Лекция 18
Тема: Принципы работы ISDN-сетей
Сети ISDN совместимы со многими существующими цифровыми сетями телекоммуникационными технологиями, среди которых ATM, X.25, SMDS и линии Т-1. Cеть ISDN образуется из 64-килобитных каналов: каналов В, С, D, Н10, Н11 Н12 (применяемых в Европе) и Н4Х (широкополосных).
Для передачи по сети цифровых сигналов используются два метода. Первый из них называется уплотнением с временной компрессией (time-compression multiplexing), когда 16- или 24-разрядные блоки данных передаются в виде повторяющихся цифровых пакетов. Между пакетами имеется пауза, позволяющая линии подготовиться к передаче следующего пакета. Следовательно, после передачи пакета в одном направлении следует пауза, после которой пересылается пакет в обратном направлении. Скорость передачи пакета равна 288 Кбит/с. Из-за переключения направлений фактическая скорость передачи данных составляет 144 Кбит/с. Пакетами данных управляет центральное устройство синхронизации.
Второй метод передачи – эхоподавление (echo cancellation). В этом случае данные одновременно передаются в обоих направлениях. Для подключения трансивера (приемопередатчика) к абонентской линии используется устройство, называемое гибридным (hybrid). При осуществлении одновременных двунаправленных коммуникаций часто возникает отражение (эхо) передаваемого сигнала. Отраженный сигнал в линии может в три раза превышать по мощности истинные сигналы, из-за чего данные трудно распознать. Для борьбы с отраженными сигналами в ISDN-сетях применяется эхоподавитель, который определяет амплитуду этих сигналов и вычитает ее из амплитуды входящих сигналов. Поскольку мощность эхосигналов может варьироваться, в эхоподавителе используется цепь обратной связи, позволяющая непрерывно измерять амплитуду отраженного сигнала.
ISDN и многоуровневые коммуникации OSI
В ISDN-сетях используются многоуровневые коммуникации, соответствующие Физическому, Канальному, Сетевому и Транспортному уровням эталонной модели OSI (рис. 1).
Уровень 1 сети ISDN обеспечивает передачу сигналов и обнаружение конфликтов (что необходимо, т. к. два узла могут начать передачу одновременно). Для обнаружения коллизий и определения очередности циклов передачи используется эхоразряд. Передаваемой информации Уровень 1 дает наивысший приоритет. При наличии конфликта между речевыми сигналами и данными более высокий приоритет получает речевая (телефонная) связь.
Уровень 2 управляет служебными данными и обеспечивает самое строгое обнаружение коммуникационных ошибок, что позволяет добиться высокой надежности при передаче информации.
Уровень 3 управляет установлением и снятием запросов, а также обеспечивает связь между соединениями с коммутацией каналов и соединениями с коммутацией пакетов. Уровень 4 гарантирует надежность коммуникационного маршрута после того, как тот установлен.
Формат фрейма LAPD
На Уровне 2 ISDN, называемом Link Access Procedure D channel (LAPD) (D-канал операций доступа к каналу) используется формат фрейма, показанный на рис. 2. По структуре он напоминает LAPB-формат сетей Х.25. LAPD также называется протоколом Q.921.
Фрейм содержит следующие поля:
• флаг (Flag) – указывает на начало фрейма;
• адрес (Address) – содержит адрес конечного узла (или узлов – поскольку один фрейм может предназначаться нескольким пунктам назначения);
• управление (Control) – содержит данные, управляющие процессом передачи, в том числе идентификатор используемого канала и тип пересылаемого пакета;
• данные (Data) – содержит заголовок пакета и полезную нагрузку, передаваемую по сети ISDN;
• контрольная последовательность кадра (Frame Check Sequence, FCS) используется для обнаружения ошибок;
• флаг (Flag) – указывает на конец фрейма.
Протокол управления соединениями Q.931
На Уровне 4 ISDN используется протокол Q.931, обеспечивающий управление соединением по D-каналу и отвечающий за установление и разрыв соединения. Блоки управляющей информации, передаваемой этим протоколом, называются информационными элементами. Например, информационные элементы протокола Q.931 могут содержать следующие команды:
• Setup – запрос соединения;
• Call Proceeding – обработка запроса на соединение;
• Connect – окончание обработки запроса на соединение;
• Connect Acknowledgement – проверка соединения;
• Suspend – временная приостановка процесса передачи информации, при этом могут осуществляться другие коммуникации;
• Resume – возобновление приостановленного процесса передачи информации;
• Disconnect – запрос на окончание коммуникационного сеанса;
• Release – процесс завершения коммуникационного сеанса;
• Release Complete – окончание процесса завершения коммуникационного сеанса.
Особенности подключения к сетям ISDN
Ответ на вопрос "имеются ли сети ISDN в моем регионе?" зависит от того, какие услуги предоставляет ваша телефонная компания и модернизировано ли телекоммуникационное оборудование в вашем городе для работы с ISDN. При знакомстве со службами ISDN уточните, какой протокол используется вашим поставщиком услуг. Самыми распространенными являются протоколы National ISDN-1 (N1-1) и National ISDN-2 (N1-2). Знать, какой протокол применяется, нужно для того, чтобы настроить телекоммуникационное оборудование на площадке клиента. Протокол N1-1 обычно выбирается региональными телефонными компаниями и операторами дальней связи, а некоторые из них используют протокол N1-2, являющийся последней версией ISDN-протокола.
Подключение к ISDN-сети может обеспечить кабель на основе витых медных пар или оптоволоконный кабель. Лучше применять оптоволокно, поскольку оно обеспечивает наилучшие коммуникационные параметры и высокую скорость (в особенности для сетей PRI ISDN и B-ISDN). При использовании витой пары следует учитывать три момента. Во-первых, длина линии между поставщиком услуг и абонентом не должна превышать 5,5 км (если отсутствуют повторители для увеличения этого расстояния). Во-вторых, следует применять высококачественные кабели, при этом нужно минимизировать факторы, влияющие на уменьшение амплитуды сигнала (например, несогласованные телефонные кабели или большое количество кросс-соединений в монтажном шкафу). В-третьих, нужно убрать существующие фильтры и устройства подавления шумов в аналоговых сигналах, поскольку они вносят искажения в цифровые сигналы
Подключение к сети ISDN через Т-линию
Если вы подключаетесь к сети ISDN не по специально выделенной линии (а, например, по Т-линии), то поставщик услуг, вероятнее всего, предложит вам канальные службы, пакетные службы или службы обоих типов. Канальные службы (службы канального режима) предоставляют коммуникационный канал на время сеанса передачи пользовательских данных и используются монопольно двумя соединенными устройствами до тех пор, пока канал не будет разорван. Чаще всего такие службы применяются для передачи речи. Пакетные службы (службы пакетного режима), предназначенные для передачи данных, предусматривают возможность использования нескольких каналов в течение одного сеанса передачи данных, при этом в начале сеанса каждому подключенному устройству назначается адрес и номер последовательности, благодаря которым обеспечивается доставка данных в указанный пункт назначения. Преимуществом пакетных служб является то, что они максимально используют имеющуюся полосу пропускания сети.