Доступ к услугам ISDN

Потребность в услугах передачи данных стала расти с 1970-х го­дов. За границей эти услуги вначале предоставлялись сетями пе­редачи данных с коммутацией пакетов (PSDN) на базе протокола Х.25. К началу 1980-х годов стало ясно, что имеются и потребность, и техническая возможность интеграции передачи данных и речи в одном цифровом тракте. Создавались такие приложения, как ви­деотелефония, онлайновые информационно- справочные службы, передача оперативной информации об абоненте на экран рабоче­го места оператора, который его обслуживает, передача телемет­рической информации для управления производственными про­цессами или для мониторинга пожарных датчиков с автоматиче­ским оповещением о связанных с ними событиях посредством те­лефонных вызовов, а также ряд чисто телефонных услуг. Естест­венным развитием этих приложений и стал ISDN-терминал, пред­ставляющий собой либо компьютер с функционирующим на нем специализированным приложением, либо специализированный телефонный аппарат, оснащенным дисплеем. Несколько ISDN-тер­миналов обслуживается сетевым окончанием (NT), которое поме­щается у пользователя дома или в офисе и подключается по або­нентской линии к АТС с функциями ISDN. Обычные терминалы (те­лефоны, факсы и др.) могут подключаться к NT через соответст­вующие терминальные адаптеры (ТА).

Таким образом, цифровая абонентская линия ISDN оканчивается в помещении абонента сетевым окончанием NT, к которому может быть подключено несколько разных терминалов, разделяющих ре­сурс абонентской линии - два В-канала (по 64 Кбит/с) и один D-канал (16 Кбит/с). Каждый терминал обеспечивается адресом, по ко­торому с ним может связаться любой другой абонент сети ISDN. С другой стороны, любой терминал может передать на АТС запрос связи через сеть ISDN либо в режиме коммутации каналов, либо в па­кетном режиме. В первом случае станция должна организовать обыч­ное соединение между двумя абонентами. Во втором случае або­ненты передают к АТС в асинхронном режиме пакеты данных, кото­рые та должна быть способна хранить и пересылать к адресатам. Речевая или факсимильная связь обеспечивается в режиме комму­тации каналов. Обмен данными может производиться в любом из двух режимов коммутации.

Разработка стандартов для ISDN велась под руководством орга­низации, которая тогда называлась Исследовательской комиссией XVIII МККТТ (в настоящее время - Исследовательская комиссия 13 ITU-T), а вопросы услуг, технической эксплуатации, учета и пр. раз­рабатывали другие Исследовательские комиссии, компетентные в соответствующих областях. К примеру, протоколы сигнализации в интерфейсе пользователь-сеть ISDN определены в рекомендаци­ях I.450/Q.930 - I.452/Q.931, которые были разработаны Исследо­вательской комиссией 11, публикующей рекомендации серии Q (от­сюда двойные номера Рекомендаций). К ISDN относится несколько сотен рекомендаций ITU-T. Основные рекомендации серии I приве­дены в табл. 4.2.

Таблица 4.2 Рекомендации серии I no ISDN

Впервые МККТТ исследовал ISDN как концепцию в период с 1968 по 1971 год, но более глубокое исследование было проведено в ис­следовательский период 1981-1984 годов. Первый комплект реко­мендаций по стандартам появился в 1984 году в виде Красной кни­ги МККТТ, в которой описывались базовая структура, архитектура сети, протоколы UNI (интерфейса пользователь-сеть) и протоколы межстанционной сигнализации по общему каналу. В итоге иссле­довательского периода 1985-1988 годов была опубликована Синяя книга, которая содержала описания дополнительных услуг, адап­тации скоростей, ретрансляции кадров ISDN и первичный набор рекомендаций по B-ISDN (широкополосной ISDN). Уместно напом­нить, что разные цвета книг представляют разные исследователь­ские периоды.

К приведенным в табл. 4.2 рекомендациям серии I следует доба­вить Рекомендации: Q.700 - спецификации системы сигнализации №7(ОКС7), Q.921 -спецификации уровня 2 для каналаD- протоко­ла LAPD, Q.931 - спецификации уровня 3 интерфейса пользователь-сеть, V.110 - процедуры канала В (Европа) для терминальных адап­теров (ТА), а также касающиеся ISDN стандарты ANSI (Соединенные Штаты) и ETSI (Европа).

Для пользовательского доступа были стандартизованы следую­щие типы каналов, предназначенных для передачи информацион­ных потоков пользователя (речи или данных) и сигнальной инфор­мации:

A. Аналоговый телефонный канал 4 кГц.

B. Цифровой канал 64 Кбит/с (для передачи речевой информа­
ции или данных).

C. Цифровой канал 8 или 16 Кбит/с (для передачи данных, ис­
пользуемый в сочетании с А-каналом).

D. Цифровой канал 16 или 64 Кбит/с (для передачи сигнальной
информации).

Н. Канал, функционально эквивалентный каналам В, но предос­тавляющий приложениям PRI агрегатную ширину полосы. Сигналы в канале Н_о имеют агрегатную скорость 384 Кбит/с, а каналы Н₁ ра­ботают на агрегатной скорости 1536 Кбит/с в североамериканской версии (Н₁₁) и 1920 Кбит/с в европейской версии (Н₁₂).

D-канал служит для обмена терминала пользователя с АТС сети ISDN сигнальной информацией, необходимой для организации, поддержки и завершения сеанса связи этого терминала с терми­налом любого другого пользователя. Обычно пользователь ISDN имеет несколько терминалов (однотипных или разнотипных в лю­бом сочетании), и один канал D является общим для всех этих тер­миналов. Помимо сигнализации, D-канал может использоваться для передачи в пакетном режиме (с относительно небольшой ско­ростью) пользовательской информации. В-канал предназначается исключительно для переноса пользовательской информации, при­чем ее перенос возможен как в режиме коммутации каналов, так и в пакетном режиме.

Доступ пользователь-сеть ISDN имеет структуру вида nB+D (п В-каналов и один D-канал), при этом, в принципе, возможны самые разные структуры. В Европе в течение ряда лет предлагалась услуга со структурой доступа 0B+D, которая предусматривала доступ толь­ко к D-каналу для пакетной передачи данных со скоростью до 9, 6 Кбит/с. Ряд операторов в Соединенных Штатах предлагал моди­фикации доступа 1B+D и 0B+D для приложений, в которых необхо­дим только один канал В или только канал D. Но это, скорее, исклю­чения. Как правило, используются две основные структуры:

• Базовый интерфейс ISDN (BRI) или доступ на базовой скорости (BRA). Содержит два В-канала, каждый из которых работает на скорости 64 Кбит/с, и один D-канал со скоростью 16 Кбит/с (струк­тура 2B+D). По каждому В-каналу можно передавать цифровые данные, ИКМ-кодированную речь (на скорости 64 Кбит/с или меньшей) или композицию низкоскоростных данных (на субскоростях), если все они предназначены одному и тому же адресату. D-канал доступен для передачи пакетов данных и низкоскорост­ной телеметрической информации, когда он не занят для сигна­лизации; в число эффективных его приложений входит проверка

полномочий кредитных карт. BRI используется, в основном, для квартирного сектора, малого бизнеса, Центрекс и приложений дистанционного управления, которые не особенно требователь­ны к полосе пропускания. Каналы В могут быть объединены, что­бы организовать скорость до 128 Кбит/с для таких услуг, как ви­деоконференция. Одна линия BRI может обслуживать до 8 тер­миналов ISDN. В интерфейсе BRI применяются 8-штыртковый разъем и колодка RJ-45.

• Первичный интерфейс ISDN (PRI) или доступ на первичной ско­рости (PRA) содержит 30 В-каналов и 1 D-канал (структура 30B+D). Этот же интерфейс в США и Японии имеет структуру 23B+D. И каналы В, и канал D работают на скорости 64 Кбит/с. Отдельные каналы В могут использоваться так же, как в случае BRI, но канал D служит исключительно для сигнализации. По­скольку стандарты предусматривают обслуживание каналом D PRI до 5 соединений одновременно, многочисленные опера­торские компании используют эту концепцию, получая таким об­разом дополнительные возможности, в частности, с помощью преобразователя MSM из серии конвертеров сигнализации xSM, упоминаемых в главе 8. Будучи разработанным для стандартно­го тракта Е1, интерфейс PRI значительно лучше других вариан­тов организации цифровых соединительных линий, поскольку каналы можно назначать динамически. Иными словами, любой канал может использоваться, в зависимости от обстоятельств, как входящий, исходящий, комбинированный или как соедини­тельная линия DID. Использование канала может определяться, смотря по необходимости, на основе задаваемых пользовате­лем параметров. Кроме того, несколько каналов В могут быть объединены, чтобы обслуживать приложения с повышенными требованиями к полосе пропускания, например, такие приложе­ния, как видеоконференцсвязь.

Абонентские линии базового доступа включаются на АТС в линей­ные окончания (LE), которые, вместе со станционными окончания­ми (ЕТ), образуют абонентские комплекты ISDN. Эти комплекты объ­единяются в цифровые абонентские модули ISDN, каждый из кото­рых содержит п таких комплектов (8, 16 или другое количество, за­висящее от типа АТС), так что в один абонентский модуль включает­ся п абонентских линий. На стороне коммутационного поля модуль имеет 2л четырехпроводных каналов, каждый из которых соответ­ствует одному В-каналу. Управляющее устройство используется как для сигнализации, так и для работы с пакетами данных, передавае­мых по D-каналам. Абонентский комплект ISDN выполняет опреде­ленный набор функций, который приведен ниже и который читателю предлагается сравнить с рассмотренным в предыдущем разделе набором BORSCHT:

• преобразование электрических уровней линейного сигнала в логические уровни, используемые на станции, и наоборот;

• переход от двухпроводной линии к четырехпроводной;

• демультиплексирование/мультиплексирование двух В-каналов и одного D-канала двунаправленного потока 144 Кбит/с, используемого в каждой линии ISDN.

Согласно рекомендациям МСЭ ISDN предоставляет пользователям услуги трех видов:

• услуги доставки информации (bearer services); их сеть предоставляет сама, выполняя функции передачи и коммутации;

• услуги предоставления связи (teleservices), реализуемые совместно терминалами пользователей и сетью (она обеспечивает доставку информации, а в некоторых случаях выполняет и функции более высоких уровней);

• дополнительные услуги (supplementaryservices), которые не предоставляются самостоятельно, а дополняют услуги двух первых видов; дополнительные услуги определены в рекомендациях ITU-T 1.250-1.299.

Протокол сетевого уровня DSS1, обеспечивающий обмен сиг­нальными сообщениями между оборудованием пользователя и АТС, обычно называют протоколом Q.931 (по номеру рекомендации ITU-T, в которой он специфицирован). Протокол Q.931 определяет модель базового процесса обслуживания вызова и набор сообщений, сгруп­пированных в соответствии с состояниями этого процесса:

• Сообщения на этапе установления соединения: ALERTING(Передается вызывной сигнал), CALL PROCEEDING (Связь организуется), CONNECT (Соединить), CONNECTACKNOWLEDGE (Соединение готово), PROGRESS (Особенности маршрута), SETUP (Запрос связи) и SETUP ACKNOWLEDGE (Запрос принят).

• Сообщения в активной фазе соединения: SUSPEND (Прервать связь), SUSPEND ACKNOWLEDGE (Связь прервана), SUSPEND REJECT (Отказ прервать связь), RESUME (Возобновить связь), RESUME ACKNOWLEDGE (Связь возобновлена) и RESUME REJECT (Отказ возобновить связь).

• Сообщения на этапе разъединения: DISCONNECT (Разъединить), RELEASE (Освободить ресурсы) и RELEASE COMPLETE (Ресурсы освобождены).

• Другие сообщения (вообще говоря, они не зависят от состояния процесса обслуживания вызова): CONGESTION CONTROLfY пpaвление при перегрузке), FACILITY (Дополнительная услуга), NOTIFY (Уведомление), STATUS (Статус) и STATUS ENQUIRY (Запрос данных о статусе).

Несмотря на некоторый всплеск спроса на услуги ISDN, наблю­давшийся в последнее десятилетие в Европе, внедрение этих сетей в других странах было и остается медленным. Отставание США объ­ясняется так называемым «феноменом перескока»: технология ISDN появилась как раз тогда, когда в Европе развивали инфраструктуру телефонной сети с целью охватить телефонной связью всех квар­тирных абонентов, а в США практически каждая семья уже имела, по меньшей мере, одну телефонную линию задолго до того, как появи­лась концепция ISDN. Автор (высказывая здесь сугубо личную точку зрения) надеется, что и в ВСС России развитие ISDN будет ограни­ченным. Это мнение обусловлено аналогичным «феноменом пере­скока», выраженным у нас в том, что интенсивное развитие спроса на цифровой доступ, в первую очередь, к Интернет, обнаружилось в нашей стране только сегодня, когда уже имеются гораздо более современные и эффективные, чем ISDN, технологии. Принципы технологий xDSI-уже упоминались в начале этой главы, а их характе­ристики рассматриваются в главе 7. Добравшись до нее, читатель почувствует разницу между скоростями доступа xDSL и вышеупомнутой скоростью 144 Кбит/с, которой, перефразируя Атоса из «Трех мушкетеров», для передачи речи слишком много, а для передачи данных слишком мало.

Причина сложившегося положения (опять таки, исключительно по мнению автора) состоит в том, что все 25 лет своей истории ISDN прогрессировала легендарно низкими темпами, обусловленными крайней медлительностью разработки стандартов в МККТТ, с обнов­лением их каждые четыре года и с застоем в промежутках между ними, несоблюдением стандартов рядом ведущих компаний, низ­кой доступностью стандартов основной массе компаний, норматив­ными барьерами, высокой стоимостью каналов и оборудования, а также бедным рынком. Сами стандарты, выпускавшиеся МККТТ, имеют вид рекомендаций, и отдельные страны-участники могли соз­давать национальные версии ISDN. Наиболее значимое в междуна­родном масштабе различие версий состоит все в той же базовой ие­рархии ISDN: североамериканская версия следует иерархии Т1 с доступом PRI, содержащим 24 канала В; а европейская версия ос­нована на иерархии Е1, дающей 30 каналов В. Понятно, что это раз­личие очень важно в контексте поддержки совместимости с сущест­вующими сетями, но, кроме того, оно порождает проблемы несо­вместимости основных протоколов. Другой пример - компания Pa­cific Bell еще до недавних пор предлагала ISDN с каналами В на ско­рости 56 Кбит/с (вместо стандартной скорости 64 Кбит/с). Это от­личие обусловил тот факт, что в сети компании не была полностью развернута система сигнализации ОКС7; так что 8 Кбит/с полосы канала занимала внутриполостная сигнализация.

Сейчас многое изменилось, даже стиль работы ITU-T отличается от стиля МККТТ: стандарты выпускаются регулятно, вне связи с че­тырехлетними циклами. Но время уже упущено. К тому же, еще до того как завершилась стандартизация ISDN, ее пришлось переиме­новать в узкополосную ISDN (N-ISDN), поскольку начались работы по широкополосной ISDN (B-ISDN). B-ISDN обеспечивает сквозную скорость передачи 155 Мбит/с, базируется на технологи и асинхрон­ного режима переноса информации (ATM) и призвана поддерживать такие услуги, как, например, «видео по требованию», обещая также все те убедительные преимущества, которые ассоциировались с первоначальными идеями ISDN: увеличение полосы пропускания, гибкость, низкий коэффициент ошибок, высокие надежность и дос­тупность, широкий спектр услуг, а также многое другое, предостав­ляемое сегодня модемами V.90 и технологиями xDSL, которые отня­ли у доступа ISDN значительную часть рынка.

4.5 Коммутационное поле

В коммутационных полях цифровых АТС могут использоваться:

• только пространственная коммутация,

• только временная коммутация,

• коммутация вида «пространство-время»,

• коммутация вида «время-пространство»,

• коммутация вида «пространство-время-пространство»,

• коммутация вида «время-пространство-время»,

• более сложные комбинации пространственной и временной коммутации.

Рассмотрим некоторые из них.