Краткий обзор на русском об основах ISDN

При подготовке данной статьи использованы материалы фирмы "Cisco Systems, Inc. " (США).

Цифровая сеть для предоставления комплексных услуг

Введение

Цифровая сеть для предоставления комплексных услуг (Integrated Services Digital Network - ISDN) обеспечивает набор цифровых услуг, доступных конечному пользователю. ISDN осуществляет преобразование в цифровую форму телефонной сети таким образ по телефонным проводам с терминала пользователя можно передать голос, данные, текст, графику, музыку, видео и другие исходные материалы. Сторонники ISDN представляют себе мировую сеть подобно существующей в настоящее время телефонной сети с той лишь азницей, что предполагается цифровая передача и комплекс новых услуг.

ISDN - это попытка стандартизации услуг абонента, интерфейса пользователь/сеть и сетевых и межсетевых возможностей. Стандартизация услуг абонента производится для создания гарантированного уровня международной совместимости. Стандартизация ин пользователь/сеть стимулирует производителей к разработке данного интерфейса. Стандартизация сетевых и межсетевых возможностей помогает достичь цели построения глобальной мировой сети и обеспечивает гарантии, что сети ISDN смогут легко друг с другом связываться. Пользовательская оснастка ISDN включает приложения высокоскоростной обработки изображений (такие как факсими- ле Группы IV), дополнительные телефонные линиидля обеспечения телекоммутирующей индустрии, высокоскоростную передачу файлов, средства видеоконференций, средства передачи голосовой информации. Многие электронные почтовые службы начинают уже предлагать услуги ISDN по тарифу.

Компоненты

Компонентами ISDN являются терминалы, терминальные адаптеры, сетевые терминаторные устройства, терминаторное оборудование линии и терминаторное оборудование обмена. Терминалы ISDN имеются двух типов. Специализированные терминалы ISDN относят минальному оборудованию типа 1 (TE1). Терминалы не ISDN, такие как DTE, относятся к терминальному оборудованию типа 2 (ТЕ2). ТЕ1 подключаются к сети ISDN посредством четырехжильной скрученной пары. ТЕ2 подключаются к сети ISDN через терминальный адаптер. Терминальный адаптер ISDN может быть как отдельным устройством, так и платой в ТЕ2. Если ТЕ2 не имеет внутри себя платы терминального адаптера, то он подключается к ней посредством стандартного интерфейса физического уровня (например, EIA-232-C, V.24 или V.35).

За ТE1 и TE2 располагается следующая точка соединения в сети ISDN - сетевое терминаторное устройство типа 1 (network termination type 1 - NT1) или сетевое терминаторное устройство типа 2 (network termination type 2 -NT2). Эти устройства подк при помощи четырех проводов со стандартной двухпроводной петлей. В северной Америке NT1 используется в качестве оборудования заказчика (получателя). В других частях земного шара NT1 используется почтальоном (носителем). NT2 - это более сложное устройство, в основном используемое для секретного цифрового обмена.

Оно обеспечивает функции уровня протокола 2 и уровня протокола 3, а также услуги концентрации. Существуют также устройства NT1/2; они обеспечивают в одном устройстве функции NT1 и NT2. В ISDN специфицируется ряд ссылочных точек. Эти ссылочные точки определяют логический интерфейс между функциональными группами TA и NT1. Ссылочные точки ISDN включают R (ссылочные точки между оборудованием не ISDN и TA), S (ссылочные точки между пользовательскими терминалами и NT2), T (ссылочные точки между устройствами NT1 и NT2) и U (ссылочные точки между устройствами NT1 и терминаторным оборудованием линий в несущей сети). Ссылочные точки U релевантны только в Северной Америке, где функции NT несущей сетью не обеспечиваются.

Услуги

Интерфейс ISDN с базовой скоростью передачи (ISDN Basic Rate Interface - BRI) предлагает два В-канала и один D-канал (2B+D). В-канал BRI осуществляет передачу на скорости 64 kbps и предназначен для переноса данных пользователя. D-канал осуществялет передачу на скорости 16 kbps, что означает передачу управляющей и сигнальной информации, хотя при определенных обстоятельствах может обеспечиваться передача данных пользователя. Сигнальный протокол D-канала включает уровни 1-3 модели OSI. BRI также беспечивает управление пакетами и другие возможности, что повышает скорость передачи до 192 kbps. Спецификация физического уровня BRI - CCITT I.430. Интерфейс ISDN сосновной скоростью передачи (ISDN Primary Rate Interface - PRI) предлагает 23 В-канала и один D-канал с общей скоростью передачи 1.544 Mbps (D-канал PRI имеет скорость передачи 64 kbps). ISDN PRI в Европе, Австралии и других земного шара имеет 30 В-каналов плюс один D-канал (64-kbps) с общей скоростью передачи 2.048 Mbps. Спецификация физического уровня PRI - CCITT I.431.

Уровень 1

Форматы пакета физического уровня (уровня 1) ISDN различаются в зависимости от того, является ли пакет исходящим (от терминала к сети) или входящим (от сети к терминалу). Оба интерфейса физического уровня представлены на следующей иллюстрации имеет длину в 48 бит, 36 бит из которых представляют данные. F-биты обеспечивают синхронизацию. L-биты регулируют среднее значение бит. Е-биты используются для обеспечения возможности конкуренции, когда несколько терминалов, расположенных на пассивной шине, состязаются за доступ к каналу. А-биты активизируют устройства. S-биты еще не определены. B1, B2 и D-биты - это биты данных пользователя.

Форматы пакета физического уровня ISDN

К одной схеме физически может быть подключено несколько пользовательских устройств ISDN. При такой конфигурации в случае, если два терминала одновременно осуществляют передачу, могут возникнуть конфликты. ISDN, следовательно, обеспечивает воз определения конкуренции за право доступа к каналу. Когда NT получает от ТЕ D-бит, он отсылает назад эхо-бит в позиции Е-бита. ТЕ ожидает следующий Е-бит тем же самым, что и последний переданный им D-бит.

Терминалы не могут начинать передачу до тех пор, пока они не обнаружат специфическое число единиц (индицирующее "нет сигнала"), соответствующее ранее установленному приоритету. Если ТЕ определяет, что эхо-бит (Е) отличается от его D-бита, он емедленно прекратить передачу. В этом заключается простейшая техника, гарантирующая, что передавать D-сообщения в каждый момент времени может только один терминал. После успешной передачи D-сообщения приоритет терминала уменьшается, что, в свою очередь, требует от него перед началом новой передачи определения большего количества следующих друг за другом единиц. Терминалы могут не увеличивать свой приоритет до тех пор, пока все остальные устройства на той же самой линии имеют возможность передавать D-сообщения. Телефонные соединения имеют наивысший по сравнению с другими услугами приоритет. Сигнальная информация имеет наивысший приоритет по сравнению с несигнальной информацией.

Уровень 2

Уровень 2 сигнального протокола ISDN - это процедура доступа к каналу (Link Access Procedure), D-канал, также известный как LAPD. LAPD похож на протокол высокого уровня управления каналом передачи данных (High-Level Data Link Control - HDLC). спользуется акроним LAPD, это означает, что по D-каналу гарантированно передается управляющая и сигнальная информация. Формат пакета LAPD очень похож на HDLC и подобно тому, как это делается в HDLC, в LAPD используются управляющие, информационные и н нумированные пакеты. Протокол LAPD специфицирован в CCITT Q.920 и CCITT Q.921.

Формат пакета LAPD

Флаги и управляющие поля LAPD идентичны их аналогам из HDLC. Адресное поле LAPD может иметь длину один или два байта. Если бит расширения первого байта адреса установлен, то адрес имеет длину один байт; если бит не установлен, адрес имеет дли айта. Первый адресный байт содержит идентификатор точки получения услуг (service access point identifier - SAPI), обнародующий портал, на котором обеспечиваются услуги LAPD уровня 3. Бит C/R идентифицирует - содержит ли пакет команду или ответ. Поле онцевого терминала (terminal end-point identifier - TEI) идентифицирует единичный терминал или множество терминалов.

Уровень 3

Две спецификации уровня 3 используются для определения в ISDN передачи сигналов: CCITT I.450 (также известная как CCITT Q.930) и CCITT I.451 (также известная как CCITT Q.931). Оба эти протокола поддерживают соединения типа пользователь-пользо с коммутацией каналов. В них специфицированы различные вызовы установления связи, прекращения связи, информационные и другие сообщения, включая SETUP, CONNECT, RELEASE, USER INFORMATION, CANCEL, STATUS и DISCONNECT. Эти сообщения функционально схожи с аналогичными сообщениями из протокола X.25.

ITU SR-NWT-001953 1991-06, ETS 300 102-1 1990-12, AT&T 801-802-100 1989-05

Стандарты ISDN (Integrated Services Digital Network – цифровая сеть с интеграцией услуг) описывают работу цифровых линий связи, поддерживающих передачу голоса, видео или данных с высокой скоростью через стандартные коммуникационные линии. ISDN обеспечивает единый интерфейс доступа к цифровой сети передачи данных для устройств, выполняющих широкий набор задач, с сохранением полной прозрачности сети для пользователей. Учитывая большой объем информации, передаваемой через сети ISDN, можно говорить что технология ISDN произвела революцию в деловых коммуникационных приложениях.

ISDN может использовать не только обычные телефонные сети, но также сети коммутации пакетов, телексные сети, сети CATV и т. д.

Приложения ISDN

В данной главе описаны следующие протоколы:

LAPD — Link Access Protocol — Channel D (протокол доступа к линии – канал D);

ISDN — Integrated Services Digital Network (цифровая сеть с интеграцией услуг).

LAPD

ITU Q.921 (Blue Book)

LAPD (Link Access Protocol – Channel D или протокол доступа к линии – канал D) является протоколом канального уровня, описанным в стандарте CCITT Q.920/921. LAPD работает в асинхронном сбалансированном режиме (Asynchronous Balanced Mode или ABM). В данном случае термин «сбалансированный» означает отсутствие в соединениях ведущих и ведомых устройств. Каждая станция имеет возможность инициировать организацию соединения и управление этим соединением, обеспечивать исправление ошибок, а также передавать пакеты данных в любой момент времени. Для протокола LAPD понятия DTE и DCE являются эквивалентными.

На рисунке показан формат пакетов LAPD.

Структура пакета LAPD

Флаг

Поле флага всегда имеет значение 0x7E и используется для разделения пакетов. Для того чтобы исключить появление такой же последовательности битов в пакетах, на передающей и принимающей стороне используется метод Bit Stuffing (вставка битов).

Адрес

Первые два байта после флага содержат поле адреса. Формат этого поля показан на рисунке.

Поле адреса LAPD

EA1 Первый бит расширения адреса (всегда равен 0).

C/R Флаг Command/Response (команда/отклик). Пакеты, передаваемые пользователем с C/R=0, содержат команды, так же, как пакеты, передаваемые пользователю со стороны сети при C/R=1. Во всех остальных случаях пакеты содержат отклик на команды.

SAPI Идентификатор точки доступа к сервису (Service Access Point Identifier), который может принимать следующие значения:

0 Процедуры вызова/контроля.

1 Пакетный режим передачи с использованием процедур вызова/контроля I.451.

16 Передача пакетов в соответствии с X.25, уровень 3.

63 Процедуры управления уровня 2.

EA2 Второй бит расширения адреса (всегда равен 1).

TEI Идентификатор конечной точки (терминала), который может принимать следующие значения:

0-63 Используется пользовательским оборудованием без автоматического назначения TEI.

64-126 Используется пользовательским оборудованием с автоматическим назначением TEI.

127 Используется для широковещательный соединений со всеми терминальными устройствами.

Контроль

Поле, следующее за адресом, называется полем управления и служит для идентификации типа кадра. Кроме того, в зависимости от типа сообщения, это поле может включать порядковый номер, а также функции управления и отслеживания ошибок.

FCS

Контрольная сумма (Frame Check Sequence – FCS), позволяющая обнаруживать ошибки при передаче данных. Контрольная сумма вычисляется отправителем пакета с использованием алгоритма, принимающего во внимание каждый бит передаваемого пакета. На приемной стороне пакета заново вычисляет контрольную сумму по тому же алгоритму и сравнивает полученный результат со значением, содержащимся в пакете.

Размер окна

LAPD поддерживает расширенный размер окна (по модулю 128), с возможностью передачи от 8 до 128 неподтвержденных кадров. Расширенный размер окна передачи обычно используется для спутниковых каналов, где задержка подтверждения пакетов может существенно превышать время передачи самих пакетов. Тип пакета, инициализирующего соединение, определяет модуль для сессии. При использовании окна расширенного размера к имени базового типа пакета добавляется суффикс “E” (SABME вместо SABM).

Типы пакета

Протокол LAPD поддерживает несколько типов управляющих кадров (Supervisory Frame):

RR Подтверждение приема информационного пакета и индикация готовности к получению последующей информации.

REJ Запрос повторной передачи всех пакетов, начиная с указанного в пакете порядкового номера.

RNR Индикация состояния временной перегрузки станции (переполнение окна).

LAPD поддерживает несколько типов ненумерованных пакетов (Unnumbered Frame):

DISC Запрос на разрыв соединения.

UA Кадр подтверждения приема.

DM Ответ на запрос DISC, указывающий на режим разрыва соединения.

FRMR Отбрасывание пакета.

SABM Пакет, инициализирующий асинхронный сбалансированный режим.

SABME SABM в режиме расширенного окна.

UI Ненумерованная информация.

XID Обмен информацией.

Протокол LAPD использует единственный тип информационных пакетов

Info Информационный пакет.

Пример декодирования пакетов ISDN

Международные варианты ISDN

За разработку стандартов ISDN отвечает CCITT (в настоящее время ITU-T). Первой публикацией группы, ответственной за разработку стандарта ISDN был набор рекомендаций ISDN 1984 года (Red Book — Красная Книга). Еще до выпуска Красной книги в разных регионах были разработаны местные и национальные версии ISDN. По этой причине рекомендации CCITT определяют только общие для всех стран стандарты ISDN, в дополнение к национальным стандартам.

Возможность использования специфических информационных элементов для отдельных стран обеспечивается за счет набора кодов (Codeset).

Ниже приведено описание большинства существующих национальных и региональных вариантов ISDN.

Национальный вариант ISDN-1 (Bellcore)

SR-NWT-001953 1991-06

Этот вариант используется компанией Bellcore в США. В рамках данного стандарта поддерживаются четыре специфических типа сообщений и не используются однобайтовые информационные элементы. В дополнение к элементам Codeset 0 данный вариант также поддерживает четыре информационных элемента Codeset 5 и пять информационных элементов Codeset 6.

Национальный вариант ISDN-2 (Bellcore)

SR-NWT-002361 1992-12

Основным различием между ISDN-1 и ISDN-2 является загрузка параметров с использованием компонент (субэлементы информационных элементов (Extended Facility). Компоненты используются для передачи информационных параметров между пользовательским оборудованием ISDN (например, ISDN-телефоном) и ISDN-коммутатором.

Другим отличием стандарта ISDN-2 являются дополнительные типы сообщений – SEGMENT, FACILITY и REGISTER, а также дополнительные информационные элементы – Segmented Message (сегментированное сообщение) и Extended Facility (расширенные возможности). Кроме того, изменены значения некоторых полей в пакетах и добавлено несколько дополнительных значений полей.

5ESS (AT&T)

AT&T 801-802-100 1989-05

Этот вариант ISDN используется компанией AT&T в США. 5ESS является наиболее распространенной реализацией ISDN и поддерживает 19 специфических типов сообщений. 5ESS не содержит элементов Codeset 5, но поддерживает 18 информационных элементов Codeset 6 и расширенный управляющий информационный элемент.

Euro ISDN (ETSI)

ETS 300 102-1 1990-12

Этот вариант ISDN адаптирован всеми европейскими странами. В настоящий момент Euro ISDN поддерживает однооктетные типы сообщений и пять информационных элементов размером в один октет. В протоколе не используются элементы Codeset 5 и Codeset 6, но каждая страна вправе определять собственные информационные элементы.

VN3, VN4 (Франция)

DGPT: CSE P 22-30 A 1994-08

Данный вариант стандарта используется преимущественно во Франции. Декодирование VN3 и некоторые сообщения об ошибках переведены на французский язык. Данный протокол является подмножеством стандарта CCITT и поддерживает только однооктетные типы сообщений. Более новый стандарт VN4 не полностью совместим с VN3, однако более точно соответствует рекомендациям CCITT. В Как и VN3, новый стандарт содержит некоторое количество переводов. VN4 поддерживает однооктетные типы сообщений, пять однооктетных информационных элементов и два элемента Codeset 6.

1 TR6 (Германия)

1 TR 6 1990-08

Этот вариант стандарта распространен прежде всего в Германии. Протокол является подмножеством стандарта CCITT с незначительными изменениями. В протоколе частично используется английский язык, частично — немецкий.

ISDN 30 (Англия)

BTNR 190 1992-07

Этот вариант протокола используется компанией British Telecom в дополнение к стандарту ETSI (см. выше). На уровнях 2 и 3 этот стандарт не соответствует структуре CCITT. Пакеты имеют заголовок размером в один октет, за которым может следовать информация. Большая часть информации кодируется с использованием IA5 и, следовательно, может декодироваться как ASCII.

Австралия

AP IX-123-E

Этот протокол ранее использовался в Австралии, но сейчас вытесняется более новым австралийским вариантом ISDN. Протокол является подмножеством стандарта CCITT и поддерживает только однооктетные типы сообщений и однооктетные информационные элементы. В протоколе используются только элементы Codeset 5.

TS014 Австралия

TS014 (Austel) 1995

Это новый стандарт ISDN PRI для Австралии, разработанный компанией Austel. Стандарт очень близок к ETSI.

NTT-Japan (Япония)

INS-NET Interface and Services 1993-03

Сервис ISDN в Японии поддерживается компанией NTT и известен как INS-Net. Основными характеристиками INS-Net являются:

Поддержка интерфейса пользователь-сеть, соответствующего рекомендациям Голубой книги (Blue Book) CCITT.

Поддержка интерфейсов BRI и PRI.

Поддержка пакетного режима с использованием Case B.

Поддержка в сети сигнализации SS 7 ISDN User Part.

Поддержка подключения к телефонным сетям общего пользования.

ARINC 746

Сегодня многие авиакомпании обеспечивают в своих самолетах телефонный сервис для пассажиров. Бортовые телефоны подключаются к сети T1 и соединения организуются через спутниковые каналы. Используемый протокол сигнализации основан на стандарте Q.931, однако имеет отличия от последнего и известен как ARINC 746. Лидирующими компаниями в данной области являются GTE и AT&T. При анализе протокола ARINC с использованием анализатора протоколов в качестве варианта LAPD должно быть установлено значение ARINC .

ARINC 746 Приложение 11 (Attachment 11)

ARINC Characteristic 746-4 1996-04

Приложение 11 стандарта ARINC (Aeronautical Radio, INC.) описывает передачу сообщений сетевого уровня (уровень 3), необходимых для управления оборудованием и поддержки управления процедурами организации соединения между бортовым телефонным оборудованием (Cabin Telecommunications Unit или CTU) и системой SATCOM, North American Telephone System (NATS) или Terrestrial Flight Telephone System (TFTS). Механизм, описанный в Приложении 11, разработан на основе рекомендаций CCITT Q.930, Q.931 и Q.932 (управление вызовами), а также на основе стандартов ISO/OSI DIS 9595 и DIS 9596 (управление оборудованием). Описываемые сообщения сетевого уровня должны передаваться в поле данных пакета канального уровня.

ARINC 746 Attachment 17

ARINC Characteristic 746-4 1996-04

Приложение 17 к стандарту ARINC (Aeronautical Radio, INC.) определяет систему доступа пассажиров и экипажа самолетов к сервису, предлагаемому CTU и интеллектуальным оборудованием самолета. Распределительная часть CDS передает сигнализацию и телефонные каналы от пользовательской телефонной гарнитуры в коммуникационные модули кресел. Каждая зона в самолете имеет устройство, которое управляет и обслуживает кресла в пределах данной зоны.

Northen Telecom – DMS 100

NIS S208-6 Issue 1.1 1992-08

Этот вариант представляет собой реализацию National ISDN-1, разработанную компанией Northen Telecom. Стандарт обеспечивает интерфейс пользователь-сеть на уровне ISDN BRI между коммутатором Northern Telecom ISDN DMS-100 и терминальным оборудованием, разработанным для BRI DSL. Стандарт DMS 100 базируется на спецификации CCITT ISDN-1, рекомендациях Q-серии, ISDN Basic Interface Call Control Switching (управление коммутацией соединений для базового интерфейса ISDN) и требованиях к сигнализации и дополнительной поддержке Bellcore.

DPNSS1

BTNR 188 1995-01

DPNSS1 (Digital Private Network Signaling System № 1 — система сигнализации частных цифровых сетей №1) является сигнальной системой на базе общего канала, используемой в Великобритании. Данная система позволяет расширить возможности, обычно доступные только в пределах одной телефонной станции PBX, на все станции PBX в частной сети. Основным назначением этой системы является передача информации между PBX в частных сетях с использованием временного интервала (time slot) 16 цифрового тракта 2048 Кбит/с (E1) или временного интервала 24 в системах 1544 Кбит/с (T1). Отметим, что при анализе данного протокола поле LAPD должно иметь значение DPNSS1.

Swiss Telecom (Швеция)

PTT 840.73.2 1995-06

Вариант ISDN, используемый в Швеции компанией Swiss Telecom PTT, называется SwissNet. Протокол DSS1 для SwissNet полностью базируется на ETS. Незначительные поправки к последнему состоят лишь в определении различных опций стандарта и игнорировании некоторых требований. Шведский вариант использует также некоторые специфические условия (например, совместимость между пользовательским оборудованием и станциями сети SwissNet различных реализаций).

QSIG

ISO/IEC 11572 1995

QSIG является мощной, интеллектуальной современной сигнальной системой, предназначенной для обмена сообщениями между частными станциями PABX. Стандарты QSIG определяют систему сигнализации на уровне Q, предназначенную, прежде всего, для общего канала (например, интерфейс G.703). Однако, QSIG будет работать при любом методе подключения оборудования PINX. Стек протоколов QSIG идентичен по структуре стеку DSSI (оба стека соответствуют модели ISO). Оба протокола имеют идентичные уровни 1 и 2 (LAPD), однако на третьем уровне протоколы QSIG и DSS1 различаются.

Структура кадров ISDN

На рисунке показана общая структура кадров ISDN.

Структура кадра ISDN

Дискриминатор протокола

Протокол, используемый для оставшейся часть уровня.

Длина поля «Ссылка на вызов»

Флаг

Нулевое значение для сообщений, передаваемых стороной, выделяющей значения ссылки на вызов, 1 — в остальных случаях.

Ссылка на вызов

Значение, присваиваемое в указанном сеансе связи между устройством, инициировавшим вызов и коммутатором ISDN. Данное значение используется устройствами для идентификации соединения.

Тип сообщения

Тип сообщения определяет назначение последнего. Поле типа может занимать один или два (для специфических сообщений) октета. В двухоктетных сообщения первый октет содержит восемь нулей. Полный перечень типов сообщений приведен ниже в параграфе «Типы сообщений ISDN».

Информационные элементы ISDN

В ISDN существует два типа информационных элементов — элементы размером один октет и элементы переменной длины.

Однооктетные информационные элементы

Структура однооктетного информационного элемента приведена на рисунке.

Структура однооктетного элемента

Список существующих типов однооктетных информационных элементов приведен ниже.

Информационные элементы переменной длины

Ниже приведена структура информационного элемента переменной длины.

Информационный элемент переменной длины.

Идентификатор информационного элемента служит уникальным обозначением данного элемента только внутри данного Codeset. Размер информационного элемента сообщает получателю о количестве следующих за этим полем байтов информационного элемента. Ниже приведен список существующих информационных элементов переменной длины.

		Сегментированное сообщение
		Поддержка однонаправленного режима
		Идентификация вызова
		Состояние вызова
		Идентификация канала
		Возможности
		Индикатор состояния процесса (progress)
		Специфические возможности сети
		Индикатор уведомления
		Отображение
		Дата/время
		Поддержка клавишного поля
		Переключение рычага (трубки)
		Активизация режима (feature)
		Индикация режима (feature)
		Скорость передачи информации
		Транзитная задержка сквозной передачи
		Выбор и индикация транзитной задержки
		Двоичные параметры пакетного уровня
		Размер окна для пакетного уровня
		Размер пакета
		Номер вызывающего абонента
		Подадрес вызывающего абонента
		Номер вызываемого абонента
		Субадрес вызываемого абонента
		Номер перенаправления
		Выбор транзитной сети
		Индикатор перезапуска
		Совместимость с нижележащим уровнем
		Совместимость с вышележащим уровнем
		Пользователь-пользователь
		Отмена использования расширения
Другие значения		Зарезервированы

Типы сообщений ISDN

Ниже приведены возможные типы сообщений ISDN.

Организация соединения

	Предупреждение
	Обработка вызова
	В процессе
	Установка (соединения)
	Соединение
	Подтверждение установки (соединения)
	Подтверждение соединения

Фаза передачи информации

	Пользовательская информация
	Отказ от временной приостановки
	Отказ от возобновления передачи данных
	Остановить
	Временно приостановить
	Возобновить
	Подтверждение остановки
	Подтверждение временной остановки
	Подтверждение возобновления
	Отказ от остановки
	Восстановление
	Подтверждение восстановления
	Отказ от восстановления

Завершение вызова

	Разъединение
	Освободить
	Подтверждение рестарта
	Завершение освобождения

Разное

Терминология ISDN

BRI

Базовый интерфейс (Basic Rate Interface) является одним из двух видов сервиса, предоставляемых ISDN в настоящее время. Канал BRI состоит из двух B-каналов и одного канала типа D (2B + D). B-каналы работают на скорости 64 Кбит/с, а канал D поддерживает скорость 16 Кбит/с. Интерфейс BRI используется в основном для настольных приложений (например, организация доступа в Internet для небольшой компании).

C/R

Команда/отклик (Command/Response). Флаг C/R занимает один бит в поле адреса и позволяет идентифицировать пакет как команду или отклик на переданную ранее команду.

Codeset

Существует три основных набора кодов (Codeset). В каждом кодовом наборе раздел информационных элементов определяется в соответствии со связанным вариантом протокола.

Codeset 0 кодовый набор, используемый по умолчанию, содержит набор информационных элементов, соответствующий рекомендациям CCITT.

Codeset 5 специфический для страны кодовый набор.

Codeset 6 специфический для сети кодовый набор.

Одна и та же величина может иметь разное значение в различных наборах Codeset. Большинство элементов могут появляться в кадре только один раз.

Для изменения кодового наборов могут использоваться два метода:

CPE

Пользовательское оборудование (Customer Premises Equipment или CPE) включает оборудование ISDN, размещаемое у пользователя и применяемое для подключения к сети ISDN. Такими устройствами могут быть телефон, компьютер, телекс, телефакс и так далее. Исключением являются устройства с интерфейсом NT1 в трактовке FCC и CCITT. Правила FCC рассматривают модули NT1 как оборудование CPE, поскольку NT1 устанавливается у пользователя, однако CCITT считает NT1 частью сети. Следовательно, граница между пользователем и сетью определяется в зависимости от принятого варианта.

Каналы ISDN – B, D и H

ISDN поддерживает три типа логических цифровых коммуникационных каналов, которые выполняют следующие функции:

B-канал используется для передачи информации (данные, видео и голос).

D-канал используется для передачи сигнализации и пакетов данных между пользовательским оборудованием и сетью.

H-канал выполняет те же самые функции, что и D-канал, однако работает при скорости, превышающей DS-0 (64 Кбит/с).

Устройства ISDN

Устройства, служащие для соединения CPE и сети. Кроме факсов, телефонов, компьютеров могут использоваться следующие устройства:

TA Терминальный адаптер (Terminal Adapter). TA используется для подключения не-ISDN устройств к сети ISDN.

LE Local Exchange (локальная станция). Используется в телефонной станции (Central Office — CO). LE работает с протоколом ISDN и является частью сети.

LT Local Termination — LT (Локальное окончание). Используется для обозначения LE, служащих для работы с Local Loop (абонентский шлейф).

ET Exchange Termination (завершение станции). Используется для обозначения LE, отвечающих за функции коммутации.

NT Network Termination — NT (оборудование завершения сети). Существует два вида NT, выполняющих различные функции:

• NT1 – служит для завершения соединений между пользователем и LE. NT1 отвечает за работу, мониторинг, подачу питания и мультиплексирование каналов.
• NT2 – любое устройство, применяемое пользователем для коммутации, мультиплексирования и концентрации: локальная сеть, компьютер, терминальный контроллер и т. д. Оборудование NT2 не устанавливается для домашнего пользования ISDN.

TE Terminal Equipment — TE (терминальное оборудование). Любое пользовательское устройство (например, телефон или факсимильный аппарат). Существует два типа TE:

• TE1 – оборудование, совместимое с ISDN.

TE1 – оборудование, не совместимое с ISDN.

Опорные точки ISDN

Опорные точки (reference point) ISDN определяют точки связи между различными устройствами. Предполагается, что с разных сторон опорной точки могут использоваться различные протоколы. Основные опорные точки перечислены ниже:

R связь между оборудованием TE, не совместимым с ISDN, и TA.

S связь между TE или TA и оборудованием NT.

T связь между коммутационным оборудованием пользователя и завершением абонентского шлейфа.

U Узловая точка между оборудованием NT и LE. Эта точка может определяться как граница сети в случае использования определения FCC для терминала сети.

На рисунке показаны функциональные узлы ISDN и опорные точки.

LAPD

Link Access Protocol – Channel D (протокол доступа к линии – Канал D) представляет собой протокол канального уровня, работающий с битовыми потоками (бит-ориентированный протокол). Основной задачей этого протокола является безошибочная передача последовательности битов на физическом уровне (уровень 1).

PRI

ISDN PRI (Primary Rate Interface — основной интерфейс) является одним из двух видов сервиса, предоставляемых в современных сетях ISDN. Реализация PRI зависит от принятого стандарта и может отличаться в разных странах. В Северной Америке PRI поддерживает 23 B-канала и один канал D (23B + D), а в Европе — 30 каналов типа B и один D-канал (30B + D).

В Америке каналы B и D работают со скоростью 64Кбит/с. Следовательно, если D-канал в некоторых случаях не используется в качестве канала управления, он может служить как дополнительный B-канал. PRI 23B + D работает с заданной CCITT скоростью 1544 Кб/с.

Европейский вариант PRI содержит 30 каналов B и один D-канал (30B + D). Так же как и в американском стандарте, все каналы работают на скорости 64Кбит/с. PRI 30B + D работает с заданной CCITT скоростью 2048 Кбит/с.

SAPI

Идентификатор точки доступа к сервису (Service access point identifier — SAPI) — первая часть адреса каждого пакета.

TEI

Идентификатор оконечного терминала (Terminal End Point Identifier) — вторая часть адреса каждого пакета.

3. Протокол DSS-1: физический уровень и уровень звена данных. Структура городской телефонной сети

3. Протокол DSS-1: физический уровень и уровень звена данных

3.1. Введение в DSS-1

Прежде всего, следует уточнить, что эпиграф к этой главе автор связывает отнюдь не с возможными взаимоотношениями пользователей базового доступа ISDN с абонентами, терминалы которых включены в АТС посредством двухпроводных аналоговых линий, а то и с людьми, вообще не имеющими телефона. Речь идет о специфике достоверной и надежной передачи информации по цифровым абонентским линиям, осуществляемой на первых двух уровнях протокола DSS-1, что особенно наглядно проявляется в описании процедур уровня звена данных в параграфе 3.4 данной главы.

Но сначала - базовые принципы.

Разработанный ITU-T протокол цифровой абонентской сигнализации № 1 (DSS-1 - Digital Subscriber Signaling 1) между пользователем ISDN и сетью ориентирован на передачу сигнальных сообщений через интерфейс «пользователь-сеть» по D-каналу этого интерфейса. Международный союз электросвязи (ITU-T) определяет канал D в двух вариантах:

а) канал 16 Кбит/с, используемый для управления соединениями по двум В-каналам;

б) канал 64 Кбит/с, используемый для управления соединениями по нескольким (до 30) В-каналам.

Концепции общеканальной сигнализации протоколов DSS-1 и ОКС-7 весьма близки, но эти две системы были специфицированы в разное время и разными Исследовательскими комиссиями ITU-T, а потому используют различную терминологию. Здесь автору немного повезло, т.к. описания этих двух систем в книге размещены в разных томах и вряд ли самый внимательный читатель настолько хорошо помнит материал главы 10 правого тома, чтобы эти разночтения ему мешали.

Тем не менее, некоторые пояснения в отношении сходства концепций и различий в терминах DSS-1 и ОКС-7 представляются полезными. На рис. 3.1 показаны АТС ISDN, звено сигнализации ОКС-7, оборудование пользователя ISDN и D-канал в интерфейсе «пользователь-сеть». Функции D-канала сходны с функциями звена сигнализации ОКС-7. Информационные блоки в D-канале, называемые кадрами, аналогичны сигнальным единицам (SU) в системе ОКС-7. Читателям, которые доберутся до главы 5 (QSIG) и глав 6-8 (V5), будет полезно вспомнить этот рисунок.

Рис. 3.1. Функциональные объекты протоколов DSS-1 и ISUP: (a) - примитивы DSS-1 и (б) - примитивы OKC-7

Архитектура протокола DSS-1 разработана на основе семиуровневой модели взаимодействия открытых систем (модели OSI) и соответствует ее первым трем уровням. В контексте этой модели пользователь и сеть именуются системами, а протокол, как это имело место, например, для ОКС-7 в томе 1, определяется спецификациями:

Процедур взаимодействия между одними и теми же уровнями в разных системах, определяющих логическую последовательность событий и потоков сообщений;

Форматов сообщений, используемых для процедур организации логических соединений между уровнем в одной системе и соответствующим ему уровнем в другой системе. Форматы определяют общую структуру сообщений и кодирование полей в составе сообщений;

Примитивов, описывающих обмен информацией между смежными уровнями одной системы. Благодаря спецификациям примитивов интерфейс между смежными уровнями может поддерживаться стабильно, даже если функции, выполняемые одним из уровней, изменяются. Последующие параграфы главы описывают DSS-1 именно в терминах процедур, форматов сообщений и примитивов.

Уровень 1 (физический уровень) протокола DSS-1 содержит функции формирования каналов В и D, определяет электрические, функциональные, механические и процедурные характеристики доступа и предоставляет физическое соединение для передачи сообщений, создаваемых уровнями 2 и 3 канала D. К функциям уровня 1 относятся:

Подключение пользовательских терминалов ТЕ к шине S-интерфейса с доступом к каналам В и D;

Подача электропитания от АТС для обеспечения телефонной связи в случае отказа местного питания;

Обеспечение работы в режиме «точка-точка» и в многоточечном вещательном режиме.

Некоторые элементы физического уровня протокола DSS-1 уже были рассмотрены в предьщущей главе. Там же упоминались два вида доступа: базовый доступ с двумя В-каналами (64 Кбит/с каждый) и сигнальным D-каналом (16 Кбит/с) и первичный доступ - тридцать В-каналов и один D-канал 64 Кбит/с.

Уровень 2 звена, известный также под названием LAPD (link access protocol for D-channels), обеспечивает использование D-каналаддя двустороннего обмена данными при взаимодействии процессов в терминальном оборудовании ТЕ с процессами в сетевом окончании NT. Протоколы уровня 2 предусматривают мультиплексирование и цикловую синхронизацию для каждого логического звена связи, поскольку уровень 2 обеспечивает управление сразу несколькими соединениями звена данных в канале D. Кроме того, функции уровня 2 включают в себя управление последовательностью передачи для сохранения очередности следования сообщений через соединение, а также обнаружение и исправление ошибок в этих сообщениях.

Формат сигналов уровня 2 - это кадр. Кадр начинается и заканчивается стандартным флагом и содержит в адресном поле два важнейших идентификатора - идентификатор точки доступа к услугам (SAPI) и идентификатор терминала (TEI).

SAPI используется для идентификации типов услуг, предоставляемых уровню 3, и может иметь значения от 0 до 63. Значение SAPI==0, например, используется для идентификации кадра, который применяется для сигнализации. Возможные значения SAPI будут рассмотрены в этой главе позднее.

TEI используется для идентификации процесса, обеспечивающего предоставление услуги связи определенному терминалу. TEI может иметь любое значение от 0 до 126, позволяя идентифицировать до 127 различных процессов в терминалах ТЕ. В базовом доступе эти процессы могут распределяться между 8 терминалами, подключенными к общей пассивной шине. Значение ТЕ1= 127 используется для идентификации вещательного режима (информация для всех терминалов).

Для уровня звена данных определены две формы передачи информации: с подтверждением и без подтверждения. При неподтверждаемой передаче информация уровня 3 переносится в ненумерованных кадрах, причем уровень 2 не обеспечивает подтверждение получения этих кадров и сохранение очередности их следования.

При подтверждаемой передаче информации передаваемые уровнем 2 кадры нумеруются. Это позволяет подтверждать (квитировать) получение каждого кадра. Если обнаруживается ошибка или отсутствие кадра, осуществляется его повторная передача. Кроме того, при работе с подтверждением вводятся специальные процедуры управления потоками, предохраняющие от перегрузки оборудование сети или пользователя. Передача с подтверждением применима только к режиму «точка-точка».

Уровень 3 (сетевой уровень) предполагает использование следующих протоколов:

Протокол сигнализации, определенный в рекомендации I.451 или Q.931 (эти две рекомендации идентичны). В этом случае SAPI=0, а протокол сигнализации используется для установления и разрушения базовых соединений, а также для предоставления дополнительных услуг;

Протокол передачи данных в пакетном режиме, определенный в рекомендации Х.25 и рассмотренный в главе 9 данной книги. В этом случае SAPI==16;

Другие протоколы, которые могут быть определены в будущем. В этих случаях для SAPI всякий раз будет устанавливаться соответствующее данному протоколу значение.

Протокол сигнализации Q.931 (уровень 3) определяет смысл и содержание сигнальных сообщений и логическую последовательность событий, происходящих при создании, в процессе существования и при разрушении соединений. Функции уровня 3 обеспечивают управление базовым соединением и дополнительными услугами, а также некоторые дополнительные к уровню 2 транспортные возможности. Примером таких дополнительных транспортных возможностей является опция перенаправления сигнальных сообщений на альтернативный D-канал (если это предусмотрено) в случае отказа основного D-канала. Все это рассматривается в следующей главе.

Необходимо сделать некоторые замечания. Материалы, изложенные в следующем параграфе, касаются, в основном, S-интерфейса. U-интерфейсу базового доступа было уделено внимание в предыдущей главе. В дополнение к этой главе отметим, что Международный союз электросвязи разработал две рекомендации, относящиеся к цифровой абонентской линии между интерфейсом «пользователь-сеть» и оконечной АТС. В рекомендации G.960 описываются характеристики цифрового участка абонентской линии ISDN с базовым доступом (BRA), как это представляется в опорной точке Т интерфейса «пользователь-сеть» и в опорной точке V линейного окончания LE. Другая рекомендация G.961 более детально описывает работу системы цифровой передачи в точке U. Поскольку рекомендации ITU-T ориентированы на весь мир, G.961 охватывает все варианты линейного кода, которые могут быть использованы в системе передачи U-интерфейса, включая MMS43 (4ВЗТ), 2В1Q, AMI, TCM (мультиплексирование со сжатием во времени) и SU32 (ЗВ2Т). Отчасти по этой причине рекомендация G.961 не является настолько завершенной и не обладает таким уровнем детализации, как равноценные ей спецификации ETSI и ANSI. В Северной Америке сетевое окончание NT1 определяется как оборудование в помещении пользователя, которое приобретается и обслуживается самим пользователем. Интерфейс U может быть, таким образом, определен как физический интерфейс между оборудованием в помещении пользователя и оборудованием АТС ISDN и в этом качестве нуждается в стандартизации на раннем этапе развертывания ISDN для обеспечения унификации технических средств. В результате ANSI осуществил стандартизацию интерфейса U на базе стандарта Т1.601, который определяет использование системы передачи 2В1Q.

В Европе сетевое окончание NT1 находится в ведении оператора сети, им же устанавливается и обслуживается. Европейские ISDN пользуются в U-интерфейсе каклинейным кодом 2В1Q, так и кодом 4ВЗТ. Техническая рекомендация ETR 080 определяет области применения обоих кодов, но этот документ ETSI существует только как рекомендация европейским операторам сети и не является обязательным стандартом, что связано с необходимостью учитывать специальные требования, которые могут существовать в разных национальных сетях Европы. Например, характеристики линий и режимы тестирования приемопередатчика U в разных странах могут различаться, что вынуждает использовать испытательные шлейфы, которые более точно отражают существующую специфику абонентских линий национальной сети, чем испытательные шлейфы, определенные в рекомендации ETSI.

Более поздний стандарт ETS300 297 также был создан ETSI для цифрового участка, соответствующего рекомендации ITU-T G.960. Основными различиями между нормативными документами ETSI и ANSI для U-интерфейса являются спецификации тестирования, конфигурации источника питания и функции техобслуживания.

Интерфейс первичного доступа определяется в рекомендации 1.431. В отличие от интерфейса базового доступа, в точках S или Т к интерфейсу может подключаться только один терминал или NT2. Что касается ограничения длины кабеля, то оно определяется величиной затухания, а не соображениями тактовой синхронизации, как это имеет место при базовом доступе. Еще одной отличительной особенностью первичного доступа является то, что процедуры активизации/деактивизации интерфейса не применяются. Интерфейс считается постоянно активным, и когда по сигнальному каналу не ведется передача кадров уровня 2, по нему должны непрерывно передаваться флаги.

3.2. Физический уровень протокола DSS-1

Уровень 1 (физический уровень) интерфейса базового доступа определяется в рекомендации I.430. Как уже упоминалось в параграфе 2.2 (рис. 2.4), в базовом доступе скорость передачи на уровне 1 равна 192 Кбит/с и обеспечивает формирование двух В-каналов со скоростью передачи данных 64 Кбит/с и одного D-канала со скоростью передачи данных 16 Кбит/с. Оставшийся ресурс скорости - 48 Кбит/с - используется для цикловой синхронизации, байтовой синхронизации, активизации и деактивизации связи между терминалами и сетевым окончанием NT. Длина цикла составляет 48 битов, а продолжительность цикла - 250 мкс. Там же, в предыдущей главе, отмечалось, что интерфейс в точке S перед передачей кадров должен проходить фазу активизации. Цель фазы активизации состоит в том, чтобы гарантировать синхронизацию приемников на одной стороне интерфейса и передатчиков на другой его стороне, что достигается обменом сигналами, называемыми INFO. Используется пять различных сигналов INFO.

Первый, INFO 0, свидетельствует об отсутствии какого-либо активного сигнала, поступающего от приемопередатчиков S-интерфейса, и передается в том случае, если все приемопередатчики деактивизированы. Когда терминалу ТЕ необходимо установить соединение с сетью, он инициирует активизацию S-интерфейса путем передачи сигнала INFO 1 в направлении от ТЕ к NT. В ответ на сигнал INFO 1 сетевое окончание NT передает в направлении к ТЕ сигнал INFO 2. Сигнал INFO 2 соответствует циклу, рассмотренному в предыдущей главе (рис. 2.4), со всеми битами В- и D-каналов, имеющими значение 0. Циклы INFO 2 могут предусматривать передачу информации в сверхцикловых каналах, что приводит к нескольким разным формам сигнала INFO 2. Для указания незавершенной активизации интерфейса биту А, называемому битом активизации, также присваивается значение 0, а затем, когда активизация достигнута, - значение 1. Каждый цикл INFO 2 содержит изменения полярности импульсов, создаваемые последним битом D-канала предыдущего цикла и битом цикловой синхронизации F текущего цикла, а также изменения полярности, вызываемые битом L (см. рис.2.4).

Когда в ТЕ достигается цикловая синхронизация, к NT передается сигнал INFO 3. В ответ на информацию о достижении синхронизации из NT передается сигнал INFO 4, который содержит данные В- и D-каналов и данные сверхциклового канала. Теперь интерфейс полностью активизирован циклами INFO 3 в направлении от ТЕ к NT и циклами INFO 4 в направлении от NT к ТЕ.

В том случае, когда сеть инициирует соединение с ТЕ, т.е. активизация осуществляется в направлении от NT к ТЕ, последовательность обмена сигналами почти такая же, кроме одного момента: NT выходит из исходного состояния, в котором посылался сигнал INFO 0, передавая сигнал INFO 2. Сигнал INFO 1 в этом случае не используется.

Обе описанные выше последовательности сигналов иллюстрируются примерами , представленными на рис. 3.2, с указанием соответствующих состояний ТЕ и NT, совпадающих с SDLсостояниями на диаграмме рис. 3.6 и 3.7. На рис. 3.2 представлены два таймера: таймер ТЗ в ТЕ и таймер Т1 в NT. Оба таймера - Т1 и ТЗ используются для выхода из тупиковой ситуации, когда, например, одна сторона вынуждена ожидать сигнал от другой стороны неопределенно долго из-за возникновения какой-либо неисправности. Значения таймеров Т1 и ТЗ назначаются оператором сети, хотя обычно для обоих таймеров выбирается значение 30 с.

Рис. 3.2. Последовательность сигналов при активизации S-интерфейса: (а) - активизация от TE; (б) - активизация от NT

На рис. 3.3 представлена последовательность сигналов при деактивизации, которая во всех случаях инициируется со стороны сети. Таймер Т2 используется внутри NT для того, чтобы убедиться в полностью деактивизированном состоянии интерфейса до того, как ТЕ произведет следующую попытку перевести S-интерфейс в активное состояние. Таймер Т2 ограничивает время распознавания приемопередатчиком ТЕ сигнала INFO 0 и ответа на этот сигнал.

Рис. 3.3. Последовательность сигналов при деактивизации S-интерфейса

Деактивизация может произойти, когда ТЕ временно утрачивает кадровую синхронизацию в активном состоянии, т.е. когда ТЕ получает подряд три кадра без правильного изменения порядка чередования импульсов с битом FA, равным 1, и два кадра подряд, когда бит FA имеет значение 0.

На рис. 3.2 и 3.3 указаны также некоторые из состояний, в которых может находиться физический уровень во время фаз активизации и деактивизации. Рассмотрим эти состояния подробнее, но сначала - одно общее замечание.

Концепция конечных автоматов, находящихся в определенных состояниях и выполняющих переходы из одного состояния в другое под воздействием сигналов, является основой языка спецификаций и описаний SDL, рассмотренного в главе 2 первого тома. Эта концепция уже весьма активно использовалась в других главах книги и вполне применима здесь для спецификации процессов, описывающих поведение как рассматриваемых в этом параграфе, так и других логических объектов в соответствующих уровнях модели взаимодействия открытых систем (модели OSI). Сигналы, переводящие процессы SDL из одного состояния в другое, представляют собой программные или аппаратные сообщения, абстрактные представления которых уже были определены в предыдущем параграфе как примитивы. В результате изменения состояния SDL-процесс может, в свою очередь, передавать примитивы в другие уровни. Между логическими объектами смежных уровней примитивы передаются через пункт доступа к услуге (SAP), о чем также упоминалось в первом параграфе данной главы. Эти положения применимы к примитивам, передаваемым между любыми смежными уровнями, что иллюстрирует рис. 3.4.

Обмен информацией между логическими объектами смежных уровней осуществляется с помощью примитивов четырех типов: REQUEST (ЗАПРОС), INDICATION (ИНДИКАЦИЯ), RESPONSE (ОТВЕТ) и CONFIRM (ПОДТВЕРЖДЕНИЕ).

Рис. 3.4. Доступ к услугам в смежных уровнях: примитивы

Примитив типа REQUEST используется, когда логический объект уровня п+1 в одной из двух взаимодействующих систем запрашивает услугу уровня п для передачи команды в уровень п+1 второй системы. Логический объект уровня п во второй системе информирует уровень п+1 о содержании команды с помощью примитива типа INDICATION. Примитив RESPONSE используется уровнем п+1 второй системы для подтверждения приема примитива INDICATION и, если нужно, для сообщения об исполнении команды. Наконец, прием примитива типа CONFIRM уровнем п+1 первой системы указывает, что операция завершена.

Для идентификации примитива используются три поля, расположенных в следующем порядке: [интерфейс уровня] - [тип услуги] - [тип примитива].

Интерфейс уровня обозначается префиксом, идентифицирующим границу между двумя логическими объектами, через которую происходит обмен примитивами. Например, примитивы, с помощью которых осуществляется связь через интерфейс между физическим уровнем и уровнем звена данных, имеют префикс РН, а примитивы для связи через внутриуровневый интерфейс между логическим объектом эксплуатационного управления и физическим уровнем имеют префикс МРН. Тип услуги указывает услугу или действия, которые подлежат выполнению (или выполнены) логическим объектом. Типы примитивов описаны выше.

Примитивы, соответствующие физическому уровню протокола DSS-1, показаны на рис. 3.5.

На рис. 3.5 показан прием от уровня 2 примитива PH-AR - запроса активизации РН (РН-ACTIVATION REQUEST) на стороне ТЕ. Этот запрос уровня 2 инициирует последовательность сигналов, показанную ранее на рис. 3.2а. При этом изменяются состояния S-интерфейса и могут передаваться шесть примитивов типа INDICATION: два уровню 2 и четыре логическому объекту системы эксплуатационного управления.

Рис. 3.5. Примитивы уровня 1 протокола DSS-1

Например, примитив PH-AI - индикация активизации РН (PH-ACTIVATION INDICATION) - передается к уровню 2 после достижения S-интерфейсом активизированного состояния и информирует уровень 2 о том, что он может начать передачу сообщений через S-интерфейс в сеть.

Логический объект системы эксплуатационного управления с помощью примитива MPH-AI - индикация активизации МРН (MPH-ACTIVATION INDICATION) - тоже получает информацию о том, что уровень 1 находится в активизированном состоянии. Примитив PH-DI - индикация деактивизации РН (PH-DEACTIVATION INDICATION) используется, чтобы информировать уровень 2 о деактивизации физического уровня, и приостанавливает использование S-интерфейса для передачи информации NT. Примитив MPH-II -- индикация информации МРН (MPH-INFORMATION INDICATION) - используется, чтобы информировать логический объект системы эксплуатационного управления о состоянии источника питания (подсоединен или отсоединен), в то время как примитив MPH-EI - индикация ошибок МРН (MPH-ERROR INDICATION) - информирует этот объект о появлении и устранении таких ошибок, как потеря кадровой синхронизации. Деактивизация физического уровня в нормальных рабочих условиях может быть достигнута только с сетевой стороны интерфейса S с помощью примитива MPH-DR - запрос деактивизации МРН (MPH-DEACT1VATION REQUEST).

На рис. 3.6 представлена упрощенная SDL-диаграмма уровня 1 протокола DSS-1 на стороне ТЕ. Предусматривается 8 состояний S-интерфейса на стороне ТЕ.

В состоянии S1.1 терминал не получает питания. Если он подсоединен к шине S, то на ней присутствует сигнал, передаваемый от NT Кроме того, если ТЕ получает питание от внешнего источника, то в состоянии S1.1 терминал обнаруживает включение питания. Для тех ТЕ, которые имеют собственный источник питания, считается, что уровень 1 находится в состоянии S1.1, когда местное питание пропадает.

При включении питания ТЕ переходит в исходное состояние S 1.2, когда он готов принимать сигналы. Если питание выключается, ТЕ возвращается в состояние S1.1. Если во время включения питания NT активен и ТЕ обнаруживает сигнал INFO 2 или INFO 4, то процесс переходит в состояние S1.6 или в состояное S1.7, соответственно. Если NT неактивен, что связано с присутствием INFO 0, то процесс переходит в состояние S1.3.

Состояние S1.3 - это состояние, в котором ТЕ получает питание, а в направлениях передачи и приема посылаются сигналы INFO 0. В этом состоянии интерфейс может быть активизирован либо локально - в результате приема примитива PH-AR от уровня звена, либо дистанционно - при обнаружении сигнала INFO 2.

В первом случае физический уровень запускает таймер ТЗ, посылает сигнал INF01 и переходит в состояние S1.4 ожидания ответа от NT. Значение таймера ТЗ - до 30 с, и если данный период истекает до того, как уровень 1 достигнет состояния активизации, то это деактивизирует интерфейс. При поступлении сигналов INFO 2 или INFO 4 от NT процесс прекращает передачу INFO 1 и посылается INFO 3. Если принятый сигнал - это INFO 2, уровень 1 переходит в состояние S1.6, а если принят сигнал INFO 4, то осуществляется переход в состояние S1.7.

В состоянии S1.6 терминальное оборудование ТЕ посылает INFO 3 для указания NT, что оно стало синхронизироваться со своим сигналом INFO 2 и полностью готово для перехода в активное состояние. Прием INFO 4 от NT приводит физический уровень в состояние активизации S 1.7 с посылкой PH-AI уровню звена данных, а примитивов MPH-AI и МРН-Е1 -логическому объекту системы эксплуатационного управления.

В состоянии S1.7 терминальное оборудование ТЕ продолжает посылать INFO 3 в направлении NT, получая от NT, в свою очередь, сигнал INFO 4. Если таймер ТЗ еще не сработал, то он сбрасывается при переходе в S1.7. Теперь возможна передача данных по D-каналу через интерфейс S. Деактивизация ТЕ производится со стороны NT, когда оно прекращает передачу INFO 4, после чего ТЕ принимает INFO 0, а затем переходит в неактивное состояние и посылает примитивы PH-DI и MPH-DI. Появление сигнала INFO 2 в состоянии S 1.7 приводит к посылке примитива МРН-Е11 и к переходу в состояние S1.6 синхронизации ТЕ для ожидания повторной активизации или деактивизации. Следует отметить, что из состояния S 1.7 можно выйти и при потере кадровой синхронизации, что не показано на SDL-диаграмме.-

Рис. 3.6. SDL-диаграмма уровня 1 протокола DSS-1 на стороне TE (1 из 3)

Рис. 3.6. SDL-диаграмма уровня 1 протокола DSS-1 на стороне TE (2 из 3)

Рис. 3.6. SDL-диаграмма уровня 1 протокола DSS-1 на стороне TE (3 из 3)

Процесс на стороне сетевого окончания NT существенно проще, чем рассмотренный выше процесс на стороне ТЕ, и имеет только четыре состояния. Небольшое число состояний и допустимых переходов позволяет наглядно представить этот процесс еще более упрощенной SDL-диаграммой (рис. 3.7).

Исходное состояние S2.1 подразумевает, что в интерфейсе присутствует INFO 0. Активизация может запрашиваться передачей примитива PH-AR к физическому уровню. Интерфейс может активизироваться и со стороны ТЕ сигналом INFO 1, как это было показано на рис. 3.2а. В обоих случаях NT запускает таймер Т1, передает сигнал INFO 2 к ТЕ для его синхронизации и переходит в состояние ожидания S2.2. При нормальной последовательности сигналов ТЕ отвечает при помощи INFO 3, который принимается уровнем 1 на стороне NT, что приводит к сбросу таймера Т1 и переходу в состояние S2.3.

Рис. 3.7. Упрощенная SDL-диаграмма уровня 1 протокола DSS-1 на стороне NT

Состояние S2.3 - обычное активное состояние, в котором NT посылает INFO 4 к ТЕ до тех пор, пока ТЕ посылает INFO 3 к NT. Деактивизация инициируется при приеме примитива MPH-DR или если сработает таймер Т2, приводящий к передаче INFO О, посылке примитива PH-DI и переходу в состояние S2.4.

Как было только что упомянуто для SDL-диаграммы на рис.3.6, ТЕ может деактивизироваться в аварийных условиях, например, при потере кадровой синхронизации. На стороне NT также возможна потеря кадровой синхронизации из-за помех или прием сигнала INFO 0 от ТЕ. В обоих случаях процесс возвращается в состояние S2.2 ожидания повторной активизации.

Состояние ожидания деактивизации S2.4 соответствует ситуации, когда уровень 1 на стороне NT сигнализировал ТЕ о своем намерении деактивизироваться пyтeм передачи INFO 0. В обычном случае деактивизации ТЕ отвечает таким же сигналом INFO 0, что переводит NT в исходное состояние S2.1. Однако NT может принять в этом состоянии следующий запрос PH-AR, что приведет его к началу активизации таймера и повторному переходу в состояние S2.2.

3.3. Уровень LAPD

Протоколы уровня 2 (LAPD - Link Access Procedure on the D-channel) как базового, так и первичного доступа определены в рекомендациях ITU-T 1.440 (основные аспекты) и 1.441 (подробные спецификации). Эти же рекомендации в серии Q имеют номера Q.920 и Q.921. Обмен информацией на уровне LAPD осуществляется посредством информационных блоков, называемых кадрами и схожих с сигнальными единицами ОКС- 7.

Сформированные на уровне 3 сообщения помещаются в информационные поля кадров, не анализируемые уровнем 2. Задачи уровня 2 заключаются в переносе сообщений между пользователем и сетью с минимальными потерями и искажениями. Форматы и процедуры уровня 2 основываются на протоколе управления звеном передачи данных высокого уровня HDLC (High-level Data-Link Control procedures), первоначально определенном Международной организацией по стандартизации ISO и образующем подмножество других распространенных протоколов: LAPB, LAPV5 и др. Протокол LAPD, также входящий в подмножество HDLC, управляет потоком кадров, передаваемых по D-каналу, и предоставляет информацию, необходимую для управления потоком и исправления ошибок.

Рис. 3.8. Формат кадра

Кадры могут содержать либо команды на выполнение действий, либо ответы, сообщающие о результатах выполнения команд, что определяется специальным битом идентификации команда/ответ C/R. Общий формат кадров LAPD показан на рис. 3.8.

Каждый кадр начинается и заканчивается однобайтовым флагом. Комбинация флага (0111 1110) такая же, как в ОКС-7. Имитация флага любым другим полем кадра исключается благодаря запрещению передачи последовательности битов, состоящей из более чем пяти следующих друг за другом единиц. Это достигается с помощью специальной процедуры, называемой «бит-стаффингом» (bit-stuffing), которая перед передачей кадра вставляет ноль после любой последовательности из пяти единиц, за исключением флага. При приеме кадра любой ноль, обнаруженный следом за последовательностью из пяти единиц, изымается.

Адресное поле (байты 2 и 3) кадра на рис. 3.8 содержит идентификатор точки доступа к услуге SAPI (Service Access Point Identifier) и идентификатор терминала TEI (Terminal Equipment Identifier) и используется для маршрутизации кадра к месту его назначения. Эти идентификаторы, уже упоминавшиеся в первом параграфе данной главы, определяют соединение и терминал, к которым относится кадр.

Идентификатор пункта доступа к услуге SAPI занимает 6 битов в адресном поле и фактически указывает, какой логический объект сетевого уровня должен анализировать содержимое информационного поля. Например, SAPI может указывать, что содержимое информационного поля относится к процедурам управления соединениями в режиме коммутации каналов или к процедурам пакетной коммутации. Рекомендацией Q.921 определены значения SAPI, приведенные в табл. 3.1.

Таблица 3.1. Значения SAPI

Идентификатор TEI указывает терминальное оборудование, к которому относится сообщение. Код ТЕ1=127 (1111111) указывает на вещательную (циркулярную) передачу информации всем терминалам, связанным с данной точкой доступа. Остальные значения (0-126) используются для идентификации терминалов. Диапазон значений TEI (табл.3.2) разделяется между теми терминалами, для которых TEI назначает сеть (автоматическое назначение TEI), и теми, для которых TEI назначает пользователь (неавтоматическое назначение TEI).

Таблица 3.2. Значения TEI

При подключении УПАТС (представляющей собой функциональный блок NT2) кАТС ISDN общего пользования с использованием интерфейса PRI в соответствии с требованиями стандартов ETSI, принятых и в России, ТЕ1=0. В этом случае процедуры назначения TEI не применяются.

Бит идентификации команды/ответа C/R (Command/Response bit) в адресном поле перенесен в DSS-1 из протокола Х.25. Этот бит устанавливается LAPD на одном конце и обрабатывается на противоположном конце звена. Значение C/R (табл.3.3) классифицирует каждый кадр как командный или как кадр ответа. Если кадр сформирован как команда, адресное поле идентифицирует получателя, а если кадр является ответом, адресное поле идентифицирует отправителя. Отправителем или получателем могут быть как сеть, так и терминальное оборудование пользователя.

Таблица 3.3. Биты C/R в поле адреса

Бит расширения адресного поля ЕА (Extended address bit) служит для гибкого увеличения длины адресного поля. Бит расширения в первом байте адреса, имеющий значение 0, указывает на то, что за ним следует другой байт. Бит расширения во втором байте, имеющий значение 1, указывает, что этот второй байт в адресном поле является последним. Именно такой вариант приведен на рис. 3.8. Если впоследствии возникнет необходимость увеличить размер адресного поля, значение бита расширения во втором байте может быть изменено на 0, что будет указывать на существование третьего байта. Третий байт в этом случае будет содержать бит расширения со значением 1, указывающим, что этот байт является последним. Увеличение размера адресного поля, таким образом, не влияет на остальную часть кадра.

Два последних байта в структуре кадра на рис. 3.8 содержат 16-битовое поле проверочной комбинации кадра FCS (Frame check sequence) и генерируются уровнем звена данных в оборудовании, передающем кадр. Это поле имеет ту же функцию, что и поле СВ (контрольные биты) в сигнальных единицах ОКС-7 (глава 10 тома 1), и позволяет LAPD обнаруживать ошибки в полученном кадре. В поле FSC передается 16-битовая последовательность, биты которой формируются как дополнение для суммы (по модулю 2), в которой: а) первым слагаемым является остаток от деления (по модулю 2) произведения х k (x 15 +x 14 +…+x+1) на образующий полином (х 16 +х 12 +х 5 +), где k - число битов кадра между последним битом открывающего флага и первым битом проверочной комбинации, исключая биты, введенные для обеспечения прозрачности;

б) вторым слагаемым является остаток от деления (по модулю 2) на этот образующий полином произведения х 16 на полином, коэффициентами которого являются биты кадра, расположенные между последним битом открывающего флага и первым битом проверочной комбинации, исключая биты, введенные для обеспечения прозрачности. Обратное преобразование выполняется уровнем звена данных в оборудовании, принимающем кадр, с тем же образующим полиномом для адресного поля, полей управления, информационного и FCS. Протокол LAPD использует соглашение, по которому остаток от деления (по модулю 2) произведения х 16 на полином, коэффициентами которого являются биты перечисленных полей и FCS, всегда составляет 0001110100001111 (десятичное 7439), если на пути от передатчика к приемнику никакие биты не были искажены. Если результаты обратного преобразования соответствуют проверочным битам, кадр считается переданным без ошибок. Если же обнаружено несоответствие результатов, это означает, что при передаче кадра произошла ошибка.

Поле управления указывает тип передаваемого кадра и занимает в различных кадрах один или два байта. Существует три категории форматов, определяемых полем управления: передача информации с подтверждением (1-формат), передача команд, реализующих управляющие функции (S-формат), и передача информации без подтверждения (U-формат). Табл. 3.4, являющаяся ключевой в этом параграфе, содержит сведения об основных типах кадров протокола DSS-1.

Рассмотрим эти типы несколько подробнее.

Информационный кадр (I) сопоставим со значащей сигнальной единицей MSU в ОКС-7 (параграф 10.2 первого тома). С помощью 1-кадров организуется передача информации сетевого уровня между терминалом пользователя и сетью. Этот кадр содержит информационное поле, в котором помещается сообщение сетевого уровня. Поле управления 1-формата содержит порядковый номер передачи, который увеличивается на 1 (по модулю 128) каждый раз, когда передается кадр. При подтверждении приема 1-кадров в поле управления вводится порядковый номер приема. Процедура организации порядковых номеров рассматривается в следующем параграфе данной главы.

Управляющий кадр (S) используется для поддержки функций управления потоком и запроса повторной передачи. S-кадры не имеют информационного поля и сравнимы с сигнальными единицами состояния звена LSSU в ОКС-7 (параграф 10.2 первого тома). Например, если сеть временно не в состоянии принимать 1-кадры, пользователю посылается S-кадр «к приему не готов» (RNR). Когда сеть снова сможет принимать 1-кадры, она передает другой S-кадр - «к приему готов» (RR). S-кадр также может ис пользоваться для подтверждения и содержит в этом случае порядковый номер приема, а не передачи.

Управляющие кадры можно передавать или как командные, или как кадры ответа.

Ненумерованный кадр (U) не имеет аналогов в ОКС-7. В этой группе имеется кадр ненумерованной информации (UI), единственный из группы содержащий информационное поле и несущий сообщение сетевого уровня. U-кадры используются для передачи информации в режиме без подтверждения и для передачи некоторых административных директив. Чтобы транслировать сообщение ко всем ТЕ, подключенным к шине S-интерфейса, станция передает кадр UI с ТЕ1=127. Поле управления U-кадров не содержит порядковых номеров.

Как следует из вышеизложенного, информационное поле имеется в кадрах только некоторых типов и содержит информацию уровня 3, сформированную одной системой, например, терминалом пользователя, которую требуется передать другой системе, например, сети. Информационное поле может быть пропущено, если кадр не имеет отношения к конкретной коммутируемой связи (например, в управляющих кадрах, S-формат). Если кадр относится к функционированию уровня 2 и уровень 3 не участвует в его формировании, соответствующая информация включается в поле управления.

Биты P/F (poll/final) поля управления идентифицируют группу кадров (из табл. 3.4), что также заимствовано из спецификаций протокола Х.25. Путем установки в 1 бита Р в командном кадре функции LAPD на одном конце звена данных указывают функциям LAPD на противоположном конце звена на необходимость ответа управляющим или ненумерованным кадром. Кадр ответа с F=1 указывает, что он передается в ответ на принятый командный кадр со значением Р= 1. Оставшиеся биты байта 4 идентифицируют конкретный тип кадра в пределах группы.

И в заключение данного параграфа, с учетом уже детально проанализированной структуры кадра уровня 2 протокола DSS-1, еще раз рассмотрим оба способа передачи кадров: с подтверждением и без подтверждения.

Передача с подтверждением . Этот способ используется только в соединениях звена данных, имеющих конфигурацию «точка-точка», для передачи информационных кадров. Он обеспечивает исправление ошибок путем повторной передачи и доставку не содержащих ошибок сообщений в порядке очередности. Этот способ подобен основному методу защиты от ошибок при передаче значащих сигнальных единиц MSU в системе ОКС-7.

Поле управления информационного кадра имеет подполя «номер передачи» и «номер приема» « Эти подполя сопоставимы с полями FSN, BSN в сигнальных единицах MSU системы ОКС-7 (параграф 10.2 первого тома). Протокол LAPD присваивает возрастающие порядковые номера передачи N(S) последовательно передаваемым информационным кадрам, а именно: N(S)=0, 1, 2,... 127, 0, 1,... и т.д. Он также записывает передаваемые кадры в буфер повторной передачи и хранит эти кадры в буфере вплоть до получения положительного подтверждения их приема.

Рассмотрим передачу информационных кадров от терминала к сети (рис. 3.9). Все поступающие к сети кадры проверяются на наличие ошибок, а затем в свободных от ошибок информационных кадрах проверяется порядковый номер. Если величина N(S) выше (по модулю 128) на единицу, чем N(S) последнего принятого информационного кадра, новый кадр считается следующим по порядку и потому принимается, а его информационное поле пересылается конкретной функции сетевого уровня. После этого сеть подтверждает прием информационного кадра своим исходящим кадром с номером приема , значение которого на единицу больше (по модулю 128), чем значение N(S) в последнем принятом информационном кадре.

Рис. 3.9. Исправление ошибок в информационном кадре

Предположим, что последний принятый информационный кадр имел номер N(S)= 11 и что информационный кадр с номером N(S)=12 передан с ошибкой, в результате которой отбракован функциями LAPD на стороне сети. Следующий информационный кадр с N(S)= 13 успешно проходит проверку на ошибки, но поступает к сети с нарушением очередности и отбрасывается ею при проверке порядка следования. Тогда сеть передает кадр отказа (REJ) с номером N(R)=12, который запрашивает повторную передачу информационных кадров из буфера повторной передачи терминала, начиная с кадра с N(S)=12. Сетевая сторона продолжает отбрасывать информационные кадры при проверке их на порядок следования, пока не примет повторно переданный кадр с номером N(S)=12.

Два потока сообщений от терминала к сети и в обратном направлении для этого соединения «точка-точка» независимы друг от друга и от потоков сообщений в других соединениях «точка-точка» в том же D-канале. В D-канале с n соединениями типа «точка-точка» могут присутствовать 2n независимых последовательностей N(S)/N(R).

Передача неподтверждаемых сообщений. Управляющие кадры S и ненумерованные кадры U не содержат подполя N(S). Они принимаются, если получены без ошибок, и не подтверждаются. Управляющие кадры содержат поле N(R) для подтверждения принятых информационных кадров.

Ненумерованные информационные кадры UI не содержат ни поля N(S), ни поля N(R), поскольку они передаются в вещательном режиме с ТЕ1=127, а возможность координировать порядковые номера передачи и приема для групповых функций во всех терминалах, подключенных к одному S-интерфейсу, отсутствует.

3.4. Уровень LAPD: процедуры

Одна из важнейших функций LAPD - нумерация кадров при передаче с подтверждением была рассмотрена на примере (рис. 3.9) в конце предыдущего параграфа. К описанию этой процедуры необходимо добавить лишь упоминание об одном важном параметре k. Как уже было отмечено, вследствие асинхронности передачи кадров в терминале может не быть кадра для обратной передачи к сети до того, как им будет получено несколько кадров. Когда такой кадр появляется, терминал вводит в него значение N(R), равное последнему принятому значению N(S), подтверждая тем самым прием всех ранее полученных кадров. Для того, чтобы ограничить число неподтвержденных квитируемых кадров, передатчик должен прекратить работу, когда разница между его собственным значением N(S) (числом переданных кадров I) и значением N(R) (числом подтвержденных кадров I) превысит параметр, обозначаемый k. Значение k устанавливается в соответствии со спецификой использования звена и скоростью передачи в нем: k=1 для сигнализации базового доступа BRA при скорости D-канала 16 Кбит/с, k=3 для пакетной передачи при скорости 16 Кбит/с, k=7 для сигнализации первичного доступа PRA при скорости D-канала 64 Кбит/с.

В случае, если кадр получен терминалом с ошибкой кадровой синхронизации и удален, сеть должна получить кадр со значением N(R), меньшим, чем текущее значение N(S). Кадр отказа (REJ), содержащий N(R), используется для запроса повторной передачи кадров I, начиная с номера, содержащегося в N(R), и, таким образом, подтверждает прием переданных кадров с номерами, меньшими этого номера. Такой процесс подтверждения приема нумерованных кадров применяется как на стороне сети, так и на стороне терминала.

Теперь рассмотрим полностью процедуру подтверждаемой передачи информации (рис. 3.10). Рассмотрим случай, когда необходимо начать передачу информации уровня 3 от терминала пользователя к сети. Инициатором данной процедуры является уровень 3 на стороне пользователя, который выдает примитив запроса соединения DISESTABLISH. Поэтому запросу уровень 2 на стороне пользователя формирует управляющий кадр установки расширенного асинхронного балансного режима (SABME - set asynchronous balanced mode extended). Кадр SABME пересылается к сети через уровень 1. При получении кадра SABME уровнем 2 на стороне сети проверяются условия, необходимые для установки режима подтверждаемой передачи информации (например, чтобы убедиться, что соответствующее оборудование доступно). Если все условия удовлетворены, уровень 2 на стороне сети посылает уровню 3 примитив индикации запроса соединения, чтобы указать, что устанавливается режим подтверждаемой передачи информации. Средствами уровня 2 сеть возвращает пользователю ненумерованное подтверждение. При получении этого подтверждения терминалом пользователя в уровень 3 на стороне пользователя передается примитив подтверждения установления соединения, указывающий, что можно начинать подтверждаемую передачу информации. Теперь между пользователем и сетью может происходить передача информации с помощью I-кадров.

Рис. 3.10. Процедуры подтверждаемой передачи информации

Эта информация направляется уровнем 3 к уровню 2 в примитиве запроса передачи данных DL_DATA. Данные включаются в информационное поле I-кадра и передаются от пользователя к сети через уровень 1. При получении уровнем 2 на стороне сети 1-кадра данные извлекаются из информационного поля и передаются к уровню 3 в примитиве индикации приема данных. В зависимости от содержимого полученного I-кадра сеть посылает в ответ пользователю либо I-кадр, либо управляющий кадр готовности к приему. Оба кадра содержат подтверждение, что I-кадр от пользователя был успешно принят.

Каждый I-кадр содержит в поле управления порядковые номера передачи и приема. Процедура обнаружения потерь работает в обоих направлениях. В качестве примера в конце предыдущего параграфа была рассмотрена передача необходимого сетевому уровню числа информационных кадров, включая передачу кадров 11,12 и 13. Когда обмен I-кадрами, показанный на рис. 3.9, заканчивается, осуществляется посылка команды разъединения DISC, за которой следует ответ DM, подтверждающий разъединение. На рис. 3.10 уровень 3 на стороне пользователя отправляет уровню 2 примитив запроса освобождения DL_RELEASE, а уровень 2 формирует кадр разъединения, который передается через уровень 1 уровню 2 на стороне сети. При получении кадра разъединения уровнем 2 на стороне сети уровню 3 выдается примитив индикации освобождения, а пользователю возвращается кадр ненумерованного подтверждения. При получении кадра ненумерованного подтверждения уровнем 2 на стороне пользователя уровню 3 выдается примитив подтверждения освобождения для завершения процедуры освобождения.

Процедура неподтверждаемой передачи информации также была описана в предыдущем параграфе, поэтому здесь проиллюстрируем ее простым примером. Рассмотрим случай, когда необходима передача информации от функций уровня 3 на стороне сети к функциям уровня 3 в терминале пользователя. Функции уровня 3 на стороне сети передают к уровню 2 примитив запроса передачи данных без подтверждения DL__UNIT DATA. Уровень 2 формирует кадр ненумерованной информации (UI - unnumbered information), содержащий в информационном поле информацию, которую надо передать. Этот кадр и передается через уровень 1 к функциям уровня 2 в терминале пользователя. Если требуется вещательная (циркулярная) передача кадра всем терминалам, TEI в адресном поле присваивается значение 127. Если же обращение происходит к одному определенному терминалу, т.е. необходим режим «точка-точка», тогда TEI присваивается значение в пределах 0-126, совпадающее с TEI, назначенным для этого терминала, например, ТЕ1=7. При получении кадра UI терминалом пользователя информация, содержащаяся в информационном поле, доставляется из уровня 2 в уровень 3 с помощью примитива индикации приема данных без подтверждения. При такой неподтверждаемой передаче информации в уровне 2 отсутствует процедура защиты от ошибок. Следовательно, решение о логическом восстановлении кадра в случае его потери или искажения возлагается на функции уровня 3.

Рассмотрим несколько подробнее использование управляющих кадров, приведенных в предыдущем параграфе: кадр готовности к приему RR, сообщающий о готовности принимать информационные кадры; кадр неготовности к приему RNR, сообщающий о том, что принимать информационные кадры временно нельзя, но прием управляющих кадров возможен; кадр отказа REJ, который указывает, что поступивший информационный кадр отброшен. На рис. 3.11 показаны несколько примеров , которые, в частности, иллюстрируют использование битов C/R, Р и F.

Рис. 3.11. Примеры процедур контроля звена передачи данных

В примере (а) уровень 2 на стороне сети получил информационный кадр с нарушением порядка очередности и отбрасывает его с помощью команды REJ, в которой бит Р имеет значение 0 (подтверждение не требуется). N(R) = M указывает, что последний принятый информационный кадр имел N(S) = М-1. Терминал повторяет передачу информационных кадров из своего буфера повторной передачи, начиная с кадра, для которого N(S) равен M.

Пример (б) относится к той же ситуации, за исключением того, что в командном кадре REJ бит Р = 1. Этим передается указание терминалу пользователя подтвердить кадр. Терминал пользователя сначала передает кадр ответа RR или RNR (C/R= 1, F=1), a затем начинает повторную передачу информационных кадров.

В примере (в) сетевая сторона указывает с помощью командного кадра RNR, что она не может принимать информационные кадры. Сторона пользователя приостанавливает передачу информационных кадров и запускает таймер. Если терминал получает кадр RR до срабатывания таймера, то он возобновляет передачу или повторную передачу информационных кадров. Если таймер сработал, а кадр RR не получен, терминал пользователя передает кадр команды (C/R=1) с Р = 1. Этим дается указание сетевой стороне передать, в свою очередь, командный кадр. В данном примере сетевая сторона отвечает кадром RR, указывая, что она готова снова принимать информационные кадры и что номер последнего принятого кадра N(S) = М-1. Затем сторона терминала возобновляет передачу информационных кадров, начиная ее кадром с номером N(S) = M. Если ответом сетевой стороны будет кадр RNR, то.сторона пользователя перезапустит свой таймер и снова будет ожидать кадр RR. Если сетевая сторона остается неготовой к приему после нескольких срабатываний таймера, то сторона пользователя передает решение вопроса в более высокую инстанцию - к соответствующей функции сетевого уровня.

Для LAPD определены процедуры управления TEI, то есть процедуры его назначения, контроля и отмены. Для соединений «точка-точка» в терминале (рис. 3.12) запоминается «свой» TEI и проверяется TEI в поле адреса принимаемых кадров, чтобы определить, не предназначен ли кадр этому терминалу. Терминал также вводит свой TEI в адресные поля передаваемых им кадров.

Терминалы (ТЕ) подразделяются на терминалы с неавтоматическим и автоматическим механизмом назначения TEI. ТЕ первого типа ориентированы на длительное подключение к одной цифровой абонентской линии, с постоянно активным физическим уровнем. Эти терминалы имеют ряд переключателей, положение которых определяет значение TEI. Переключатели устанавливаются техническим персоналом при инсталляции ТЕ, и их положение не меняется, пока ТЕ подключен к этой цифровой абонентской линии. ТЕ такого типа могут иметь значения TEI в диапазоне 0-63.

Автоматическое присвоение TEI применяется в тех случаях, когда используются процедуры активизации/деактивизации уровня 1 интерфейса «пользователь-сеть» (при деактивизации физического уровня TEI сбрасывается), или когда терминальное оборудование работает непостоянно (например, PC со встроенной платой BRI, периодически включаемая владельцем), или если оборудование часто переключается с одной АЛ на другую. Менять величину TEI вручную при каждом перемещении неудобно, поэтому для мобильных ТЕ применяется автоматическое назначение TEI (в диапазоне 64-126), а также его проверка и отмена, для чего и используются упомянутые выше процедуры управления TEI. Этими процедурами предусмотрены сообщения следующих типов:

Запрос- ID . Сообщение передается мобильным ТЕ, когда требуется, чтобы сеть назначила для него TEI.

ID-назначен . Это ответ сети на запрос-ID. Он содержит назначенный TEI.

Отказ-в-назначении- ID . Это ответ сети, отвергающий запрос-ID.

Запрос-проверки ID . Это команда от сети для проверки назначенной величины TEI.

Ответ-проверки-ID . Это ответ мобильного ТЕ на запрос-проверки-ID.

Отмена-ID . Эта команда передается от сети к ТЕ, чтобы отменить назначенный ранее TEI.

Все сообщения передаются в кадрах UI с SAPI = 63. Информационное поле кадров UI показано на рис. 3.12. Код в байте 1 указывает, что это сообщение управления TEI. Код типа сообщения находится в байте 4 (табл. 3.5). Сообщение содержит параметры Ri (ссылочный номер) и Ai (индикатор действия).

Рис. 3.12. Сообщение управления TEI

Теперь более внимательно рассмотрим процедуры назначения, проверки и отмены TEI.

Процедура назначения TEI дает возможность оборудованию пользователя, имеющему категорию «мобильный», получить от сети номер TEI, который сможет быть использован при последующих соединениях.

Процедура назначения показана на рис. 3.13,а. Когда мобильный ТЕ подсоединяется к S-интерфейсу, он автоматически посылает запрос ID. Поскольку терминальное оборудование не имеет TEI, то, чтобы идентифицировать себя, оно генерирует произвольный ссылочный номер (Ri). ТЕ может запросить сеть назначить для него конкретный TEI, указав этот TEI в поле Ai, или может оставить право выбора TEI за сетью, поместив в это поле Ai=127.

Для каждой цифровой абонентской линии сеть поддерживает список мобильных TEI в диапазоне 64-126. При получении от некоторого S-интерфейса сообщения «запрос ID» сеть обращается к соответствующему списку. Если она может назначить TEI, то по данной шине S-интерфейса в вещательном режиме передается сообщение «ID-назначен», в котором величина Ri копируется из сообщения «запрос-ID», а назначенный TEI помещается в поле Ai.

Рис. 3.13. Процедуры управления TEI: (а) - назначение TEI; (б) - проверка TEI

Все ТЕ, подключенные к этой S-шине, проверяют сообщение, но только ТЕ, который послал запрос, опознает свое Ri и воспринимает назначенный TEI. Такая процедура позволяет двум или более ТЕ, подключенным к одной и той же S-шине, посылать запросы-ID одновременно.

Если сеть не может удовлетворить запрос-ID из-за того, что запрошенный TEI уже есть в списке назначенных для данного интерфейса, или из-за того, что все TEI в диапазоне 64-126 уже назначены, она передает по S-шине этого интерфейса в вещательном режиме сообщение «отказ-в-назначении-ID», снова копируя Ri из принятого запроса. После этого ТЕ информирует своего пользователя о том, что его запрос на назначение TEI был отвергнут.

Процедура проверки TEI позволяет сети проконтролировать список мобильных TEI, назначенных для конкретного интерфейса (рис.3.13,б). Сеть передает к этому интерфейсу в вещательном режиме сообщение «запрос-проверки-ID», поместив в поле Ai проверяемый TEI, а в поле Ri - нулевое значение. При этом сеть запускает таймер на 200 мс. Если среди подключенных к данному интерфейсу найдется ТЕ, имеющий TEI, который совпадает с Ai, он отвечает сообщением «ответ-проверки-ID», содержащим произвольно выбранное Ri и принятое Ai.

В нормальных условиях сеть принимает до срабатывания таймера одно сообщение «ответ-проверки-ID», что указывает на наличие единственного ТЕ с данным TEI. Если таймер сработал, а ответ не получен, сеть повторяет запрос-проверки-ID и перезапускает таймер. Если таймер снова срабатывает до получения ответа, сеть считает, что данный TEI больше не используется, удаляет его из списка TEI, назначенных для данного интерфейса, и составляет отчет для обслуживающего персонала.

Если сеть получает более одного ответа на «запрос-проверки-ID», это означает, что один и тот же TEI ошибочно присвоен более чем одному ТЕ. В этом случае сеть передает в вещательном режиме команду «отмена-ID» с указанием в поле Ai отменяемого TEI. Те терминалы, TEI которых согласуются с Ai, прекращают передачу и прием кадров и уведомляют своего пользователя об отмене TEI. Если сеть решает, что значение TEI должно быть отменено, вызывается процедура отмены. Сеть формирует кадр, содержащий тип сообщения и поле индикатора действия, где помещается значение TEI, которое должно быть отменено. Кадр посылается дважды для уменьшения риска потери.

Протоколы уровня 2 (LAPD - Link Access Procedure on the D-channel) как базового, так и первичного доступа определены в рекомендациях ITU-T 1.440 (основные аспекты) и 1.441 (подроб­ные спецификации). Эти же рекомендации в серии Q имеют но­мера Q.920 и Q.921. Обмен информацией на уровне LAPD осуще­ствляется посредством информационных блоков, называемых кад­рами и схожих с сигнальными единицами ОКС- 7.

Сформированные на уровне 3 сообщения помещаются в ин­формационные поля кадров, не анализируемые уровнем 2. Задачи уровня 2 заключаются в переносе сообщений между пользовате­лем и сетью с минимальными потерями и искажениями. Форматы и процедуры уровня 2 основываются на протоколе управления зве­ном передачи данных высокого уровня HDLC (High-level Data-Link

Протокол DSS- /; Физический уровень и уровень звена данных 83

Control procedures), первоначально определенном Международной организацией по стандартизации ISO и образующем подмножест­во других распространенных протоколов: LAPB, LAPV5 и др. Про­токол LAPD, также входящий в подмножество HDLC, управляет потоком кадров, передаваемых по D-каналу, и предоставляет ин­формацию, необходимую для управления потоком и исправления ошибок.

Рис. 3.8. Формат кадра

Кадры могут содержать либо команды на выполнение дейст­вий, либо ответы, сообщающие о результатах выполнения команд, что определяется специальным битом идентификации коман­да/ответ C/R. Общий формат кадров LAPD показан на рис. 3.8.

Каждый кадр начинается и заканчивается однобайтовым фла­гом. Комбинация флага (0111 1110) такая же, как в ОКС-7. Имита­ция флага любым другим полем кадра исключается благодаря за­прещению передачи последовательности битов, состоящей из бо­лее чем пяти следующих друг за другом единиц. Это достигается с помощью специальной процедуры, называемой «бит-стаффингом» (bit-stuffing), которая перед передачей кадра вставляет ноль после любой последовательности из пяти единиц, за исключением фла­га. При приеме кадра любой ноль, обнаруженный следом за по­следовательностью из пяти единиц, изымается.

Адресное поле (байты 2 и 3) кадра на рис. 3.8 содержит иден­тификатор точки доступа к услуге SAPI (Service Access Point Identi­fier) и идентификатор терминала TEI (Terminal Equipment Identifi­er) и используется для маршрутизации кадра к месту его назначе­ния. Эти идентификаторы, уже упоминавшиеся в первом парагра­фе данной главы, определяют соединение и терминал, к которым относится кадр.

84Глава 3______________

Идентификатор пункта доступа к услуге SAPI занимает 6 би­тов в адресном поле и фактически указывает, какой логический объект сетевого уровня должен анализировать содержимое инфор­мационного поля. Например, SAPI может указывать, что содер­жимое информационного поля относится к процедурам управле­ния соединениями в режиме коммутации каналов или к процеду­рам пакетной коммутации. Рекомендацией Q.921 определены зна­чения SAPI, приведенные в табл. 3.1.

Таблица 3.1. ЗначенияSAPI

Идентификатор TEI указывает терминальное оборудование, к которому относится сообщение. Код TEI=127 (1111111) указы­вает на вещательную (циркулярную) передачу информации всем терминалам, связанным с данной точкой доступа. Остальные зна­чения (0-126) используются для идентификации терминалов. Диа­пазон значений TEI (табл. 3.2) разделяется между теми термина­лами, для которых TEI назначает сеть (автоматическое назначе­ние TEI), и теми, для которых TEI назначает пользователь (неав­томатическое назначение TEI).

Таблица 3.2. ЗначенияTEI

При подключении УПАТС (представляющей собой функцио­нальный блок NT2) к АТС ISDN общего пользования с использо­ванием интерфейса PR1 в соответствии с требованиями стандар­тов ETSI, принятых и в России, ТЕ1==0. В этом случае процедуры назначения TEI не применяются.

Бит идентификации команды/ответа C/R (Command/Res­ponse bit) в адресном поле перенесен в DSS-1 из протокола Х.25. Этот бит устанавливается LAPD на одном конце и обрабатывается на противоположном конце звена. Значение C/R (табл.3.3) клас-

Протокол DSS-1: Физический уровень и уровень звена данных 8 5

сифицирует каждый кадр как командный или как кадр ответа. Если кадр сформирован как команда, адресное поле идентифицирует получателя, а если кадр является ответом, адресное поле иденти­фицирует отправителя. Отправителем или получателем могут быть как сеть, так и терминальное оборудование пользователя.

Таблица 3.3. БитыC/R в поле адреса

Бит расширения адресного поля ЕА (Extended address bit) слу­жит для гибкого увеличения длины адресного поля. Бит расшире­ния в первом байте адреса, имеющий значение 0, указывает на то, что за ним следует другой байт. Бит расширения во втором байте, имеющий значение 1, указывает, что этот второй байт в адресном поле является последним. Именно такой вариант приведен на рис. 3.8. Если впоследствии возникнет необходимость увеличить размер адресного поля, значение бита расширения во втором бай­те может быть изменено на 0, что будет указывать на существова­ние третьего байта. Третий байт в этом случае будет содержать бит расширения со значением 1, указывающим, что этот байт являет­ся последним. Увеличение размера адресного поля, таким обра­зом, не влияет на остальную часть кадра.

Два последних байта в структуре кадра на рис. 3.8 содержат 16-битовое поле проверочной комбинации кадра PCS (Frame check sequence) и генерируются уровнем звена данных в оборудовании, передающем кадр. Это поле имеет ту же функцию, что и поле СВ (контрольные биты) в сигнальных единицах ОКС-7 (глава 10 тома 1), и позволяет LAPD обнаруживать ошибки в полученном кадре. В поле FSC передается 16-битовая последовательность, биты которой формируются как дополнение для суммы (по модулю 2), в которой: а) первым слагаемым является остаток от деления (по модулю 2) произведения х k (x 15 +x 14 +…+x+l) на образующий поли­ном (х 16 +х 12 +х 5 +1), где k - число битов кадра между последним битом открывающего флага и первым битом проверочной комби­нации, исключая биты, введенные для обеспечения прозрачности;

б) вторым слагаемым является остаток от деления (по модулю 2) на этот образующий полином произведения х 16 на полином, коэф­фициентами которого являются биты кадра, расположенные ме­жду последним битом открывающего флага и первым битом про-

86_____Глава 3 ______________________________________

верочной комбинации, исключая биты, введенные для обеспече­ния прозрачности. Обратное преобразование выполняется уров­нем звена данных в оборудовании, принимающем кадр, с тем же образующим полиномом для адресного поля, полей управления, информационного и FCS. Протокол LAPD использует соглаше­ние, по которому остаток от деления (по модулю 2) произведения х 16 на полином, коэффициентами которого являются биты пере­численных полей и FCS, всегда составляет 0001110100001111 (де­сятичное 7439), если на пути от передатчика к приемнику никакие биты не были искажены. Если результаты обратного преобразова­ния соответствуют проверочным битам, кадр считается передан­ным без ошибок. Если же обнаружено несоответствие результатов, это означает, что при передаче кадра произошла ошибка.

Поле управления указывает тип передаваемого кадра и зани­мает в различных кадрах один или два байта. Существует три кате­гории форматов, определяемых полем управления: передача ин­формации с подтверждением (I-формат), передача команд, реали­зующих управляющие функции (S-формат), и передача информа­ции без подтверждения (U-формат). Табл. 3.4, являющаяся клю­чевой в этом параграфе, содержит сведения об основных типах кад­ров протокола DSS-1.

Рассмотрим эти типы несколько подробнее.

Информационный кадр (I) сопоставим со значащей сигналь­ной единицей MSU в ОКС-7 (параграф 10.2 первого тома). С по­мощью 1-кадров организуется передача информации сетевого уров­ня между терминалом пользователя и сетью. Этот кадр содержит информационное поле, в котором помещается сообщение сетево­го уровня. Поле управления 1-формата содержит порядковый но­мер передачи, который увеличивается на 1 (по модулю 128) каж­дый раз, когда передается кадр. При подтверждении приема 1-кад­ров в поле управления вводится порядковый номер приема. Про­цедура организации порядковых номеров рассматривается в сле­дующем параграфе данной главы.

Управляющий кадр (S) используется для поддержки функций управления потоком и запроса повторной передачи. S-кадры не имеют информационного поля и сравнимы с сигнальными еди­ницами состояния звена LSSU в ОКС-7 (параграф 10.2 первого тома). Например, если сеть временно не в состоянии принимать 1-кадры, пользователю посылается S-кадр «к приему не готов» (RNR). Когда сеть снова сможет принимать 1-кадры, она передает другой S-кадр - «к приему готов» (RR). S-кадр также может ис-

Протокол DSS-1: Физический уровень и уровень звена данных 87

Таблица 3.4. Основные типы кадров LAPD

88 Глава 3 _______________

пользоваться для подтверждения и содержит в этом случае поряд­ковый номер приема, а не передачи.

Управляющие кадры можно передавать или как командные, или как кадры ответа.

Ненумерованный кадр (U) не имеет аналогов в ОКС-7. В этой группе имеется кадр ненумерованной информации (UI), единст­венный из группы содержащий информационное поле и несущий сообщение сетевого уровня. U-кадры используются для передачи информации в режиме без подтверждения и для передачи некото­рых административных директив. Чтобы транслировать сообще­ние ко всем ТЕ, подключенным к шине S-интерфейса, станция передает кадр UI с ТЕ1==127. Поле управления U-кадров не содер­жит порядковых номеров.

Как следует из вышеизложенного, информационное поле имеется в кадрах только некоторых типов и содержит информа­цию уровня 3, сформированную одной системой, например, тер­миналом пользователя, которую требуется передать другой систе­ме, например, сети. Информационное поле может быть пропуще­но, если кадр не имеет отношения к конкретной коммутируемой связи (например, в управляющих кадрах, S-формат). Если кадр относится к функционированию уровня 2 и уровень 3 не участвует в его формировании, соответствующая информация включается в поле управления.

Биты P/F (poll/final) поля управления идентифицируют груп­пу кадров (из табл. 3.4), что также заимствовано из спецификаций протокола Х.25. Путем установки в 1 бита Р в командном кадре функции LAPD на одном конце звена данных указывают функци­ям LAPD на противоположном конце звена на необходимость от­вета управляющим или ненумерованным кадром. Кадр ответа с F== 1 указывает, что он передается в ответ на принятый командный кадр со значением Р= 1. Оставшиеся биты байта 4 идентифицируют кон­кретный тип кадра в пределах группы.

И в заключение данного параграфа, с учетом уже детально проанализированной структуры кадра уровня 2 протокола DSS-1, еще раз рассмотрим оба способа передачи кадров: с подтвержде­нием и без подтверждения.

Передача с подтверждением. Этот способ используется толь­ко в соединениях звена данных, имеющих конфигурацию «точка-точка», для передачи информационных кадров. Он обеспечивает исправление ошибок путем повторной передачи и доставку не со­держащих ошибок сообщений в порядке очередности. Этот спо­соб подобен основному методу защиты от ошибок при передаче значащих сигнальных единиц MSU в системе ОКС-7.

Протокол DSS-1: Физический уровень и уровень звена данных 89

Поле управления информационного кадра имеет подполя «номер передачи» и «номер приема» . Эти подполя сопоставимы с полями FSN, BSN в сигнальных единицах MSU системы ОКС-7 (параграф 10.2 первого тома). Протокол LAPD присваивает возрастающие порядковые номера передачи N(S) по­следовательно передаваемым информационным кадрам, а имен­но: N(S)=0, 1, 2,... 127, О, 1,... и т.д. Он также записывает переда­ваемые кадры в буфер повторной передачи и хранит эти кадры в буфере вплоть до получения положительного подтверждения их приема.

Рассмотрим передачу информационных кадров от термина­ла к сети (рис. 3.9). Все поступающие к сети кадры проверяются на наличие ошибок, а затем в свободных от ошибок информацион­ных кадрах проверяется порядковый номер. Если величина N(S) выше (по модулю 128) на единицу, чем N(S) последнего принятого информационного кадра, новый кадр считается следующим по порядку и потому принимается, а его информационное поле пере­сылается конкретной функции сетевого уровня. После этого сеть подтверждает прием информационного кадра своим исходящим кадром с номером приема , значение которого на единицу больше (по модулю 128), чем значение N(S) в последнем приня­том информационном кадре.

90 Глава 3

Предположим, что последний принятый информационный кадр имел номер N(S)== 11 и что информационный кадр с номером N(S)=12 передан с ошибкой, в результате которой отбракован функциями LAPD на стороне сети. Следующий информационный кадр с N(S)= 13 успешно проходит проверку на ошибки, но посту­пает к сети с нарушением очередности и отбрасывается ею при проверке порядка следования. Тогда сеть передает кадр отказа (REJ) с номером N(R)=12, который запрашивает повторную пе­редачу информационных кадров из буфера повторной передачи терминала, начиная с кадра с N(S)=12. Сетевая сторона продол­жает отбрасывать информационные кадры при проверке их на по­рядок следования, пока не примет повторно переданный кадр с номером N(S)= 12.

Два потока сообщений от терминала к сети и в обратном на­правлении для этого соединения «точка-точка» независимы друг от друга и от потоков сообщений в других соединениях «точка-точка» в том же D-канале. В D-канале с n соединениями типа «точ­ка-точка» могут присутствовать 2п независимых последователь­ностей N(S)/N(R).

Передача неподтверждаемых сообщений. Управляющие кад­ры S и ненумерованные кадры U не содержат подполя N(S). Они принимаются, если получены без ошибок, и не подтверждаются. Управляющие кадры содержат поле N(R) для подтверждения при­нятых информационных кадров.

Ненумерованные информационные кадры UI не содержат ни поля N(S), ни поля N(R), поскольку они передаются в вещатель­ном режиме с ТЕ1==127, а возможность координировать порядко­вые номера передачи и приема для групповых функций во всех тер­миналах, подключенных к одному S-интерфейсу, отсутствует.