qip8 - ISDN

В этом разделе описание технологии ISDN (Цифровые абонентские линии).

1 Цифровые абонентские линии
1.1. Абонентские линии ISDN

    Цифровая абонентская линия может обеспечить большие скорости передачи почти по всем медным парам и с меньшей, чем при связи в полосе тональных частот, стоимостью. Имеются и некоторые другие преимущества цифровых линий перед аналоговыми: легкость мультиплексирования нескольких разговорных каналов по принципу временного уплотнения, простота кодирования, новые возможности абонентской сигнализации, использование современной элементной базы и т.п. Недостатки цифровой передачи: неизбежные искажения при преобразовании исходных речевых сигналов в цифровой формат, более жесткие требования к полосе пропускания, проблемы с эхом из-за увеличения задержек и др.
    Основная ориентация цифровых абонентских линий ISDN — базовый доступ по двум В-каналам, каждый на скорости 64 Кбит/с, и одному D-каналу на скорости 16 Кбит/с.
    Стандарт ITU-T произвольно определил следующие функциональные группы абонентских устройств ISDN (рисунок 1):
    ТЕ1 - терминал ISDN;
    ТЕ2 - несовместимый с ISDN терминал;
    ТА - терминальный адаптер для подключения несовместимых с ISDN терминалов;
    NT1 - сетевое окончание уровня 1,
    NT2 - сетевое окончание уровней 2,3;

Рисунок 1 - Абонентское оборудование и интерфейсы ISDN

    Терминалы ТЕ-1 полностью совместимы со стандартами ISDN и подключаются к этой сети через четырехпроводный интерфейс, в котором по принципу временного разделения организованы 3 канала, обозначаемые как В, В, D (или 2B+D). В-каналы имеют пропускную способность 64 Кбит/с, а пропускная способность D-канала составляет 16 Кбит/с. Такой интерфейс называется базовым (BRI - basic rate interface). ISDN предусматривает подключение к одному интерфейсу 2B+D до 8 терминалов ТЕ1.
    Терминалы ТЕ-2 несовместимы с ISDN и требуют наличия устройства сопряжения, известного как терминальный адаптер ТА (terminal adapter). ТА преобразует сигналы других стандартов, например, RS-422, EIA-232 или V.35 в стандарт ISDN. Необходимость интеграции этого оборудования с физическими интерфейсами серии V или EIA обусловлена экономическими соображениями, поскольку многие компании вложили достаточно много денег в телекоммуникационное оборудование других, отличных от ISDN стандартов. Имеются ТА для подключения 25-контактных разъемов интерфейсов RS-232C, 34-контактных разъемов широкополосных модемов V.35,15-контактных разъемов интерфейсов сетей передачи данных Х.20,Х.21,Х.22, интерфейсов RS-449, RS-410HTJL, Оборудование ТА может устанавливаться не только на правах внешнего модема, но и в качестве встраиваемого в ТЕ2 слота. Такие слоты для IBM-совместимых персональных компьютеров сегодня свободно продаются по весьма умеренным ценам.
    Имеются две категории сетевых окончаний: NT1 и NT2. Функциональный блок NT1 включает в себя основные функции сетевого окончания и обычно представляет собой настенную коробку, устанавливаемую оператором сети общего пользования. В функции NT1 входят подача питания к абонентской установке, обеспечение технического обслуживания линии и контроля рабочих характеристик, синхронизация, мультиплексирование на первом (физическом) уровне модели взаимодействия открытых систем и разрешение конфликтов доступа.
    Функциональный блок NT2 выполняет функции обработки протоколов уровней 2 и 3, мультиплексирования, коммутации и концентрации, а также функции технического обслуживания и некоторые функции уровня 1. В качестве функционального блока NT2 могут выступать УАТС, локальная сеть или терминальный адаптер. Функции NT1 и NT2 могут объединяться в едином физическом оборудовании, обозначаемом просто NT.
    На встречной стороне цифровой абонентской линии в АТС устанавливаются линейное окончание LT и станционное окончание ЕТ, которые являются весьма важными элементами цифровой АТС.

1.2. Интерфейсы в опорных точках

    Представленная на рисунок 1 функциональная модель цифровой абонентской линии ISDN содержит 4 опорные точки, обозначаемые латинскими буквами R, S, Т, U.
    Интерфейс в точке R связывает несовместимое с ISDN оборудование ТЕ2 с терминальным адаптером ТА. В этой точке могут функционировать синхронные и асинхронные интерфейсы, определенные, в частности, рекомендациями ITU-T серий V и X.
    Интерфейс в точке S, известный как интерфейс “пользователь—сеть”, соединяет ISDN-совместимое терминальное оборудование с сетевым окончанием. Этот интерфейс стандартизован по трем уровням:
    уровень 1 (рекомендация 1.430),
    уровень 2 (рекомендация Q.921),
    уровень 3 (рекомендация Q.931).
    Стандартизация S-интерфейса имеет первостепенное значение, так как именно здесь требуется совместимость терминалов и определенная независимость от изготовителя. Для уровня 1 стандартизируются следующие атрибуты интерфейса: электрические, функциональные, механические и процедурные. Электрические атрибуты описывают уровни, напряжения, емкость, временные параметры электрических сигналов и др. Функциональные атрибуты описывают функции, выполнение которых должен обеспечивать физический интерфейс, такие как управление, синхронизация, передача данных. Механические атрибуты описывают размеры разъемов, количество и типы проводов для интерфейса. Процедурные атрибуты описывают, что должен выполнять интерфейс, и последовательность событий, связанную с передачей сигналов через интерфейс.
    В рамках уровня 1, в частности, специфицирован разъем на базе стандарта ISO 8877. В основном этот разъем совпадает с телефонным разъемом, принятым в Северной Америке рисунок 2, где более популярным является обозначение RJ45. В Европе эти разъемы были распространены несколько меньше; например, в Германии использовался собственный, нестандартный разъем.

Рисунок 12 - Разъем для S-интерфейса по ISO 8877

Таблица 1- Назначение контактов S-интерфейса

Номер
Сторона пользователя ТЕ
Сторона сети NT
Полярность
1
Резерв
 
2
Резерв
 
3
Передача
Прием
+
4
Прием
Передача
+
5
Прием
Передача
-
6
Передача
Прием
-
7
Резерв
 
8
Резерв
 
    Шинная конфигурация базового S-интерфейса согласно стандарту 1.430 имеет одно сетевое окончание, два нагрузочных сопротивления (одно в сетевом окончании, другое — на конце шины) и предусматривает возможность подключения к шине некоторого числа оконечных устройств. Как уже отмечалось в параграфе 2.2, к короткой шине можно подключить до 8 терминалов и/ или терминальных адаптеров.
    Через интерфейс в точке S, когда он полностью активизирован, происходит непрерывная передача битов в обоих направлениях между NT и ТЕ со скоростью 192 Кбит/с. Эти 192 Кбит/с составляют два В-канала по 64 Кбит/с, один D-канал 16 Кбит/с и ресурс 48 Кбит/с для синхронизации циклов и техобслуживания в пределах уровня 1. Структура цикла в точках S и Т приведена на рисунке 3.
    Структура меняется в зависимости от направления передачи между NT и ТЕ, но идентична для конфигурации “точка - точка” и для многоточечной конфигурации. Циклы имеют длину 48 битов и передаются из ТЕ и NT каждые 250 мкс. Первый бит цикла, передаваемого к NT, задерживается на два битовых периода по отношению к первому биту цикла, принимаемого от NT.
    Цикл длительностью 250 мкс обеспечивает скорость 4000 циклов в секунду (1 секунда/0.00025 = 4000) и скорость передачи 192 Кбит/с (4000*48 = 192000). Однако в каждом цикле имеются 12 служебных битов, поэтому скорость передачи данных пользователя составляет 144 Кбит/с (4000*[48 - 12] = 144000).
Рисунок 13 - Структура цикла 1.430

    Первые два бита цикла — синхронизирующий бит (F) и симметрирующий бит (L). Эти биты используются для цикловой синхронизации. Кроме того, бит L используется в цикле ТЕ для электрического симметрирования цикла, а в цикле NT — для электрического симметрирования каждого байта В-канала и каждого бита D-канала. Дополнительный бит цикловой синхронизации (Fа)и бит N (только в цикле NT) также используются в процедурах цикловой синхронизации. Бит А (только в цикле NT) используется для активизации и деактивизации ТЕ. Биты эха гарантируют, что тракт свободен перед попыткой передачи со стороны ТЕ.
    Интерфейс в точке Т связывает оборудование пользователя с находящимся в помещении пользователя сетевым окончанием NT1.
    S и Т обозначают не интерфейсы, а опорные точки. Точка S является точкой подключения терминалов и адаптеров к NT2, а точка Т — точкой подключения NT2 к NT1. Если функции NT2 отсутствуют, эти точки совпадают. Если функции NT2 присутствуют, интерфейсы в обеих точках могут быть идентичны на уровнях 1 и 2. Тем не менее, на уровне 3 они могут различаться в связи с тем, что протоколы сигнализации для интерфейса S являются, как правило, протоколами частной (ведомственной) сети, в то время как в интерфейсе Т действуют протоколы сети общего пользования.
    Интерфейс в точке U является интерфейсом между оборудованием NT1 и оборудованием АТС. К сожалению, точка U не определена в рекомендациях ITU-T, поскольку форма сигналов в интерфейсе U должна быть согласована с физическими характеристиками линий, которые в разных странах отличаются друг от друга.
    Так или иначе, сегодня U-интерфейс в ITU-T не определен. Рекомендация G.961 содержит лишь общие требования к цифровой системе передачи при базовом доступе ISDN по металлическим линиям связи и содержит шесть приложений, в которых даются подробные определения альтернативных систем передачи:

  • MMS 43, модифицированный код мониторинга с эхокомпенсацией, где 4 бита отображаются в три троичных символа с линейной скоростью передачи символов 120 Кбод;
  • 2В1Q, четырехуровневый коде эхокомпенсацией, где два двоичных бита отображаются в один четверичный символ с линейной скоростью передачи символов 80 Кбод;
  • AMI, биполярный код с эхокомпенсацией и линейной скоростью передачи символов 160 Кбод;
  • AMI, с попеременным чередованием направления передач” (пинг-понг) и линейной скоростью передачи символов 320 Кбод;
  • двоичный двухфазный код, с использованием эхокомпенсации с линейной скоростью передачи символов 160 Кбод;
  • SU32, подстановочный безусловный код ЗВ2Т с компенсацией эха и линейной скоростью передачи символов 108 Кбод В границах Европы имеется возможность выпуска европейского стандарта, базирующегося либо на системе 2В1Q, используемой в Великобритании, либо на MMS43, используемой в Германии и Франции.
    В документах и рабочих материалах, утвержденных Госкомсвязи РФ, в частности, в Общих технических требованиях на средства связи для подключения к ISDN, на участке U-интерфейс; нормируется применение кода 2B1Q.
    В коде 2B1Q определены 4 уровня напряжения. Каждый из четырех уровней преобразуется в одно из четырех значений. Можно также кодировать значение сигнала полярностью сигнала, а также амплитудой(значением напряжения). Значения кода 2B1Q приведены в таблице.
Значение кода 2B1Q
Уровень напряжения
10
+2,5В
11
+0,833В
01
-0,833В
00
+2,5В
    Положительная полярность означает что первый бит равен 1, а отрицательная что он равен 0. Второй бит интерпретируется как 1 при низких уровнях напряжения, и как 0 при высоких уровнях.
    При этом способе кодирования требуются дополнительные меры для борьбы с длительными последовательностями одинаковых пар бит, так как при этом сигнал превращается в постоянную составляющую.
    При случайном чередовании бит спектр сигнала в два раза уже, чем у кода NRZ, так как при той же битовой скорости длительность такта увеличивается в два раза. Таким образом с помощью кода 2B1Q можно по одной и той же линии передавать данные в два раза быстрее, чем с помощью кода AMI или NRZI. Однако для его реализации мощность передатчика должна быть выше, чтобы четыре уровня четко различались приемником на фоне помех.

Оконечное оборудование ISDN.
    Как правило, производители выпускают как внешние (подключаемые к последовательному порту компьютера), как и внутренние (ISA- или PCI-платы) модификации терминальных адаптеров. Внешние адаптеры, как правило, допускают подключение одного или двух аналоговых устройств — телефонов или факс-аппаратов. Внутренние адаптеры не всегда обладают такой возможностью. Естественно, для того, чтобы аналоговое оборудование могло работать, терминальный адаптер должен быть включен - при использовании внутреннего адаптера это означает необходимость держать компьютер постоянно включенным.
    В любом случае, если устройство подключается к стыку S/T стандартного терминального адаптера ISDN, предоставляемого вам бесплатно при подключении к Интернет, вы можете подключить ко второму стыку S/T цифровой телефон.
    В таблице приведены основные рекомендуемые для применения типы оконечного оборудования ISDN (терминальные адаптеры, маршрутизаторы). Все компьютерное оборудование поддерживает Multilink PPP (одновременное использование обоих В-каналов ISDN для получения скорости 128k).

Устройство
Тип
Внешний/Внутренний
Подключение телефона
MultiTech MTA128ST IWay Hopper
"ISDN-модем"
внешний
да, аналоговый
MultiTech MT128PCI-SD
"ISDN-модем"
внутренний
нет
MultiTech MT128ISA-SD
"ISDN-модем"
внутренний
нет
MultiTech MT128ISA-SV
"ISDN-модем"
внутренний
да, аналоговый
3Com U.S. Robotics Courier I-modem
"ISDN-модем"
внешний, внутренний
да, аналоговый
3Com Sportster ISDN Terminal Adapter
"ISDN-модем"
внутренний
да, аналоговый
Zyxel Omni TA128
"ISDN-модем"
внешний
да, аналоговый
Eicon Diva 2.0
"ISDN-модем"
внутренний
нет
Eicon Diva 2.0 PRO
"ISDN-модем"
внешний
нет
Cisco 1603 (S/T интерфейс)
маршрутизатор
 
нет
Cisco 1604 (U интерфейс)
маршрутизатор
 
да, цифровой
Телефон Teles AG TELES.FON
цифровой телефон
   

наверх

 
Используются технологии uCoz