ISDN — цифровая сеть встроенных сервисов, реализующая коммутируемую связь между узлами в общем масштабе. ISDN начался с рекомендаций CCITT I.120 в 1984 году. Два главных производителя — AT & T и Northern Telecom пошли разными путями, в результате чего реализовались две несовместимые версии.

Сеть ISDN можно анализировать как глобальный коммутатор. Основные передаваемые данные это голос и информация. Несут B каналы. Эти каналы коммутируются между парой пользователей с помощью данных, которые передаются по дополнительному каналу — D каналу. После реализованной коммутации каждый B-канал являет собой две трубы ,передающие во встречных направлениях битовые потоки со скоростью 64 кбит/с. Служебный канал — двунаправленный, его может быть 64 или 16 кбит/с. Выделенный служебный канал разрешает реализовать сервисные функции во время работы текущего соединения, не нарушая его. По D-каналу отправляется пакет в качестве сигнала, который имеет идентификаторы вызываемого и вызывающего пользователей и признак сервиса (информация/голос). На установку соединение нужно 2-4 секунды. В канале ISDN данные могут передаваться для нескольких устройств, в отличии от аналоговой телефонии, так как цифровая структура разрешает легко решить проблему маршрутизации.

Пользователь ISDN имеет интерфейс, к которому может подключать разные устройства разных классов: факсы, телефоны, видеоконференции и тд. Через каналы ISDN можно передавать информацию с помощью технологий и протоколов глобальных сетей (Frame Relay, X.25).

Интерфейсы ISDN

Существует два типа интерфейсов (Сервисов) для абонентов:

• PRI — первичный интерфейс для пользователей с множественными нуждами. Традиционный для США канал имеет структуру — 23 x B + D = 1536 кбит/с. Для Европы и СНГ — 30 х В х D = 1984 кбит/с. Можно и реализовать несколько каналов PRI с одним D-каналом, используая NFAS
• BRI — стандартный интерфес, который реализован для индивидуальных пользователей — 2 x B-канала по 64 кбит/с и 1 х D-канал 16 кбит/с = 144 кбит/с

Для содержания сервиса BRI нужно иметь цифровой канал от провайдера к пользователю. Интерфейсы ISDN показаны на рис.1. Пользователи сервиса BRI могут реализовывать интерфейсы типа S,U или T. U — интерфейс — 1 витая пара, которая лежит от абонента к коммутатору и реализует полный дуплекс. К U-интерфейсу можно подключать только одно устройство (NT-1). NT-1 может быть простым преобразователем 2-проводного U-интерфейса в 4-проводной S/T интерфейс с раздельными парами для передачи и приема. Интерфейс S/T есть шиной, разрешающей подключение до 7 устройств. U-интерфейс является конечным пользователем только в США. Конечные устройства со встроенным U-интерфейсов дешевле, чем преобразователи U-S/T и устройства S/T, однако такие устройства занимают целиком весь канал ISDN. В других странах конечному пользователю дают S/T-интерфейс, NT-1/

Рисунок — 1

Пользователь от провайдера получает один из интерфейсов (табл.1).Коммутатор ISDN имеет два вида интерфейсов:

• V-интерфейс — для соединение с другими коммутаторами
• U-интерфейсы линейных окончаний, обращенные к пользователям

Таблица 1 — параметры интерфейсов ISDN

Разъемы и линии интерфейсов BRI

Для интерфейса BRI в зависимости от типа нужно от 1 до 3 пар проводов. Характеристики линии наведены в табл.2. Для соединения применяется разъем Rj-45 (табл.3).

U-интерфейс BRI — обязательная одна пара (контакты 4-5), полярность любая. Питание 48 В (7: -, 8: +). S/T-интерфейс — нужно две пары (3-6, 4-5), питание по паре 7-8 реализуется редко. Часто реализуется фантомное питание — напряжение между парой 3-6 (+) и 4-5 (-). Т-интерфейс двухточечный, S-интерфейс может иметь до 8 устройств, и может работать в 4ех режимах:

• Короткая пассивная шина — до 8 терминалов, может соединяться по шине параллельно с удалением от NT-1 до 100-200 м.
• Двухточечный — один терминал, может быть отдален от NT-1 до 1 км
• Звезда — до 8 терминалов с отдалением до 1 км
• Расширенная пассивная шина — до 8 терминалов с отдалением до 500 м

Таблица 2 — параметры канала BRI

Таблица 3 — назначение контактов интерфейсов BRI ISDN

48 B (необязательно)

Технология ISDN была разработана для того, чтобы обеспечить передачу цифрового сигнала по телефонным каналам. Говоря простым языком, ISDN позволяет передавать по имеющимся телефонным линиям не только голос, но и цифровые данные.

В период начала глобального развития сети Internet, ISDN позволила обеспечить доступ во всемирную сеть большому количеству пользователей. Ведь телефонные линии были проведены практически в каждом доме и офисе.

Главным достоинством цифровой сети с интеграцией услуг (ISDN) является совмещение разных видов связи в один канал, будь то передача голоса, аудио видео данных. Передача данных для большинства пользователей по цифровой сети ISDN осуществляется со скоростью 64 Кбит/с, однако есть возможность подключения дополнительных каналов, которые позволяют увеличить скорость до 1920 Кбит/с.

Интерфейсы пользователей ISDN

Вследствие того, что по цифровым сетям передаются данные различного вида, были определены каналы для каждого из типов трафика. Этих каналов несколько и на их основе формируются различные пользовательские интерфейсы:

• Основной пользовательский интерфейс (BRI) используется для подключения абонента и ISDN-станции, и предоставляет пользователю два канала - «B» для передачи данных и управляющий канал «D». Канал «B» обеспечивает доставку трафика со скоростью 64 Кбит/с, а канал «D» передает данные для управления каналами.
• Интерфейс первичного уровня (PRI) применяется для соединения сетевых коммутаторов и местных АТС на скорости 2,048 Мбит/с в формате объединения 30 каналов «B» и управляющего канала «D».

Архитектура цифровой сети

Разработка технологии ISDN позволила полностью раскрыть возможности цифровой передачи данных. Архитектура цифровой сети представлена несколькими видами служб:

• Выделенные цифровые каналы;
• Телефонная сеть;
• Сеть трансляции цифрового сигнала с коммутацией каналов;
• Сеть трансляции цифрового сигнала с коммутацией пакетов;
• Сеть трансляции цифрового сигнала с передачей кадров;
• Средства для маршрутизации и мониторинга сети.

К достоинствам данной технологии можно отнести:

• Обеспечение большинства пользователей услугами передачи данных, телефонных разговоров, доступа в глобальную сеть;
• Высокая надежность и защищенность передачи информации;
• Улучшенная телефония (быстрый набор, высокое качество звука).

К недостаткам этой технологии относят:

• Высокие затраты построения и модернизации сети;
• Ограничение скорости передачи данных;
• Одновременное использование каналов связи, не позволяющее подключать новых абонентов.

Внедрение ISDN сетей явилось огромным шагом вперед в предоставлении качественных услуг телефонии и передачи данных. Однако ввиду долгих процессов стандартизации эта технология быстро устарела. На сегодняшний день цифровые сети ISDN используются повсеместно.

Аббревиатура IDSN (Integrated Services Digital Network) расшифровывается как цифровая сеть с интеграцией услуг. Технология ISDN базируется на пользовательских каналах со скоростью 64 Кбит/с ("B-каналах") и на отдельном служебном канале ("D-канале"). С использованием комбинаций этих типов каналов можно реализовать следующие интерфейсы ISDN:

-ISDN BRI (Базовый интерфейс обмена) - состоит из трех отдельных каналов: два информационных канала по 64 Кбит/с каждый и одного служебного канала (16 Кбит/с) для обеспечения взаимодействия городской АТС и ISDN - оборудования абонента; в большинстве случаев этот интерфейс и предоставляется телефонным оператором абоненту для организации телефонной связи и других сервисов;

-ISDN PRI (Первичный интерфейс обмена) - состоит из 30 "B-каналов" (по 64 Кбит/с каждый) и "D-канала" сигнализации. Для организации ISDN PRI необходимо использовать линию Е1 (цифровой поток пропускной способностью 2 Мбит/с) от абонента до АТС. Такой тип подключения обычно используется для присоединения АТС к АТС, например для подключения учрежденческой АТС к цифровой телефонной сети.

Цифровые сети с интеграцией услуг ISDN можно использовать при передаче данных, для объединения удаленных локальных сетей, для доступа к сети Интернет и передачи мультимедийного трафика. Оконечными устройствами в сети ISDN могут быть: цифровой телефонный аппарат, компьютер с ISDN-адаптером и т.д. В интерфейсе BRI каждому устройству выделяется свой индивидуальный номер. Интерфейс PRI используется при более высоких скоростях для передачи больших массивов информации.

Основные достоинства технологии ISDN:

Эта технология, по сравнению с традиционными модемами, повышает скорость обмена данными по обычной телефонной сети. ISDN позволяет организовывать одновременно несколько цифровых каналов через одну телефонную пару проводов. С помощью протоколов объединения каналов базовый интерфейс обмена позволяет достичь скорости передачи данных 128 Кбит/с. Время от отправки запроса до установления связи для ISDN в несколько раз меньше за счет использования служебного "D-канала" сигнализации и передачи по нему сигналов управления и взаимодействия в цифровой форме (линия занята, набор номера, ответ, разъединение и прочие). При использовании ISDN информацию от нескольких отправителей можно комбинировать для передачи по одному каналу, причем ISDN предоставляет единый интерфейс для всех устройств-отправителей.

По сравнению с традиционными аналоговыми сетями, ISDN имеет ряд преимуществ:

Экономия времени благодаря быстрому соединению между абонентами (менее 1 секунды внутри города и не более 10 секунд при междугородном вызове); -два полноценных городских номера по одной паре проводов, вместо одного при аналоговом подключении; -возможность подключить до 8ми различных устройств (например: компьютер, факс, телефон, видеотелефон и т.д.), причем два из них могут работать одновременно; -отличное качество связи, отсутствие прерываний и посторонних шумов на линии; -высокая скорость соединения с сетью Интернет - гарантированные 128 Кбит/с до узла провайдера, вместо 51 Кбит/с (максимум) при аналоговом подключении по протоколу V.90; -широкий спектр различных дополнительных услуг (более надежное определение номера вызывающего абонента (CLIP), мультиплексирование абонентских номеров (MSN), мини-АТС, переадресация по различным критериям, 3-х сторонняя конференция и т.д.).

По одной физической паре пользователь получает две независимые цифровые линии по 64 Кбит/c (вместо одной, как аналоговом подключении), которые он может использовать для:

Подключения двух обычных или специальных цифровых телефонов; -одновременного подключения телефона и ISDN-устройства передачи данных на скорости 64 Кбит/c; -подключения ISDN-устройства передачи данных на скорости 128 Кбит/c (для подключения к сети Интернет или организации внутрикорпоративной сети).

Другие преимущества ISDN-технологии:

ISDN может работать со всеми типами информации, включая голос, текст, изображение, аудио и видеоинформацию; -ISDN позволяет объединить компьютерные сети компании, имеющей рассредоточенные офисы в как пределах города (звонок бесплатный), так и за его пределами (поминутная оплата за междугоднюю связь, соединение по требованию - DDR) с гарантированной (в отличие от сети "Интернет") скоростью 64 или 128 Кбит/c; -стоимость ISDN-оборудования значительно меньше, чем стоимость модемов для выделенных линий; -абонент получает шестизначный номер городской телефонной сети и имеет возможность пользоваться услугами междугородной связи.

Для чего нужны такие возможности?

Например, вы живете в обычной квартире с женой и сыном лет четырнадцати, и у вас есть обычный телефон, хороший Panasonic. В основном на телефоне "висит" жена, сплетничая с подружками, но это еще терпимо. Но вот вы купили сыну персональный компьютер с модемом, и теперь он часами сидит в Интернете, намертво занимая телефон. Ваши друзья и знакомые при встрече спрашивают, почему к вам домой невозможно дозвониться, на работе начальник осведомляется, где вы были в субботу, когда было просто необходимо ваше присутствие в офисе, и т.п. В общем, проблема налицо. Как же решать ее? Продать компьютер, с трудом оторвав от него сына, который расставаться с ним не намерен? Или установить жене лимит разговора 5 минут на одну подружку? Тоже не выход: Что же делать? И тут на помощь приходит сеть ISDN. Вы оплачиваете 157.50 у.е за переделку вашей телефонной линии для ISDN-сети, монтер устанавливает у вас в квартире симпатичную белую коробочку с двумя светодиодами и разъемами, и поздравляет Вас с подключением к сети. Что же дальше? А дальше самое главное - покупка абонентского оборудования. Вы покупаете себе отличный, современный, элегантный ISDN-телефон, который позволяет определять номер с кодом города, хранить записную книжку и список входящих звонков, дозваниваться без поднятия трубки и имеет еще массу полезных функций. Сыну для Интернета - плату расширения в компьютер, и теперь он может сидеть в Интернете сколько угодно, занимая только один канал линии. При этом скорость соединения в два раза выше, и он может скачать больше данных за меньшее время, что тоже экономит деньги. А если плата расширения еще и с разъемом для подключения обычного телефона, то можно использовать и Ваш старый телефон, разумеется, когда сын не в Интернете. Назначив своему телефону и телефону сына разные номера, вы сможете избавить себя от необходимости отвечать на звонки его друзей и подружек. Таким образом, благодаря сети ISDN, проблема телефона решена! А если Вы деловой человек, то вы можете убить сразу несколько зайцев, купив сыну ISDN карту с функцией факса и автоответчика. Вы получите возможность посылать факсы и оставлять сообщения, при этом не надо тратить деньги на эти громоздкие вещи. Самое главное не будет заниматься и без того загроможденный стол или тумба, тем самым Вы сохраняете интерьер квартиры, за которым блюдет Ваша любимая половина и свои нервы.

Основные производители средств ISDN и их продукты

Современный рынок средств ISDN представлен рядом ведущих компьютерных и телекоммуникационных компаний. Тем не менее, говорить о том, что средства ISDN достигли уровня зрелости, пока рано. При выборе комплектов приходится идти на те или иные компромиссы: либо высокое быстродействие, но сложность в инсталляции, либо простота управления, но высокая цена. Кроме того существует еще серьезная проблема несовместимости продуктов разных производителей.

Особо отметим продукцию фирм DigiBoard, Cisco, Intel и IBM.

DigiBoard. Хост-адаптеры PC IMAC и PC IMAC/4 совмещают в себе терминальный адаптер и сетевую карту для осуществления прозрачного соединения между сетью Ethernet и линиями ISDN BRI. PC IMAC и PC IMAC/4 обеспечивают прямое соединение между компьютером и соответственно одной или четырьмя 128 Kбит/с ISDN-линиями. Адаптеры могут работать с шинами ISA, EISA и MCA (только PC IMAC) и совместимы с ОС Novell NetWare, Windows NT и Windows for Workgroups. При не слишком удачном алгоритме сжатия данных и, как следствие, невысоких показателях быстродействия адаптеры PC IMAC и PC IMAC/4 являются, тем не менее, одними из лучших средств ISDN на сегодняшний день. Кроме того, эти продукты фирмы DigiBoard отличает низкая цена и простота использования.

IMAC и Dual IMAC - платформонезависимые ISDN-мосты, позволяющие осуществить прозрачное соединение между локальной сетью Ethernet и линиями ISDN BRI, обеспечивая пользователям сети доступ к соответственно одному или двум 128 Kбит/с ISDN-каналам. Устройства подсоединяются к коаксиальному кабелю "тонкий" или "толстый" Ethernet и могут работать с любыми сетевыми ОС и ISDN-коммутаторами, удовлетворяющими стандартам CCITT.

Cisco. Маршрутизаторы Cisco 1003 ISDN серии 1000 соединяют локальную сеть удаленного офиса, построенную на Ethernet, с корпоративной сетью, используя ISDN BRI каналы. Соединения с удаленными пользователями может быть по требованию или постоянным. Операционная система маршрутизатора 1003 поддерживает IP, Novell IPX, Apple Talk 1 and 2, а также протоколы HDLC, ISDN и PPP.

Многопротокольные маршрутизаторы серии 2500 (модели 2503, 2503I, 2504, 2504I, 2516, 2517) представляют собой внешние устройства для соединения локальных сетей, построенных на базе Ethernet и Token Ring. Модульные маршрутизаторы серии 4000 сочетают в себе большие возможности и гибкость (работа практически со всеми типами сетей) с относительно невысокой стоимостью. Гибкая модульная архитектура изделий этой серии позволяет использовать их в крупных и средних узлах сети, подбирая оптимальные решения. Для маршрутизаторов и той, и другой серии существует семь вариантов ОС - от простейшей IP Feature Set, поддерживающей только IP, HDLC, PPP, X.25, Frame Relay, SMDS и ISDN, до Enterprise Feature Set с поддержкой множества протоколов.

Самыми мощными маршрутизаторами фирмы Cisco являются модульные маршрутизаторы серии 7000 (модели Cisco 7000 и Cisco 7010). Сетевые интерфейсы расположены на отдельных интерфейсных процессорах, что обеспечивает прямое соединение между высокоскоростной шиной Cisco Extended Bus (CxBus) и внешней сетью. Высокая производительность и надежность этих маршрутизаторов позволяет использовать их в крупных узлах сети - там, где требуется высоконадежное оборудование и большое количество соединений. Благодаря тому, что интерфейсные модули поддерживают множество разнообразных протоколов, скоростей передачи и типов физических каналов, изделия серии 7000 могут работать практически с любыми типами сетей. Маршрутизаторы серии 7000 поддерживают PRI-интерфейс, в то время как модели серии 4000 могут работать как с PRI, так и с BRI-интерфейсом.

AccessPro PC Cards (модели AP-EBC и AP-RBC) - это недорогие полнофункциональные маршрутизаторы, базирующиеся на технологии изделий серии 2500, которые могут быть установлены в IBM PC-совместимые машины, оборудованные шиной ISA или EISA.

Intel. Продукт RemoteExpress ISDN Bridge Pack содержит два адаптера - RemoteExpress ISDN LAN Adapter и EtherExpress 16 Ethernet. В состав пакета входит также программа анализа трафика LANDesk для MS Windows и DOS. Так как RemoteExpress ISDN LAN Adapter выполнен в виде отдельной платы с разъемом ISA, он может быть установлен в домашнем или офисном ПК. При этом для удаленного клиента требуется не менее 600 Кбайт оперативной памяти. С точки зрения удаленного клиента адаптер RemoteExpress ISDN LAN Adapter выполняет сетевые программы так, как если бы он был непосредственно подключен к ЛВС. Плата ISDN поставляется с программным обеспечением, работающим с NetWare фирмы Novell (за исключением 802.2), VINES фирмы Banyan, некоторыми программными средствами TCP/IP, Microsoft LAN Manager, OS/2 LAN Server фирмы IBM и LANtastic фирмы Artisoft. Основным недостатком данного продукта является отсутствие средств сжатия данных.

IBM. Фирма IBM предлагает пользователям комбинированное решение - WaveRunner Digital Modem. WaveRunner работает совместно с удаленным сервером LAN Distance фирмы IBM и одновременно обеспечивает доступ к ISDN плюс доступ к стандартным аналоговым телефонным линиям через модемы. Фактически это два разных изделия - адаптер цифровой связи и аналоговый модем, объединенные в общем корпусе. Возможности данного устройства позволяют чувствовать себя уверенным в любой коммуникационной среде. WaveRunner совместим с любым модемом, ориентированным на порт СОМ (со скоростью передачи 14,4 Кбит/с и менее). WaveRunner имеет интерфейс BRI и может работать с одним 64 Кбит/с В-каналом для передачи данных и одним 16 Кбит/с D-каналом для передачи сигнальной и управляющей информации.

В связи с тем, что статья не преследует своей целью представить полный обзор технических средств, выпускаемых для сетей ISDN, мы органичимся лишь кратким перечислением еще нескольких продуктов различных производителей: серия внешних устройств удаленного доступа 3Com Impact фирмы 3Com; серия MainStreet канадской компании Newbridge; блок LANLine 5240i фирмы Gandalf Technologies; комплект внешних мостов Everyware 160 и 400 фирмы Combinet; внешние блоки удаленного доступа Pipeline 25 и 50 компании Ascend Communications; комплект адаптеров Long Distance LAN Adapter E-101 и E-201 фирмы Extension Technology; внешнее устройство DirectRoute Remote RO-1 компании Symplex; терминальные адаптеры FX-PRI и SecureLink II фирмы ISC; плата CyberSpace Internet компании ISDNtek; адаптеры серии Vanguard компании Motorola.

Перечисленные выше продукты практически полностью исчерпывают весь спектр существующих сегодня на рынке средств ISDN.

39. Технология ISDN (Узкополосная сеть интегрального обслуживания-(N - ISDN ), широкополосная сеть интегрального обслуживания-(B - ISDN )).

Цели и история создания технологии ISDN

ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровые сети с интегральными услу­гами) относятся к сетям, в которых основным режимом коммутации является режим коммутации каналов, а данные обрабатываются в цифровой форме. Идеи перехода с телефонных сетей общего пользования на полностью цифровую обра­ботку данных, при которой конечный абонент передает данные непосредственно в цифровой форме, высказывались давно. Сначала предполагалось, что абоненты этой сети будут передавать только голосовые сообщения. Такие сети получили название IDN (Integrated Digital Network - интегрированная цифровая сеть). Термин «интегрированная» относился к интеграции цифровой обработки ин­формации сетью с цифровой передачей голоса абонентом. Идея такой сети была высказана еще в 1959 году. Затем было решено, что она должна предоставлять своим абонентам не только возможность поговорить между собой, но и восполь­зоваться другими услугами - в первую очередь передачей компьютерных дан­ных. Кроме того, сеть должна была поддерживать для абонентов разнообразные услуги прикладного уровня - факсимильную связь, телетекс (передачу данных между двумя терминалами), видеотекс (получение хранящихся в сети данных на свой терминал), голосовую почту и ряд других. Предпосылки для создания тако­го рода сетей сложились к середине 70-х годов. К этому времени уже широко применялись цифровые каналы Т1 для передачи данных в цифровой форме ме­жду АТС, а первый мощный цифровой коммутатор телефонных каналов 4 ESS был выпущен компанией Western Electric в 1976 году.

В результате работ, проводимых по стандартизации интегральных сетей в CCITT , в 1980 году появился стандарт G .705, в котором излагались общие идеи такой сети. Конкретные спецификации сети ISDN появились в 1984 году в виде серии рекомендаций I . Этот набор спецификаций был неполным и не подходил для по­строения законченной сети. К тому же в некоторых случаях он допускал неодно­значность толкования или был противоречивым. В результате, хотя оборудова­ние ISDN и начало появляться примерно с середины 80-х годов, оно часто было несовместимым, особенно если производилось в разных странах. В 1988 году ре­комендации серии I были пересмотрены и приобрели гораздо более детальный и законченный вид, хотя некоторые неоднозначности сохранились. В 1992 и 1993 годах стандарты ISDN были еще раз пересмотрены и дополнены. Процесс стандартизации этой технологии продолжается.

Внедрение сетей ISDN началось достаточно давно - с конца 80-х годов, однако техническая сложность пользовательского интерфейса, отсутствие единых стан­дартов на многие жизненно важные функции, а также необходимость крупных капиталовложений для переоборудования телефонных АТС и каналов связи привели к тому, что «инкубационный период» затянулся на многие годы, и сей­час, когда прошло уже более десяти лет, распространенность сетей ISDN остав­ляет желать лучшего. Кроме того, в разных странах судьба ISDN складывалась по-разному. Раньше других в национальном масштабе эти сети заработали в та­ких странах, как Германия и Франция. Однако даже в этих странах доля абонен­тов ISDN составляет немногим более 5 % от общего числа абонентов телефонной сети. В США процесс внедрения сетей ISDN намного отстал от Европы, поэтому сетевая индустрия только недавно заметила наличие такого рода сетей. Если су­дить о тех или иных типах глобальных сетей по коммуникационному оборудова­нию для корпоративных сетей, то может сложиться ложное впечатление, что технология ISDN появилась где-то в 1994-1995 годах, так как именно в эти го­ды начали появляться маршрутизаторы с поддержкой интерфейса ISDN . Это обстоятельство просто отражает тот факт, что именно в эти годы сеть ISDN ста­ла достаточно распространенной в США - стране, компании которой являются лидерами в производстве сетевого оборудования для корпоративных сетей.

Архитектура сети ISDN предусматривает несколько видов служб (рис. 16.3):

- некоммутируемые средства (выделенные цифровые каналы);

- коммутируемая телефонная сеть общего пользования;

- сеть передачи данных с коммутацией каналов;

- сеть передачи данных с коммутацией пакетов;

- сеть передачи данных с трансляцией кадров (режим frame relay );

- средства контроля и управления работой сети.

Как видно из приведенного списка, транспортные службы сетей ISDN действи­тельно покрывают очень широкий спектр услуг, включая популярные услуги frame relay . Кроме того, большое внимание уделено средствам контроля сети, которые позволяют маршрутизировать вызовы для установления соединения с абонен­том сети, а также осуществлять мониторинг и управление сетью. Управляемость сети обеспечивается интеллектуальностью коммутаторов и конечных узлов сети, поддерживающих стек протоколов, в том числе и специальных протоколов управ­ления.

Стандарты ISDN описывают также ряд услуг прикладного уровня: факсимиль­ную связь на скорости 64 кбит/с, телексную связь на скорости 9600 бит/с, видеотекс на скорости 9600 бит/с и некоторые другие

На практике не все сети ISDN поддерживают все стандартные службы. Служба frame relay хотя и была разработана в рамках сети ISDN , однако реализуется, как правило, с помощью отдельной сети коммутаторов кадров, не пересекающейся с сетью коммутаторов ISDN .

Базовой скоростью сети ISDN является скорость канала DS -0, то есть 64 кбит/с. Эта скорость ориентируется на самый простой метод кодирования голоса - ИКМ, хотя дифференциальное кодирование и позволяет передавать голос с тем же ка­чеством на скорости 32 или 16 кбит/с.

Одной из оригинальных идей, положенных в основу ISDN , является совместное использование принципов коммутации каналов и коммутации пакетов. Однако сеть с коммутацией пакетов, работающая в составе ISDN , выполняет служебные функции - с помощью этой сети передаются сообщения протокола сигнализа­ции. А вот основная информация, то есть сам голос, по-прежнему передается с помощью сети с коммутацией каналов. В таком разделении функций есть вполне понятная логика - сообщения о вызове абонентов образуют пульсирующий трафик, поэтому его более эффективно передавать по сети с коммутацией пакетов.

Пользовательские интерфейсы ISDN

Одним из базовых принципов ISDN является предоставление пользователю стан­дартного интерфейса, с помощью которого пользователь может запрашивать у сети разнообразные услуги. Этот интерфейс образуется между двумя типами оборудования, устанавливаемого в помещении пользователя (Customer PremisesEquipment , CPE ): терминальным оборудованием пользователя ТЕ (компьютер с соответствующим адаптером, маршрутизатор, телефонный аппарат) и сетевым окончанием NT , которое представляет собой устройство, завершающее канал связи с ближайшим коммутатором ISDN .

Пользовательский интерфейс основан на каналах трех типов:

- В - со скоростью передачи данных 64 кбит/с;

D - со скоростью передачи данных 16 или 64 кбит/с;

- Н - со скоростью передачи данных 384 кбит/с (Н0), 1536 кбит/с (Н11) или 1920 кбит/с (Н12).

Каналы типа В обеспечивают передачу пользовательских данных (оцифрованно­го голоса, компьютерных данных или смеси голоса и данных) и с более низкими скоростями, чем 64 кбит/с. Разделение данных выполняется с помощью техники TDM . Разделением канала В на подканалы в этом случае должно заниматься пользовательское оборудование, сеть ISDN всегда коммутирует целые каналы типа В. Каналы типа В могут соединять пользователей с помощью техники ком­мутации каналов друг с другом, а также образовывать так называемые полупо­стоянные (semipermanent ) соединения, которые эквиваленты соединениям служ­бы выделенных каналов. Канал типа В может также подключать пользователя к коммутатору сети Х.25.

Канал типа D является каналом доступа к служебной сети с коммутацией пакетов, передающей сигнальную информацию. Передача адресной информации, на ос­нове которой осуществляется коммутация каналов типа В в коммутаторах сети, является основной функцией канала D . Другой его функцией является поддержание услуг низкоскоростной сети с коммутацией пакетов для пользовательских данных. Обычно эта услуга выполняется сетью в то время, когда каналы типа D свободны от выполнения основной функции.

Каналы типа Н предоставляют пользователям возможности высокоскоростной передачи данных. На них могут работать службы высокоскоростной передачи факсов, видеоинформации, качественного воспроизведения звука.

Пользовательский интерфейс ISDN представляет собой набор каналов опреде­ленного типа и с определенными скоростями.

Сеть ISDN поддерживает два типа пользовательского интерфейса - начальный (Basic Rate Interface , BRI ) и основной (Primary Rate Interface , PRI ).

Начальный интерфейс BRI предоставляет пользователю два канала по 64 кбит/с для передачи данных (каналы типа В) и один канал с пропускной способностью 16 кбит/с для передачи управляющей информации (канал типа D ). Все каналы работают в полнодуплексном режиме. В результате суммарная скорость интер­фейса BRI для пользовательских данных составляет 144 кбит/с по каждому на­правлению, а с учетом служебной информации - 192 кбит/с. Различные каналы пользовательского интерфейса разделяют один и тот же физический двухпроводный кабель по технологии TDM , то есть являются логическими, а не физиче­скими каналами. Данные по интерфейсу BRI передаются кадрами, состоящими из 48 бит. Каждый кадр содержит по два байта каждого из В каналов, а также 4 бита канала D . Передача кадра длится 250 мс, что обеспечивает скорость дан­ных 64 кбит/с для каналов В и 16 кбит/с для канала D . Кроме битов данных кадр содержит служебные биты для синхронизации кадров, а также обеспечения нулевой постоянной составляющей электрического сигнала.

Интерфейс BRI может поддерживать не только схему 2 B + D , но и B + D и про­сто D (когда пользователь направляет в сеть только пакетизированные данные).

Начальный интерфейс стандартизован в рекомендации I .430.

Основной интерфейс PRI предназначен для пользователей с повышенными тре­бованиями к пропускной способности сети. Интерфейс PRI поддерживает либо схему 30 B + D , либо схему 23 B + D . В обеих схемах канал D обеспечивает скорость 64 кбит/с. Первый вариант предназначен для Европы, второй - для Северной Америки и Японии. Ввиду большой популярности скорости цифровых каналов 2,048 Мбит/с в Европе и скорости 1,544 Мбит/с в остальных регионах привести стандарт на интерфейс PRI к общему варианту не удалось.

Возможны варианты интерфейса PRI с меньшим количеством каналов типа В, например 20 B + D . Каналы типа В могут объединяться в один логический высо­коскоростной канал с общей скоростью до 1920 кбит/с. При установке у пользо­вателя нескольких интерфейсов PRI все они могут иметь один канал типа D , при этом количество каналов В в том интерфейсе, который не имеет канала D , может увеличиваться до 24 или 31.

Основной интерфейс может быть основан на каналах типа Н. При этом общая пропускная способность интерфейса все равно не должна превышать 2,048 или 1,544 Мбит/с. Для каналов Н0 возможны интерфейсы 3 H 0+ D для американско­го варианта и 5 H 0+ D для европейского. Для каналов H 1 возможен интерфейс, состоящий только из одного канала Н11 (1,536 Мбит/с) для американского ва­рианта или одного канала H 12 (1,920 Мбит/с) и одного канала D для европей­ского варианта.

Кадры интерфейса PRI имеют структуру кадров DS -1 для каналов Т1 или Е1. Основной интерфейс PRI стандартизован в рекомендации I .431.

Подключение пользовательского оборудования к сети ISDN

Подключение пользовательского оборудования к сети ISDN осуществляется в соответствии со схемой подключения, разработанной CCITT (рис. 16.4). Обору­дование делится на функциональные группы, и в зависимости от группы разли­чается несколько справочных точек (reference points ) соединения разных групп оборудования между собой.

NT 1 (Network Termination 1) образуют циф­ровое абонентское окончание ( Digital Subscriber Line , DSL ) на кабеле, соединяющем пользовательское оборудование с сетью ISDN . Фактически NT 1 представ­ляет собой устройство типа CSU , которое работает на физическом уровне и образует дуплексный канал с соответствующим устройством CSU , установлен­ном на территории оператора сети ISDN . Справочная точка U соответствует точ­ке подключения устройства NT 1 к сети. Устройство NT 1 может принадлежать оператору сети (хотя всегда устанавливается в помещении пользователя), а мо­жет принадлежать и пользователю. В Европе принято считать устройство NT 1 частью оборудования сети, поэтому пользовательское оборудование (например, маршрутизатор с интерфейсом ISDN ) выпускается без встроенного устройства NT 1. В Северной Америке принято считать устройство NT 1 принадлежностью пользовательского оборудования, поэтому пользовательское оборудование часто выпускается со встроенным устройством NT 1.

Если пользователь подключен через интерфейс BRI , то цифровое абонентское окончание выполнено по 2-проводной схеме (как и обычное окончание аналого­вой телефонной сети). Для организации дуплексного режима используется тех­нология одновременной выдачи передатчиками потенциального кода 2 B 1 Q с эхо-подавлением и вычитанием своего сигнала из суммарного. Максимальная длина абонентского окончания в этом случае составляет 5,5 км .

При использовании интерфейса PRI цифровое абонентское окончание выполня­ется по схеме канала Т1 или Е1, то есть является 4-проводным с максимальной длиной около 1800 м .

Устройства функциональной группы NT 2 (Network Termination 2) представляют собой устройства канального или сетевого уровня, которые выполняют функции концентрации пользовательских интерфейсов и их мультиплексирование. Напри­мер, к этому типу оборудования относятся: офисная АТС (РВХ), коммутирую­щая несколько интерфейсов BRI , маршрутизатор, работающий в режиме комму­тации пакетов (например, по каналу D ), простой мультиплексор TDM , который мультиплексирует несколько низкоскоростных каналов в один канал типа В. Точка подключения оборудования типа NT 2 к устройству NT 1 называется спра­вочной точкой типа Т. Наличие этого типа оборудования не является обязатель­ным в отличие от NT 1.

Устройства функциональной группы ТЕ1 (Terminal Equipment 1) относятся к уст­ройствам, которые поддерживают интерфейс пользователя BRI или PRI . Спра­вочная точка S соответствует точке подключения отдельного терминального обо­рудования, поддерживающего один из интерфейсов пользователя ISDN . Таким оборудованием может быть цифровой телефон или факс-аппарат. Так как обору­дование типа NT 2 может отсутствовать, то справочные точки S и Т объединяют­ся и обозначаются как S / T .

Устройства функциональной группы ТЕ2 (Terminal Equipment 2) представляют собой устройства, которые не поддерживают интерфейс BRI или PRI . Таким устройством может быть компьютер, маршрутизатор с последовательными ин­терфейсами, не относящимися к ISDN , например RS - 232 C , Х.21 или V .35. Для подключения такого устройства к сети ISDN необходимо использовать терми­нальный адаптер ( Terminal Adapter , ТА). Для компьютеров терминальные адап­теры выпускаются в формате сетевых адаптеров - как встраиваемая карта.

Физически интерфейс в точке S / T представляет собой 4-проводную линию. Так как кабель между устройствами ТЕ1 или ТА и сетевым окончанием NT 1 или NT 2 обычно имеет небольшую длину, то разработчики стандартов ISDN решили не усложнять оборудование, поскольку организация дуплексного режима на 4-проводной линии намного легче, чем на 2-проводной. Для интерфейса BRI в качестве метода кодирования выбран биполярный метод AMI , причем логиче­ская единица кодируется нулевым потенциалом, а логический ноль - чередова­нием потенциалов противоположной полярности. Для интерфейса PRI исполь­зуются другие коды, те же, что и для интерфейсов Т1 и Е1, то есть соответственно B 8 ZS и HDB 3.

Физическая длина интерфейса PRI колеблется от 100 до 1000 м в зависимости от схемы подключения устройств (рис. 16.5).

Дело в том, что при небольшом количестве терминалов (ТЕ1 или ТЕ2+ТА) раз­решается не использовать местную офисную АТС, а подключать до 8 устройств к одному устройству типа NT 1 (или NT 2 без коммутационных возможностей) по схеме монтажного ИЛИ (подключение напоминает подключение станций к ко­аксиальному кабелю Ethernet , но только в 4-проводном варианте). При подклю­чении одного устройства ТЕ (через терминальные резисторы R , согласующие па­раметры линии) к сетевому окончанию NT (см. рис. 16.5, а ) длина кабеля может достигать 1000 м . При подключении нескольких устройств к пассивному кабелю (см. рис. 16.5, б ) максимальная длина кабеля сокращается до 100- 200 м . Правда, если эти устройства сосредоточены на дальнем конце кабеля (расстояние между ними не превышает 25- 50 м ), то длина кабеля может быть увеличена до 500 м (рис. 16.5, в). И, наконец, существуют специальные многопортовые устройства NT 1, которые обеспечивают звездообразное подключение до 8 устройств, при этом дли­на кабеля увеличивается до 1000 м (рис. 16.5, г ).

Адресация в сетях ISDN

Технология ISDN разрабатывалась как основа всемирной телекоммуникацион­ной сети, позволяющей связывать как телефонных абонентов, так и абонентов других глобальных сетей - компьютерных, телексных. Поэтому при разработке схемы адресации узлов ISDN необходимо было, во-первых, сделать эту схему достаточно емкой для всемирной адресации, а во-вторых, совместимой со схема­ми адресации других сетей, чтобы абоненты этих сетей, в случае соединения сво­их сетей через сеть ISDN , могли бы пользоваться привычными форматами адре­сов. Разработчики стека TCP / IP пошли по пути введения собственной системы адресации, независимой от систем адресации объединяемых сетей, а разработчи­ки технологии ISDN пошли по другому пути - они решили добиться использо­вания в адресе ISDN адресов объединяемых сетей.

Основное назначение ISDN - передача телефонного трафика. Поэтому за осно­ву адреса ISDN был взят формат международного телефонного плана номеров, описанный в стандарте ITU - T Е.163. Однако этот формат был расширен для поддержки большего числа абонентов и для использования в нем адресов других сетей, например Х.25. Стандарт адресации в сетях ISDN получил номер Е.164.

Формат Е.163 предусматривает до 12 десятичных цифр в номере, а формат адре­са ISDN в стандарте Е.164 расширен до 55 десятичных цифр. В сетях ISDN различают номер абонента и адрес абонента. Номер абонента соответствует точ­ке Т подключения всего пользовательского оборудования к сети. Например, вся офисная АТС может идентифицироваться одним номером ISDN . Номер ISDN состоит из 15 десятичных цифр и делится, как и телефонный номер по стандарту Е.163, на поле «Код страны» (от 1 до 3 цифр), поле «Код города» и поле «Номер абонента». Адрес ISDN включает номер плюс до 40 цифр подадреса. Подадрес используется для нумерации терминальных устройств за пользовательским ин­терфейсом, то есть подключенных к точке S . Например, если на предприятии име­ется офисная АТС, то ей можно присвоит один номер, например 7-095-640-20-00, а для вызова абонента, имеющего подадрес 134, внешний абонент должен набрать номер 7-095-640-20-00-134.

При вызове абонентов из сети, не относящейся к ISDN , их адрес может непо­средственно заменять адрес ISDN . Например, адрес абонента сети Х.25, в кото­рой используется система адресации по стандарту Х.121, может быть помещен целиком в поле адреса ISDN , но для указания, что это адрес стандарта Х.121, ему должно предшествовать поле префикса, в которое помещается код стандарта ад­ресации, в данном случае стандарта Х.121. Коммутаторы сети ISDN могут обра­ботать этот адрес корректно и установить связь с нужным абонентом сети Х.25 через сеть ISDN , либо коммутируя канал типа В с коммутатором Х.25, либо пе­редавая данные по каналу типа D в режиме коммутации пакетов. Префикс опи­сывается стандартом ISO 7498.

Стандарт ISO 7498 определяет достаточно сложный формат адреса, причем ос­новой схемы адресации являются первые два поля. Поле AFI (Authority and FormatIdentifier ) определяет значения всех остальных полей адреса и формат этих полей. Значением поля AFI является один из 6 типов поддоменов глобального домена адресации:

- четыре типа доменов соответствуют четырем типам публичных телекоммуни­кационных сетей - сетей с коммутацией пакетов, телексных сетей, публич­ных телефонных сетей и сетей ISDN ;

- пятый тип домена - это географический домен, который назначается каждой стране (в одной стране может быть несколько географических доменов);

- шестой тип домена - это домен организационного типа, в который входят ме­ждународные организации, например ООН или АТМ Forum .

За полем AFI идет поле IDI (Initial Domain Identifier - начальный идентифика­тор домена), а за ним располагается дополнительное поле DSP (Domain SpecificPart ), которое может нести дополнительные цифры номера абонента, если раз­рядности поля INI не хватает.

Определены перечисленные ниже значения AFI .

- Международные сети с коммутацией пакетов со структурой адресов в стандар­те Х.121 - 36, если адрес задается только десятичными цифрами, и 37, если ад­рес состоит из произвольных двоичных значений. При этом поле INI имеет формат в 14 десятичных цифр, а поле DSP может содержать еще 24 цифры.

- Международные сети ISDN со структурой адресов в стандарте Е.164 - 44, если адрес задается только десятичными цифрами, и 45, если адрес состоит из произвольных двоичных значений. При этом поле IDI имеет формат в 15 десятичных цифр, а поле DSP может содержать еще 40 цифр.

- Международные телефонные сети PSTN со структурой адресов в стандарте Е.163 - 42, если адрес задается только десятичными цифрами, и 43, если ад­рес состоит из произвольных двоичных значений. При этом поле IDI имеет формат в 12 десятичных цифр, а поле DSP может содержать еще 26 цифр.

- Международные географические домены со структурой адресов в стандарте ISO DCC (Digital Country Codes ) - 38, если адрес задается только десятич­ными цифрами, и 39, если адрес состоит из произвольных двоичных значе­ний. При этом поле INI имеет формат в три десятичных цифры (код страны), а поле DSP может содержать еще 35 цифр.

- Домен международных организаций. Для него однобайтовое поле IDI содер­жит код международной организации, от которой зависит формат поля DSP .

Для первых четырех доменов адрес абонента помещается непосредственно в поле IDI . Для пятого и шестого типов доменов IDI содержит только код страны или код организации, которая контролирует структуру и нумерацию части DSP .

Еще одним способом вызова абонентов из других сетей является указание в адресе ISDN двух адресов: адреса ISDN пограничного устройства, например, соединяюще­го сеть ISDN с сетью Х.25, и адреса узла в сети Х.25. Адреса должны разделяться специальным разделителем. Два адреса используются за два этапа - сначала сеть ISDN устанавливает соединение типа коммутируемого канала с пограничным уст­ройством, присоединенным к сети ISDN , а затем передает ему вторую часть адреса, чтобы это устройство осуществило соединение с требуемым абонентом.

Стек протоколов и структура сети ISDN

В сети ISDN существует два стека протоколов: стек каналов типа D и стек кана­лов типа В (рис. 16.6).

Каналы типа D образуют достаточно традиционную сеть с коммутацией пакетов. Прообразом этой сети послужила технология сетей Х.25. Для сети каналов D оп­ределены три уровня протоколов: физический протокол определяется стандар­том I .430/431, канальный протокол LAP - D определяется стандартом Q .921, а на сетевом уровне может использоваться протокол Q .931, с помощью которого вы­полняется маршрутизация вызова абонента службы с коммутацией каналов, или же протокол Х.25 - в этом случае в кадры протокола LAP - D вкладываются па­кеты Х.25 и коммутаторы ISDN выполняют роль коммутаторов Х.25.

Сеть каналов типа D внутри сети ISDN служит транспортной сетью с коммута­цией пакетов для так называемой системы сигнализации номер 7 ( Signal SystemNumber 7, SS 7). Система SS 7 была разработана для целей внутреннего мони­торинга и управления коммутаторами телефонной сети общего назначения. Эта система применяется и в сети ISDN . Служба SS 7 относится к прикладному уровню модели OSI . Конечному пользователю ее услуги недоступны, так как со­общениями SS 7 коммутаторы сети обмениваются только между собой. В России применяется несколько модифицированный вариант этой системы сигнализации под названием общеканальная сигнализация № 7 (ОКС 7). Термин «общеканаль­ная» означает, что сообщения сигнализации передаются по выделенному слу­жебному каналу, общему для всех пользовательских каналов, а по последним пе­редается только информация пользователей, и никакая другая.

Каналы типа В образуют сеть с коммутацией цифровых каналов. В терминах модели OSI на каналах типа В в коммутаторах сети ISDN определен только протокол физического уровня - протокол I .430/431. Коммутация каналов типа В происходит по указаниям, полученным по каналу D . Когда пакеты протокола Q .931 маршрутизируются коммутатором, то при этом происходит одновремен­ная коммутация очередной части составного канала от исходного абонента к конечному.

Протокол LAP - D принадлежит семейству HDLC , к которому относится и опи­санный в главе 7 протокол LLC 2. Протокол LAP - D обладает всеми родовыми чертами этого семейства, но имеет и некоторые особенности. Адрес кадра LAP - D состоит из двух байтов - один байт определяет код службы, которой пересыла­ются вложенные в кадр пакеты, а второй используется для адресации одного из терминалов, если у пользователя к сетевому окончанию NT 1 подключено несколь­ко терминалов. Терминальное устройство может поддерживать разные служ­бы - службу установления соединения по протоколу Q .931, службу коммутации пакетов Х.25, службу мониторинга сети и т. п. Протокол LAP - D обеспечивает два режима работы: с установлением соединения (единственный режим работы протокола LLC 2) и без установления соединения. Последний режим использует­ся, например, для управления и мониторинга сети.

Протокол Q .931 переносит в своих пакетах адрес ISDN вызываемого абонента, на основании которого и происходит настройка коммутаторов на поддержку со­ставного канала типа В. Процедуру установления соединения по протоколу Q .931 иллюстрирует рис. 16.7.

Использование служб ISDN для передачи данных

Несмотря на значительные отличия от аналоговых телефонных сетей, сети ISDN сегодня используются в основном так же, как аналоговые телефонные сети, то есть как сети с коммутацией каналов, но только более скоростные: интерфейс BRI дает возможность установить дуплексный режим обмена со скоростью 128 кбит/с (логическое объединение двух каналов типа В), а интерфейс PRI - 2,048 Мбит/с. Кроме того, качество цифровых каналов гораздо выше, чем аналоговых. Это значит, что процент искаженных кадров будет гораздо ниже, а полез­ная скорость обмена данными существенно выше.

Обычно интерфейс BRI используется в коммуникационном оборудовании для подключения отдельных компьютеров или небольших локальных сетей, а интерфейс PRI - в маршрутизаторах, рассчитанных на сети средних размеров.

Что же касается объединения компьютерных сетей для поддержки службы с ком­мутацией пакетов, то здесь возможности сетей ISDN не слишком велики.

На каналах типа В режим коммутации пакетов поддерживается путем постоян­ного или коммутируемого соединения с коммутатором сети Х.25. То есть каналы типа В в сетях ISDN являются только транзитными для доступа к «настоящей» сети Х.25. Собственно, это сводится к первому случаю использования сети ISDN - только как сети с коммутацией каналов.

Развитие технологии трансляции кадров на каналах типа В - технологии frame relay - привело к тому, что сети frame relay стали самостоятельным видом сетей со своей инфраструктурой каналов и коммутаторов.

Остается служба коммутации пакетов, доступная по каналу D . Так как после пе­редачи адресной информации канал D остается свободным, по нему можно реа­лизовать передачу компьютерных пакетов Х.25, поскольку протокол LAP - D по­зволяет это делать. Чаще всего сеть ISDN используется не как замена сети Х.25, а как разветвленная сеть доступа к ней, как к менее географически распростра­ненной и узкоспециализированной (рис. 16.8). Такая услуга обычно называется «доступ к сети Х.25 через канал типа D ». Скорость доступа к сети Х.25 по каналу типа D обычно не превышает 9600 бит/с.

Сети ISDN не рассматриваются разработчиками сетей передачи данных как хо­рошее средство для создания магистрали. Основная причина - отсутствие ско­ростной службы коммутации пакетов и невысокие скорости каналов, предостав­ляемых конечным пользователям. Для целей же подключения мобильных и домашних пользователей, небольших филиалов и образования резервных кана­лов связи сети ISDN сейчас используются очень широко, естественно там, где они существуют. Производители коммуникационного оборудования выпускают широкий спектр продуктов для подключения локальных сетей к ISDN - терми­нальных адаптеров, удаленных мостов и офисных маршрутизаторов невысокой стоимости.