Цифрова абонентська сигналізація DSS1

Согласно семиуровневой модели взаимодействия открытых систем, цифровая абонентская сигнализация «пользователь-сеть» DSS1 определяет три нижних уровня этой модели (рисунок 4.13). Передача сигналов DSS1 осуществляется по D-каналу.

Рисунок 4.11 – Уровни DSS1

Первый уровень (физический) объединяет в себе функции, обеспечивающие использование физической среды для передачи битов. Этот уровень был рассмотрен выше.

Второй уровень обеспечивает управление доступом к D каналу и упорядоченную передачу по нему служебных данных в виде стандартным образом оформленных кадров с применением помехоустойчивого кодирования.

Третий уровень формирует и обрабатывает служебную информацию управления коммутируемыми соединениями, заполняющую кадры второго уровня.

Уровень 2 – LAPD (Q.921). На 2 уровне используется протокол LAPD (Link Access Procedure on the D-channel), который обеспечивает надежную передачу информации 3-го уровня (информацию сигнализации и низкоскоростную передачу данных) по D-каналу. Для передачи 2-ой уровень использует услуги физического уровня (1-го уровня). Функции, выполняемые протоколом LAPD 2 уровня:

- установление одного или более соединений 2-го уровня по D-каналу для нескольких терминалов;

- прозрачная передача информации 3-го уровня;

- управление последовательностью кадров;

- обнаружение ошибок и автоматическое повторение кадра;

- регистрацию ошибки протокола.

Протоколы уровня 2 (LAPD) для базового и первичного доступов определены в рекомендациях ITU-T I.440 (Q.920) и I.441 (Q.921).

Структура кадров 2 уровня. Кадр начинается и заканчивается флагом «01111110». Предотвращение имитации флага информацией внутри кадра достигается использованием процедуры бит-стаффинга, суть которого заключается в том, что между открывающим и закрывающим флагом кадра после каждой последовательности из пяти “1” автоматически вставляется “0”. Приемное устройство затем удаляет эти вставленные “0”. Такая процедура делает обнаружение флагов однозначным (в исходном состоянии между кадрами терминалы передают продолжительную последовательность сигнальных элементов “1”. Закрывающий флаг кадра может быть также открывающим флагом следующего кадра.

Сообщения, сформированные на уровне 3, помещаются в информационные поля кадров и не анализируются уровнем 2 (рисунок 4.12).

Рисунок 4.12 – Формат кадра LAPD

Адресное поле. Адресное поле содержит два октета (рисунок 4.12) и однозначно определяет соединение 2-го уровня. Оно содержит два бита (ЕА) расширения адресного поля, бит команды/ответа, идентификатор точки доступа услуги (SAPI) и идентификатор терминала (TEI).

								Нумерация битов
SAPI	C/R	EA (0)	Октет 2
TEI	EA (1)	Октет 3

Рисунок 4.12 - Поле адреса

Биты расширения адресного поля. Посредством битов EA разделяются октеты. Биту EA первого октета адресного поля придается двоичное значение “0”, а биту EA второго октета адресного поля - двоичное значение “1”. Двоичная “1” второго бита EA указывает на последний октет адресного поля.

Бит команда/ответ (C/R). Бит C/R указывает, что содержит кадр - команду или ответ (таблица 4.1).

Таблица 4.1 - Значение бита команда/ответC/R

Содержание кадра	Направление передачи	Двоичное значение бита C/R
Команда	Сеть ® терминал
Терминал ® сеть
Ответ	Сеть ® терминал
Терминал ® сеть

Идентификатор точки доступа услуги (SAPI). SAPI в адресном поле обозначает класс передаваемой информации. Эти классы информации используются, чтобы отличить информацию сигнализации от информации управления 2-го уровня и пакетных данных информации от пользователя и к пользователю. Посредством шести бит адресного поля может определяться 64 класса информации, которые нумеруются от 0 до 63. 3-й бит второго октета является младшим (LSB), а 8-ой бит старшим (MSB).

Таблица 4.2 - Коды идентификаторов точки доступа услуги

SAPI	Класс информации
	Сигнализация
	Пакетные данные (процедуры сигнализации по Q.931)
	Пакетные данные (процедуры 3-го уровня X.25)
	Функция управления 2-го уровня
От 2 до 15 и от 17 до 62	Для дальнейшего использования

Идентификатор конечной точки терминала (TEI) в адресном поле обозначает терминал для передачи сообщения. Функциональная группа с многофункциональными терминалами может иметь свой собственный TEI также как индивидуальные терминалы. TEI позволяет терминалам внутри одного информационного класса (одинаковый SAPI) различаться, а вместе с конкретным общим TEI возможен доступ ряда терминалов в одно и то же время. В зависимости от конструкции терминала TEI может назначаться ему либо пользователем либо автоматически сетью. Доступные 7 битов адресного поля дают возможность иметь 128 различных значений TEI, пронумерованных от 0 до 127. 2-й бит 3-го октета - младший бит (LSB), а 8-ой бит-старший бит (MSB). Варианты значений TEI представлены в таблице 5.3.

Таблица 4.3 - Варианты значений идентификаторов терминала

TEI	Применения
От 0 до 63	Присваивается пользователем
От 64 до 126	Присваивается автоматически
	Широковещательный и для присвоения TEI от 64 до 126

Поле управления. Поле управления содержит коды, идентифицирующие тип кадра. Существует три формата для полей управления (рисунок 4.13):

I-формат – для информационных I-кадров, осуществляющих передачу информации с применением последовательной нумерации кадров с подтверждением;

S-формат – для управляющих S-кадров;

U-формат – для ненумерованных U-кадров, осуществляющих передачу информации без подтверждения.

								Нумерация битов
N (S)		Октет 4
N (R)	P	Октет 5
a) I-формат

								Нумерация битов
				S	S			Октет 4
N (R)	P/F	Октет 5
b) S-формат

								Нумерация битов
M	M	M	P/F	M	M			Октет 4
c) U-формат

Рисунок 4.13 - Форматы управляющего поля

Информационный кадр (I). С помощью I-кадров организуется передача информации 3 уровня между терминалом и сетью. Управляющие поля всех кадров, передаваемых в I-формате, представляют собой последовательный номер переданного N(S) или принятого N(R) кадров. Номер принятого кадра N(R) подтверждает безошибочный прием всех предыдущих I-кадров с номерами до N(S) = N(R) – 1.

Для номеров N(S) и N(R) могут назначаться значения от 0 до 127. Таким образом, максимально возможный размер окна равен 127. Размер окна указывает число кадров, которые элемент уровня 2 может передать без приема подтверждения (ответа). Определены следующие размеры окна:

а) для сигнализации:

основной доступ – 1 I- кадр;

первичный доступ – 7 I- кадров;

б) для информационных данных:

основной доступ – 3 I-кадра;

первичный доступ – 7 I - кадров.

Управляющий кадр (S) используется для поддержки функций управления потоком кадров и запроса повторной передачи. S-кадры не имеют информационного поля. Например, если сеть временно не в состоянии принимать I-кадры, пользователю передается S-кадр «К приему не готов» (RNR). Когда сеть снова сможет принимать I-кадры, она передает другой S-кадр – «К приему готов» (RR). S-кадр может также использоваться для подтверждения. В этом случае он содержит порядковый номер приема, а не передачи.

Ненумерованный кадр (U). U-кадры могут иметь информационное поле, но не содержат порядковых номеров. Они предназначены для выполнения следующих вспомогательных функций:

- установление асинхронного балансного режима (2-х стороннего логического канала);

- изменение режима передачи;

- отключения;

- отказа от неправильных команд;

- передачи ненумерованной информации в вещательном режиме (TEI=127).

Биты P (запрос) и F (окончание) могут иметь значения «0» или «1».

Команда с битом P = «1» запрашивает ответ от приемника элемента уровня 2. В результирующем принимаемом ответе бит F имеет значение двоичной «1». Команда с битом P = «0» не требует никакого специального ответа. В незапрошенном ответе бит F имеет значение двоичного «0».

Биты S и M определяют функцию кадра.

Поле информации. Поле информации содержит целое число октетов и может состоять из 10-260 октетов.

Поле проверочных символов кадра FCS содержит два октета и используется для обнаружения ошибок в D-канале. Передатчик формирует 16-битовое поле FCS из содержания полей адреса, управления и информации кадра. Приемник использует тот же алгоритм для вычисления FCS и сравнивает ее с принятой от передатчика. Если обе последовательности FCS одинаковы, то считается, что ошибок нет.

Адресация 2-го уровня. Передача информации по D-каналу абонентской линии передается в одинаковом режиме от терминала к станции и от станции к терминалу. Процедуру адресации 2-го уровня опишем на примере, показанном на рисунке 11.14. Для простоты в этом примере рассматривается процедура адресации для передачи информации от АТС к терминалу.

Рисунок 11.13 - Пример доступа терминалов с адресом 2-го уровня (SAPI + TEI)

Для задач передачи информации АТС помещает идентификатор пункта доступа услуги (SAPI) в поле адреса. Значение SAPI определяет, например, передается ли информация сигнализации (SAPI = 0) или пакетные данные (SAPI = 16). Станция включает также в поле адреса соответствующий идентификатор конечной точки терминала (TEI). В нашем примере TEI = 64 или 71 назначаются для конкретного терминала пользователя или TEI=127 для адресации всех терминалов одновременно (широковещательный адрес).

Индивидуальные кадры поступают в терминалы по D-каналу. Все терминалы анализируют поле адреса (TEI и SAPI) и устанавливают, принадлежит ли им кадр. В этом случае сообщения 2-го уровня проверяются и, если это кадры I или U, то их поле информации без изменений передается на 3-й уровень.

Если TEI = 127, то все терминалы с соответствующими SAPI принимают сообщение. Что происходит затем, зависит от типа сообщения. Сообщения управления 2-м уровнем с SAPI = 63 (функции управления) могут использоваться, например, для назначения TEI терминалом с соответствующими SAPI, поле информации направляется 3-му уровню.

Команды, ответы и их функции. Команды и ответы 2-го уровня перечислены в таблице 11.4. Информация, которая используется в командах и ответах, содержится в поле управления кадра.

Таблица 11.4 - Команды и ответы

Тип кадра	Команды	Ответы	Описание
Информационный (I)	Информация (I)		В режиме с подтверждением для передачи нумерованных кадров, содержащих информационные сообщения уровня 3
Управляющий (S)	К приему готов (RR - Receive Ready)	К приему готов (RR - Receive Ready)	Для указания готовности встречной стороны к приему I-кадра или для подтверждения ранее полученных I-кадров
К приему не готов (RNR)	К приему не готов (RNR)	Для указания неготовности встречной стороны к приему I-кадра
Отказ/переспрос (REJ – Reject)	Отказ/переспрос (REJ –Reject)	Для запроса повторной передачи I-кадра
Ненумерованные (U)	Ненумерованная информация (UI)		Используется для переноса пользовательской информации в ненумерованном кадре в режиме передачи без подтверждения
Разъединение (DISC – Disconnect)		Для прекращения режима с подтверждением
	Подтверждение разъединения (DM – Disconnected Mode)	Используется для индикации отключенного режима встречной стороны
Установка расширенного асинхронного балансного режима (SABME – Set Asynchronous Balanced Mode Extended)		Для начальной установки режима с подтверждением
	Отказ кадра (FRMR – Frame Reject)	Для индикации отбрасывания кадров, прошедших проверку CRC, но содержащих некорректное кодирование полей
	Ненумерованное подтверждение (UA – Unnumbered Ack)	Для подтверждения приема команд, не содержащих информационного поля, например, команд установки режима SABME

Нумерованные I-кадры передают информацию 3-го уровня и должны подтверждаться по связи 2-го уровня. На рисунке 11.14 показан процесс изменения номеров N(S) и N(R) при передаче кадров.

Для управления передачей кадров используются команды и ответы RR, RNR и REJ S-кадров. Если не передается информация 3-го уровня, то функции управления могут подтверждаться также принятым I-кадром.

Рисунок 11.14 – Передача та підтвердження I-кадрів

Для установления и освобождения подтвержденных соединений используются команды и ответы SABME, DISC, UA и DM. Пример процедуры установления соединения, передачи информации и разрыва соединения протокола LAPD показан на рисунке 11.15.

Команды UI U-кадра используется для передачи информации, которая не должна подтверждаться. Эти команды относятся к назначению, проверке, удалению, идентификации TEI, а также широковещательной адресации информации для всех терминалов вызываемой части. Функция управления FRMR подтверждают принятые кадры, которые не соответствуют используемому протоколу, указывают на ошибку протокола и вызывают сброс соединения 2-го уровня.

Рисунок 11.15 – Пример процедуры установления соединения, передачи информации и разрыва соединения протокола LAPD

Уровень 3 – DSS1 (Q.931). Уровень 3 (сетевой) DSS1 содержит функции, связанные с обслуживанием вызовов от пользователей ISDN, обеспечивающие:

для режима коммутации каналов:

- установление соединения;

- поддержание соединения на время связи;

- разрушение соединения;

для режима коммутации пакетов:

- обеспечение доступа пользователей к средствам пакетной коммутации.

Обмен необходимой сигнальной информацией между функциями уровня 3, осуществляется через интерфейс «пользователь – сеть» с помощью сообщений сетевого уровня.

Форматы сообщений. Для всех сообщений используется общий формат. Каждое сообщение состоит из таких информационных элементов:

- обязательных для всех сообщений (дискриминатор протокола, метка соединения и тип сообщения)

- обязательных для некоторых сообщений;

- опциональных (необязательных).

Рисунок 11.15 - Общий формат сообщений уровня 3

Информационные элементы, обязательные для всех сообщений.

Дискриминатор протокола (Protocol Discriminator). Назначение – отделить сообщения DSS1, связанные с управлением соединениями ISDN (процедурой обслуживания вызова), от любых других сообщений, передаваемых по сигнальному каналу (например, передача пакетных данных). Кодируется уникальной последовательностью битов для каждого случая. Например, для сообщений управления соединениями ISDN в режиме коммутации каналов – 0000 1000.

Метка соединения (Call Reference). Это целое число, используемое для идентификации коммутируемой связи, к которой относится сообщение. Метка присваивается на время жизни обслуживаемого вызова и имеет смысл только в данном интерфейсе (со стороны инициатора связи). Она остается неизменной до окончания обслуживания вызова. После окончания обслуживания вызова значение метки может использоваться для идентификации других соединений. Формат метки соединения показан на рисунке 4.16.

Рисунок 4.15 - Метка соединения

Значение метки соединения:

- для BRI: 0 - 127 (байт 2, биты 1-7);

- для PRI: 0 – 2¹⁵-1 (байт 2, биты 1-7; байт 3, биты 1-8).

Если инициатором вызова является пользователь, то метку соединения назначает терминал из своего пула номеров. Если вызов поступает от сети, то метку соединения назначает входящая АТС.

Бит 8 во втором байте указывает, какой стороной звена данных назначена метка:

- исходящей – 0;

- удаленной – 1.

Тип сообщения (Message Type). Служит для идентификации имени сообщения. Кодируется семью битами. Все сообщения можно разделить на несколько функциональных групп (таблица 11.5).

Таблица 11.5 – Типы сообщений 3 уровня

Функціональна група	Назва повідомлення	Кодування типу повідомлення
Повідомлення встановлення з’єднання	Alerting	Передається викличний сигнал	000 00001
Call Proceeding	З’єднання встановлюється	000 00010
Connect	З’єднати (відповідь)	000 00111
Connect Acknowledge	Підтвердження відповіді	000 01111
Progress	Проходження	000 00011
Setup	Запит з’єднання	000 00101
Setup Acknowledge	Підтвердження прийняття запиту	000 01101
Повідомлення руйнування з’єднання	Disconnect	Роз’єднати	010 00101
Release	Звільнити ресурси	010 01101
Release Complete	Підтвердження звільнення ресурсів	010 11010
Restart	Перезапуск	010 00110
Restart Acknowledge	Підтвердження перезапуску	010 01110
Повідомлення супроводу з’єднання	Resume	Відновлення з’єднання	001 00110
Resume Acknowledge	Підтвердження відновлення з’єднання	001 01110
Resume Reject	Відказ від відновлення з’єднання	001 00010
Suspend	Переривання з’єднання	001 00101
Suspend Acknowledge	Підтвердження переривання з’єднання	001 01101
Suspend Reject	Відмова переривання з’єднання	001 00001
User Information	Інформація користувача	001 00000
Інші повідомлення	Congestion Control	Управління при перенавантаженні	011 11001
Facility	Додаткова послуга	011 00001
Information	Інформація	011 11011
Status	Статус	011 11101
Status Inquiry	Запит статусу	011 10101
Notify	Повідомлення	011 01110
Национальні повідомлення	Код повідомлення 000 00000 означає, що наступне поле є полем типу повідомлення, який визначений оператором мережі	000 00000

Другие информационные элементы содержат текущую информацию для передачи, которая необходима, например, для установления вызова или для управления услугой. Сообщения 3-го уровня могут содержать один или более элементов информации или вовсе не содержать их.

Существует две категории информационных элементов:

- однобайтовые (тип 1 и тип 2);

- переменной длины.

Рассмотрим однобайтовые информационные элементы. Тип 1 состоит из идентификатора информационного элемента (биты 5-7) и содержимого информационного элемента (биты 1-4) с различными параметрами. Эти параметры могут быть, например, кодом установки перехода на резерв, уровнем перегрузки или индикатором повтора.

Рисунок 11.16 - Формат однобайтового информационного

элемента типа 1

Тип 2 передает только идентификатор информационного элемента. Это соответствует таким сообщениям как «Передача завершена» или «Дополнительные данные».

Рисунок 4.17 - Формат однобайтового

информационного элемента типа 2

Информационные элементы переменной длины могут иметь три и более октетов. Первый октет такого элемента содержит идентификатор информационного элемента. Второй октет определяет длину последующих октетов (двоичное значение от 0 до 255). Передача некоторых октетов элементов информации необязательна, это означает, что элементы информации с одним и тем же идентификатором могут содержать различное число октетов.

Рисунок 4.18 - Формат информационного элемента переменной длины

Дата добавления: 2015-09-06