Данный материал представляет обзор международной технологии ISDN для базового (BRI) и первичного доступа (PRI).
До появления ISDN (цифровая сеть с интеграцией служб) для обеспечения разных типов услуг требовались выделенные сети, например, служба аналоговой телефонии POTS (обычная аналоговая служба телефонии), служба пакетной передачи, служба телекса, служба передачи данных и др. Коммутируемая телефонная сеть общего пользования (PSTN) предоставляет абонентам услуги аналоговой телефонии; сеть пакетной коммутации (PSN) предоставляет услуги пакетной передачи. Разные сети требовались из-за большого различия характеристик передачи. Потребность в выделенных и изолированных сетях привела к появлению множества проблем: высокая стоимость, низкая эффективность и неудобство пользования. Сеть ISDN, возникшая на базе телефонной сети, задумывалась с таким расчетом, чтобы обеспечить множество услуг (телефонии и др.) в пределах одной сети. Сеть ISDN предоставляет цифровой интерфейс пользователь-сеть на обычных телефонных линиях вместо выделенных и изолированных интерфейсов пользователь-сеть.
Используя ISDN, пользователи получают доступ не только к телефонным услугам, но также к дополнительным возможностям, таким как дистанционный доступ (телеобработка), доступ к Интернету и видеоконференция. Эти услуги были не доступны при наличии обычных услуг, предоставляемых телефонными компаниями. ISDN - это интегрированное решение для обеспечения базовых услуг телефонии и передачи данных, а также дополнительных услуг. Данная технология уже апробирована, продолжает развертываться, а, следовательно, требует проведения тестирования и технического обслуживания.
Сеть ISDN обеспечивает полные возможности цифровой передачи. На Рисунке 1 показана базовая архитектура ISDN с интерфейсом пользователь-сеть и сетевыми возможностями, а также система сигнализации в сети. Используя оконечное оборудование (TE) ISDN, пользователь ISDN может получить доступ к следующим услугам:
Сигнализация пользователь-пользователь
Существует три разных типа сигнализации: сигнализация пользователь-сеть, внутрисетевая сигнализация и сигнализация пользователь-пользователь. Все три используют метод сигнализации по общему каналу. Сигнализация пользователь-сеть используется для управления сигнализацией между оконечным оборудованием пользователя и сетью. Внутрисетевая сигнализация используется для управления сигнализацией между коммутаторами ISDN. Сигнализация пользователь-пользователь используется между оконечными пользователями и может прозрачно передаваться по сети.
В выделенных сетях для обеспечения предоставления услуги требуются разные типы интерфейсов пользователь-сеть. МСЭ-Т определило "эталонные конфигурации" для интерфейса ISDN пользователь-сеть. Конфигурации базируются на ассоциативных правилах функциональных групп и опорных точек. С помощью эталонных конфигураций определяются требования к интерфейсам в разных опорных точках.
Функциональные группы - это наборы функций, которые могут понадобиться при классификации ISDN. Опорные точки - это концептуальные точки между двумя соседними функциональными группами по всей линии доступа. Функциональные группы и опорные точки представлены на Рисунке 2.
Функциональные группы
LT: Линейное окончание; устройство на телефонной станции завершает канал ISDN
NT1: Сетевое окончание 1: устройство, устанавливаемое в помещении пользователя (завершающее канал ISDN), выполняет функции физического уровня, такие как синхронизация изменений (переходов) сигнала; преобразует 2-проводный U-интерфейс в 4-проводный S/T-интерфейс
NT2: Сетевое окончание 2; интеллектуальное устройство, устанавливаемое в помещении пользователя, выполняет функции уровня звена данных и сетевого уровня
NT: Сетевое окончание; устройство, выполняющие комбинированные функции NT1 и NT2
TA: Терминальный адаптер; устройство, обеспечивающее подключение не-ISDN оборудования к линии ISDN
TE: оконечное оборудование; пользовательский терминал, который обеспечивает телефонную связь или передачу данных и поддерживает обработку протоколов, функции технического обслуживания и др.
TE1: Оконечное оборудование, предназначенное для непосредственного подключения к сети ISDN (т.е. цифровой телефон ISDN)
TE2: Оконечное оборудование, не являющееся ISDN-оборудованием
Интерфейсы базового доступа
Типичная конфигурация для доступа на базовой скорости передачи ISDN по отношению к функциональным группам показана на Рисунке 3. Опорную точку часто называют интерфейсом. Различают следующие интерфейсы:
U: полнодуплексный 2-проводный интерфейс, использующий метод эхо-компенсации между NT1 и LT1 для ISDN с базовым доступом. В большинстве стран на этом интерфейсе используется линейный код с компрессией, называемый 2B1Q.
T: 4-проводный интерфейс между NT1 и NT2
S: 4-проводный интерфейс, соединяющий NT (или NT2) с TE или TA
R: Не-ISDN интерфейс между не-ISDN совместимым терминалом и TE2
Интерфейсы базового доступа ISDN
Типы каналов
Для передачи информации по интерфейсу пользователь-сеть используются разные типы каналов в соответствии с их специфическими целями и требованиями.
- B-канал: канал 64 кбит/с для передачи информации пользователя (т.е. цифровой речевой сигнал или данные)
- D-канал: канал 16 кбит/с для BRI или 64 кбит/с для PRI. В основном используется, чтобы передавать информацию сигнализации для управления соединением. Поскольку передача информации сигнализации не занимает канал постоянно, есть возможность передавать информацию пользователя услуги пакетной коммутации по D-каналу для максимизации использования пропускной способности.
- H-каналы: каналы с более высокой скоростью передачи для поддержки широкополосных приложений, таких как видеоконференция и др. Доступны только на первичной скорости.
- Канал H0: 384 кбит/с
- Канал H1: 1536 кбит/с (H11) и 1920 кбит/с (H12)
Интерфейсы доступа
В рекомендации I.412 МСЭ-Т определяются различные структуры интерфейсов для физических интерфейсов ISDN пользователь-сеть в опорных точках S и T.
- Структура базового интерфейса
- Структура интерфейса B-канала на первичной скорости передачи
- Структура интерфейса H-канала на первичной скорости передачи
- Структуры интерфейса на первичной скорости передачи для смеси каналов B и H0.
Структура базового интерфейса
Типичная конфигурация для базового доступа ISDN показана на Рисунке 6, представляющем интерфейсы U и S/T.
- Конфигурация оставлена из двух B-каналов и одного 16 кбит/с D-канала, т.е. 2B+D
- Два B-канала могут использоваться независимо
Структура интерфейса B-канала на первичной скорости передачи
На Рисунке 7 показана типичная конфигурация для первичного доступа ISDN. На рисунке демонстрируется использование соединения PBX (учрежденческая АТС) с АТС на первичной скорости передачи E1.
- Интерфейс E1 (2.048 Мбит/с)
- Код HDB3, структура цикла ИКМ-31
- Составлена из 30 B-каналов и одного 64 кбит/с D-канала, т.е. 30B+D
- Все 30 B-каналов всегда представлены на интерфейсе пользователь-сеть, но число B-каналов, поддерживаемых сетью, может быть меньше.
- Для множества интерфейсов D-канал в одной структуре может передавать информацию сигнализации для B-каналов в другой структуре первичной скорости передачи без активного D-канала. Временной интервал для неактивного D-канала может использоваться или не использоваться для обеспечения дополнительного B-канала в этой структуре.
Структура интерфейса H-канала на первичной скорости передачи
- Структура 1920 кбит/с H12-канала определяется для первичной скорости 2048 кбит/с
- Составлена из одного 1920 кбит/с H12-канала и одного 64 кбит/с D-канала
- При упорядочивании множества интерфейсов по одному D-каналу может передаваться информация сигнализации для каналов другого интерфейса
Структуры интерфейса на первичной скорости передачи для смеси каналов B и H
- Включает один 64 кбит/с D-канал
- При упорядочивании множества интерфейсов по одному D-каналу может передаваться информация сигнализации для каналов другого интерфейса
- Возможна любая смесь каналов B и H0.
Передача на интерфейсе S/T
В европейских и большинстве азиатских стран предоставление услуг ISDN через структуру интерфейсов базового доступа осуществляется в опорной точке S, которая становится границей предоставления услуг между пользователем и сетью. Физический интерфейс определяется в I.430 МСЭ-Т. Телефонные компании несут ответственность за обеспечение оборудования NT1 в помещении пользователя.
Характеристики интерфейса S/T
- 8-проводный интерфейс
- Две симметричные пары проводов, по одной на каждое направление передачи сигнала
- Две пары проводов для обеспечения электропитания
- Полная скорость передачи битов составляет 192 кбит/с, включая 144-кбит/с каналы 2B+D и 48-кбит/с информацию заголовка для синхронизации, активизации и деактивизации, а также для разрешения конфликтов на D-канале при многоточечной конфигурации
- Используется псевдотроичное кодирование, при котором двоичная ЕДИНИЦА представляется отсутствием линейного сигнала, а двоичный НУЛЬ - положительным или отрицательным импульсом. Бит балансировки используется для обеспечения баланса количества двоичных НУЛЕЙ в цикле.
- Поддерживает конфигурацию точка-множество точек, в которой к одному S-интерфейсу можно подключить до 8 терминалов.
Обеспечение электропитания на S/T
- Электропитание TE от источника 1 (PS1) по фантомной цепи обеспечивается в нормальных условиях от локального источника переменного тока (AC). При повреждении локального источника полярность PS1 изменяется на противоположную. Это условие определяется как ограниченный режим питания. PS1 должен обеспечивать достаточную мощность для аварийного обслуживания одного TE.
- Может быть доступен или не доступен дополнительный источник PS2.
Передача по U-интерфейсу
Интерфейс U располагается между сетевой стороной NT1 и линейным окончанием станции ISDN (часть цифровой секции базового доступа). В некоторых странах, например, в США, предоставление услуг ISDN в соответствии со структурой интерфейсов базового доступа осуществляется в опорной точке U, которая становится границей предоставления услуг между пользователем и сетью. На пользователя возлагается обязанность выбора NT1, которое преобразует 2-проводный U-интерфейс в интерфейс S/T.
Для увеличения протяженности абонентской линии могут использоваться регенераторы. Максимальная длина абонентской линии без U-ретрансляторов может составлять до 5,485 метров согласно ETSI ETR 080.
Необходимо предварительно оценить параметры скрученной пары, чтобы гарантировать возможность правильной передачи сигнала 2B1Q.
Характеристики U-интерфейса
Характеристики системы передачи на данном интерфейсе определяются в G.961 МСЭ-Т, ETSI ETR 080 и ANSI T1.601. В кратком виде их можно представить следующим образом:
- Два B-канала и один D-канал с общей скоростью передачи 144 кбит/с
- Заголовок на скорости 16 кбит/с
- 12 кбит/с для синхронизации
- 4 кбит/с для пяти M-каналов, где M1-M3 объединяются для обеспечения встроенного информационного канала (eoc); каналы M4, M5, M6 используются для обработки функций эксплуатации и технического обслуживания приемопередатчиков. Более точно, по каналам M5 и M6 передается информация CRC (циклического контроля по избыточности)
- Суммарная скорость передачи битов составляет 160 кбит/с
- Используется одна пара симметричных проводов для обоих направлений передачи. Дуплексная передача по одной паре осуществляется на базе метода с эхо-компенсацией.
Метод кодирования 2B1Q
Скорость на U-интерфейсе составляет 160 кбит/с и согласно методу кодирования 2B1Q передается 2 бита на один символ. Первый бит - знаковый бит, который определяет полярность. Второй бит определяет амплитуду линейного сигнала (см. Рисунок 1). Так как каждый символ передает два бита, суммарная скорость передачи составляет 80 103 символов/с. Наибольшая полоса пропускания, которую можно занять при таком способе передачи, имеет место при одновременной передаче максимального положительного и максимального отрицательного символа. При этом получается псевдосинусоидальный сигнал с частотой 40 кГц (см. Рисунок 2).
Рис. 1. Кодирование 2B1Q
Рис. 2. Максимальная полоса пропускания для 2B1Q
Поскольку амплитуда сигнала при передаче по кабелю с медными жилами уменьшается равномерно как функция частоты, и максимальная передаваемая частота на U-интерфейсе составляет 40 кГц, то если измерение потерь в линии на 40 кГц проходит успешно, значит сигнал 2B1Q и трафик U-интерфейса будет проходить по линии без проблем. Конечно это в том случае, если нет других взаимных влияний.
Обеспечение электропитания на U-интерфейсе
Питание NT1 и TE, подключенного к NT1, осуществляется по фантомной цепи от коммутатора через U-интерфейс. Оно обеспечивает минимальное обслуживание в случае повреждения локального источника питания, расположенного в помещении пользователя.
Фантомная цепь PS1 на S/T-интерфейсе NT1 обеспечивает электропитание от локального источника AC в нормальных рабочих условиях. В случае потери локального питания оно осуществляется из сети по U-интерфейсу. В этом случае полярность напряжения PS1 меняется на противоположную. Это ограниченный режим работы.
Только один TE (обычно телефон ISDN), подключенный к S/T-интерфейсу, будет сконфигурирован таким образом, чтобы обеспечивать предоставление услуги телефонии с перевернутым питанием. Источник PS2 обеспечивает питание от локального источника AC.
