Введение в межсетевое взаимодействие. ISDN. Информационные элементы переменной длины. Каналы ISDN – B, D и H

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.

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.

Тема 6 . Архитектура протокол DSS-1

Введение

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. Тем не менее, некоторые пояснения в отношении сходства концепций и различий в терминах DSS-1 и ОКС-7 представляются полезными. На рис. 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.

Рис. 1. Функциональные объекты протоколов DSS-1 и ISUP: (а) -примитивы DSS-1 и (б) - примитивы ОКС-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 определяется спецификациями:

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.

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.

Уровень 2 звена, известный также под названием LAPD (link access protocol for D-channels), обеспечивает использование D-канала для 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.

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).

Уровень 3 (сетевой уровень) предполагает использование следующих протоколов:

Протокол сигнализации, определенный в рекомендации 1.451 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;

Физический уровень протокола DSS-1

Уровень 1 (физический уровень) интерфейса базового доступа определяется в рекомендации 1.430. 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.

Рис. 2. Последовательность сигналов при активизации S-интерфейса: (а) - активизация отТЕ;

(б) - активизация от NT

Уровень LAPD

Рис. 3. Формат кадра

Адресное поле (байты 2 и 3) кадра на рис. 3. 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, определяют соединение и терминал, к которым относится кадр.

Таблица 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) использются для идентификации терминалов. Диапазон значений TEI (табл..2) разделяется между теми терминалами, для которых TEI назначает сеть (автоматическое назначение TEI), и теми, для которых TEI назначает пользователь (неавтоматическое назначение TEI).

Таблица 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) 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. 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. 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. 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 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;

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. 4 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). 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.

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

Таблица 4. Основные типы кадров LAPD

формат	Команды	Ответы	Описание
Информационные кадры (I)	Информация	-	Используется в режиме с подтверждением для передачи нумерованных кадров, содержащих информационные поля с сообщениями уровня 3
Управляющие	К приему готов (PR-receive ready)	К приему готов (RR-receive ready)	Используется для указания готовности встречной стороны к приему I-кадра или для подтверждения ранее полученных 1-кадров
кадры (S)	К приему не готов (RNR)	К приему не готов (RNR)	Используется для указания неготовности встречной стороны к приему I-кадра
		Отказ/переспрос (REJ-reject)	Используется для запроса повторной передачи 1-кадра
	Ненумерованная информация (UI-unnumbered information)		Используется в режиме передачи без подтверждения
		Отключено (DM-disconnected mode)
Ненумерованные кадры (U)	Установка расширенного асинхронного балансного режима (SABME-set asynchronous balanced mode extended)		Используется для начальной установки режима с подтверждением
		Отказ кадра (FRMR-frame reject)
	Разъединение (DISC-disconnect)		Используется для прекращения режима с подтверждением
		Ненумерованное подтверждение (UA-unnumbered ask)	Используется для подтверждения приема команд установки режима, например, SABME, DISC

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.

Биты P/F (poll/final) поля управления идентифицируют группу кадров (из табл.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 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 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.

Похожая информация.

Контрольная по информационным сетям и телекоммуникациям (Лабораторная работа)

Брейман А.Д. Сети ЭВМ и телекоммуникации. Глобальные сети (Документ)

Дипломная работа - Построение сети широкополосного абонентского доступа на ГТС г. Алматы (Дипломная работа)

Презентация - Технологии широкополосного доступа. IP-телфония (Реферат)

Дипломный проект - Сеть абонентского доступа (Дипломная работа)

Дипломная работа - Планирование сети доступа NGN для новых групп пользователей (Дипломная работа)

Дипломный проект - Модернизации и расширения сети телекоммуникаций с использованием возможностей системы беспроводного доступа (Дипломная работа)

Наукова стаття - Пассивные оптические сети (PON) (Документ)

Протоколы родительских собраний (Документ)

Шувалов В.Н. Телекоммуникационные системы и сети (3/3) (Документ)

n1.doc

3.3. УРОВЕНЬ LAPD

Рис. 3.8. Формат кадра

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 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. Значения TEI

Таблица 3.3. Биты C/R в поле адреса

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 х16 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 х16 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.

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 использоваться для подтверждения и содержит в этом случае порядковый номер приема, а не передачи.
Таблица 3.4. Основные типы кадров LAPD

формат	Команды	Ответы	Описание
Информационные кадры (I)	Информация	-	Используется в режиме с подтверждением для передачи нумерованных кадров, содержащих информационные поля с сообщениями уровня 3
Управляющие	К приему готов (PR-receive ready)	К приему готов (RR-receive ready)	Используется для указания готовности встречной стороны к приему I-кадра или для подтверждения ранее полученных 1-кадров
кадры (S)	К приему не готов (RNR)	К приему не готов (RNR)	Используется для указания неготовности встречной стороны к приему I-кадра
	Отказ/переспрос (REJ-reject)	Отказ/переспрос (REJ-reject)	Используется для запроса повторной передачи 1-кадра
	Ненумерованная информация (UI-unnumbered information)		Используется в режиме передачи без подтверждения
		Отключено (DM-disconnected mode)
Ненумерованные кадры (U)	Установка расширенного асинхронного балансного режима (SABME-set asynchronous balanced mode extended)		Используется для начальной установки режима с подтверждением
		Отказ кадра (FRMR-frame reject)
	Разъединение (DISC-disconnect)		Используется для прекращения режима с подтверждением
		Ненумерованное подтверждение (UA-unnumbered ask)	Используется для подтверждения приема команд установки режима, например, SABME, DISC

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.

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.

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.

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.

В ЦСИО обеспечен протокол канального уровня для логической связи данных, который позволяет ООД взаимодействовать друг с другом по каналу D. Этим протоколом является LAPD, подмножество HDLC. Протокол независим от скорости передачи и требует полнодуплексного прозрачного канала. Он описывается Рекомендацией I.440. В соответствии с этим протокол LAPD предназначен для выполнения многочисленных функций, связанных с управлением канала. Прежде всего он обеспечивает мультиплексирование и кодирование информации, контроль последовательности ее передачи, диагностирование каналов. Основными функциями этого протокола являются:

Обеспечение функционирования нескольких логических соединений в каждом канале;

Разграничение, синхронизация и создание прозрачности соединений (в том числе, отделение друг от друга, распознавание кадров);

Управление последовательностями передаваемых битов;

Обнаружение ошибок в кадрах и уничтожение кадров, содержащихошибки;

Восстановление соединений после сбоев и ошибок;

Передача без подтверждения ненумерованных кадров и с подтверждением нумерованных кадров.

Протокол LAPD имеет формат кадра, очень похожий на формат HDLC. Более того, подобно HDLC, этот формат обеспечивает ненумерованные, супервизорные и информационные кадры. Управляющий байт, который определяет различия между форматами информационного, супервизорного и ненумерованного кадров, идентичен структуре байта в HDLC).

Канальный протокол LAPD во многом похож на LAPB, используемый в Рекомендации Х.25, и произошел от последнего. Более того, LAPD совместим с Х.25/3 - сетевым уровнем, описываемым Рекомендацией Х.25. Отличается LAPD от LAPВ главным образом тем, что может обслуживать не один (как LAP В), а одновременно группу параллельно идущих каналов. Для этого LAPD обеспечивает мультиплексирование передаваемой информации. С этой целью в канале прокладывается несколько соединений для одновременной работы нескольких комплектов терминального оборудования. В этой схеме адрес кадра LAPD идентифицирует не только канал, но и номер адресата.

LAPD предусматривает два байта для адресного поля. Это особенно ценно для мультиплексирования многих функций в канале D. Расширение адресного поля предназначено для обеспечения большего числа битов в этом поле.

Бит в поле указания команды/отклика (К/О) идентифицирует, чем является кадр -командой или откликом. Со стороны пользователя отсылаются команды с битом К/О, установленным в 0. Отклики с этой же стороны идут с битом К/О, равным 1. Сеть выполняет все обратным образом. Она отправляет команды, указывая 1 в бите К/О, а отклики -указывая 0.

Через интегральную сеть передаются пакеты, которые упаковываются в кадры. При коммутации каналов образуется последовательность групп каналов, по которой направляются эти кадры. При коммутации пакетов в каждом узле коммутации пакеты переупаковываются в новые кадры, передаваемые по очередной группе каналов. Рекомендация I.440 определяет две формы передачи информации по каждому каналу: одно- и многокадровая. Абонентская система выбирает одну из этих форм либо использует поочередно обе формы. Соответственно передается подтверждение о получении без ошибок одного либо группы кадров. Для этого в LAPD введены две команды и отклики, которые не существуют в множестве HDLC. Это последовательная информация 0(SI0) и последовательная информация 1(SI1). Команды SI0/SI1 предназначены для пересылки информации с использованием последовательно подтверждаемых кадров. Отклики SI0 и SI1 используются при выполнении действий над единичным кадром для подтверждений приема кадров команд SI0 и SI1, а также для индикации потерь кадров или проблем с синхронизацией.

ЦСИО также обращаются к уровню 3. Спецификации уровня 3 (рекомендации I.450 и I.451) включают соединения коммутации каналов, соединения коммутации пакетов и соединения между пользователями.

Благодаря LAPD создается дуплексный синхронный канал, предоставляющий сетевому уровню четыре вида сервиса: запрос, подтверждение, индикацию, ответ. Запрос предназначен для подачисетевымуровнем заявки на необходимый сервис. Подтверждениеявляется сообщением канального уровня о приеме заявки на сервис. Индикация обеспечивает оповещение сетевого уровня о действиях, проводимых канальным уровнем по заявке на сервис. Ответ является информацией, передаваемой сетевым уровнем, о приеме индикации.

Протокол «Управление вызовом абонента» (см. рис. выше) определен Рекомендацией I.450. Он ориентирован на передачу специальных сообщений. Последние согласуют виды сервиса, используемого при сигнализации, и сообщают о результатах проверки совместимости этого сервиса во взаимодействующих абонентских системах. Обеспечение сквозной (через интегральную сеть) сигнализации осуществляется протоколами уровней 4-7. Второй режим коммутации отличается от первого (см. табл. в начале лекции) более современной методологией. Поэтому первый режим применяется в старых сетях. Для вновь создаваемых интегральных сетей рекомендуется использовать для сигнализации D-канал.

Третий режим (см. ту же табл.) обеспечивает в интегральной сети коммутацию пакетов. Иерархия протоколов в этом режиме показана на рис. 4, из которого следует, что в рассматриваемом режиме используются как протокол LAPD, так и широко применяемый в подсетях коммутации пакетов стандарт LAPВ. На сетевом уровне, как и в указанных подсетях, в интегральной сети используется третий уровень Рекомендации Х.25/3.

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.