Рис. 4.5. Соединение LAPD (между TE или TA и NT2 или LE через S либо между T...NT2 и LE через T)
ГЛАВА 4
ISDN имеет свою собственную архитектуру. Модель ISDN сегментирована на плоскости, описывающие структуру и функции ISDN. В данной главе рассматриваются четыре плоскости, составляющие модель ISDN. Модель ISDN можно также отобразить на модель взаимодействия открытых систем - OSI (Open Systems Interconnection). Плоскости модели ISDN пересекают три нижних уровня модели OSL Уровни 4-7 стека OSI для ISDN значения не имеют, поскольку ISDN касается исключительно сетевого доступа, а не сквозных соединений между узлами. Обычно приложения хост-машин, взаимодействующие через сеть, реализуют собственный сквозной сервис (или применяют для этого такие протоколы, как TCP/IP).
В стандартах ISDN используется ряд так называемых каналов , составляющих
магистраль ISDN. Полоса частот интерфейса ISDN разделена на комбинацию D- и
В-каналов, переносящих сигналы данных и служебную информацию. Для описания типов
каналов применяются различные наборы протоколов. Протоколы ISDN составляют плоскости
- фундаментальные единицы архитектуры ISDN (рис. 4.1). В модели ISDN имеются
четыре плоскости: управляющая (С-плоскость), пользовательская
(U-плоскость), транспортная (Т-плоскость) и плоскость
администрирования (М-плоскость).
D- и В-каналы представляют маршруты передачи сигналов
и информации пользователя в магистрали ISDN. Эти каналы выполняют разную роль
и используют различные протоколы. Поскольку В-каналы переносят информацию пользователя
(являются каналами-носителями), они описываются пользовательской плоскостью
ISDN. Физические стандартны для ISDN определены CCITT. Протоколы транспортной
плоскости описывают характер физического взаимодействия. Протоколы плоскости
администрирования представляют собой протоколы управления трафиком. Они обеспечивают
маршрутизацию трафика ISDN и его обработку корректной плоскостью.
ISDN применяется в коммуникациях "пользователь-пользователь" и "пользователь-сеть".
Знание плоскостей ISDN и их взаимосвязей будет полезным при описании этих функций.
Для исследования взаимодействия уже существующих пользовательских сетей нужно
сравнить плоскости архитектуры ISDN с моделью OSI.
Хотя плоскости ISDN выполняют функциональную роль нижних
уровней модели OSI, отдельные аспекты ISDN невозможно полностью выразить в терминах
данной модели. Наиболее важные из этих аспектов связаны с отношением между протоколами
ISDN, с организацией вызовов мультимедиа в сетях ISDN, с созданием конференций,
а также с многопунктовым обменом информацией.
На рис. 4.2 показан еще один важный аспект ISDN в сравнении
с модели OSI. Уровни с 4 по 7 стека протоколов OSI отвечают за управление соединением
и за сквозное соединение. В ISDN предполагается, что функции более высокого
уровня реализуются участвующими в коммуникациях хост-системами. Кроме того,
для определения взаимодействия над физическим уровнем В- и D-каналов необходимы
разные наборы протоколов. На физическом уровне оба канала используют один и
гот же интерфейс, поэтому здесь применяются одинаковые стандарты и протоколы.
А вот выше используются разные протоколы. Фактически большинство протоколов
CCITT для ISDN описывает передачу пользовательских сигналов в D-канале.
Уровень 1 модели OSI описывает физические характеристики сетевого соединения. Физический уровень ISDN соответствует уровню 1 модели OSI и выполняет следующие функции:
Физический уровень интерфейса передачи данных с номинальной скоростью (BRI) определяется спецификацией CCITT Recommendation I.430. Согласно этим стандартам, BRI поддерживает двухточечные (point-to-point) и много точечные (point-to-multipoint) соединения. ССЛТТ определяет протоколы физического уровня для опорной точки S, представляющей соединение между терминальным оборудованием (ТЕ), терминальными адаптерами (ТА) и цифровым устройством маршрутизации (NT2), а также для опорной точки Т между NT2 и сетевым терминальным оборудованием (NT1).
Поддерживаемая интерфейсом BRI конфигурация "точка-точка" допускает удаление
устройства NT от подключенного терминального оборудования (ТЕ) па расстояние
до 1 км. Многоточечное соединение определяется как короткая или расширенная
пассивная шина. В конфигурации с короткой пассивной шиной к одной шине подключаются
устройство NT и до 8 ТЕ. Терминальные устройства ТЕ не могут удаляться от NT
более чем на 200 м.Расширенной пассивной шиной называют группу из нескольких
TE, удаленных друг от друга не более чем на 50 метров. Сама группа ТЕ может
быть удалена от устройства NT на расстояние до 1 км.
В каждый момент времени В-каналы используются только
одним устройством. Система сигналов "пользователь-сеть" гарантирует, что в каждый
момент В-каналу присваивается только одно устройство ТЕ. Многоточечные конфигурации,
допустимые BRI, должны использовать D-канал одновременно, что позволяет осуществлять
обмен сообщениями между пользователем и сетью
Стандарты BRI определяют полнодуплексный обмен между локальной сетью и поставщиком услуг ISDN. Физическое соединение между NT и ТЕ осуществляется как минимум по двум парам проводников (одна пара передает данные в одном направлении).
В традиционных телефонных системах, т.е. в обычных аналоговых телефонных сетях (POTS - plain old telephone system), питание телефонных аппаратов осуществляется местной телефонной компанией. В ISDN заказчик сам отвечает за питание устройств на своем узле. Местная абонентская линия (local loop), т.е. соединение между узлом заказчика и поставщиком доступа, определяется ССЛТТ как средство цифрового обмена. Это означает, что по местной абонентской линии не может подаваться питание (переменный ток). В стандартах CCITT источники питания для устройств ISDN описываются следующим образом:
Обмен цифровыми сигналами основан на передаче значений 0 и 1. Обычно для этого
используются различные уровни напряжения в линии, представляющие ту или иную
двоичную цифру. Реализуется специальный метод кодирования, определяющий цифру
и соответствующее значение напряжения. В BRI для этого
Применяются псевдотроичное кодирование 0 всегда представляется
положительным или отрицательным напряжением, а 1- отсутствием напряжения. Импульсы
двоичного нуля должны изменять напряжение с положительного на отрицательное.
В кадре BRJ используются специальные биты для балансирования напряжения в линии,
обеспечивающие отсутствие в ней постоянного напряжения
BRI представляет собой структуру с синхронным разделением времени. Это означает,
что обмен в физической среде передачи данных осуществляется группами битов (двоичных
разрядов), называемыми кадрами . Каждый кадр BRI содержит 48 битов
(см. рис. 4.4). Для BRI в конфигурации 2В + D общая скорость передачи составляет
192 Кбит/с, что позволяет отправлять в секунду 4000 кадров. Один кадр переносит
16 битов для каждого В-канала и 4 бита для D-канала. В кадре эти биты чередуются
в конкретной последовательности:
| Канал: | B1 | D | B2 | D | B1 | D | B2 | D |
| Число битов: | 8 | 1 | 8 | 1 | 8 | 1 | 8 | 1 |
Е-биты помогают управлять доступом устройств ТЕ к S- или Т-интерфейсу. В-каналы всегда выделяются одному устройству ТЕ, поэтому разрешать конфликты нет необходимости. При доступе к D-каналу разрешение конфликтов осуществляется следующим образом:
В стандартах CCITT ничего не говориться об U-интерфейсе - соединении между NT1 и местной телекоммуникационной компанией (LE). Это соединение описывается стандартом Т1.601 Американского национального института стандартов (ANSI - American National Standards Institute), который специфицирует последовательные, синхронные, полнодуплексные соединения между двумя пунктами в опорной точке U. Стандарты ANSI допускают использование в BRI существующей местной абонентской линии типа "витая пара".
Физический уровень интерфейса передачи с основной скоростью (PRI) определяется
в документе CCITT Recommendation I.431. Эти стандарты описывают полно дуплексную,
последовательную, синхронную передачу по двум парам проводников. В отличие от
BRI, стандарт PRI поддерживает только соединение "точка-точка". PRI обычно определяется
в опорной точке Т. В этой точке офисная АТС (РВХ) или концентратор локальной
сети управляет несколькими терминальными устройствами и обеспечивает для них
мультиплексируемый доступ к ISDN. PRI основывается на структуре передачи DS1,
используемой в Северной Америке для сервиса Т1.
В нормальной конфигурации (23В + D) PRI мультиплексирует
24 канала по 64 Кбит/с (D-канал поддерживает 64 Кбит/с). Некоторые конфигурации
состоят из 24 В-каналов, а для D-канала используется дополнительный интерфейс
PRI.
Кадры PRI состоят из одного F-бита плюс 1 байт информации каждого из 24 каналов
PRI. Это составляет кадр с общим размером 193 бита. При совокупной скорости
обмена 8000 кадров в секунду можно передать 1544 Мбит/с.
Биты обрамления кадров организованы в группы кадров
(multiframe). 24 обрамляющих бита используются для синхронизации, контроля кадров
и служебных функций.
Шесть битов в многокадровом объекте образуют повторяющийся
шаблон. Если принимающая сторона теряет синхронизацию кадров, нужно просто идентифицировать
этот шаблон в пяти последовательных многокадровых объектах. Такие 6-битовые
группы называются последовательностью выравнивания кадра (FAS - frame alignment
sequence ).
Еще одна 6-битовая последовательность представляет
собой остаток циклической контрольной суммы и используется для определения ошибок
на уровне битов в предыдущем многокадровом объекте. Данная 6-битовая последовательность
называется контрольной последовательностью кадра ( frame check sequence
).
Двенадцать битов многокадрового объекта используются
для формирования вспомогательного канала, применяемого для управления сетью
и обмена сообщениями. Этот канал 4 Кбит/с называется служебным каналом
Требования плотности в PRI допускают последовательную передачу по линии не более
15 нулевых - по крайней мере один из каждых 8 битов устанавливается в 1. Метод
кодирования, рекомендуемый для передачи соответствующего числа единичных битов,
называется биполярным кодированием с подстановкой восьмого нуля (B87S - bipolar
8 /его substitution).
При использовании кодирования B8ZS все группы из 8
нулей заменяются битами шаблона 00011011. В B8ZS двоичный 0 представляется отсутствием
сигнала в линии, а 1 - положительным или отрицательным импульсом. Следующий
импульс двоичной 1 должен менять полярность. В кодировании B8ZS предполагается,
что в линии поддерживается нулевая полярность.
PRI допускает конфигурацию с каналами Н0 или HI (наряду с В-каналами). PRI может поддерживать три Н0-канала с D-каналом или четыре Н0-канала без D-канала. Н0-канал эквивалентен шести В-каналам и образуется любыми доступными в PRI шестью В-каналами. Канал HI использует все 24 канала PRI.
Для PRI нет никакой разницы между опорными точками Т и U. Согласно стандартам, U-интерфейс требует пары из двух проводников и типовой линии Т1, а стандарты опорных точек S и Т должны отвечать тем же спецификациям. Оба эти варианта обеспечивают полнодуплексную передачу по двум парам.
Уровень связи данных модели OSI обеспечивает надежные коммуникации между двумя
физически соединенными машинами. В коммуникациях такого типа протоколы уровня
связи данных отвечают за установление, поддержание и завершение соединения.
В ISDN для всех подобных операций используется D-канал. По этой причине протоколы
ISDN уровня связи данных имеют отношение исключительно к D-каналу.
В ISDN протоколом уровня связи данных является протокол
доступа к D-каналу - LAPD ( link access protocol D ). Этот протокол
определяется в стандартах CCITT I.440 и I.441. LAPD представляет собой бит-
ориентированный протокол, основанный на протоколе HDLC ( high-level data
link control protocol - высокоуровневый протокол управления связи данных)
стандартов OSI. LAPD передаст поток битов в структуре, называемой кадром. На
приемном конце информация кадра интерпретируется по битам по мере их поступления.
Назначение протокола IAPD состоит в подготовке и передаче
информации между компонентами ISDN третьего уровня. Для создания логических
соединений между пользователями (устройствами ТЕ) и сетью через опорную точку
S или Т в LAPD применяется D-канал (рис. 4.5).
Протокол LAPD предоставляет сервис двух типов. Он должен обслуживать несколько
терминальных устройств со стороны пользователя в опорных точках S и T, а также
поддерживать коммуникации между несколькими протоколами третьего уровня, функционирующими
в ISDN. К этим двум типам сервиса относятся
Рис. 4.5. Соединение LAPD (между TE или TA и NT2 или LE через
S либо между T...NT2 и LE через T)
Неподтверждаемой передачей называется передача кадров без квитирования. Сервис доставки датаграмм, не ориентированный на установление соединения, не гарантирует доставки и не предусматривает мониторинга, управления потоком или контроля ошибок. Поддерживается обмен между двумя пунктами или широковещательная рассылка. Неподтверждаемая передача осуществляется быстро и без непроизводительных потерь, но с возможными ошибками.
Подтверждаемая передача создает логическое соединение между уровнями LAPD. Как
и все протоколы с квитированием связи, передача LAPD предусматривает установление
соединения, этап пересылки данных и этап завершения соединения. На этапе установления
соединения два компонента ISDN (стороны) соглашаются обменяться информацией.
Если на запрос установления связи, передаваемой одной стороной, приходит положительный
ответ, то между сторонами устанавливаемся соединение. На этапе передачи данных
отслеживается последовательность кадров, выполняется контроль ошибок и осуществляется
управление потоком данных.
Операции такого типа могут происходить в D-канале одновременно.
Поскольку LAPD поддерживает несколько логических соединений, допускается одновременное
исполнение нескольких подтверждаемых передач.
Как и любой бит-ориентированный протокол связи данных, LAPD передает информацию в кадрах (рис. 4.6). Кадры LAPD содержат следующие поля:
Флаги отмечают начало и конец кадра LAPD. Флаг в конце кадра может быть индикатором
начала следующего кадра. Флаг содержит значение 01111110.
Общая проблема флагов на уровне битов заключается в
том, что последовательность битов флага может случайно повториться в других
полях кадра. Во избежание этого в LAPD применяется так называемая подстановка
битов (bit stuffing) или вставка и удаление нулевого бита. С помощью данного
процесса LAPD подсчитывает передаваемые единичные биты. Если обнаруживаются
пять единичных битов подряд, то LAPD вставляет нулевой бит. Тем самым гарантируется,
что заданная во флаге последовательность встречается только там, где нужно.
| Флаг | Поле адреса | Поле управления |
Инфор- мационное поле |
Последо- вательность контроля кадра |
Флаг |
| 8 битов | 16 битов | 8-16 битов |
Переменная длина (до 2080) |
16 битов | 8 битов |
Структура поля адреса LAPD дает этому протоколу возможность мультиплексировать
в одном физическом уровне несколько логических соединений. Формально адрес LAPD
называется идентификатором соединения уровня связи данных (DLCI - Data Link
Connection Identifier).
LAPD поддерживает два типа мультиплексирования. Для
одновременного доступа к физической линии он допускает установку у пользователя
нескольких устройств и отвечает как за управляющие сигналы, так и за передачу
пакетов данных. Для обработки такого трафика LAPD использует двухкомпонентный
адрес, состоящий из идентификатора конечной точки (TEI - terminal endpoint
identifier ), определяющего устройства, и идентификатора точки доступа
к службе (SAPI - service access point identifier ), определяющего
процесс, который выполняется устройством на третьем уровне. Вместе взятые TEI
и SAPI составляют DLCI.
Идентификаторы TEI обычно присваиваются динамически
при включении устройства ТЕ. В некоторых случаях их может назначать вручную
администратор сети, но два устройства ТЕ в сети пользователя не должны иметь
один и тот же TEI.
SAPI применяются для идентификации процесса на третьем
уровне, выполняемого устройством ISDN. Стандарты ССГГТ определяют четыре значения
SAPI:
Поле управления указывает тип передаваемого кадра LAPD. В LAPD существуют три типа кадров:
Информационные поля встречаются только в I-кадрах. Биты поля информации могут следовать в любом порядке, но в совокупности должны составлять определенное число полных байтов (октетов). Длина этого поля зависит от используемой системы, но не может превышать 260 октетов.
Как уже упоминалось выше, IAPD может работать в D-канале в режиме с подтверждением или без подтверждения. Как и большинство методов передачи битового уровня, LAPD основывается на обмене командными и ответными сообщениями.
Данный режим требует передачи I-, U- и S-кадров между устройством ТЕ и сетью. Он предусматривает три этапа:
Логическое соединение в ISDN может запрашиваться устройством ISDN или сетью. Обычно такой запрос посылается в ответ на запрос процесса ISDN третьего уровня. В результате происходит одноранговый обмен информацией о соединении LAPD, и запрос принимается или отвергается.
Если запрос на соединение принимается, начинается передача информации. Для этого используются I-кадры. На данном этапе с помощью S-кадров происходит также обмен информацией управления потоком и контроля ошибок.
Любая сторона LAPD, участвующая в логическом соединении, может завершить его, передав U-кадр с сигналом отсоединения. Принимающая сторона посылает в ответ U-кадр с битовой последовательностью, подтверждающей отсоединение. Обе стороны LAPD информируют компоненты уровня 3 о том, что соединение аннулируется.
Протокол LAPD поддерживает также режим работы без подтверждения с помощью D-канала. Такой режим не предусматривает управления потоком или коррекции ошибок. Пользовательская информация LAPD передается в кадрах, называемых кадрами информации пользователя (UI - user information). Пользователь LAPD отправляет информацию в кадре UI, который принимается и передается дальше элементами третьего уровня. Хотя никаких подтверждений не посылается, ошибки все равно выявляются, а ошибочные кадры отбрасываются.
Протокол LAPD отвечает также за присваивание идентификаторов TEI устройствам ISDN. Присваивание выполняется при запуске устройства или при запросе на соединение IAPD. Протокол LAPD может согласовывать между сторонами параметры передачи, отличные от заданных по умолчанию. В общем случае параметры определяются как заданные по умолчанию значения, но при некоторых условиях стороны LAPD могут согласовывать использование дополнительных параметров.
ISDN BRI поддерживает многоточечные соединения (point-to- multipoint). Поскольку
в этом случае могут связываться несколько устройств ISDN, протокол LAPD должен
предусматривать средства мультиплексирования в D-канале любого числа логических
соединений. Кроме того, между устройствами может передаваться несколько видов
трафика, LAPD отвечает за адресацию устройства и за корректную обработку на
нем.
Как уже говорилось выше, устройствам ТЕ присваивается
идентификатор, называемый идентификатором конечной точки (TEI - terminal
end identifier ). Автоматическое присваивание TEI позволяет пользователям
устанавливать и удалять оборудование в своей сети (по "свою сторону" интерфейса),
не обновляя вручную таблиц базы данных.
Интерфейсы между процессами третьего уровня, функционирующими
на ТЕ и LAPD, называются точками доступа к сервису ( service access point
). Каждой из этих точек также присваивается уникальный идентификатор -
идентификатор точки доступа к сервису (SAPI - service access point identifier
).
Согласно стандартам ISDN, передача в интерфейсе "сеть-пользователь"
или "пользователь-сеть" должна осуществляться между одноранговыми устройствами
в конечной точке (ТЕ) и у местной телекоммуникационной компании (LE - local
exchange). LAPD использует идентификатор SAPI для поиска корректного процесса
уровня 3 (запрашиваемого сервиса) и для установления соединения с ним, а идентификатор
TEI позволяет различить терминальные устройства, обслуживающие данный процесс.
Комбинация этих двух идентификаторов дает LAPD логический идентификатор, позволяющий
мультиплексировать D-канал при организации соединений. Комбинация SAPI и TEI
называется идентификатором соединения уровня связи данных (DLCI - Data
Link Connection Identifier ). Уникальные значения DLCI идентифицируют
логические коммуникационные каналы между пользовательским интерфейсом и LE
Средства мультиплексирования, допускающие в ISDN многопунктовые (point-to-multipoint)
соединения, могут приводить к появлению проблем конкуренции. В этом случае несколько
устройств используют один физический интерфейс (BRJ или PRI). Физическое соединение
также мультиплексируется, а несколько устройств могут обращаться к нескольким
службам сервиса уровня 3. Идентификатор DLCI гарантирует, что через пользовательский
интерфейс можно обращаться к нескольким процессам.
Такое мультиплексирование требует механизма управления
для присваивания приоритетов при передаче с использованием нескольких каналов
по одной линии. ISDN реализует схему разрешения конфликтов, которая называется
совершенным планированием с приоритетами и справедливым распределением (perfect
scheduling with prioritization and fairness). Это планирование является одной
из функций LAPD
Выше рассказывалось о том, как LAPD обрабатывает доступ устройств в интерфейсе ISDN с помощью передачи сигналов, используя схему псевдотроичного кодирования. Такая схема предотвращает одновременную передачу информации устройствами ТЕ и трансляцию эхо-сигналов NT.
Необходима схема, не позволяющая одному устройству ТЕ или группе таких устройств
доминировать в канале. Приоритеты присваиваются согласно классам приоритетов.
Эту функцию выполняет протокол LAPD. Поскольку D-канал определяется как канал
сигналов, передаче сигналов присваивается наивысший приоритет (класс 1). "Несигнальному"
трафику присваивается класс 2. Все кадры класса 1 содержат в SAPI значение 0,
а все кадры класса 2 имеют ненулевой идентификатор SAPI.
Кадрам каждого класса также присваиваются приоритеты
- нормальный (normal priority) или низкий (lower priority level). Эти уровни
обозначаются непрерывной серией единичных битов и перед передачей должны интерпретироваться
устройством ТЕ. После передачи кадра ТЕ переходит к более низкому приоритету
своего класса.
Согласно стандартам CCITT, описывающим связи данных ISDN, протокол второго уровня
Х.25 IAPB пригоден для передачи по D-каналу с коммутацией пакетов. В стандартах
ISDN многое заимствовано из инсталляций Х.25, а сети Х.25 широко используются
во всем мире для пакетной передачи данных. Таким образом, в ISDN встроено применение
существующих протоколов Х.25.
Несмотря па то, что протокол LAPD проектировался специально
для D-канала ISDN, он может создавать в D-канале некоторые проблемы.
LAPB применяется в сетях Х.25 для формирования двухточечного
соединения между аппаратурой передачи данных (DCE - Data Communications Equipment)
и терминальным оборудованием данных (DTE - Data Terminal Equipment). Никаких
спецификаций на мультиплексирование каналов Х.25 в D-канале (аналогичных LAPD)
не существует. LAPB используется для передачи информации Х.25 уровня 3,-но,
очевидно, этот протокол является не самым элегантным методом такой пересылки
через интерфейсы ISDN. Информацию Х.25 уровня 3 можно поместить в кадр LAPD
В модели OSI функции, относящиеся к адресации, маршрутизации и доставке информации
в сети, выделены в третий, сетевой уровень стека протоколов. В ISDN функции
сетевого уровня реализуются в D-канале, поскольку этот канал предназначен для
передачи сигналов между интерфейсом "пользователь-сеть" и ISDN.
Третий уровень в ISDN определяет процедуры передачи
сигналов между сетью пользователя и ISDN, управление вызовами ( call control
), а также доступ к дополнительному сервису ( supplementary services
) и управление им. Информация протокола уровня 3 передается в сети в кадрах
LAPD.
Важной особенностью передачи сигналов "пользователь-сеть" является то, что обмен сигналами в D-канале между ISDN-устройствами пользователя и сетью ISDN отличается от обмена сигналами, происходящего между "внутренними" компонентами (сторонами обмена) ISDN. Для внутренней передачи сигналов применяются протоколы SS7 (см. ниже). Сигналы уровня 3 передаются из сети пользователя (или с терминального устройства) в ISDN.
Организация вызовов в ISDN, их поддержание и завершение соединения - все это
осуществляется с помощью обмена последовательностью сообщений между сетью и
пользователем ISDN. Стандарты CCITT (I.451) описывают общий формат коммуникаций
уровня 3, представленный на рис. 4.7.
Дискриминатор протокола ( protocol discriminator
) идентифицирует тот протокол, для которого предназначено сообщение. Ссылка
вызова ( call reference ) содержит значение, присвоенное конкретному
активному вызову. В стандартах CCITT специфицируются 33 типа сообщений, и каждый
из них выполняет свою функцию. Типу присваивается значение, включаемое в поле
типа сообщения. За типом сообщения в порядке, определяемом стандартами, следуют
различные информационные элементы, например:
| пропускная способность носителя | средства обслуживания |
| номер вызываемой стороны | скорость передачи информации |
| номер вызывающей стороны | информационный запрос |
| идентификация канала | размер пакета |
| уровень перегрузки | индикатор выполнения процесса передачи |
| дата/время |
В сети пользователя, подключаемой к ISDN, существуют два типа терминальных устройств. Функциональными терминальными устройствами ( functional terminal ) считаются интеллектуальные устройства, способные обмениваться сообщениями через интерфейс между сетью пользователя и ISDN. Инициирующие терминальные устройства ( stimulus terminal ) обладают минимальными возможностями передачи сигналов. Инициирующее сообщение представляет одно конкретное событие на оконечном устройстве. Такие терминальные устройства могут инициировать события в ISDN, но не вызывать их с помощью явного сообщения.
Одной из важных областей применения ISDN является использование сетей ISDN для реализации телефонного сервиса, подобного обычной аналоговой телефонной службе. Базовый вызов режима цепи ( circuit mode call ) использует весь В-канал. Он создается, поддерживается и завершается при обмене сообщениями между пользователем и ISDN по D-каналу. Управление вызовом зависит от обмена последовательность сообщений между вызывающей стороной и сетью, а также между сетью и вызываемой стороной.
Соединение режима цепи начинается с передачи сообщения SETUP, направляемого
вызывающей стороной в сеть. Это сообщение содержит информацию, необходимую сети
для присваивания вызову ресурсов и для инициации процесса соединения. Атрибуты
служб носителя (bearer service attributes) представляют собой информационные
элементы, точно сообщающие сети, какой сервис от нее требуется. Кроме того,
информационные элементы сообщения SETUP содержат идентификацию канала. Эти сведения
указывают сети тип физического интерфейса (т.е. D-канала), который вызывающая
сторона хочет использовать для служб носителя.
Сеть проверяет содержимое сообщения SETUP и в ответ
посылает вызывающей стороне подтверждение SETUP ACKNOWLEDGE, которое инициирует
передачу сигнала определенного типа, свидетельствующего о запросе дополнительной
информации, в частности, номера ISDN вызываемой стороны. Вызывающая сторона
передает запрошенный номер и дополнительную информацию, необходимую сети, в
сообщении INFORMATION.
Получив дополнительную информацию, сеть возвращает в ответ сообщение CALL PROCEEDING, выделяет запрошенный вызывающей стороной канал и начинает подготовку вызова другой стороны. Вызываемой стороне сеть посылает сообщение SETUP. Устройство вызываемой стороны отвечает на него сообщением CALL PROCEEDING (информируя тем самым сеть, что сообщение принято и можно продолжать подготовку вызова) или сообщением ALERT (означающим, что вызываемое терминальное устройство предупреждает пользователя о наличии вызова). Сообщение ALERT аналогично обычному телефонному звонку, который абонент слышит после набора номера вызывающим абонентом.
Когда вызываемая сторона "снимает трубку", устройство посылает обратно в сеть сообщение CONNECT. Это говорит сети о том, что нужно завершить создание соединения по запрошенному В-каналу. В ответ сеть посылает вызываемой стороне сообщение CONNECT ACKNOWLEDGE. Вызывающая сторона передает вызываемой стороне сообщение CONNECT, и соединение считается созданным. Обе стороны могут обмениваться информацией по полученному каналу (логической цепи) - начинается этап, который именуется в стандартах ISDN фазой информационного обмена ( call information phase ).
Разъединение выполняется аналогично обычной телефонной сети (POTS) - один или
оба пользователя (абонента) вешают трубку. При этом инициируется сообщение DISCONNECT,
передаваемое другому пользователю. Сторона, инициирующая разъединение, получает
из сети сообщение DISCONNECT RELEASE и, в завершение, сообщение RELEASE COMPLETE,
означающее, что пользовательское терминальное устройство освобождает выделенный
В- канал. Другая сторона получает ту же последовательность сообщений и освобождает
свой "конец" В-канала.
Нужно иметь в виду, что данные сообщения третьего уровня
используются для коммуникаций между пользователями и ISDN. Это внутренние сообщения
сети, которые обрабатываются на всех фазах системой передачи сигналов SS7, используемой
для обмена между компонентами внутри ISDN.
Протоколы третьего уровня допускают три типа соединений в пакетном режиме:
Соединения с коммутацией пакетов канального режима устанавливаются в В-канале аналогично тому, как это происходит в обычном вызове режима цепи (circuit mode call). Для доступа к сети с коммутацией пакетов вызывающая сторона использует средства ISDN. Вызываемая сторона представляет собой порт доступа в сети с коммутацией пакетов, называемый устройством доступа (AU - access unit ). В этом случае AU выполняет обязанности и вызывающей, и вызываемой стороны. Если терминальное устройство ISDN обращается к AU с вызовом, AU инициирует ретрансляцию пакетов. Если узел коммутации пакетов вызывает терминальное устройство ISDN, AU инициирует вызов.
Пользователи ISDN могут применять В-канал для доступа к узлу коммутации пакетов, который позволяет им обращаться к службам виртуальных цепей ( virtual circuit ) в сети с коммутацией пакетов. Согласно стандартам, D-канал также может использоваться для доступа к службам виртуальных цепей.
Кроме того, сообщения уровня 3 применяются для вызова дополнительного сервиса и управления им. Таким сервисом могут быть, например, ожидание, переадресация вызовов и идентификация пользователя
Когда пользователь запрашивает в сети дополнительный сервис, между ним и сетью происходит обмен сообщениями, содержащими информацию о данном сервисе и необходимые параметры. При управлении дополнительным сервисом не обязательно должно происходить обслуживание вызова.
Вызовом сервиса называют запрос динамического доступа к дополнительным службам. Сервис может вызываться инициирующим или функциональным терминальным устройством. В то время как управляющее сообщение может быть не связано с обслуживанием вызова, вызывающее сообщение всегда связано с обслуживанием вызова. Получив запрос, ISDN предоставляет соответствующий сервис.
Согласно стандартам, ISDN позволяет предоставлять два вида неречевого сервиса,
получивших широкое распространение. Наиболее известным неречевым сервисом в
коммуникационной сети являются службы пакетного режима Х.25 и Frame Relay. Сети
Х.25 функционируют с конца 60-х годов. Для идентификации и коррекции ошибок
Х.25 предусматривает непроизводительные издержки на административные операции.
Во время появления сетей Х.25 такой уровень контроля ошибок был необходим, поскольку
учитывал характеристики задействованных физических коммуникационных линий.
В исходных стандартах ISDN для коммутации пакетов и
неречевого трафика были использованы стандарты Х.25. С тех пор произошли значительные
усовершенствования в среде передачи данных и в применяемых протоколах, позволяющие
достичь очень низкого уровня ошибок. Стандарты ISDN, выпущенные в 1988 г., рекомендуют
заменить коммутацию пакетов Х.25 на Frame Relay, где предусматривается лишь
минимальный контроль ошибок при передаче. Снижение непроизводительных потерь
на контроль ошибок позволяет соответствующим образом увеличить скорость обмена
данными
Х.25 представляет собой комплект протоколов, разработанный ССГГТ и определяющий
операции между устройствами в сети с коммутацией пакетов. Протоколы Х.25 использовались
для создания общемировой сети с коммутацией пакетов. В этой сети информация
инкапсулируется (заключается) в пакеты, содержащие данные об адресации, о последовательности
пакетов и контроле ошибок, а также сведения о пользователе или приложении. Эти
пакеты передаются по виртуальным каналам между устройствами Х.25 конечного пользователя
(DTE) и узлами коммутации пакетов (DCE).
Стандарты Х.25 были выпущены в 1976 г. К началу 80-х
годов протоколы Х.25 уже широко применялись для передачи данных во всем мире,
особенно между удаленными терминалами и центральными системами. Стандарты ISDN
разрабатывались с учетом поддержки сетей Х.25.
Архитектура Х.25 предусматривает три уровня, соответствующих нижним уровням модели OSI:
Х.25 - протокол, ориентированный на установление соединения (connection-oriented).
Согласно стандартам, пакеты маршрутизируются по виртуальной цепи ( virtual
circuit ), устанавливаемой в сети протоколом третьего уровня перед передачей
пакетов.
Для создания виртуальной цепи станция обращается с
запросом к сети, требуя установить логическое соединение с другой сетевой станцией.
Все пакеты, передаваемые по этой виртуальной цепи, идентифицируются как принадлежащие
именно данной цепи и доставляются в порядке их номеров.
Х.25 поддерживает два типа виртуальных цепей: постоянные
и непостоянные (устанавливаемые по вызову). Непостоянные цепи ( virtual
call ) формируются при необходимости процедурами создания и аннулирования
соединения. Постоянная виртуальная цепь ( permanent virtual cicruit
) поддерживается сетью все время. Процедуры создания и аннулирования для нее
не нужны.
Сети Х.25 широко используются уже почти 20 лет. Стандарты ISDN разрабатывались
так, чтобы сети Х.25 можно было встроить в ISDN. Взаимодействие Х.25 и ISDN
описывается в рекомендациях CCITT X.31.
По существу стандарты допускают два типа взаимодействия
между ISDN и Х.25. В одном стандарте, X.31 Case A, ISDN может обращаться к службам
сети Х.25. В другом, X.31 Case В, возможности коммутации каналов, предлагаемые
Х.25, становятся составной частью ISDN.
В стандарте Case А устройство DTE X.25 запрашивает
через ТА ISDN соединение ISDN с другим устройством DCE Х.25 в режиме виртуальной
цепи. Путь от DCE к выбранному DTE устанавливается через третий уровень про
токола Х.25. В случае Case A D-канал ISDN не используется, поскольку его сигналы
заканчиваются в LE. Именно поэтому для Case А трафик пакетов Х.25 передается
только по В-каналу ISDN.
В стандарте Case В возможности коммутации пакетов Х.25
становятся частью ISDN. Устройство DTE X.25 создает виртуальную цепь средствами
ISDN. LE ISDN может обеспечить коммутацию пакетов или получить доступ к DCE
Х.25. Настройка вызова и управление реализуются средствами ISDN. Case В является
стандартом ISDN в Северной Америке и служит общепринятым способом запроса пересылки
кадров LAPB по В-каналу, а также методом инкапсуляции кадров IAPB в кадрах LAPD
для пересылки по D-каналу.
Высокая степень контроля ошибок и связанные с этим непроизводительные потери,
характерные для Х.25, уже не нужны в той мере, как это требовалось 20 лет назад.
Сегодня получили распространение средства доставки
под названием "кад-ровый режим" или режим передачи кадров (frame mode). Возможности
этого режима очень напоминают Х.25, но в них отсутствует третий уровень модели
OSI. Адреса и информация соединения обрабатываются протоколами второго уровня.
Название "кадровый режим" объясняется тем, что информация уровня 2 передается
по сети в кадрах, а не с помощью пакетов.
В результате протоколы уровня 2, кроме выполнения своих
обычных функ-ций второго уровня (контроль ошибок и мультиплексирование), отвечают
за адресацию и последовательность кадров.
ATM ( Asynchronous Transfer Mode ), или режим асинхронной передачи,
- это технология, основанная на формировании ячеек и на типе мультиплексирова-ния,
обеспечивающем для пользователей широкополосного сервиса ISDN чрез-вычайно высокие
скорости передачи данных. ATM может предоставить пользо-вателям доступ к широкой
полосе пропускания по каналу B-ISDN, позволяюще-му полностью интегрировать такие
трафики, как речь, видео, аудио, данные и сетевые сигналы.
Стандарты ISDN, определяющие интерфейсы PRI и BRI,
допускают интеграцию передачи в сетях ISDN. Стандартные каналы BRI и PRI предоставляют
доступ к сервису узкополосной ISDN (N-ISDN).
Консультативный комитет по международной телефонной
и телеграфной связи (CCITT), принимающий стандарты по ISDN, рассматривает ATM
как технологию, обеспечивающую транспортный сервис для широкополосной ISDN (B-ISDN).
Стандарты B-ISDN ориентированы на службы, требующие очень высокой пропускной
способности и скорости передачи данных. Это, на-пример, видеоконференции, пересылка
видеоинформации или высокоскорост-ная передача данных. Стандарты ATM предусматривают
организацию данных в ячейки (cell) и описывают способ мультиплексирования доступной
полосы частот для реализации служб B-ISDN.
Технология ATM адаптирована для применения в эффективной
цифровой се-ти, состоящей из различных устройств ATM - от плат сетевого интерфейса
до мощных цифровых коммутаторов, связывающих несколько локальных сетей на-подобие
базовой магистрали. В данном разделе рассматриваются широкополос-ные сети ISDN,
стандарты для ATM и анализируется, как эта технология вписы-вается в мир сетей
и телекоммуникаций.
Модель ATM является подмножеством модели протоколов для B-ISDN. Стандарты B-ISDN представляются в виде сегментированной модели, отображаемой в физический уровень и в уровень связи данных стека OSI. Двумерная модель B-ISDN показана на рис. 4.8
Обратите внимание, что аналогично модели ISDN модель BTSDN состоит из плоскостей. Плоскости управления и пользователя рассекают модель от более высоких уровней вниз до физического уровня. Плоскость администрирования делится надвое: слой администрирования, управляющий интерфейсом между уровнями в плоскости управления и пользовательской плоскости, и административную плоскость, создающую инфраструктуру для взаимодействия протоколов в стеке
В данной главе нас интересует в основном соотношение между уровнями ATM и плоскостями B-ISDN. Рис. 4.8 показывает уровни, описывающие функции ATM: физический уровень и уровень ATM.
Физический уровень состоит из двух подуровней: конвергенции передачи (ТС -
transmission convergence ) и физической среды передачи данных (РМ -
physical medium ). Подуровень РМ взаимодействует с физической средой передачи
данных (носителем), применяемой для реализации линии, и передает * поток битов
до подуровня ТС.
Подуровень ТС помещает ячейки ATM в кадры битового
потока, а также восстанавливает эти кадры и выделяет ячейки из потока. Ячейки
принимаются для передачи на уровень ATM.
Уровень ATM осуществляет мультиплексирование, коммутацию и управление. На этом
уровне декодируется информация заголовка ячейки ATM, определяющая необходимые
действия. И наоборот, на уровне ATM создаются заголовки ATM с информацией, закодированной
для передачи.
Генерация и интерпретация информации на уровне ATM
обеспечивает быструю коммутацию ATM. С помощью идентификатора виртуального пути
(VPI - Virtual Path Identifier) и идентификатора виртуального канала VCI- (Virtual
Channel Identifier) протоколы уровня ATM создают маршрут для передачи и направляют
поток ячеек по виртуальным каналам и виртуальным маршрутам. Поля этих идентификаторов
содержатся в заголовке ячейки. Расформировывая заголовки, уровень ATM передает
информацию выше на уровень AAL (ATM adaptation layers), а также добавляет заголовки
к ячейкам, передаваемым вниз с уровня AAL.
Кроме того, уровень ATM генерирует и добавляет заголовок
к каждой ячейке, передаваемой вниз на физический уровень, и удаляет заголовок
из принимаемой ячейки.
Этот уровень состоит из двух подуровней и выполняет соответственно две функции. Одна из них состоит в обеспечении интерфейса с приложениями и протоколами стека BTSDN более высокого уровня. Подуровень сегментации и сборки пакетов (SAR - segmentation and reassembly ) получает пакеты от приложений более высокого уровня и сегментирует информацию на блоки меньшего размера для вставки в ячейки ATM. Естественно, SAR выполняет и обратное действие - сборку сообщений более высокого уровня из сегментированной информации ячеек ATM. Подуровень конвергенции (CS - convergence sublayer) предоставляет сетевой сервис приложениям и протоколам более высокого уровня.
Служба коммутируемой мультимегабитной передачи данных SM (Switched Multimegabit
Data Service) - это сетевой коммутируемый сервис без установки соединения, реализуемый
телефонными компаниями. Он предоставляет клиентам доступ через интерфейс "пользователь-сеть"
к средствам цифровой передачи поставщика сетевых услуг. Первоначально SM разрабатывалась
как служба передачи ячеек, связывающая интерфейс "пользователь-сеть" с цифровыми
линиями Т1 или ТЗ. Новь с реализации SM поддерживают сетевой доступ по традиционным
аналоговым абонентским линиям 56 Кбит/с.
Часто подчеркивают, что B-ISDN - это стандарт, ATM
- технология / поддержки сервиса B-ISDN, a SMDS - одна из служб B-ISDN. Служба
SM определяется в стандартах CCITT.
Исходные стандарты SMDS предусматривают передачу 53-байтовых ячеек через интерфейс "абонент-сеть" (SNI - Subscriber-to-Network Interface ) коммуникационной компании. Благодаря этому SMDS стала первой распространенной реализацией технологии ретрансляции ячеек, спроектированной для работы через ATM. SNI определяет точки соединения между сетью пользователя и коммуникационной компанией, предоставляющей сервис SMDS. Для коммуникаций через SNI применяется протокол SIP (SMDS Interface Protocol).
Из-за высокой стоимости использования унаследованного оборудования коммутации пакетов для SMDS были приняты дополнительные стандарты, предусматривающие передачу пакетов средствами SMDS. Протоколы уровня 3 в SMDS обеспечивают передачу пакетов данных в линии.
SMDS управляется собственным набором протоколов - протоколами интерфейса SMDS. Протокол SIP уровня 3 отвечает за передачу пакетов, уровня 2 - за создание ячеек (очень похожих на ячейки ATM). Основная разница между ячейками ATM и SMDS заключается в отсутствии виртуального соединения в службе SMDS (не ориентированной на соединение), следовательно, становится ненужным идентификатор виртуального соединения. SMDS - это коммерческая общедоступная служба с заранее заданными соединениями. Уровень 1 отвечает за физические требования SMDS.
До сих пор рассматривались виды обмена, применяемые для переда сигналов между пользователями и сетями или между устройствами ISDN. Для реализации соответствующих функций ISDN необходим метод передачисигналов и сообщений, обеспечивающий управление внутренними операциями сети. Протоколы SS7 (Signaling System 7) предназначены для поддержки сетей цифровой передачи данных и созданы специально для работы в ISDN. SS7 представляет собой систему управления по вспомогательному каналу (out-of-band) и используется для обмена информацией между компонентами, составляющими сеть поставщика услуг ISDN.
Установление и обслуживание соединений, созданных в результате вызовов в телекоммуникационной сети, зависят от типа системы обмена сигналами между различными элементами и устройствами, составляющими саму сеть. Информация о маршрутизации вызовов, о состоянии соединения и об управлении им передается с помощью системы обмена сигналами. Сетевые сигналы реализуют три основные функции:
До перехода телефонных систем на цифровую коммутацию все телефонные звонки обслуживались
тем же каналом, который им первоначально выделялся. Управление по каналам сети
(in-band signaling) означает, что передача сетевых сигналов и речевые коммуникации
осуществляются на одной и той же полосе речевых частот телефонной линии. Такое
управление существенно увеличивает время обработки вызова: лишь для установления
соединения требуется 10-15 с. Если организация вызова происходит с помощью управления
по каналам сети, каналы в телекоммуникационной сети выделяются поочередно (последовательно).
Магистральные линии по физическому маршруту также распределяются поочередно
(по мере необходимости). Перед созданием канала для обеспечения прохождения
вызова нужно резервировать все сетевые ресурсы.
Управляющие сигналы в этом случае должны передаваться
в речевой полосе частот. Большинство систем управления по каналам сети проектируется
для аналоговых речевых коммуникаций. В первых линиях Т1 для передачи информации
"на линии"/"отбой" использовался один бит каждого кадра. Для этого выделялись
биты речевого канала 64 Кбит/с.
Управление по внешнему или вспомогательному каналу (out-of-band signaling) предусматривает
обмен сетевыми сигналами по отдельному сигнальному каналу. Такая передача называется
CCS ( common channel signaling ). Сегодня управление по каналам сети
практически полностью заменилось на CCS - системы передачи сигналов по общему
каналу, такие, как SS7.
CCS позволяет обмениваться информацией между коммутаторами,
оснащенными процессорами, и сетевыми службами, а также значительно ускоряет
распределение сетевых ресурсов. Благодаря CCS среднее время подготовки соединения
во время звонка сократилось с 10-15 до трех секунд.
CCS дает значительные преимущества. Полоса частот сохраняется
для передачи собственно информации, так как трафик сигналов не занимает общие
фактические каналы. CCS позволяет добавлять такие службы, к служба 800, средства
проверки кредитных карточек по базам данных и функции идентификации звонящего
абонента. Кроме того, CCS снижает стоимость обслуживания звонка (этот фактор,
вероятно, можно считать одним из наиболее важных). Передача управляющих сигналов
по каналу требует отдельных средств обмена сигналами для каждой создаваемой
цепи. CCS пускает мультиплексирование сигнальной информации сети в одном канале.
В сетях CCS применяются два режима передачи сигналов.
Ассоциированный режим передачи сигналов ( associated signaling mode
) означает, что сигнальные сообщения передаются по тем же маршрутам, что и соответствующий
звонок (вызов). При неассоциированном режиме передачи сигналов ( nonassociated
signaling mode ) маршрут не обязательно совпадает с физическим маршрутом
вызова.
Сети CCS состоят из таких стандартных компонентов, как:
SS7 представляет собой сеть CCS, предназначенную для использование ISDN. Как
и любая другая система телекоммуникаций, SS7 определяется стандартами и соответствующими
протоколами, описывающими ее архитектуру. Протоколы SS7 специфицированы в серии
рекомендаций CCITT Q.700.
В основном архитектура SS7 состоит из трех компонентов
и соответствующих протоколов (рис. 4.9).
Рис. 4.9. Архитектура протоколов SS7
ОМАР (Operations Maintenance
and Administration Part) =
компонент обслуживания операций и администрирокния
ASE (Application Service Bement) =
сервисный элемент приложения ТСАР (Transaction Capabilities Application Part)
=
прикладной компонент средств обеспечения транзакций
ISDN-UP (ISDN User Part) = пользовательский компонент ISDN
SCCP (Signaling Connection Control Part) =
компонент управления соединением для
передачи сигнала
МТР (Message Transfer Part) =
компонент передачи сообщений
TUP (Telephone User Part) =
компонент пользователя телефонной сети
DUP (Data User Part) =
компонент пользователя данных
МТР ( Message Transfer Part ) - компонент передачи сообщений - можно описать на трех уровнях, соответствующих уровням 1, 2 и 3 стека OSI
Если уровни МТР обеспечивают для сети SS7 сервис, не ориентированный на соединение,
то SCCP ( Signaling Connection Control Part ) - компонент управления
соединением для передачи сигнала - реализует функции сетевого уровня OSI, не
поддерживаемые МТР: расширенную адресацию и средства передачи, ориентированные
на установление соединения. Адресация доставляет узлу сообщения и обладает относительно
узкими возможностями распространения с помощью собственно адресации. Адресация
МТР ограничивается доступом к сервису и приложениям. Рост числа приложен! служб
привел к необходимости реализации SCCP.
SCCP предусматривает четыре класса сетевого сервиса:
Компоненты пользователя и приложения - независимые и самодостаточные элементы. Исходные стандарты SS7 предусматривают реализацию ISUP (ISDN User Part) - пользовательского компонента ISDN, TUP (Telephone User Part)-компонента пользователя телефонной сети, DUP (Data User Part) - компонента пользователя данных, а также ТСАР (Transaction Capabilities Application Part) - прикладного компонента средств обеспечения транзакций.
Различные виды сервиса, предлагаемые в сетях SS7, заслуживают того, чтобы посвятить им отдельную книгу. Ниже приводится достаточно исчерпывающий список служб SS7. Их можно объединять, получая слабо связанные группы, в сервис доступа (или сервис на основе данных) и в сервис CLASS.
Система сигналов SS7 позволяет реализовать в ISDN целый спектр средств. Наиболее
распространенным сервисом SS7 является CLASS (Custom Local Area Signaling Services)
- локальный пользовательский сервис передачи сигналов. Сервис, предлагаемый
в конкретном регионе, зависит от используемого оборудования и от местоположения
сети поставщика услуг.
Базовый сервис CLASS называется автоматической идентификацией
номеров (ANI - automatic number identification) или определением номера звонящего
абонента (Caller ID). На этапе подготовки соединения в вызове, осуществляемом
средствами SS7, ANI выводит для вызываемой стороны номер вызывающей стороны.
Споры вокруг реализации ANI затрагивают не только технические, но и социальные,
политические вопросы. Некоторые из читателей, несомненно, столкнутся с противоречиями,
окружающими ANL Отдельные специалисты утверждают, что ANI (или АОН) защищает
конфиденциальность и личные права пользователей телефонной сети. Абоненты могут
воспользоваться средством ANI для создания процедуры блокирования вызова, не
допуская соединения с конкретными номерами (определяемыми ANI). С другой стороны,
ANI нарушает конфиденциальность вызывающей стороны (звонящего абонента), что
может повлечь за собой ряд проблем.
К счастью, реализации службы CLASS, не предусматривающие
перехвата и вывода номера вызывающей стороны, создают гораздо меньше противоречий.
Службы данных отвечают за предоставление сервиса или за маршрутизацию звонков в распределенной сети. В число таких служб входят:
Поставщики телекоммуникационных услуг работают над тем, чтобы превратить централизованно
управляемый сетевой сервис в распределенный сервис в сетях SS7. Распределенные
сети передачи сигналов, способные предоставлять пользователям специализированный
сервис, требуют применения более интеллектуального сетевого оборудования.
Стандарты для данной реализации описываются в документе
CCITT Recommendation I.312. Они предусматривают создание так называемых интеллектуальных
сетей ( intelligent networks ).
Интеллектуальные сети позволяют своим пользователям
непосредственно обращаться к различным видам сетевого сервиса. В этом состоит
базовый принцип интеллектуальной сети: пользователи сами контролируют доступ
к сервису. Пользовательское управление дает возможность реализовать в сети больше
специфических видов сервиса.
Формирование распределенных сервисных сетей является
логичным расширением системы сигналов SS7. Принятые в США соответствующие стандарты
определяют так называемую усовершенствованную интеллектуальную сеть (AIN - Advanced
Intelligent Network). Цель AIN заключается в том, чтобы предоставить каждому
конечному пользователю доступ к любому виду сервиса в сети и управление им.
В настоящее время телекоммуникационные сети реализуют
сетевой сервис с помощью коммутаторов. Конкретные виды сервиса и службы доступны
только тем абонентам, которые используют соответствующий коммутатор. Чтобы оправдать
дополнительные затраты на реализацию новых коммутаторов и привлечь новых клиентов,
поставщики сетевых услуг должны предоставлять пользователям широкий спектр услуг.
Интеллектуальные сети станут общей платформой для разработки такого вида сервиса
и дадут пользователям возможность разрабатывать приложения в соответствии со
своими потребностями.
Интеллектуальные сети предоставляют организациям и
пользователям непосредственное управление сетевыми службами и сервисом, а также
обеспечивают общую платформу для создания таких служб. Формирование общей платформы
разработки приведет к доступности сервиса, более ориентированного на специфические
требования пользователя.
До сих пор обсуждались модели, стандарты и протоколы, определяющие то, что составляет
узкополосную ISDN (N-ISDN - Narrowband ISDN). Многие приложения, особенно приложения
мультимедиа и видеослужбы, нуждаются в более широкой полосе пропускания, и стандарты
BRI или PRI не могут удовлетворить этих потребностей. Компании, желающие получить
подобный сервис через ISDN, могут заключить контракт на пользовательский интерфейс,
предоставляющий необходимую полосу пропускания. Но усилия эти себя не оправдывают.
Трафик в коммуникационных сетях неоднороден по своей природе. Компания, заключающая
контракт на пропускную способность, которая позволит ей справиться с пиковыми
нагрузками, может обнаружить, что такая нагрузка наблюдается лишь в течение
20% времени. Вряд ли кто-нибудь захочет платить за неиспользуемую полосу пропуск.
Консультативный комитет по международной телефонной
и телеграфной связи (CCITT) разработал стандарт широкополосной ISDN (B-ISDN
- Broadband ISDN), являющийся частью общего стандарта ISDN. Широкополосная ISDN
предоставляет "полосу пропускания по требованию" (bandwidth оn demand): заказчик
платит только за фактически используемую полосу пропускания. Ключевой особенностью
B-ISDN является то, что этот интерфейс не разбивается на каналы, как BRI или
PRI.
Широкополосные службы ISDN, определяемые стандартами
ССIТТ, характеризуются более высокой скоростью передачи данных. B-ISDN отличается
от исходной узкополосной ISDN тем, что она должна отвечать высоким требованиям
к полосе пропускания (как только такие требования возникают).
Интерфейс BRI предоставляет пользователям ISDN значительную
функциональность, a PRI многократно увеличивает доступную пропускную способность.
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).
Большинство служб B-ISDN ориентировано на гораздо более
высокую скорость передачи данных, чем скорость передачи, обеспечиваемая BRI.
Это позволяет им поддерживать такие приложения, как видеоконференции для настольных
систем в реальном времени, требующие значительной полосы пропускания - 25 Мбит/с
для передачи сжатого видеоизображения с высоким разрешением. Заказчику, которому
необходима подобная пропускная способность, потребовалась бы целая группа каналов
PRI, а передача таких объемов информации просто монополизировала бы линию N-ISDN.
И наоборот, когда большая полоса пропускания не требуется, значительная ее часть
не будет использоваться.
Заказчики N-ISDN платят за доступную полосу пропускания.
Заказчики В-ISDN предъявляют к сервису B-ISDN требования, аналогичные сервису
N-ISDN, но в некоторые моменты времени им необходима большая полоса пропускания,
позволяющая получить уникальные для B-ISDN виды сервиса. Каналы B-ISDN должны
обслуживать передачу пакетов и телефонные звонки, однако эти стандарты предусматривают
также интеграцию видов сервиса, интенсивно использующих полосу пропускания,
в том же интерфейсе доступа. Таким образом, канал В-ISDN должен быть масштабируемым.
Это означает, что он обеспечивает высокоскоростную передачу для службы B-ISDN
(когда в этом возникает необходимосгь), поэтому заказчик, работающий с каналом
B-ISDN, платит только за используемую) полосу пропускания, а не за заранее выделенную
полосу, предоставляемую каналами N-ISDN.
В качестве среды передачи данных служб ISDN используется
ATM (Asynchronous Transfer Mode). Канал B-ISDN мультиплексируется с помощью
и предоставляет пользователям единый канал, в котором интегрируются традиционный
сервис N-ISDN и сервис B-ISDN.
Архитектура B-ISDN представлена на рис. 4.10. Обратите внимание, модель B-ISDN, аналогично N-ISDN, состоит из плоскостей. Плоскости управления и пользователя рассекают ее от более высоких уровней вниз до физического уровня. Плоскость администрирования делится на слой администрирования, управляющий интерфейсом между уровнями в плоскости управления и пользовательской плоскости, и на административную плоскость, создающую инфраструктуру для взаимодействия протоколов в стеке.
Некоторым службам ISDN необходимы более высокие скорости передачи, чем те, что предоставляются одним интерфейсом PRI. Такой сервис обеспечивает широкополосная ISDN. Службы IMSDN можно приблизительно разделить на две основные группы: коммуникационные службы и службы распределения.
Коммуникационные службы включают в себя весь сервис, предоставляемый традиционной аналоговой телефонной сетью, а также диалоговый сервис, сервис обмена сообщениями и службу поиска.
Службы распределения предоставляют пользователям B-ISDN доступ к такому сетевому
сервису, как телевидение высокой четкости, телевидение с оплатой за просмотр,
видеобиблиотеки, интерактивные приложения мультимедиа и службы новостей. Эти
средства определяются как управляемые или не управляемые пользователем. Доступ
к интерактивным базам данных с видеоинформацией можно определить как управляемый
пользователями, поскольку они могут выбирать, когда и к какой информации нужно
обращаться.
Неуправляемым пользователем сервисом могло бы стать
телевидение высокой четкости (HDTV - high definition television), позволяющее
лишь выбирать программу, аналогично нынешнему телевидению. Данная сеть выполняет
широковещательную рассылку информации и передачу телепрограмм в заданное время,
а пользователи могут сами решать, что смотреть.
Для реализации и использования B-ISDN существуют определенные критерии, которые необходимо удовлетворить для правильной работы сети. Эти критерии относятся к требованиям полосы пропускания, поддерживаемым сервисом B-ISDN, и к необходимому для пользователей уровню качества представления информации. Например, абонентская линия на медном кабеле, соединяющая среду пользователя с ISDN, поддерживается стандартами N-ISDN, но ее полосы пропускания недостаточно для некоторых видов сервиса B-ISDN. Для того чтобы сервис B-ISDN был доступен пользователю, эти линии нужно заменить, возможно, на волоконно-оптические линии. Ограничения, налагаемые технологией коммутации цепей, также выдвигают определенные требования: для большинства видов сервиса B-ISDN необходима коммутация ячеек ATM.
Сети B-ISDN должны обеспечивать все виды сервиса N-ISDN плюс некоторый дополнительный сервис для приложений, которым необходима высокая пропускная способность. Например, телевидение высокой четкости требует канала с пропускной способностью примерно 150 Мбит/с. Для поддержки нескольких служб B-ISDN интерфейс должен иметь канал с агрегированной скоростью передачи 600 Мбит/с. Местные линии на волоконно-оптическом кабеле будут поддерживать такую полосу пропускания. Для обычного сервиса N-ISDN можно использовать стандартный медный кабель, а для сервиса B-ISDN с высокой пропускной способностью - дополнительную волоконно-оптическую линию. В реализации B-ISDN необходимая полоса пропускания должна предоставляться по требованию