Характиристика сетей и технологий ISDN

оглавление

• Общие сведения об ISDN
• Предпосылки появления ISDN
• Компоненты ISDN
• Услуги ISDN
• Уровень 1
• Уровень 2
• Уровень 3
• Схемы подключения оборудования к ISDN-линии
• Достоинства ISDN
• Использование сети ISDN в системе дистанционного образования
• Высокоскоростная передача графики по видеотексту в сети ISDN
• Оптимизация глобальных сетей с помощью линий ISDN
• Глоссарий
• Список источников

Общие сведения об ISDN

Название сети Integrated Services Digital Network (ISDN) (Цифровая сеть с интегрирацией услуг) относится к набору цифровых услуг, которые становятся доступными для конечных пользователей. ISDN предполагает оцифровывание телефонной сети для того, чтобы голос, информация, текст, графические изображения, музыка, видеосигналы и другие материальные источники могли быть переданы конечному пользователю по имеющимся телефонным проводам и получены им из одного терминала конечного пользователя. Сторонники ISDN рисуют картину сети мирового масштаба, во многом похожую на сегодняшнюю телефонную сеть, за тем исключеним, что в ней используется передача цирфрового сигнала и появляются новые разнообразные услуги.

ISDN является попыткой  стандартизировать абонентские  услуги, интерфейсы пользователь/сеть  и сетевые и межсетевые возможности. Стандартизаци абонентских услуг является попыткой гарантировать уровень совместимости в международном масштабе. Стандартизаци интерфейса пользователь/сеть стимулирует разработку и сбыт на рынке этих интерфейсов изготовителями, являющимися третьей участвующей стороной. Стандартизация сетевых и межсетевых возможностей помогает в достижении цели возможного объединения в мировом масштабе путем обеспечения легкости связи сетей ISDN друг с другом.

Применения ISDN включают быстродействующие системы обработки изображений, дополнительные телефонные линии в домах для обслуживания индустрии дистанционного доступа, высокоскоростную передачу файлов и проведение видеоконференций. Передача голоса несомненно станет популярной прикладной программой для ISDN.

Многие коммерческие сети связи начинают предлагать ISDN по ценам ниже тарифных. В Северной Америке коммерческие сети связи с коммутатором локальных сетей (Local-exchange carrier) (LEC) начинают обеспечивать услуги ISDN в качестве альтернативы соединениям Т1, которые в настоящее время выполняюут большую часть услуг "глобальной телефонной службы" (WATS) (wide-area telephone service).

Предпосылки появления ISDN

В конце 60-х годов в ведущих западных странах начался активный процесс внедрения цифровых систем передачи на всех уровнях сети, которые благодаря своим улучшенным технико-экономическим показателям стали вытеснять аналоговые системы передачи. Практически, одновременно бурными темпами развивалась вычислительная техника, росло производство больших ЭВМ и все больше и больше предприятий переводило свои технологические процессы на компьютерную основу. Поскольку обработка и передача информации, как в компьютерной технике, так и в системах передачи имели одну и ту же природу, а именно, байтовую структуру, возникла хорошо обоснованная тенденция взаимного проникновения технологий связи и вычислительной техники, что привело к созданию цифровых систем коммутации с централизованным управлением по записанной программе.

Таким образом, можно отметить, что "неторопливая" эволюция систем связи с момента изобретения Беллом телефона в течение многих десятилетий до начала семидесятых годов прервалась революционными изменениями. А подлинный технологический "взрыв" в прогрессе развития телекоммуникационных систем вызвало изобретение микропроцессоров в середине семидесятых годов. Ведущие западные фирмы-разработчики оборудования связи быстрыми темпами разработали и стали производить системы коммутации с распределенным управлением, которые, практически, по всем параметрам превосходили предыдущее поколение систем коммутации, и новые модернизированные системы цифровой передачи. Компьютеры становились все меньше и меньше по размерам, производительность их росла и стала сравнима с производительностью больших ЭВМ, а их стоимость падала. Немаловажным фактором развития микро-ЭВМ и появления персональных  компьютеров, стала совместимость уже разработанного программного обеспечения с новой технологической базой.

К середине 80-х годов уже была практически создана инфраструктура цифровых каналов передачи и цифровых систем коммутации на местном, междугородном и международном уровнях сетей связи и совершенно естественно встал вопрос о цифровизации последнего участка аналоговой сети связи - абонентского доступа или как его стали называть операторы всего мира - "последней мили". Поскольку реконструкция абонентской сети, по общему мнению, является самой трудоемкой и дорогостоящей частью модернизации всей сети, а также самой массовой в части оборудования, то именно здесь развернулись самые широкие дискуссии о типе интерфейсов и перехлестнулись интересы самых различных фирм. Следует также отметить, что в цифровой среде передача речи и всех видов данных осуществляется единообразно, поэтому у многих разработчиков создалось мнение об интеграции передачи всех видов информации в одной сети связи.

Таким образом, были созданы предпосылки для создания ISDN и, наконец, в 1984 году появились первые рекомендации МККТТ, который попытался объединить многие мнения фирм-производителей оборудования связи в виде единых требований.

Первое соединение, интегрировавшее речь, передачу данных и видеоизображения, было осуществлено фирмой AT&T совместно с телефонной компанией Illinois Bell для своих заказчиков - корпорации McDonalds - через коммутируемую сеть общего пользования, оборудованную системами коммутации типа 5ESS, в декабре 1986 года. Без всякого сомнения, этот факт представляет собой историческое событие в развитии отрасли связи. Начиная с 1986 г. стали проводиться ежегодные международные научно-технические конференции по ISDN.  

Однако спецификации МККТТ носили рекомендательный характер и допускали многозначность в некоторых положениях. Это привело к тому, что при их реализации различными фирмами-производителями произошли значительные расхождения в протоколах обмена и к нестыковке различных терминалов и систем коммутации. Свою негативную роль сыграла также протекционистская политика практически всех операторов. Создалось положение, когда из-за вышеперечисленных причин абонент ISDN Франции не мог связаться, например, с абонентом ISDN Англии, а международная сеть ISDN представляла собой отдельные "острова", не стыкующиеся друг с другом. Одновременно росла критика самой концепции ISDN со стороны представителей конкурирующих технологий (операторов сетей Х.25, компаний, предоставляющих выделенные линии и т.д.). Количество абонентов ISDN росло очень медленно и многие уже решили, что были свидетелями "мертворожденного ребенка".

В 1988 году Комиссия Европейского экономического сообщества (ЕЭС) учредила Европейский институт стандартизации в области связи (ETSI), основной целью деятельности которого является разработка единых стандартов для всех стран ЕЭС. 22 страны ЕЭС подписали Меморандум о взаимопонимании, в соответствиси с которым к концу 1993 года были выработаны стандарты, так называемой, Euro-ISDN. Что касается Росии, то позиция Министерства связи РФ заключается в аккредитации своего постоянного представителя в ETSI и выполнении разрабатываемых институтом стандартов с учетом национальных особенностей.

После появления стандартов ETSI процесс развития ISDN пошел бурными темпами и буквально за последние два года количество абонентов ISDN в некоторых странах (ФРГ, Франция, США) удвоилось. Так, например, на сети Deutsche Telecom в ФРГ, которая в настоящее время является практически полностью интегральной, количество абонентов ISDN приблизилось к 12% от общего числа абонентов телефонной сети и еще около 800000 стоят в очереди на подключение.

Таким образом, ISDN доказала свое право на существование и, представляя собой в первую очередь сеть, ориентированную на потребности делового мира, является одним из основных источников доходов для Операторов.

Компоненты ISDN

В число компонентов ISDN входят терминалы, терминальные адаптеры (ТА), устройства завершения работы сети, оборудование завершения работы линии и оборудование завершения коммутации. Имеется два типа терминалов ISDN. Специализированные терминалы ISDN называются терминальным оборудованием типа 1 (terminal equipment type 1) (TE1). Терминалы, разрабатывавшиеся не для ISDN, такие, как DTE, которые появились раньше стандартов ISDN, называются терминальным оборудованием типа 2 (terminal equipment type 2) (TE2). Терминалы ТЕ1 подключают к сети ISDN через цифровую линию связи из четырех скрученных пар проводов. Терминалы ТЕ2 подключают к сети ISDN через терминальный адаптер. Teрминальный адаптер (ТА) ISDN может быть либо автономным устройством, либо платой внутри ТЕ2. Если ТЕ2 реализован как автономное устройств, то он подключает к ТА через стандартный интерфейс физического уровня (например, EIA232, V.24 или V.35).

Следующей точкой соединения в сети ISDN, расположенной за пределами устройств ТЕ1 и ТЕ2, является NT1 или NT2. Это устройства завершения работы сети, которые подключают четырехпроводной абонентский монтаж к традиционному контуру двухпроводной локальной сети. В Северной Америке NT1 является устройством "оборудования посылок заказчика" (customer premises equipment) (CPE). В большинстве других частей света NT1 является частью сети, обеспечиваемой коммерческими сетями связи. NT2 является более сложным устройством, которое обычно применяется в "частных цифровых телефонных станциях с выходом в общую сеть" (PBX), и выполняет функции протоколов Уровней 2 и 3 и услуги по концентрации данных. Существует также устройство NT1/2; это отдельное устройство, которое сочетает функции NT1 и NT2.

В ISDN задано определенное число контрольных точек. Эти контрольные точки определяют логические интерфейсы между функциональными группировками, такими, как ТА и NТ1. Контрольными точками ISDN являются точки R (контрольная точка между неспециализированным оборудованием ISDN и ТА), S (контрольная точка между терминалами пользователя и NT2), Т (контрольная точка между устройствами NT1 и NT2) и U (контрольная точка между устройствами NT1 и оборудованием завершения работы линии в коммерческих сетях связи). Контрольная точка U имеет отношение только к Северной Америке, где функция NT1 не обеспечивается коммерческими сетями связи.

На Рис.1 показан образец конфигурации ISDN. Нa рисунке изображены три устройства, подключенные к коммутатору ISDN, находящемуся на центральной станции. Два из этих устройства совместимы с ISDN, поэтому их можно подключить к устройствам NT2 через контрольную точку S. Третье устройство (стандартный, не специализированный для ISDN тeлефон) подключается к ТА через контрольную точку R. Любое из этих устройств может быть также подключено к устройству NT1/2, которое заменяет оба устройства- NТ1 и NT2. Аналогичные станции пользователей (не показанные на рисунке) подключены к самому правому переключателю ISDN.

Рисунок 1

Услуги ISDN

Услуги Интерфейса базовой скорости (Basic Rate Interface) (BRI), обеспечиваемые ISDN, предлагают два В-канала и один D-канал (2B+D). Обслуживание В-каналом BRI осуществляется со скоростью 64 Kb/сек; оно предназначено для переноса управляющей информации и информации сигнализации, хотя при определенных обстоятельствах может поддерживать передачу информации пользователя. Протокол обмена сигналами D-канала включает Уровни 1-3 эталонной модели OSI. BRI обеспечивает также управление разметкой и другие непроизводительные операции, при этом общая скорость передачи битов доходит до 192 Kb/сек. Спецификацией физического уровня BRI является ССIТТ 1.430.

Услуги "Интерфейса первичной скорости" ISDN (Primary Rate Interface) (PRI) предлагают 23 В-канала и один D-канал в Северной Америке и Японии, обеспечивающие общую скорость передачи битов 1.544 Mb/сек (канал-D PRI работает на скорости 64 Kb/сек). PRI ISDN в Европе, Австралии и других частях света обеспечивает 30 В-каналов и один 64 Kb/сек D-канал и общую скорость интерфейса 2.048 Mb/сек. Спецификацией физического уровня PRI является CCITT 1.431.

Уровень 1

Форматы блока данных физическoго уровня (Уровень 1) ISDN различаются в зависимости от того, является блок данных отправляемым за пределы терминала (из терминала в сеть) или входящим в пределы терминала (из сети в терминал). Оба вида блока данных физического уровн показаны на Рис. 2 . Длина блоков данных равна 48 битам, из которых 36 бит представляют информацию. Биты F обеспечивают синхронизацию. Биты L регулируют среднее значение бита. Биты Е используются для решения конфликтной ситуации, когда несколько терминалов на какой-нибудь пассивной шине претендуют на один канал. Бит А активирует усройства. Биты S ещe не получили назначения. Биты В1, В2 и D предназначены для данных пользователя.

Рисунок 2. Форматы блоков данных физического уровня ISDN

Физически к одной цепи может быть подключено множество устройств пользователей ISDN. Для такой конфигурации столкновения могут быть результатом одновременной передачи двух терминалов. Поэтому ISDN предусматривает средства для определения конфликтов в канале связи. При получении устройством NT бита D из ТЕ оно отражает этот бит эхо-сигналом обратно в соседнюю позицию Е-бита. ТЕ ожидает, что соседний Е бит должен быть тем же самым, что и бит D, который он передал в последней передаче.

Терминалы не могут передавать в D-канал до тех пор, пока они не распознают специфичное число единиц (указывающих на отсутствие сигнала), соответствующее заранее установленному приоритету. Если устройство ТЕ обнаруживает какой-либо бит в канале с эхо-сигналом (Е), отличающимся от его битов D, oнo должно немедленно прекратить передачу. Этот простой прием является гарантией того, что одновременно только один терминал может передавать свои D-сообщения. После успешной передачи D-сообщени приоритет этого терминала становится более низким, что обеспечивается путем предъявлени ему требования до передачи детектировать большее число последовательных единиц. Приоретет у терминалов может не повыситься до тех пор, пока все другие устройства на этой линии не получат возможность отправить D-сообщение. Телефонные связи имеют более высокий приоритет, чем все другие службы, а информация обмена сигналами имеет более высокий приоритет, чем несигнализирующая информация.