Характеристика сетей и технологий Integrated Services Digital Network

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Общие сведения о сети ISDN

1.1 Цели и история создания технологии ISDN

1.2 Компоненты ISDN

1.4 ISDN и эталонная модель взаимодействия открытых систем

1.5 Инкапсуляция ISDN

1.6 Использование ISDN

2. Сети и технологии ISDN

2.1 Типы пользовательского интерфейса, которые поддерживает ISDN

2.2 Адресация в сетях ISDN

2.3 Стек протоколов ISDN

2.4 Архитектура сети ISDN

2.5 Уровни ISDN

2.6 Использование служб ISDN в корпоративных сетях

3. Оборудование ISDN

3.1 Основное оборудование ISDN

3.2 Подключение пользовательского оборудования к сети ISDN

Заключение

Глоссарий

Список использованной литературы

Список сокращений

Введение

В данной работе рассматривается тема "Характеристика сетей и технологий ISDN". ISDN - цифровая сеть комплексного обслуживания. В соответствии с определением МСЭ ISDN - это сеть, обеспечивающая полностью цифровые соединения между оконечными устройствами: для поддержки широкого спектра речевых и неречевых услуг, доступ к которым осуществляется с помощью ограниченного набора стандартизованных многофункциональных интерфейсов. В ISDN предусмотрен основной доступ (базовый), используемый обычно при подключении одного абонента и первичный доступ, используемый, как правило, при подключении учрежденческих станций. Основной и первичный доступ может быть организован 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. Сети ISDN дали толчок развитию сетевой технологии.

Цель работы - исследование технологии и сетей ISDN. Объект исследования - технология ISDN. Предмет исследования - предпосылки появление, сущность и особенности устройства и функционирования сетей ISDN, технология ISDN и ее компоненты. ISDN - это международный стандарт связи для передачи голоса, видео и данных по цифровым телефонным линиям или обычным телефонным проводам. ISDN поддерживает скорости передачи данных от 64 Kbps (64,000 бит в секунду). Большинство линий ISDN, предоставляемых телефонными компаниями, являются на деле двумя линиями, объединенными в B-канал. Одну линию можно использовать для голосовой связи, вторую - для передачи данных. Либо можно использовать обе линии для передачи данных, получив скорость передачи 128 Kbps, втрое большую, чем предоставляют сегодняшние самые быстрые модемы.

В первоначальной версии ISDN использовалась передача в полосе частот основных групп. В другой версии, называемой B-ISDN, используется широкополосная передача, она может поддерживать скорости передачи до 1.5 Mbps (мегабайт в секунду). B-ISDN требует оптико-волоконного кабеля, и потому не нашла еще широкого применения.

ISDN предполагает, что по телекоммуникационным каналам передаются цифровые коды, следовательно, аналоговые сигналы в случае телефона или факса должны быть преобразованы соответствующим образом, прежде чем их можно будет передать. При передаче цифровых сигналов используется кодово-импульсная модуляция, впервые примененная во время второй мировой войны.

Широкое внедрение этого метода передачи относится к началу 60-х годов.

Чтобы обеспечить пропускную способность 64 Кбит/с по имеющимся телефонным проводам, не нарушая теоремы Шеннона, надо ставить ретрансляторы на расстоянии 2 км друг от друга (ведь ослабление сигнала в стандартном кабеле составляет около 15дБ/км). Последние достижения в телекоммуникационных технологиях существенно ослабили это ограничение. Унификация скоростей передачи данных в ISDN способствует уменьшению объема оборудования, так как исключает необходимость межсетевых интерфейсов, согласующих быстродействие отдельных частей сети.

Одной из наиболее массовых приложений ISDN является цифровая телефония. Человеческий голос можно удовлетворительно закодировать, используя лишь 6 бит, но вариации уровня входного сигнала приводит к тому, что нужно не менее 8 бит (с учетом логарифмической характеристики аналого-цифрового преобразователя - АЦП). Значения кодов, полученных в результате последовательных преобразований звука человеческой речи, сильно коррелированны, а это открывает дополнительные возможности для сжатия информации. Рассмотрим подробнее сети и технологии ISDN.

1. Общие сведения об ISDN

1.1 Цели и история создания технологии ISDN

network интерфейс адресация сеть

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 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. Термин «интегрированная сеть» 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 такая сеть 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, телетекст (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 4ESS был выпущен компанией Western Electric в 1976 году.

В результате работ, проводимых по стандартизации интегральных сетей в ССITT, 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: высокая 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. Наиболее давно в национальном масштабе эти сети работают в таких странах, как Германия и Франция. Тем не менее, доля абонентов ISDN даже в этих странах 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.

1.2 Компоненты ISDN

В число компонентов ISDN входят терминалы, терминальные адаптеры (ТА), оборудование завершения работы линии и оборудование завершения коммутации. Имеется два типа терминалов ISDN. Специализированные терминалы ISDN называются терминальным оборудованием типа 1. Терминалы, разрабатывавшиеся не для ISDN, такие, как DTE, которые появились раньше стандартов ISDN, называются терминальным оборудованием типа 2. Терминалы типа 1 подключают к сети ISDN через цифровую линию связи из четырех скрученных пар проводов. Терминалы типа 2 подключают к сети ISDN через терминальный адаптер. Терминальный адаптер ISDN может быть либо автономным устройством, либо платой внутри терминалов типа 2. Если терминал типа 2 реализован как автономное устройств, то он подключает к ТА через стандартный интерфейс физического уровня.

Следующей точкой соединения в сети ISDN, расположенной за пределами устройств терминала типа 1 и терминала типа2, является NT1 или NT2. Это устройства завершения работы сети, которые подключают четырехпроходной абонентский монтаж к традиционному контуру двухпроводной локальной сети. В Северной Америке NT1 является устройством "оборудования посылок заказчика" (CPE). В большинстве других частей света NT1 является частью сети, обеспечиваемой коммерческими сетями связи. NT2 является более сложным устройством, которое обычно применяется в "частных цифровых телефонных станциях с выходом в общую сеть" (PBX), и выполняет функции протоколов Уровней 2 и 3 и услуги по концентрации данных. Существует также устройство NT1/2. Это отдельное устройство, которое сочетает функции NT1 и NT2.

В ISDN задано определенное число контрольных точек. Эти контрольные точки определяют логические интерфейсы между функциональными группировками, такими, как ТА и NТ1. Контрольными точками ISDN являются точки R (контрольная точка между неспециализированным оборудованием ISDN и ТА), S (контрольная точка между терминалами пользователя и NT2), Т (контрольная точка между устройствами NT1 и NT2) и U (контрольная точка между устройствами NT1 и оборудованием завершения работы линии в коммерческих сетях связи). Контрольная точка U имеет отношение только к Северной Америке, где функция NT1 не обеспечивается коммерческими сетями связи.

1.3 Стандарты ISDN

Стандарты ISDN разрабатывались с учетом поддержки сетей Х.25.

Стандарты BRI и PRI определяют узкополосную ISDN (N-ISDN), а стандарты ISDN, ориентированные на сервис с более высокой пропускной способностью, - новую категорию ISDN, называемую широкополосной ISDN (B-ISDN). 

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.

Все услуги основаны на передаче информации в цифровой форме. Пользовательский интерфейс также является цифровым, то есть все его абонентские устройства (телефон, компьютер, факс) должны передавать в сеть цифровые данные. Организация цифрового абонентского окончания (Digital Subscriber Line, DSL) стала одним из серьезных препятствий на пути распространения ISDN, так как требовала модернизации миллионов абонентских окончаний.

Базовой скоростью сети ISDN является скорость канала DS-0, то есть 64 Кбит/с. Эта скорость ориентируется на самый простой метод кодирования голоса - PCM, 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 пакетов. Однако сеть с коммутацией пакетов, работающая в составе ISDN, выполняет только служебные функции - с ее помощью передаются сообщения сигнального протокола. А вот основная информация, то есть сам голос, по-прежнему передается через сеть с коммутацией каналов. В таком разделении функций есть вполне понятная логика - сообщения о вызове абонентов образуют пульсирующий трафик, поэтому его эффективнее передавать по сети с коммутацией пакетов.

Стандарт ISDN обеспечивает:

полностью цифровую связь между абонентами

динамическое распределение полосы рабочих частот, благодаря чему коммутирующее оборудование телефонной компании может распределять частотную полосу кратно 64 Кбит/с

стандарт на сообщения, управляющие соединением. Цель этого стандарта - предоставить абонентам возможность покупки оборудования различных фирм с гарантией, что оно при передаче или приеме вызовов сможет обмениваться сообщениями с коммутирующей системой ISDN телефонной компании

стандарт на сообщения, управляющие распределением рабочих частот.

Он позволяет аппаратуре вызывающего абонента обмениваться сообщениями с аппаратурой вызываемого абонента с целью распределения мультиплексированных подканалов в рамках соединения на скорости 64 Кбит/с, обеспечиваемой телефонной компанией.

1.4 ISDN и эталонная модель взаимодействия открытых систем

Сетевая модель OSI (англ. open systems interconnection basic reference model - базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем) - абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Предлагает взгляд на компьютерную сеть с точки зрения измерений. Каждое измерение обслуживает свою часть процесса взаимодействия. Благодаря такой структуре совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и прозрачнее.

В настоящее время основным используемым стеком протоколов является TCP/IP, разработанный ещё до принятия модели OSI и вне связи с ней.

Рисунок 1

Физический уровень

Физический уровень - нижний уровень модели, предназначенный непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством.

Протоколы физического уровня: IEEE 802.15 (Bluetooth), IRDA, EIARS-232, EIA-422, EIA-423, RS-449, RS-485, DSL, ISDN, SONET/SDH, 802.11 Wi-Fi,

B-ISDN описывает функции АТМ с помощью многоуровневой эталонной модели, аналогичной 7-уровневой архитектуре взаимосвязи открытых систем (OSI). Эталонная модель протокола B-ISDN дает новое определение трем нижним уровням: физический уровень, уровень АТМ и уровень адаптации АТМ. Нижние уровни характеризуются большей интенсивностью аппаратных средств, тогда как высшие уровни характеризуются более высокой интенсивностью программного обеспечения и связаны с конкретными прикладными системами пользователя (на оборудовании пользователя), которые обслуживаются уровнями АТМ.

1.5 Инкапсуляция ISDN

Инкапсуляция - технология передачи данных. Заключается в передаче данных путём инкапсулирования кадров одного сетевого протокола в кадры другого сетевого протокола.

Данные снабжаются служебной информацией (заголовком) данного уровня и спускаются на уровень ниже, пользуясь сервисами соответствующего уровня. На этом уровне к полученной информации также присоединяется служебная информация и так происходит спуск до самого нижнего уровня, сопровождаемый обрастанием заголовками. По нижнему уровню вся эта конструкция достигает получателя, где по мере подъема вверх освобождается от служебной информации соответствующего уровня. В итоге сообщение, посланное источником в чистом виде, достигает соответствующего уровня системы получателя. Стандарты на различные технологии и протоколы, как правило, охватывают один или несколько смежных уровней. Комплекты протоколов нескольких смежных уровней, пользующихся сервисами друг друга (сверху вниз) называют протокольными стеками.

Рисунок 2

Уровни 7, 6, 5, 4 - сквозные. Они присутствуют только на конечных машинах. Уровни 3, 2, 1 - связные. Имеются у всех конечных машин и у промежуточных коммутаторов. Они связывают конечные системы и узлы, формируя соединения или маршрут между конечными системами. Служебная информация в заголовках управляет процессом передачи и служит для контроля его успешности и достоверности. При возникновении проблем может быть сделана попытка решить их на том уровне, где они были обнаружены. При невозможности решения проблемы уровень сообщает о ней вышестоящим уровням. Сервисы по передаче данных могут быть гарантированными и не гарантированными. На каждом уровне выполняется контроль достоверности и обработка ошибок. При этом может быть инициирован повтор передачи данных.

1.6 Использование ISDN

Рассмотрим возможности ISDN, а также в общих чертах определим сферу применения данной технологии. В первую очередь следует сказать о значительно более высоких скоростях передачи информации по отношению к аналогичным показателям, характерных для аналоговой телефонии. Обмен данными по линиям ISDN осуществляется с более высокими скоростями и значительно большей надежностью, чем с помощью самых скоростных модемов.

Вторая примечательная особенность, отличающая ISDN от аналоговых принципов передачи сигналов, заключается в значительно более широком диапазоне типов передаваемых сообщений. ISDN же предоставляет пользователям поистине уникальный сервис: помимо традиционного обмена звуковой информацией, они получают возможность обмениваться цифровыми данными, текстом и движущимся видеоизображением. При этом и скорость, и надежность, и качество передаваемых сообщений настолько высоко, что способно удовлетворить требованиям самого взыскательного пользователя.

Третьей важной особенностью, является адаптируемость средств ISDN с существующими аналоговыми телефонными сетями. Это связано с тем, что на сегодняшний день большинство крупных телефонных станций спроектированы в соответствии с требованиями ISDN и имеют возможность предоставления абонентам ISDN-сервиса. Более того, в недалеком будущем, когда ISDN полностью завоюет мир, абоненты ISDN-станций смогут наряду с ISDN-терминалами по-прежнему использовать обычные аналоговые телефоны, факсы и модемы.

К числу важных факторов, позволяющих строить оптимистические прогнозы в отношении ISDN, следует также отнести простоту использования, дружественный и удобный интерфейс, эффективные средства управления, большое количество сервисных функций, высокое качество передачи информации и высокую гарантию ее сохранности при ее прохождении по каналам связи.

Области применения

Любому человеку, необходима возможность передавать речевые, цифровые и видеоданные по телефонным линиям быстро и недорого. Именно поэтому ISDN заслуживает самого серьезного внимания и наверняка будет широко распространяться в будущем. Помимо применения ISDN в качестве привычного средства телефонной связи, цифровая технология передачи сигналов является идеальной системой для многих предприятий и фирм в плане работы с удаленными пользователями, а также для организации эффективного доступа в Internet, организации видеоконференций и т.д.

ISDN и телефонная связь

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 и т.д.;

ISDN и удаленный доступ к ЛВС.

Сегодня работа любой средней или крупной компании, имеющей географические рассредоточенные офисы, вряд ли будет эффективной без организации удаленного доступа к ЛВС филиалов. Идеальным решением 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.

ISDN и телекоммьютинг

Не менее привлекательным является применение ISDN в организации такой формы удаленного доступа, как телекоммьютинг. Телекоммьютинг предполагает возможность использования служащими средств телекоммуникаций для постоянной связи с офисом, не выходя из дома. По мере того, как ISDN становится все более реальным средством связи удаленных пользователей с сетями центральных офисов, будет происходить переориентация всей организации работы компаний в направлении создания так называемых домашних офисов.

ISDN и Internet

Такие сервисы, как WWW, обеспечивают доступ абонента практически к любой интересующей его информации, предоставляют возможность "поделиться" ею с широким кругом абонентов, а также позволяют создавать постоянно действующие каналы для технической поддержки пользователей. Существующие сегодня способы установления соединений по аналоговым телефонным линиям с помощью модемов не способны обеспечить требуемой производительности, а также накладывают ряд ограничений на использование сервисных функций, крайне важных для организации современного бизнеса. Совершенно очевидно, что решить эту проблему может ISDN, вновь и вновь играющая роль своего рода "палочки-выручалочки".

ISDN и видеоконференции

Еще один аргумент в пользу ISDN - наиболее прямой и естественный путь к организации реальных видеоконференций. Правда, число участников не должно превышать четырех, однако рабочие совещания двух-трех человек можно проводить в режиме реального времени.

2. Сети и технологии ISDN

2.1 Типы пользовательского интерфейса, которые поддерживает 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: терминальным оборудованием пользователя ТЕ 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 (НО), 1536 Кбит/с (H11) или 1920 Кбит/с (Н12).

Каналы типа В обеспечивают передачу пользовательских данных и с более низкими скоростями, чем 64 Кбит/с. Разделение данных выполняется с помощью техники TDM. Каналы типа В могут соединять пользователей с помощью техники коммутации каналов друг с другом, а также образовывать так называемые полупостоянные соединения, которые эквиваленты соединениям службы выделенных каналов.

Канал типа D выполняет две основные функции. Первой и основной является передача адресной информации, на основе которой осуществляется коммутация каналов типа В в коммутаторах сети. Второй 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.

Сеть ISDN поддерживает два типа пользовательского интерфейса - начальный(BRI) и основной (PRI).

Начальный интерфейс BRI предоставляет пользователю два канала по 64 Кбит/с для передачи данных и один канал с пропускной способностью 16 Кбит/с для передачи управляющей информации. 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 каналами, а не физическими. Данные по интерфейсу BRI передаются кадрами, состоящими из 48 бит. Каждый кадр содержит по 2 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 бит данных кадр содержит служебные биты для обеспечения синхронизации кадров, а также обеспечения нулевой постоянной составляющей электрического сигнала.

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

Основной интерфейс PRI предназначен для пользователей с повышенными требованиями к пропускной способности сети. Интерфейс PRI поддерживает либо схему 30B+D, либо схему 23B+D. В обеих схемах канал D обеспечивает скорость 64 Кбит/с. 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 20B+D. Каналы типа В могут объединяться в один логический высокоскоростной канал с общей скоростью до 1920 Кбит/с.

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 3HO+D для американского варианта и 5H0+D для европейского. Для каналов HI возможен интерфейс, состоящий только из одного канала НИ (1,536 Мбит/с) для американского варианта или одного канала Н12 (1,920 Мбит/с) и одного канала D для европейского варианта.

2.2 Адресация в сетях ISDN

При разработке схемы адресации узлов ISDN необходимо, 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.

Основное назначение ISDN - это передача телефонного трафика. Поэтому за основу адреса ISDN был взят формат международного телефонного плана номеров, описанный в стандарте ITU-T E.163.

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.

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 (Athority and Format Identifier) задает 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

шестой тип домена - это домен организационного типа, в который входят международные организации

За полем AFI идет поле IDI - поле начального идентификатора домена. Определены следующие 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

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

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

Международные географические домены со структурой адресов в стандарте ISO DCC - 38, если адрес задается только десятичными цифрами, и 39, если адрес состоит из произвольных двоичных значений

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.

2.3 Стек протоколов и структура сети ISDN

В сети ISDN существует два стека протоколов: стек каналов типа D и стек каналов типа В.

Сеть каналов типа D внутри сети ISDN служит транспортной системой с коммутацией пакетов, применяемой для передачи сообщений сигнализации. Прообразом этой сети послужила технология сетей Х.25. Для сети каналов D определены три уровня протоколов:

физический протокол определяется стандартом 1.430/431

канальный протокой LAP-D определяется стандартом Q.921

на сетевом уровне может использоваться протокол сигнализации Q.931, с помощью которого выполняется маршрутизация вызова абонента службы с коммутацией каналов.

Каналы типа В образуют сеть с коммутацией каналов, которая передает данные абонентов, то есть оцифрованный голос. В терминах модели OSI на каналах типа В в коммутаторах сети ISDN определен только протокол физического уровня - протокол 1.430/431. Коммутация каналов типа В происходит по указаниям, полученным по каналу D. Когда кадры протокола Q.931 маршрутизируются коммутатором, происходит одновременная коммутация очередной части составного канала от исходного абонента к конечному.

Протокол LAP-D принадлежит к семейству HDLC. 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 требуется для адресации одного из терминалов, если у пользователя к абонентскому окончанию подключено несколько терминалов. Терминальное устройство ISDN может поддерживать разные услуги: установление соединения по протоколу Q.931, коммутация пакетов Х.25, мониторинг сети и т. п. Протокол LAP-D обеспечивает два режима работы: с установлением соединения и без установления соединения.

Протокол Q.931 является сигнальным протоколом ISDN для участка пользователь-сеть, то есть протоколом типа UNI. Он переносит в своих пакетах ISDN-адрес вызываемого абонента, на основании которого и происходит настройка коммутаторов на поддержку составного канала типа В.

Выходной коммутатор сети, к которому подключен аппарат вызываемого абонента, преобразует сообщение начального адреса протокола SS7 в сообщение вызова протокола Q.931, на основании которого телефонный аппарат начинает звонить. Если абонент снимает трубку, то его аппарат генерирует сообщение соединения, которое в обратном порядке проходит через все промежуточные коммутаторы. При обратном проходе коммутаторы устанавливают состояние соединения, коммутируя соответствующим образом каналы типа В.

Любое абонентское устройство ISDN должно поддерживать протокол Q.931, так что телефон ISDN намного сложнее своего аналогового коллеги. Как видно из рисунка, внутри сети сообщения Q.931 транслируются в сообщения протокола SS7, который является протоколом взаимодействия коммутатор-коммутатор (NNI), а затем снова преобразуются в сообщения Q.931 на абонентском окончании.

2.4 Архитектура ISDN

Кратко ISDN можно охарактеризовать следующим образом:

способ высокопроизводительного взаимодействия компьютеров или сетей;

чисто цифровой метод коммуникаций, использующий существующую телефонную сеть;

метод комбинирования передачи речи, видео, данных и другой информации в одной коммуникационной линии;

способ, позволяющий телефонным компаниям на новом уровне использовать существующие инвестиции в цифровую технологию, чтобы получить дополнительные доходы от использования телефонных линий;

высокопроизводительная альтернатива применяемым сегодня модемам и аналоговым телефонным линиям для передачи данных в коммуникационных сетях.

Сеть ISDN обеспечивает полные возможности цифровой передачи.

Существует три разных типа сигнализации: сигнализация пользователь-сеть, внутрисетевая сигнализация и сигнализация пользователь-пользователь. Внутрисетевая сигнализация используется для управления сигнализацией между коммутаторами ISDN. Сигнализация пользователь-пользователь используется между оконечными пользователями и может прозрачно передаваться по сети.

МСЭ-Т определило "эталонные конфигурации" для интерфейса ISDN пользователь-сеть. Конфигурации базируются на ассоциативных правилах функциональных групп и опорных точек. С помощью эталонных конфигураций определяются требования к интерфейсам в разных опорных точках.

Функциональные группы - это наборы функций, которые могут понадобиться при классификации ISDN. Опорные точки - это концептуальные точки между двумя соседними функциональными группами по всей линии доступа.

2.5 Уровни ISDN

Уровень 1

Форматы блока данных физического уровня ISDN различаются в зависимости от того, является блок данных отправляемым за пределы терминала или входящим в пределы терминала. Рис.3 "Форматы блоков данных физического уровня ISDN. Длина блоков данных равна 48 битам, из которых 36 бит, представляют информацию. Биты F обеспечивают синхронизацию. Биты L регулируют среднее значение бита. Биты Е используются для решения проблемы, когда несколько терминалов на какой- нибудь пассивной шине претендуют на один канал. Бит "А"" активирует устройства. Биты S еще не получили назначения. Биты В1, В2 и D предназначены для данных пользователя.

Рисунок 3

Физически к одной цепи может быть подключено множество устройств пользователей ISDN. При получении устройством NT бита D из ТЕ оно отражает этот бит эхо-сигналом обратно в соседнюю позицию Е-бита. ТЕ ожидает, что соседний Е бит должен быть тем же самым, что, и бит D, который он передал в последней передаче.

Терминалы не могут передавать в D-канал до тех пор, пока они не распознают специфичное число единиц, соответствующее заранее установленному приоритету. Если устройство ТЕ обнаруживает какой-либо бит в канале с эхо-сигналом, отличающимся от его битов D, oнo должно немедленно прекратить передачу. Этот простой прием является гарантией того, что одновременно только один терминал может передавать свои D-сообщения.

Уровень 2

Уровнем 2 протокола обмена сигналами ISDN является Link Access Procedure, LAPD. LAPD аналогична "Управлению каналом передачи данных высокого уровня" (HDLC) и "Процедуре доступа к каналу связи, сбалансированной" (LAPB). Формат блока данных LAPD (Рис.4) очень похож на формат HDLC; так же, как НDLC, LAPD использует блок данных супервизора, информационный и и непронумерованный блоки данных. Протокол LAPD формально определен в CCITT Q.920 и SSITT Q.921.

Рисунок 4

Поля "флаг" и "управление" LAPD идентичны этим полям у HDLC. Длина поля "адрес" LAPD может составлять один или два байта. Если в первом байте задан, бит расширенного адреса (ЕА), то адрес состоит из одного байта; если он не задан, то адрес состоит из двух байтов. Первый байт адресного поля содержит servise access point identifier (SAPI) , который идентифицирует главный вход. Бит C/R указывает, содержит ли блок данных команду или ответный сигнал. Поле "идентификатора конечной точки терминала" (terminal end-point identifier) (TEI) указывает, является ли терминал единственным или их много.

Уровень 3

Для передачи сигналов ISDN используются две спецификации Уровня 3: CCITT 1.450 и CCITT 1.451. Вместе оба этих протокола обеспечивают соединения пользователь-пользователь, соединения с коммутацией каналов и с коммутацией пакетов. В них определены разнообразные сообщения по организации и завершению обращения, информационные и смешанные сообщения, в том числе SETUP, CONNECT, RELEASE, USER INFORMATION, CANCEL, STATUS и DISCONNECT. Эти сообщения функционально схожи с сообщениями, которые обеспечивает протокол Х.25..

2.6 Использование служб ISDN в корпоративных сетях

Несмотря на большие отличия от аналоговых телефонных сетей, сети ISDN сегодня используются в основном так же, как аналоговые телефонные сети, но только более скоростные: интерфейс BRI дает возможность установить дуплексный режим обмена со скоростью 128 Кбит/с, а интерфейс PRI - 2,048 Мбит/с. Кроме того, 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 сети ISDN предоставляют не очень большие возможности.

На каналах типа В режим коммутации пакетов поддерживается следующим образом - либо с помощью постоянного соединения с коммутатором сети Х.25, либо с помощью коммутируемого соединения с этим же коммутатором. 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. Поэтому эта технология рассматривается ниже в разделе, посвященном сетям с коммутацией пакетов.

3. Оборудование ISDN

3.1 Основное оборудование ISDN

Базовая телефонная станция SIEMENS Gigaset 4070 isdn предназначена для организации беспроводной (радио) микросотовой связи стандарта DECT с подключением к телефонной сети общего пользования по стандарту евро-ISDN.

К данной телефонной станции могут быть подключены до 8 мобильных микросотовых трубок (либо беспроводных соединительных устройств, телефонных аппаратов). На базе этой станции Вы также имеете возможность организовать небольшую компьютерную сеть с радиодоступом и выходом в мировую сеть Интернет.

Вы в полной мере можете оценить преимущества совместного использования ISDN и DECT:

Быстрая установка соединения

Прямой набор номера нужного абонента

Высокая степень доступности абонентов

Высокое качество цифровой передачи речи и данных

Конфиденциальность телефонных разговоров

Индикация номера позвонившего абонента на дисплее микросотовых трубок или стационарных микросотовых телефонных аппаратах типа Gigaset 3000 Mobile

Высокая скорость передачи данных - 64 кБит/с по одному из B-каналов ISDN линии.

Интерфейсы Gigaset 3070/75 isdn:

Входящий интерфейс. Базовая станция для 1 интерфейса S0 (2B+D, Euro-ISDN BRI).

Внутренние абоненты. Возможность использования до 8 переносных микросотовых трубок DECT/GAP, 2 аналоговых устройств (телефон/факс) и интегрированный ISDN-модем.

Номера прямого вызова (MSN). Внутренним абонентам может быть присвоен собственный номер (MSN) из номерного поля АТС, через которые к ним можно будет обратиться напрямую. Возможность использования до 10 телефонных номеров (Gigaset 3070i) или до 13 номеров для Gigaset 3075i.

Передача данных. Имеется встроенный ISDN модем. Скорость - 64 кБит/с при работе по одному В-каналу или 115,2 кБит/с при работе с устройствами передачи данных Gigaset M101/105 data (внутренняя сеть).

Автоответчик (только в Gigaset 3075i). Интегрированный цифровой автоответчик.

Программное обеспечение. На CD ROM - драйвер Gigaset ISDN port - для Windows`98, ME, программа для обмена данными с другими компьютерами в сети радиодоступа "Talk&Surf".

Внутренние абоненты. Возможность использования до 8 переносных микросотовых трубок DECT/GAP, 2 аналоговых устройств (телефон/факс) и интегрированный ISDN-модем.

Номера прямого вызова (MSN). Внутренним абонентам может быть присвоен собственный номер (MSN) из номерного поля АТС, через которые к ним можно будет обратиться напрямую. Возможность использования до 10 телефонных номеров (Gigaset 3070i) или до 13 номеров для Gigaset 3075i.

Передача данных. Имеется встроенный ISDN модем. Скорость - 64 кБит/с при работе по одному В-каналу или 115,2 кБит/с при работе с устройствами передачи данных Gigaset M101/105 data (внутренняя сеть).

Автоответчик (только в Gigaset 3075i). Интегрированный цифровой автоответчик.

Программное обеспечение. На CD ROM - драйвер Gigaset ISDN port - для Windows`98, ME, программа для обмена данными с другими компьютерами в сети радиодоступа "Talk&Surf".

Многосотовая система с применением Gigaset Repeater;

До 2-х внешних и 4-х внутренних соединений;

Кодирование передаваемого сигнала;

Функции:

Часы;

Программирование системы;

Автоматический выбор типа набора (импульс/тон) при внутренних вызовах;

Контроль и управление системами доступа в помещение;

Ручной/автоматический доступ к линии

Широкие возможности тарификации;

Отмена звонка;

"Парковка" вызова;

Ожидание звонка и отмена ожидания звонка;

Идентификация звонящего абонента по записной книжке;

Прямой набор;

Свободный выбор MSN при исходящем вызове

Внутренняя связь без занятия внешней (городской) линии;

Возможность целевого переключения разговора с внешним абонентом на переносной телефон при одновременном наведении справки;

Общий вызов (всех переносных микросотовых телефонов) или приоритетность вызова определенных переносных телефонов при поступлении внешнего вызов;

Уведомление о поступлении внешнего вызова во время ведения внутреннего разговора;

Поиск микросотовых трубок от базовой станции и телефонных трубок;

Программирование дневного/ночного режимов ("ночной сервис") - включение/выключение автоматическое, в установленное время;

Режим для выходных (суббота, воскресенье);

Режим CENTREX ISDN при работе в составе учрежденческих АТС;

Размещение - настенное крепление или настольная установка.

Для подключения внешней ISDN линии используется адаптер NTBA (в комплект не входит).

Микросотовые телефонные аппараты:

В комплект поставки, носимые микросотовые трубки НЕ ВХОДЯТ.

Используются переносные микросотовые трубки серии Gigaset 3000 и Gigaset 4000 - Classic, Comfort, Pocket, Micro, беспроводный микросотовый телефон Gigaset Mobile, а также трубки Gigaset серии 1000/2000 или переносные трубки от других производителей, поддерживающие DECT/GAP.

3.2 Подключение пользовательского оборудования к сети ISDN

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

Рисунок 5 - Подключение пользовательского оборудования ISDN

Устройства функциональной группы NT1 (Network Termination 1) образуют цифровое абонентское окончание (Digital Suscriber Line, DSL) на кабеле, соединяющем пользовательское оборудование с сетью ISDN. Фактически NT1 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 NT1 к сети. Устройство NT1 может принадлежать оператору сети (хотя всегда устанавливается в помещении пользователя), а может принадлежать и пользователю. В Европе принято считать устройство NT1 частью оборудования сети, поэтому пользовательское оборудование (например, маршрутизатор с интерфейсом ISDN) выпускается без встроенного устройства NT 1. В Северной Америке принято считать устройство NT1 принадлежностью пользовательского оборудования, поэтому для этого применения 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 2B1Q 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 NT2 (Network Termination 2) представляют собой устройства канального или сетевого уровня, которые выполняют функции концентрации пользовательских интерфейсов и их мультиплексирование.

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 NT2 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-232C, Х.21 или V.35. Для подключения такого устройства к сети ISDN необходимо использовать терминальный адаптер (Terminal Adaptor, 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 NT1 или NT2 обычно имеет небольшую длину, то разработчики стандартов ISDN решили не усложнять оборудование, так как организация дуплексного режима на 4-про-водной линии намного легче, чем на 2-проводной. Для интерфейса BRI в качестве метода кодирования выбран биполярный 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 B8ZS и HDB3.

Физическая длина интерфейса PRI колеблется от 100 до 1000 м в зависимости от схемы подключения устройств (рис. 6.18).

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 NT1 (или NT2 без коммутационных возможностей) с помощью схемы 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 (рисунок 6,а) длина кабеля может достигать 1000 м. При подключении нескольких устройств к пассивному кабелю (см. рисунок 6, 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 (см. рисунок 6, в). И наконец, существуют специальные многопортовые устройства NT1, которые обеспечивают звездообразное подключение до 8 устройств, при этом длина кабеля увеличивается до 1000 м (см. рисунок 6, г).

 а

 б

 в

 г

Рисунок 6 - Многоточечное подключение терминалов к сетевому окончанию

Заключение

ISDN - это перспективное направление развития, как телефонии, так и технологий передачи данных. Гибкость ISDN сервиса, придает таким решениям универсальность и масштабируемость. Прекрасное качество соединения и возможность одновременно проводить телефонный разговор и соединяться модемом с Internet - провайдером, является одной из главных причин перехода домашних абонентов на ISDN. Кроме того, присвоение разных абонентских номеров в пределах одной линии, решит проблемы приватных звонков и отпадет необходимость установки отдельной телефонной линии.

На сегодняшний день многие организации устанавливают мини-АТС для возможности использования дополнительных услуг и средств внутренней коммутации. Эти лишние затраты можно избежать с помощью перехода на ISDN. Дополнительные услуги ISDN могут применяться не только в пределах организации, но и с любым ISDN абонентом. Тем более что спектр этих услуг у ISDN намного шире, чем у мини-АТС.