Базовый доступ ISDN

Для организации базового доступа (2B + D) используется четырехпроводная абонентская линия с номинальной скоростью передачи 192 кбит/c (с учетом синхронизации и управляющей информации) с максимальной длиной 1 км.

По B-каналам можно передавать цифровые данные, речь (на скорости 64 кбит/с или меньшей), или композицию низкоскоростных данных (на субскоростях), если все они предназначены одному и тому же адресату.

D-канал доступен для низкоскоростной передачи пакетов данных, когда он не занят передачей сигнализации. B-каналы могут быть объединены, чтобы реализовать скорость до 128 кбит/с (например для организации видеоконференции).

Рассмотрим эталонную конфигурацию сети ISDN, показанную на рисунке 4.5, яка має такі елементи, як функціональні групи та еталонні точки.

Рисунок 4.5 – Еталонна конфігурація мережі ISDN

Эталонная конфигурация сети ISDN содержит терминалы TE1, TE2, сетевые окончания NT1, NT2 и опорные (эталонные) точки, обозначаемые как R, S, T, S/T, U.

Терминалы. Терминалы TE1 – полностью совместимы со стандартами ISDN и подключаются через 4-х проводный интерфейс, в котором по принципу временного разделения организованы три канала: два B-канала и один D-канал. Одна линия BRI может обслуживать до 8 ISDN-терминалов TE1, включенных по схеме «общая шина».

Терминалы TE2 несовместимы с ISDN и требуют наличия устройства сопряжения TA (Terminal Adapter). Терминальный адаптер преобразует сигналы других стандартов в стандарт ISDN. Оборудование TA может устанавливаться не только на правах внешнего модема, но и в качестве встраиваемого в TE2 устройства.

Сетевые окончания. Имеется две категории сетевых окончаний - NT1 и NT2.

Пристрій мережного закінчення 1-го типу NT1 здійснює пряме і зворотне перетворення сигналів в еталонній точці Т у сигнали, які відповідають передаванню інформації по лінії доступу, тобто виконує функції, подібні до функцій фізичного рівня еталонної моделі протоколів OSI (1 рівень), а саме: утворення лінійного закінчення; керування процесом передавання та вирішення конфліктів доступу; подача електроживлення до терміналу ISDN; контроль параметрів абонентської лінії; синхронізація.

За допомогою цього пристрою забезпечується незалежність інших функціональних груп (NT2 і ТЕ1, ТА і ТЕ2) від способу передавання сигналів по фізичним лініям доступу.

Пристрій мережного закінчення 2-го типу NT2 виконує функції 2 та 3 рівнів еталонної моделі протоколів OSI (канальний та мережевий рівні). Такими функціями є обробка протоколів рівнів 2 та 3; мультиплексування або концентрація; комутація для групи кінцевих терміналів; управління протоколами сигналізації.

Важливим завданням цього пристрою є забезпечення спільного використання одного мережного закінчення декількома кінцевими терміналами. Кожне мережеве закінчення NT2 може містити кілька портів S для підключення кінцевих терміналів, при цьому один порт дозволяє підключити до восьми терміналів.

Пристрій мережного закінчення 2-го типу NT2 не потрібний, якщо можливе пряме з’єднання кінцевого пристрою користувача ТЕ1 із мережним закінченням 1-го типу NT1. У цьому разі еталонні точки S і Т збігаються, та утворюється точка S/T. Відзначимо, що функції мережевого закінчення NT2, як правило, виконує відомча АТС (ВАТС).

На встречной стороне цифровой абонентской линии в АТС устанавливаются линейное окончание LT и станционное окончание ET.

Эталонные (опорные) точки определяют расположение интерфейса «пользователь-сеть»:

- если используется сетевое окончание NT2, например, ВАТС, то интерфейс «пользователь-сеть» определяется в эталонной точке T;

- если используется сетевое окончание не NT2, то эталонные точки S и T совпадают и интерфейс «пользователь-сеть» определяется в эталонной точке S/T.

Интерфейс в точке R связывает несовместимое с ISDN оборудование TE2 с терминальным адаптером TA. В этой точке могут функционировать синхронные и асинхронные интерфейсы.

Интерфейс в точке S предназначен для организации взаимодействия ISDN терминала с сетевым окончанием. Этот интерфейс стандартизован по трем уровням:

уровень 1 – рекомендация ITU-T I.430;

уровень 2 – рекомендация ITU-T Q.921;

уровень 3 – рекомендация ITU-T Q.931.

Основными функциями интерфейса S являются:

- подключение к одному порту до 8 терминалов;

- возможность одновременного обмена информацией для нескольких терминалов;

- распределение поступающих вызовов между оконечными терминалами;

- обеспечение передачи информации на участке S интерфейса с затуханием не более 6 дБ.

Интерфейс в точке T связывает сетевое окончание NT2 с сетевым окончанием NT1.

Интерфейс в точке U - интерфейс между оборудованием NT1 и оборудованием АТС. Рекомендации международного союза электросвязи ITU-T не определяют интерфейс в эталонной точке U, а представляют соединение между сетевым окончанием NT1 и АТС как цифровую систему передачи.

Кроме двух B-каналов (64 + 64 кбит/с) и одного D-канала (16 кбит/с) в обоих направлениях передается информация синхронизации и управления. По абонентской линии передаются все элементы цикла (рисунок 4.9) за исключением битов для компенсации постоянной составляющей, что и определяет значение скорости передачи информации в 160 кбит/с.

В интерфейсе U, как правило, реализуется дуплексная связь путем одновременной передачи в обоих направлениях с использованием дифференциальных схем и эхокомпенсаторов для разделения сигналов (рисунок 4.6).

Обычно, для U интерфейса находят применение многоуровневые линейные коды 2B1Q или 4В/3Т. Линейный код 2B1Q (2 Binary in 1 Quaternary) – четырехуровневый код, в котором два двоичных бита отображаются в один четверичный символ, с линейной скоростью передачи символов 80 кБод (80 000 символов/с). С помощью кода 4В/3Т четыре исходных бита могут представляться посредством трех троичных сигнальных символов с линейной скоростью передачи символов 120 кБод.

Рисунок 4.6 – Реализация дуплексной связи и эхокомпенсации в системе передачи для интерфейса U

Такие коды выбираются в основном по причине того, что малая скорость передачи символов минимизирует два основных ограничивающих фактора дальности передачи: межсимвольную интерференцию и перекрестные помехи на ближнем конце. Таким образом, использование многоуровневого кодирования позволяет уменьшить скорость передачи по абонентской линии на 50 % и 25 % соответственно по сравнению со скоростью исходного цифрового двоичного сигнала.

Формат кадра и структура суперкадра интерфейса U с кодом 2B1Q показаны на рисунке 4.7 (рекомендация ANSI). Каждый кадр содержит 240 битов, из них 18 – биты кадровой синхронизации, 216 – биты полезной нагрузки (12 полей по 18 битов данных 2 В+ D) и 6 – биты заголовка.

В 1 секунду передается 667 кадров, поэтому скорость передачи составляет 160 кбит/с. Заголовок восьмикадрового суперкадра сформирован из шести битов в каждом кадре и может быть представлен в виде блока из 48 битов. Функционально биты заголовка состоят из 24 битов встроенных канальных операций, бита активации, деактивации, бита ошибки блока на ближнем конце, 12 битов для контроля ошибок и 9 фиксированных единичных битов. Все биты, кроме битов кадровой синхронизации, скремблируются для передачи.

Рисунок 4.7 - Структура кадра и суперкадра интерфеса U

с линейным кодом 2B1Q

Физический уровень базового доступа (уровень 1). Между NT и TE (интерфейс S/T) происходит непрерывная передача битов в обоих направлениях со скоростью 192 кбит/с по четырехпроводной физической линии с максимальной длиной 1 км:

- два B-канала по 64 кбит/с;

- один D-канал 16 кбит/с;

- ресурс 48 кбит/с для синхронизации циклов и техобслуживания в пределах уровня 1.

В качестве линейного кода выбран инверсный код AMI (Alternate Mark Invertion – код с чередованием полярности или биполярный код), который позволяет устранить постоянную составляющую в спектре цифрового сигнала. Инверсный код AMI – трехуровневый код, в котором логическая «1» представляется отсутствием сигнала, а логический «0» передается с помощью чередования импульсов положительной и отрицательной полярности (рисунок 4.8).

Рисунок 4.8 – Линейный код AMI (инверсный)

Структура цикла в точке S/T меняется в зависимости от направления передачи между NT и TE (рисунок 4.9). Первый бит цикла, передаваемого к NT, задерживается на два битовых периода по отношению к первому биту цикла, передаваемого от NT.

Циклы имеют длину 48 битов и передаются из TE и NT каждые 250 мкс. За 1 секунду передается 4000 циклов (48 х 4000 = 192 Кбит/с). Для каждого B-канала достигается скорость передачи информации 64 кбит/с (4000 х 16 бит). Для D-канала – достигается скорость 16 кбит/с (4000 х 4 бита).

38 бит цикла являются общими для обоих направлений передачи и распределяются так:

- 16 битов (2 байта) канала B1;

- 16 битов (2 байта) канала В2;

- 4 бита канала D;

- 1 бит цикловой синхронизации - F;

- 1 бит дополнительной цикловой синхронизации - F_А.

Оставшиеся 10 битов могут быть связаны с различными функциями в зависимости от направления передачи. При передаче от ТЕ к NT все они определяются как биты L и используются для поддержания баланса по постоянной составляющей спектра цифрового сигнала (суть в том, что постоянная составляющая отсутствует, когда количество импульсов отрицательной и положительной полярности одинаковое). В случае передачи от NT к ТЕ функции этих битов следующие:

2 бита L поддерживают баланс по постоянной составляющей;

4 бита Е являются эхосигналом битов D, полученных от ТЕ;

1 бит А для активизации TE;

1 бит N дополняет бит F_A (бит со значением обратным F_A);

1 бит М для идентификации сверхцикла;

1 бит пока не определен.

A B1, B2 D E F FA     L M N S

Біт активізації TE Біти каналів B1 й B2 Біт - D каналу Біт луна-каналу Біт циклової синхронізації Додатковий біт циклової синхронізації («0» в обох напрямках, якщо не використовується надцикловий режим)   Біт компенсації постійної складової Біт для ідентифікації надциклу Біт із двійковим значенням зворотним FA Пока не определен

Рисунок 4.9 – Структура циклу в точці S/T

Бит F цикловой синхронизации всегда является двоичным нулем, но может быть как положительной, так и отрицательной полярности (согласно коду AMI). С целью быстрого подтверждения начала цикла бит цикловой синхронизации F всегда представляет собой нарушение кода передачи (он всегда той же полярности, как и предыдущий двоичный нуль предыдущего цикла). Для поддержания баланса постоянной составляющей после бита F всегда следует противоположный ему по полярности бит L.

Первый нуль в блоке данных, следующий за битом L (но не позже, чем бит F_A), кодируется той же полярностью, что и бит L, что дает еще одно нарушение кода передачи. Для поддержания баланса постоянной составляющей этих нарушений в конце каждого блока данных используются биты L, которые также гарантируют, что следующий бит F приведет к нарушению кода передачи.

Причина использования дополнительных битов L в кадре при передаче от ТЕ к NT заключается в том, что к интерфейсу S как к пассивной шине может быть подключено до восьми ТЕ (рисунок 4.10). Но так как все ТЕ осуществляют передачу независимо, при каждой передаче (битов D-канала и байтов В-канала) необходима индивидуальная балансировка уровня постоянной составляющей.

Рисунок 4.10 – Підключення по шині S/T

декількох терміналів

Циклы могут быть организованы в сверхциклы (1 сверхцикл = 20 циклам) для получения дополнительной возможности передачи служебной информации между TE и NT. Для обнаружения сверхцикла служит бит M, который в каждом 20-ом цикле от NT к TE устанавливается в «1», в остальных циклах значение бита M = 0. В направлении от TE к NT дополнительные биты можно получить, используя позицию бита F_А в каждом 15-ом цикле. Во всех остальных циклах бит F_А = 0.

Бит A (только в цикле от NT к TE) используется для активизации (разрешения подачи питания на TE) и деактивизации TE.

Доступ к D-каналу. Доступ к D-каналу в отдельный момент времени может получить только один терминал. Следовательно, требуется механизм для регулирования попыток получить доступ несколькими терминалами одновременно. Такой механизм реализуется с помощью битов эха D канала E, т.е NT, приняв биты D канала от TE, передает их в обратном направлении в цикле от NT к TE, поместив на позицию битов E.

Если D-канал свободен, то по нему передается последовательность логических «1». Перед передачей информации по D-каналу TE должен проверить его исходное состояние для чего он должен подсчитать количество логических «1», принятых из эхо канала Е.

Накопленное терминалом количество последовательно принятых «1» хранится в счетчике C. Значение счетчика C устанавливается в ноль, как только бит E примет значение логического «0», и увеличивается на единицу, если бит Е принимает значение логической «1». При достижении значения C = 11 дальнейшее поступление логических «1» не увеличивает значение C.

Когда значение C достигнет определенной величины, т.е терминал принимает определенное количество логических «1» из эхо канала E, то он делает заключение, что канал D – свободен.

Терминал может начать передачу, послав последовательность 01111110, которая является частью процедуры доступа к D-каналу (LAPD) на уровне 2. Эта последовательность представляет собой флаг кадра второго уровня.

Поскольку D-канал может переносить как сигнальную информацию, так и иную, например, данные для низкоскоростных услуг, необходимо назначить приоритет для терминала, который намерен передавать сигнальную информацию (таблица 4.1):

- приоритет 1 – назначается терминалу, который намерен использовать D-канал для передачи сигнальной информации;

- приоритет 2 – назначается терминалу, который намерен передавать по D-каналу иную информацию.

Если передачу начинают одновременно несколько TE, то существует механизм, гарантирующий, что только один TE может завершить передачу (разрешение конфликтной ситуации D-канала).

Таблица 4.1 - Значения счетчика С

Приоритет 1	Приоритет 2
Нормальный уровень	Нижний уровень	Нормальный уровень	Нижний уровень

С этой целью TE сравнивает биты, принятые в эхо канале Е, с переданными битами D. Если TE установит, что переданный и принятый биты одинаковы, то он продолжит передачу, если же он обнаружит, что биты не одинаковы, то передача немедленно останавливается (обнаружение столкновения). Терминал TE, который прервал передачу, теперь должен ждать следующего благоприятного случая для передачи информации по D-каналу.

Дата добавления: 2015-09-06