связи.

Рисунок - 6 Терминальный ISDN-интерфейс

Нормальная амплитуда сигнала составляет 750 мВ. Формат кадра первого уровня показан в Приложении В, он содержит 48 бит и имеет длительность 250 мксек. Физическая скорость обмена составляет 192 Кбит/с (~5,2 мксек на бит). Блок-схема терминального ISDN-интерфейса показана на рис. 6. Питание интерфейса осуществляется через 4-проводный выходной кабель. На вход интерфейса подается импульсно-кодовый модулированный сигнал (ИКМ). Интерфейс обеспечивает доступ к B- и D-каналам. Для направления NT -> TE (связь сетевого оборудования с терминальным) первыми битами кадра являются F/L-пары. Раз чередование нарушено, до завершения кадра должно присутствовать еще одно такое нарушение. Бит F_A реализует это второе нарушение чередования полярности. A-бит используется в процедуре активации для того, чтобы сообщить терминалу о том, что система синхронизована. Активация может проводиться по инициативе терминала или сетевого оборудования, а деактивация может быть выполнена только сетью. Помимо B1, B2 (байты выделены стрелками) и D-каналов формируются также виртуальные E- и A-каналы. E-канал служит для передачи эхо от NT1 к TE в D-канале. Существует 10-битовое смещение (задержка) между D-битом, посылаемым терминалом, и E-битом эхо (отмечено стрелкой Приложении В). M-бит используется для выделения мультифреймов (эта услуга недоступна в Европе). M-бит идентифицирует некоторые F_A-биты, которые могут быть изъяты для того, чтобы сформировать канал управления (например, при проведении видеоконференций). S-бит является резервным. Назначения различных вспомогательных каналов собраны в таблице 1.

Таблица - 1 Вспомогательные каналы

A	4-килогерцный аналоговый телефонный канал
B	Цифровой ИКМ-канал для голоса и данных с полосой 64 кбит/c
C	Цифровой канал с полосой 8 или 16 кбит/c
D	Цифровой канал для внедиапазонного управления с полосой 16 кбит/c
E	Цифровой канал isdn для внутреннего управления с полосой 64 кбит/c
H	Цифровой канал с полосой 384, 1536 или 1920 кбит/c

Следует обратить внимание на то, что базовый ISDN-канал содержит два В-канала по 64 кбит/c и один D-канал с 16 кбит/c. Первичный же isdn-канал содержит 24 или 30 стандартных В-каналов и один D-канал с полосой 64 кбит/c.

На первом уровне протокола разрешаются конфликты доступа терминалов к D-каналу. Активация и деактивация осуществляется сигналом <info>. info=0 означает отсутствие сигнала в линии. info=1 передает запрос активации от терминала к NT. info=2 передается от NT к TE с целью запроса активации или указывает, что NT активировано вследствие появления info=1.

Второй уровень решает проблему надежной передачи сообщений по схеме точка-точка. К каждому сообщению добавляется 16 контрольных чисел, включающих в себя идентификатор сообщения. Этот уровень описывает HDLC-процедуры, которые обычно называются процедурами доступа для D-канала. LAP D базировался первоначально на рекомендациях X.25 слоя 2, но в настоящее время процедуры LAP D функционально обогатились (разрешено много LAP для одного и того же физического соединения, что позволяет 8-ми терминалам использовать один D-канал). Уровень 2 должен передать уровню 3 сообщения, лишенные ошибок. На уровне 2 решается проблема повторной передачи пакетов в случае их потери или доставки с ошибкой. LAP D базируется на LAP B рекомендаций X.25 для уровня 2.

После установления канала уровень 2 может передавать информацию для уровня 3. Ниже (рис. 7) приведена последовательность обмена кадрами на уровне 2:

Рисунок - 7 Последовательность обмена кадрами на уровне 2

Третий уровень X.25 служит для доставки управляющих сообщений даже в случае отказа сети, именно здесь выполняется реконфигурация маршрута, если это необходимо. Сигнальный пакет 3-го уровня имеет формат (рис. 4.3.3.17):

Рисунок - 8 Формат сигнального пакета уровня 3

Эти пакеты следуют от терминала к коммутатору и наоборот. Первый октет (поле протокольный дискриминатор) дает D-каналу в будущем возможность поддержки нескольких протоколов. Приведенный код соответствует стандартному управляющему запросу пользователя. Третий октет (поле код запроса - call reference value) используется для идентификации запроса вне зависимости от типа коммуникационного канала, где этот запрос может быть реализован. Четвертый байт характеризует назначение пакета (например, Setup - запрос установления канала). Длина сообщения зависит от его типа. Стандарт не регламентирует содержания полей, следующих за полем тип сообщения, и они могут использоваться по усмотрению пользователя для расширения функциональных возможностей системы.

Первичный доступ (Primary Rate Interface) обеспечивает подключение к сети ISDN со скоростью передачи данных 2 Мбит/с. PRI используется для связи между учрежденческими АТС и ТФОП. PRI-интерфейс построен по тому же принципу, что и BRI-интерфейс. Один PRI обеспечивает 30 B-каналов по 64 кбит/с и один D-канал со скоростью 64 кбит/с. Соединение с помощью PRI возможно только в режиме «точка-точка». Конструктивно PRI представляет собой 4-х проводную электрическую линию. С целью стандартизации для взаимодействия учрежденческих АТС с телефонной сетью общего пользования (ТФОП) с помощью ISDN решено использовать протокол абонентского доступа EDSS1, а для протокола межстанционной сигнализации ведомственных ISDN АТС стандартизован протокол Qsig.

Рисунок - 9. Взаимодействие ведомственной сети и ТФОП

Главной функцией PRI является передача цифрового трафика в виде 30 стандартных каналов В и одного сигнального канала D 64 кбит/с. При этом структура первичного доступа во многом аналогична структуре базового доступа, описанной выше. Основу интерфейса также составляет схема (см. Приложение Б) с той лишь разницей, что вместо стандартных интерфейсов S и U используются интерфейсы S2M и U2K.

Цикловая структура первичного доступа ISDN (30В + D) по интерфейсам S/T и U соответствует структуре потока канала Е1 в форме ИКМ-31. Основные различия PRI и BRI состоят в следующем:

1. Соединение для PRI возможно только в режиме «точка-точка»; соединение в режиме «точка-многоточка», возможное для BRI, не обеспечивается для PRI;

2. Физический уровень PRI постоянно активен, в связи, с чем процедуры активации / деактивации интерфейса для PRI отсутствуют;

3. Питание интерфейса PRI не может быть фантомным, а должно обеспечиваться либо отдельным каналом питания, либо независимым источником питания;

4. Для организации сигнального обмена в PRI и в BRI используется выделенный канал сигнализации 64 кбит/с (канал D), который обычно соответствует 16-канальному интервалу ИКМ;

5. Структура протокола второго и третьего уровней для PRI полностью аналогична структуре протокола для BRI за исключением того, что процедура управления соединением через TEI заменена автоматически установленными значениями TEI для соединения «точка-точка» (обычно ТЕI=0);

Аппаратура связи построенная в соответствии с требованиями этого интерфейса называется ИКМ-30, а цифровой поток носит название: «Первичный групповой тракт». Номинальная скорость 2048 кбит/с. Относительная нестабильность ±50 бит на миллион. Ослабление соединительной линии должно изменяться пропорционально корню квадратному от частоты и не должно превышать 6 дБ на частоте 1024 кГц. Форма импульса - номинально прямоугольный.

Тип линейного сигнала - квазитроичный. Это означает, что нулевые биты передаются отсутствием импульса, а единичные биты передаются либо импульсом положительной полярности, либо отрицательной.

Полярность единичных импульсов меняется после каждой единицы на противоположную (таблицы 2 и 3).

Таблица -2 Коаксиальная и симметричная пара

Пар в каждом направлении	Одна коаксиальная пара	Одна симметричная пара
Полное нагрузочное сопротивление	75 Ом, резистивное	120 Ом, резистивное
Номинальное пиковое напряжение импульса	2.37 В	3 В
Пиковое напряжение в отсутствие импульса	0.237 В	0.3 В
Номинальная длительность импульса	244 нс
Коэффициент амплитуд импульсов относительно центра межимпульсного интервала	От 0.95 до 1.05
Искажения преобладания	От 0.95 до 1.05
Максимальный джиттер	В соответствии с § 2 Рекомендации Q.823

Таблица -3 Переходные влияния на дальний конец

Частотный диапазон (КГц)	Переходные влияния (дБ)
от 51 до 102	12
от 102 до 2048	18
от 2048 до 3072	14

Структура первичного группового потока Е1 (тракта ИКМ-30). Неструктурированный поток Е1 используется в сетях передачи данных и не имеет цикловой структуры. Поток Е1 с цикловой структурой имеет деление на 32 цифровых канала по 64 кбит/с в форме деления на канальные интервалы пронумерованные от 0 до 31. Канальный интервал 0 отводится на передачу сигнала цикловой синхронизации FAS (Frame Alignment Signal). На территории СНГ этот вариант цикловой структуры получил название ИКМ-31. Он используется в ряде систем передачи данных и в некоторых приложениях ISDN и B-ISDN (см. Приложение П).

Поток Е1 со сверхцикловой структурой имеет структуру цикла как и у ИКМ-31, но 16-й канальный интервал выделен для сверхцикловой синхронизации и сигнализации. Каналы от 1 до 15 и от 17 до 31 используются для передачи сообщений (например речи).

Сверхцикл состоит из 16 циклов, цикл из 32 цифровых канальных интервалов, один канальный интервал состоит из 8 битов. В нулевом цикле сверхцикла в 16 канальном интервале передается синхронизация сверхцикла - MFAS (Multi Frame Alignment Signal) и служебную информацию, в первом цикле сверхцикла в нем передается сигнализация на 1 и 17 разговорный каналы, во втором - сигнализация на 2 и 18, и т.д. и в 16-м цикле сверхцикла - сигнализация на 15 и 31 каналы (см. Приложение Р).

В случае использования ОКС №7 формат сигнальной информации в 16-м канале изменяется. К этому каналу подключается контроллер для передачи данных в цифровой форме, и сигнализация производится путем передачи информационных блоков через этот канал. Правила формирования блоков сигнализации описаны ниже. В последнее время для контроля качества связи вычисляется контрольная сумма (CRC-4) в структуре сверхцикла. Этот сверхцикл может быть не связан со сверхциклом MFAS, хотя тоже состоит из 16 циклов. Биты контрольной суммы C1..C4 передаются в нечетных циклах в нулевом канальном интервале в позиции первого бита, как показано ниже (см. рис. 10). Принимающее оборудование вычисляет контрольную сумму у принятого сигнала и сравнивает её с принятой. Если обнаружена ошибка, то в обратном направлении аппаратура сообщает об этом путем установки бита Е в состояние 1.

Рисунок - 10 Схема вычисления контрольной суммы (FCS/CRC)

2. Возможности сетей ISDN

2.1 Средства связи для подключения к ISDN

Согласно принятому Госкомсвязи РФ определению, средства связи для подключения к станциям с услугами ISDN подразделяются на терминальное оборудование, терминальные адаптеры и средства доступа (см. Приложение Г).

В соответствии со стандартами ETSI к терминальному оборудованию относятся цифровые речевые терминалы ISDN, реализующие услуги телефонии в полосах 3,1 и 7 Гц, видеотерминалы, системы видеоконференцсвязи, многофункциональные терминалы ISDN, телефаксы 4-й группы, терминалы телетекса. Кроме этого терминального оборудования, эталонная схема подключения к ISDN предусматривает также использование в качестве терминалов ISDN учрежденческо-производственных АТС (УПАТС).

С помощью такого оборудования пользователи могут подключиться к сети ISDN по базовому (BRI) или первичному (PRI) доступу и получать один из следующих видов услуг связи: телефонию в полосе 3,1 или 7 Кгц, передачу данных, телетекс, видеотекс, видеотелефонию. Некоторые виды терминального оборудования ориентированы на поддержку нескольких услуг (например, видеотелефоны ISDN на базе ПК обеспечивают еще и прием / передачу данных). Среди терминального ISDN-оборудования выделяются терминалы со встроенным интерфейсом V.24. Это комбинированные устройства, выполняющие функции и телефона ISDN, и «цифрового модема» для передачи данных через один B-канал со скоростью до 64 Кбит/с.

Устройства этого класса недороги (цены на терминал ISDN с интерфейсом V.24 и без него различаются незначительно) и идеально подходят для единичных пользователей (телекомпьютинг), которым необходим удаленный доступ к различным сетям: локальным, передачи данных и / или Интернет, а также для небольших рабочих групп, создающих ограниченный трафик.

Кроме основных услуг, терминальное оборудование может поддерживать еще и широкий спектр дополнительных: абонентский доступ, предоставление пользователю информации и перенаправление / удержание / ожидание телефонных вызовов. Последние виды услуг предназначаются преимущественно для абонентов ISDN, и каждая из них реализуется согласно своему стандарту, действующему на территории России. Абоненты национальной сети ISDN смогут пользоваться единым набором основных и дополнительных услуг независимо от фирм - производителей систем коммутации, разумеется, если терминальное оборудование имеет сертификат соответствия Госкомсвязи РФ.

Одни дополнительные услуги задаются на станциях ISDN, и для их поддержки от терминалов пользователей не требуется каких-либо специальных функций, а другие услуги могут быть задействованы по желанию пользователя при нажатии им специальных клавиш своего терминала. Наличие в устройстве подобных функций делает его более «интеллектуальным», что значительно влияет на стоимость. Большинство терминалов поддерживают только самые популярные дополнительные услуги: перенаправление / ожидание вызова, удержание линии, конференцсвязь трех абонентов, переносимость терминала, программирование абонентских мультиномеров. Таким образом, абонент сети ISDN может выбрать терминал, удовлетворяющий его потребностям.

Терминальные адаптеры

Поставщики средств связи предусмотрели различные варианты подключения к сети ISDN. Например, для тех, кто не хочет расставаться со своим телефонным аппаратом (факсом или компьютером), выпускаются специальные терминальные адаптеры (terminal adapter - TA). Это небольшие устройства (платы и т.д.), дополняющие стандартные средства связи (персональные компьютеры, факсы 2-й и 3-й групп, установки передачи данных по протоколу Х.25, аналоговые телефонные аппараты и т.д.) и обеспечивающие их интерфейс с ISDN. Таким образом, ТА служит для подключения к сети ISDN оборудования, которое не было специально разработано для этой сети.

Выпускаются два типа ТА - внешние и встроенные. Внешние выполнены в виде отдельного устройства со своим блоком. Они функционируют согласно одной заложенной в него программе, ориентированной на предоставление интерфейса с ISDN тому или иному типу терминального оборудования (например, имеются ТА для подключения терминалов, работающих по протоколу Х.25 или V.24 либо по интерфейсу a/b).

Встроенные ТА, например ISDN-адаптеры для персональных компьютеров, монтируются внутри последних и комплектуются различным программным обеспечением в зависимости от нужд пользователя. ПК, оснащенный таким ТА, в зависимости от типа ПО может выполнить функции факса 4-й группы, терминала для приема / передачи данных, телетекса, видеотекса. Поэтому ПК является универсальным терминалом ISDN.

Терминальные адаптеры, ориентированные на прием / передачу данных, могут поддерживать их динамическое сжатие на аппаратном уровне. Они компактны и удобны в использовании. Их весьма охотно применяют одиночные пользователи и небольшие рабочие группы пользователей для удаленного доступа к локальным и глобальным сетям. Кроме того, существуют ТА, совмещенные с другими средствами связи ISDN. Например, в телефонный терминал пользователя может быть интегрирован ТА для подключения ПК. В этом случае ПК по интерфейсу V.24 подключается непосредственно к телефону ISDN, и, используя его программные средства, может устанавливать соединения с другими пользователями.

ТА интегрируются и с сетевым окончанием (NT) для предоставления пользователю интерфейса a/b. В этом случае, помимо терминалов ISDN, можно подключить к такому сетевому окончанию еще и аналоговые телефоны, факсы 2-й и 3-й групп или ПК с аналоговым модемом (см. Приложение У).

Средства доступа

К средствам доступа относятся сетевые окончания (NT), мультиплексоры, мосты / маршрутизаторы.

Основной характеристикой функционирования сети ISDN является организация цифрового абонентского доступа на базе существующих двухпроводных линий. Данная задача потребовала введения на двухпроводном интерфейсе специального кодирования, которое позволяет использовать его для дуплексной передачи информации со скоростью 160 Кбит/с. Сопряжение двухпроводного интерфейса Uk0 (со стороны станции) и четырехпроводного интерфейса S0 (со стороны пользователя) требует применения специального устройства, называемого сетевым окончанием. Оно предназначено для подключения одной или нескольких пользовательских установок к сети ISDN по одной и той же линии. С точки зрения пользователя, сетевое окончание является средством доступа к ISDN.

Ниже приведены сертифицированные сетевые окончания, которые применяются на ТфОП России:

Для основного доступа ISDN: NT производства фирмы Siemens; NTBA производства фирмы ELCON (Германия), NT+2a/b (со встроенным терминальным адаптером для подключения аналоговых терминалов) производства фирмы Ascom, NT1+ (со встроенным терминальным адаптером для подключения аналоговых терминалов) производства фирмы CS Telecom (Франция).

Для первичного доступа ISDN: NTPM производства фирмы ELCON, NTLEPMGF (с возможностью подключения к оптоволоконной линии) производства фирмы ELCON.

Устройства для передачи данных

Мультиплексоры - устройства, обычно служащие для объединения нескольких линий BRI в одну - позволяют изменить стандартную конфигурацию абонентской линии и обеспечивают пользователю (в зависимости от его потребностей) более гибкий и удобный доступ к сети ISDN. Такие устройства могут предоставить ему ISDN-услуги на более высокой скорости, чем это позволяет основной доступ.

Использование подобного оборудования предполагает наличие у абонентов специальных терминалов, способных подключаться к нему (например, по интерфейсу V.35). Примером такого оборудования может служить инверсный мультиплексор для предоставления абоненту услуги видеотелефонии на скорости 384 Кбит/с. При установлении соединения с помощью этого мультиплексора происходит последовательная коммутация шести каналов в одном направлении, при этом маршрут каждого скоммутированного канала может различаться. Следовательно, и время распространения сигналов по каждому из каналов будет разное. Инверсный мультиплексор «сглаживает» эти задержки и позволяет терминальному оборудованию абонентов обмениваться данными через сеть ISDN по шести пользовательским каналам с качеством не хуже, чем по одному выделенному каналу со скоростью 384 Кбит/с. Подобные мультиплексоры также обеспечивают подключение удаленных абонентов к системе коммутации ISDN при использовании одного канала со скоростью 2048 Кбит/с.

Мосты/маршрутизаторы ISDN PRI/BRI - это устройства для объединения удаленных сегментов локальных сетей (Ethernet, Token Ring и др.) через каналы ISDN.

Обычно они рассчитаны на передачу трафика определенного стека протоколов, принадлежащего какой-либо одной сетевой операционной системе, со скоростью до 128 Кбит/с (по двум каналам B). Мосты/маршрутизаторы имеют специальные средства фильтрации трафика и могут частично или полностью выполнять функции маршрутизации последнего. Такие устройства стоят недорого и предназначены в основном для небольших и средних локальных сетей (на 10-50 рабочих станций).

Кроме этого, существует класс многофункциональных комбинированных устройств ISDN PRI/BRI. Как правило, они имеют модульную наращиваемую архитектуру и являются основой для создания крупных сетей. Подобные устройства представляют собой мощные многопротокольные маршрутизаторы и поддерживают большое число стеков протоколов различных производителей сетевого программного обеспечения, а также протоколов локальных и глобальных сетей (Ethernet, Fast Ethernet, FDDI, X.25, ATM и др.), реализованных для различных аппаратных платформ. В этих устройствах поддержка ISDN обеспечивается установкой специальных модулей, имеющих либо стык PRI, либо несколько стыков BRI. Помимо сервисных функций, реализуемых в более дешевых мостах/ маршрутизаторах, устройства этого класса предоставляют более широкую полосу пропускания, объединяя несколько каналов B. Они могут выступать и в качестве УПАТС, выполняя при этом простейшие функции коммутации каналов и обеспечивая таким образом возможность более эффективного их использования. Из всех устройств, рассмотренных нами в этой статье, мосты / маршрутизаторы BRI/PRI являются самыми дорогими и, как правило, применяются при построении крупных разнородных сетей, содержащих сотни рабочих станций.

2.2 Возможности технологии ISDN

ISDN - это услуга, предоставляемая большинством телефонных компаний, позволяющая осуществлять высокоскоростную передачу данных по существующим линиям связи. К этой высокоскоростной сети может подключаться большое количество самого разнообразного оборудования, что позволяет компаниям, офисы которых рассредоточены по всему миру, объединить их в единую сеть, при этом стоимость создания такой сети не очень велика. Недостатком данных сетей является недостаточная гибкость. Несмотря на это, ISDN является наиболее популярной средой для создания крупных сетей, и, похоже, эта технология сохранит такой статус на протяжении ближайших лет.

Но ISDN не является интуитивно понятной технологией. Для обеспечения эффективного удаленного доступа, такая сеть требует очень тщательного планирования. В данной статье мы постараемся осветить существующие способы решения этих проблем.

Т.к. ISDN является цифровой сетью, то, в отличие от обычных телефонных сетей, она обладает несколько большей надежностью и позволяет отказаться от модуляции и демодуляции данных до и после передачи. Базовой возможностью ISDN является цифровая передача данных со скоростью до 128 Кб/сек (до 512 Кб/с со сжатием). Т.к. физически данные передаются по обычной паре телефонных проводов, ISDN может использоваться практически везде, где установлен телефон. Но большинство телефонных линий имеет две пары проводов, причем одна пара не используется, что позволяет использовать вторую пару под ISDN. Это значительно снижает стоимость создания сети ISDN, т. к. становится ненужной перепрокладка кабеля, а также обеспечивается возможность совместного использования ISDN и обычных телефонных услуг.

Обычно физический канал ISDN имеет 3 логических канала: D, B1 и B2. Каждый канал представляет собой интервал времени в системе разделения времени, и создает логический интерфейс для оборудования, подключенного к сети. D-канал передает данные со скоростью не более 16 Кб/с, но основная его роль заключается не в этом. По D-каналу передается большое количество служебной информации об ISDN-вызове. Также D-канал используется для передачи сигнала об установлении соединения и динамического выделения однонаправленных каналов передачи данных (B-каналов). Каждый B-канал может работать либо в голосовом режиме, либо в режиме передачи данных. Каждый канал может функционировать независимо от другого канала. Данный механизм используется для передачи голоса и / или данных одновременно с другими ISDN-соединениями, динамического установления соединения и гибкой маршрутизации.

Другой возможностью использования ISDN являются соединения, использующее 23 B- и один D-канал. Существует несколько вариантов реализации такой сети, отличающиеся разным числом B-каналов. Как B-, так и D-каналы здесь работают со скоростью до 64 Кб/сек. На первый взгляд кажется, что это 1,5 Мб/с - скорость обычной локальной сети. Но сеть ISDN не позволяет работать на такой скорости, она имеет совсем другое назначение: создать каналы связи между распределенными узлами. ISDN дает возможность пользователям локальной сети динамически выделять каждый из каналов для передачи голоса, данных или других цифровых услуг без обращения в телефонную компанию J. Newman и D. Willis. «ISDN Connectivity», www.networkcomputing.com.

В качестве примера использования этой возможности можно привести следующий: нам требуется организовать службу по работе с клиентами. Т.к. телефонная линия у нас обычная, то в определенный момент времени мы можем разговаривать только с одним клиентом. Но если мы свяжем нашу офисную АТС (например, AVAYA Definity или Ericsson MD 110) с городской АТС через канал ISDN, то одновременно мы сможем обслуживать около 30 клиентов. Еще один пример - организация Call-центра предприятия мобильной связи. Чисто физически бывает трудно разместить операторов в одном помещении с коммутаторами. И тогда нам на помощь снова приходит ISDN: если мы перенаправим входящие звонки с коммутатора на плату компьютерной телефонии (например, Intel Dialogic или Excel Switch), а уже ее соединим через ISDN с офисной АТС (даже используя уже существующие городские телефонные линии), то опять-таки мы достигаем нужной цели: операторы сидят не в серверной, а в отдельном офисе, одновременно можем обслуживать до 30 абонентов (как уже отмечалось выше, число B-каналов зависит от реализации). Кроме того, плата компьютерной телефонии позволит нам не просто перенаправить звонок на оператора, но и организовать автоматические услуги: голосовую почту, автоматическую службу сервиса и многие другие, но это уже будет зависеть от используемого ПО.

Технология ISDN позволяет передавать данные с минимальными потерями, это основное ее преимущество перед традиционными технологиями, использующими модемы. Также каналы ISDN постоянно работают со скоростью 64 Кб/сек, время установления соединения составляет миллисекунды в отличие от обычных модемов, которым требуется на это несколько секунд. ISDN не позволяет достичь скорости арендованных линий связи, но зато стоимость ее ненамного больше, чем стоимость телефонного звонка.

Любому человеку, будь то специалист, работающий дома, или сетевой администратор крупной корпорации, необходима возможность передавать речевые, цифровые и видеоданные по телефонным линиям быстро и недорого. Возможности ISDN позволяют широко использовать данную технологию в самых различных областях современной жизни. Именно поэтому ISDN заслуживает самого серьезного внимания и наверняка будет широко распространяться в будущем.

Возможности ISDN так широки и разнообразны и могут комбинироваться различными способами.

По сети ISDN можно передавать любую информацию, которая может быть представлена в цифровом виде и передаваться по битам.
Услуги предоставляемые сетью ISDN:

услуги по передачи информации:

· 3.1 кГц Аудио (3.1 kHz Audio)

· Речь (Speech)

· Передача цифровой информации без ограничений (Unregistered Digital Info)

· Пакетный режим (Packet Mode)

услуги телесервиса:

· Телекс гр. 2/3 (telex Grp. 2/3)

· ISDN Телефония 3.1 кГц (telephony ISDN 3.1 kHz)

· ISDN Телефония 7 кГц (telephony ISDN 7 kHz)

· Телефакс гр. 4 (Telefax Grp. 4)

· Телетекс 64 кбит/с (Teletex 64 kbit/s)

· Видеотекс (Videotex)

· Видеотелефония (Videotelephony)

При использовании каждой из этих услуг абонент также может воспользоваться следующими дополнительными услугами:

- предоставление или запрет на предоставление сети своего номера;

- перенаправление вызова в случае, если номер занят или вызываемый абонент отсутствует;

- безусловное перенаправление вызова;

- определение или запрет на предоставление номера вызванного абонента;

- постановка вызова в режим ожидания;

- организация замкнутых групп пользователей;

- организация конференцсвязи;

- получение информации о стоимости разговора;

- идентификация злонамеренных вызовов и др.

Большая часть перечисленных дополнительных услуг знакома абонентам современных учрежденческих АТС (УАТС). При внедрении ISDN эти услуги становятся доступными абонентам не только одной станции, но и всей сети. Рассмотри более подробно описанные услуги.

ISDN и телефонная связь

Использование ISDN в качестве средства традиционной телефонной связи исторически явилось первой областью применения новой телекоммуникационной технологии. Разработанная как альтернатива обычным аналоговым сетям, она содержит ряд принципиальных особенностей и предоставляет пользователю ISDN-терминала следующие преимущества:

Наличие жидкокристаллического дисплея и расширенной телефонной клавиатуры для интерактивного управления вызовами и обмена сообщениями;

Практически мгновенное установление связи;

Возможность одновременного установления и удержания линии связи с тремя абонентами;

Возможность обмена текстовыми и речевыми сообщениями;

Возможность регулирования громкости принимаемой речи;

Повышенное качество звучания.

Инструментом связи является ISDN-телефон.

ISDN-телефоны позволяют обмениваться речевыми и текстовыми сообщениями, поддерживают аудиоконференции нескольких абонентов, практически мгновенно (в течение 1 с) производят набор номера, обеспечивают высокое качество передачи речи и имеют еще целый ряд дополнительных функций.

При использовании ISDN вы не будете иметь никаких проблем с взаимодействием с обычной телефонией. Если вы звоните на ISDN номер, то соединение произойдет на уровне обычной станции. Если вы звоните на ISDN номер другого города, то соединение произойдет между ISDN модулями разных городов через ISDN магистраль. Ну и если вы звоните на обычный номер другого города, то соединение происходит между станциями разных городов.

Видеотелефония

Когда появилась письменность, человечество по-разному ее воспринимало. Кто-то противился, кто-то восхищался. Когда появился телефон, письменность уже плотно вжилась в нашу жизнь. Но и у телефонов были как сторонники, так и противники. Но в наши дни телефон просто необходим, без него современный человек чувствует себя как бы отрезанным от мира.

Прогресс не стоит на месте. Теперь это - Видеотелефони. Для сеанса видеотелефонии необходимо, что бы обе стороны имели видеотелефон (ISDN телефон оборудованный камерой и экраном). Сеанс может происходить как в экономичном режиме (для экономии средств), так и в режиме максимального качества изображения, причем независимо от расстояния между абонентами.

Инструментом связи является ISDN-видеотелефон.

Видеотелефоны. Многие организации имеют географически удаленные подразделения, расположенные в других городах или странах. Сотрудникам этих филиалов приходится периодически выезжать в командировки для встреч с руководством, коллегами, заказчиками и поставщиками. С развитием сетей ISDN появилась реальная возможность заменить поездки сеансами видеотелефонии и, таким образом, не только сэкономить время и деньги, но и значительно повысить оперативность принятия решений.

ISDN и удаленный доступ

Сегодня работа любой средней или крупной компании, имеющей географические рассредоточенные офисы, вряд ли будет эффективной без организации удаленного доступа к локальным сетям филиалов. Однако решение этой проблемы путем использования выделенных линий обходится компаниям порой слишком дорого, а аналоговые модемы не способны обеспечить требуемого уровня производительности, особенно в последние годы, когда интенсивность информационных потоков резко возросла. Что же касается волоконно-оптических, радиорелейных и спутниковых каналов связи, то для основной массы компаний их стоимость все еще выглядит астрономической. В этом случае идеальным решением как раз и является технология ISDN, способная обеспечить и приемлемый уровень производительности, и необходимое качество передачи информации, и максимально полный перечень услуг - и все это за вполне доступную цену.