ГЛАВА 3
Служебные коммуникации ISDN
Основным принципом ISDN является сквозное цифровое соединение, т.е. передача
полностью цифрового сигнала на всем пути от отправителя к получателю и обратно.
Понять такой подход нетрудно, гораздо сложнее осуществить - его полная реализация
может потребовать значительного времени. Стандарты ISDN базируются в основном
на существующих технологиях передачи данных, но для понимания всех особенностей
ISDN необходимо знать, как происходит эволюция сетей ISDN в плане уже предлагаемых
средств коммуникаций. В данной главе будут анализируются разные типы таких коммуникаций
и их отношение к ISDN.
Как вы уже знаете, различные элементы ISDN развивались
на основе существующей телефонной и компьютерной технологии. ISDN представляет
собой давно планируемый стандарт, цель которого состоит в объединении этих технологий.
Здесь мы попытаемся пояснить, как реально может происходить подобная конвергенция.
В основе всех значительных технологических сдвигов
лежат рыночные факторы. Необходимость в снижении стоимости телефонных разговоров
и коммутации привела в итоге к созданию цифровой среды передачи данных и интегрированной
цифровой коммутации. Повышение производительности, снижение цен на компьютеры
и периферийные устройства стимулировали распространение настольных и распределенных
вычислений. Те же общие тенденции рынка побуждают объединить эти технологии
в ISDN.
Рынок реагирует на различные, постоянно меняющиеся
факторы. Немногие рынки отличаются столь значительной динамикой (по своему размеру
и охвату) как телекоммуникации и рынок компьютерных технологий. Изменения в
данных областях превратились в величину постоянную, но потребители относятся
к нововведениям с настороженностью. Они знают, что однажды наступит день, когда
самая современная технология окажется устаревшей, и случиться это может за считанные
месяцы. Кроме того, технологии, представляющие превосходное решение для одной
компании, могу быть малопригодны для других. Для удовлетворения требований рынка
необходимо время, а технология должна быть проверенной.
ISDN продемонстрировала свою жизнестойкость на современном
высокотехнологичном рынке, равно как и способность к интеграции новых идей.
Она была спроектирована для эмуляции или использования существующих технологий,
но оказалась достаточно гибкой, чтобы стимулировать их развитие. Ниже мы проанализируем
состояние рынка, а также посмотрим, как ISDN соотносится с распространенными
сегодня технологиями коммуникаций и обработки информации.
Линии Т1 представляют собой дуплексные цифровые каналы, спроектированные специально
для передачи цифровых сигналов. Интеграция цифровых линий Т1 с телефонной сетью
происходит с начала 60-х годов. Первоначально линии Т1 выполняли роль магистральных
линий - внутренних магистралей телефонной сети, обеспечивающих повышенную пропускную
способность и снижающих стоимость телекоммуникационной инфраструктуры. Цифровая
передача позволила мультиплексировать в одной такой магистрали больше каналов,
чем в аналоговой магистральной линии. По мере совершенствования цифровой технологии
стоимость линий Т1 начала падать, и они стали предлагаться заказчикам в качестве
выделенных или арендуемых каналов.
Сначала стоимость сервиса Т1 была очень высокой. Усовершенствования
в цифровой технологии позволили быстро расширить возможности Т1 - как для телекоммуникационных
компаний, так и для конечных пользователей. Линии Т1 нередко применялись компаниями
для организации частных глобальных сетей. В глобальной сети Т1 АТС выполняла
роль концентратора для коммутации линий Т1, связывающих ее с удаленными станциями.
Для передачи по этим линиям можно мультиплексировать трафик речевых сигналов
и данных.
Линия Т1 состоит из 24 каналов по 64 Кбит/с, мультиплексируемых для передачи речи и данных. Архитектура Т1 основана на иерархии цифровых сигналов, применяемой в Северной Америке для описания телекоммуникационных линий. При создании обычных аналоговых телефонных сетей (POTS - plain old telephone service) обнаружилось, что оптимальная пропускная способность для передачи речи (а именно в этом и состояло назначение телефонов) составляет 56 Кбит/с. С учетом некоторых дополнительных битов для управления передачей оптимальный канал требовал 64 Кбит/с. Цифровая передача позволила сократить непроизводительные потери при обмене информацией и использовать всю полосу 64 Кбит/с. Это значение и стало основной единицей в иерархии цифровых сигналов, получившей обозначение DS-0.
На физическом уровне линии Т1 могут быть различных типов: соединения Т1 по коаксиальному
или волоконно-оптическому кабелю, инфракрасные, микроволновые, спутниковые соединения.
Чаще всего это местные абонентские линии на медном кабеле с улучшенными характеристиками.
Для усовершенствования местной абонентской линии телефонные
компании разместили через соответствующие интервалы устройства регенерации цифрового
сигнала. Таким образом, инсталляция линии Т1 обычно не требует прокладки или
модернизации кабеля - для этого необходима лишь дополнительная аппаратура.
Для подключения линии Т1 к аппаратному обеспечению
узла заказчика требуется следующее оборудование:
Сегодня большинство телекоммуникационных компаний предлагает своим заказчикам
сервис Т1. Линии Т1 обычно предоставляются в помесячную аренду. Плата за начальную
инсталляцию стандартна, а месячная плата зависит от расстояния (длины линии).
Линии Т1 применяются в основном в так называемой области локального доступа
и передачи (LATA - local access and transport area). Если линия T1 охватывает
несколько областей LATA, плата взимается на основе сервиса связанных LATA и
может включать в себя стоимость оплаты канала обмена информацией между телефонными
сетями (IEX - interexchange carrier).
В США локальный сервис Т1 стоит около $2800 в месяц.
С увеличением расстояния стоимость услуг Т1 быстро растет. Например, стоимость
линии Т1, пересекающей территорию США от побережья до побережья, может достигать
$25 000 в месяц
Интерфейс PRI ISDN был специально описан в стандартах CCITT с учетом его согласования
с архитектурой Т1. Конечно, ISDN дает гораздо большую гибкость, чем Т1, а тарифы
ISDN существенно ниже.
Аналогично ISDN, мультиплексирование Т1 допускает совместное
использование одного канала для передачи речи и данных. Между тем ISDN позволяет
применять конфигурации с комбинацией каналов 64 Кбит/с для повышения пропускной
способности.
Офисные АТС, учрежденческие телефонные станции (PBXs - private branch exchanges), представляют собой эквивалент центральной АТС, размещенный у пользователя. Такие АТС используются для телефонной связи в офисе или компании и обеспечивают коммутацию между различными добавочными номерами и устройствами, а также реализуют интерфейс между коммуникационной сетью общего пользования и локальной коммуникационной сетью. Офисные АТС можно применять для подключения устройств и передачи данных, для соединений при речевых звонках и для доступа к таким службам сетей коллективного пользования, как Frame Relay и Х.25 (сеть с коммутацией пакетов).
Офисная АТС может управляться вручную (как это делается во многих небольших компаниях) или работать полностью автоматически. Функции управления встроены в офисную АТС (РВХ). Благодаря этому оператор может осуществлять ее обслуживание, выполнять коммутацию и проверку ошибок.
РВХ может функционировать в корпоративной среде, но, как правило, соединяется с другими РВХ, в результате чего образуется распределенная частная глобальная система коммутации. Небольшие офисные АТС могут соединяться с офисными АТС более высокого уровня (связывающими несколько РВХ). Иерархическая структура из нескольких офисных АТС, функционирующих на разных уровнях, позволяет создать распределенную сеть РВХ. Несколько РВХ обычно соединяются с помощью арендуемых или выделенных линий и предоставляют организации эквивалент частной телефонной сети
Большинство телефонных компаний предлагает так называемый сервис Centrex, при котором пользовательские устройства (телефоны, факсимильные аппараты, большие ЭВМ и ПК) непосредственно соединяются с центральной АТС (СО - central office) с помощью местных абонентских линий заказчика. Пользователи могут использовать частную сеть РВХ или систему Centrex - они обеспечивают эквивалентные функции. Для пользователя основная разница между этими системами заключается в номере доступа (цифрах "выхода в город"), который нужно набирать для выхода из сети РВХ в телефонную сеть общего пользования. Если сеть РВХ требует для внешнего доступа набора цифры, то пользователю системы Centrex предоставляется прозрачный выход в сеть телефонной компании (с помощью собственных средств коммутации).
Офисные АТС используются в среде ISDN практически так же, как в среде аналоговых телекоммуникаций.
Офисная АТС ISDN (ISDN РВХ) может выполнять ту же роль, что и аналоговая офисная АТС, но ее функции описываются по-другому. Устройства пользователя подключаются к ISDN РВХ с помощью двухпроводного соединения и S-интерфейса. Это соединение предоставляет каждому устройству интерфейс BRI или сегмент BRI. К центральному коммутатору (СО) ISDN РВХ подключается через U-интерфейс. ISDN PRI обеспечивает коммуникационный канал между средой пользователя и СО. Данная офисная АТС реализует функции оконечной станции (NT1) и функции коммутации в среде заказчика (NT2).
Соединения BRI в системе ISDN Centrex связывают оборудование пользователя непосредственно с локальным СО (местной АТС). Устройство пользователя соединяется через интерфейс S с NT1 со стороны пользователя и через опорную точку U (местную абонентскую линию) с системой Centrex. Канал между пользователем и СО обеспечивает пропускную способность BRI, а сеть Centrex предоставляет необходимый для обслуживания соединений цифровой коммутатор.
К настоящему времени проведена значительная работа по проектированию и развертыванию устройств, обеспечивающих взаимодействие между локальными сетями и ISDN. По своей сути ISDN является глобальной сетевой службой. Разработанные стандарты облегчают соединение локальных сетей с ISDN для реализации сервиса глобальной сети. Если требуется, ISDN предоставляет сервис локальной сети в пользовательской среде (когда это допускают параметры производительности ЛС).
Имеющиеся в организациях компьютеры традиционно соединяются в локальные сети.
Телефоны подключаются к офисным АТС. Эти две сети, используемые для передачи
речи и данных, как правило, не соединены друг с другом. Офисная АТС подключается
к пользовательским устройствам (телефонам), а сеть пользователя связывается
с местной телефонной компанией (LE - local exchange) с помощью абонентской линии.
Компьютеры соединяются в локальную сеть посредством кабеля (физических линий).
Локальные сети связываются друг с другом с помощью мостов и маршрутизаторов
- устройств, направляющих трафик из одной сети в другую.
При такой конфигурации локальные сети и офисные АТС
обычно никак не взаимодействуют. Между тем можно, например, конфигурировать
компьютер-шлюз, который будет через РВХ (офисную АТС) поддерживать удаленные
глобальные линии. Учитывая последние разработки в компьютерной телефонии, а
также созданный компанией Novell интерфейс программирования сервисных приложений
телефонной связи TSAPI (Telephony Services Application Programming Interface)
и программный интерфейс компьютерной телефонии TAPI (Telephony API) от Microsoft,
можно предположить, что разрыв между локальными сетями и офисными АТС будет
быстро исчезать, и в следующие два года эта тенденция сохранится. Рано или поздно
различие между сетевым сервером и РВХ станет гораздо менее заметным, чем сегодня.
Локальные сети ISDN функционируют аналогично Centrex РВХ. Фактически сервис
передачи данных Centrex предлагается большинством поставщиков услуг ISDN. Службы
ISDN можно подключить к ПК соединенным с сетью ISDN, с помощью интерфейсов BRI
или PRI. В такой конфигурации отдельные ПК подключаются к поставщику услуг ISDN
(непосредственно или через РВХ). Для этого применяются способы, аналогичные
описанным в разделе по офисным АТС.
Основной проблемой в конфигурациях подобного типа является
производительность. Локальные сети Ethernet обеспечивают передачу10 Мбит/с.
Нередко встречаются и локальные сети, поддерживающие 100 Мбит/с. В то же время
локальная сеть ISDN, работающая по В- или D- каналам, не способна превысить
"ограничение скорости" В-канала в 64 Кбит/с. Тем не менее такая конфигурация
полезна в организациях, только что перешедших к технологии локальных сетей,
и станет первым шагом к интеграции служб ISDN
Служба передачи данных Centrex, предлагаемая в США большинством местных телефонных
компаний, представляет собой популярный механизм интеграции сетей передачи речи
и данных. Функции локальной сети Centrex во многом аналогичны Centrex PBX. Компьютеры
и устройства соединяются непосредственно с СО - центральной АТС, выполняющей
роль локальной шины сети. Речевые устройства (телефоны) также соединяются непосредственно
с СО. Обычно один телефон и один компьютер используют одну местную абонентскую
линию.
В локальных сетях Centrex применяется устройство, получившее
название "интегрированный мультиплексор речи/данных" (IVDM - integrated
voice/data multiplexer ). Co стороны пользователя IVDM преобразует трафик
речи и данных в интегрированный цифровой поток. Со стороны телекоммуникационной
компании IDVM декодирует цифровую передачу, преобразуя ее в речь и данные, направляемые
- согласно целевому адресату в локальной сети - коммутатору речи или данных.
ISDN представляет собой глобальную сеть. Ее применение в области локальных сетей связано в основном с тем, что ISDN обеспечивает связь между удаленными пользователями и локальной сетью или между удаленными локальными сетями
Комитет IEEE 802.9 представил стандарты для интеграции трафика речи и данных в локальных сетях, предусматривающие активное использование ISDN. Стандарты IVDIAN определяют соединение между пользовательскими устройствами (IVDTE) и ISDN. Стандарты 802.9 предназначены для соединения IVDTE с устройством доступа (AU - access unit ), в свою очередь связанного с ISDN. Реализуемый AU сервис использует каналы ISDN:
Протокол управления передачей/межсетевой протокол TCP/IP (Transmission Control
Protocol/Internet Protocol), бесспорно, является наиболее широко применяемым
на сегодня набором протоколов. Не вдаваясь в детали, отметим, что протоколы
TCP/IP обеспечивают сетевое взаимодействие выше уровня связи данных модели OSI.
Это означает, что TCP/IP может функционировать поверх любых протоколов связи
данных и физического уровня. Способы, применяемые в протоколе TCP/IP для передачи
информации в сетях ISDN, описаны в серии документов - так называемых запросах
на комментарии (RFC - requests far comment ). Эти документы выпускаются
Рабочей группой инженеров Интернета (IETF - Internet Engineering Task Force),
"руководящей" общемировой сетью под названием Интернет.
Интернет представляет собой совокупность локальных
сетей и хост-компьютеров, связанных линиями Т1 и Т3, спутниковыми и радиоканалами,
обычными телефонными сетями и ISDN. Их объединяет лишь то, что все они используют
комплект протоколов TCP/IP - стандартный набор протоколов Интернета.
Фундаментальным протоколом комплекта TCP/IP является IP. Это не ориентированный на соединение протокол передачи датаграмм, который применяется для коммуникаций между сетевыми узлами и межсетевыми шлюзами, а также для взаимодействия между шлюзами. Протокол IP использует передачу пакетов и обеспечивает в TCP/IP адресацию, доставку, а также формирование пакетов. IP является протоколом третьего уровня (сетевого уровня модели OSI.) и поддерживается в ISDN аналогично службе коммутации пакетов Х.25, режиму асинхронной передачи (ATM) и Frame Relay
На сегодня разработаны положения для применения в ISDN многих методов передачи
данных. Документ RFC 1294 описывает передачу Frame Relay, RFC 1356 - сети коллективного
использования с коммутацией пакетов Х.25. Описывается также ATM, поскольку этот
метод имеет отношение к TCP/IP.
Сами протоколы TCP/IP также специфицируются в документах
RFC. RFC 1356 описывает передачу пакетов IP в ISDN. Стандарты протоколов для
взаимодействия между сетями ISDN и IP утверждены Консультативным комитетом по
международной телефонной и телеграфной связи (CCITT) и Международной организацией
стандартизации (ISO).
8-байтовый идентификатор протокола сетевого уровня NLPID ( network layer protocol identifier ) применяется в ISDN для идентификации типа используемых протоколов более высокого уровня. IP имеет идентификатор 11001100 (ОхСС). В пакете данных ISDN идентификатор NLPID содержится в первом октете поля вызова пользователя