Телекоммуникационные-информационные сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Телекоммуникационные-информационные сети



Вопросы

1. История и современное состояние ТИС

2. Обобщённая структура телекоммуникационной сети

3. Классификация телекоммуникационно-информационных сетей. Характеристики сетей операторов и корпоративных сетей

4. Классификация телефонных сетей. Структура и основные элементы телефонных сетей

5. Принципы построения сельских и городских телефонных сетей

6. Принципы построения зоновых, междугородних телефонных сетей

7. Классификация АТС по типу и сфере использования. Обобщённая схема, назначение основных элементов АТС ЦЭ

8. Сети ISDN. Общая характеристика, услуги, типы каналов, типы, характеристика и структура интерфейсов

9. Структура базового доступа ISDN. Интерфейс S. Варианты построения. Схема питания

10. Структура базового ISDN. Интерфейс U. Основные типы протоколов базового доступа

11. Цикловая структура в интерфейсе S. Процедура активации/деактивации интерфейса S

12. Структура протокола ISDN. Сообщения второго уровня протокола

13. Структура протокола ISDN. Сообщения третьего уровня протокола

14. Основные типы протоколов базового доступа

15. Виртуальные каналы, их место в методах продвижения пакетов. Типы, принцип создания виртуальных каналов в сетях Frame Relay

16. Структура первичного доступа. Услуги PRI. Типы протоколов PRI.

17. Общие характеристики и архитектура сетей Frame Relay

18. Виды услуг, интерфейсы, протоколы Frame Relay

19. Формат кадра Frame Relay

20. Структура информационного поля. Сигнализация в сети Frame Relay

21. Сигнальные сообщения интерфейса LMI и Т1.617 в сети Frame Relay

22. Управление перегрузками по трафику в сети Frame Relay

протокол канал доступ телефонная сеть



1. История и современное состояние ТИС.

История ТИС: Телекоммуникация - процесс перед. информ. на расстояние.

1837г - возникновение телекоммуникационной связи, телеграф;

1874г - система многоканальных линий связи для телеграфа (передача нескольких сеансов по одной сети одновременно);

1876г - А.Белл изобрел телефон;

1880г - первые ручные телефонные станции РТС;

1889г - первая автоматическая станция АТС, Строуджер создал прообраз первой АТС на декадно-шаговых искателях (ДШИ);

1895г - изобретение радио Попова;

1935г - радио-реллейная линия связи нашла первое применение;

1960г - возникновение компьютерных сетей: локальные, глобальные. Развитие транспортных сетей, начало интенсивного развития ТКС;

1967г - сети модемной связи Internet;

1970г - появление ВОЛС;

1981г - вошла в эксплуатация первая общественная сотовая сеть.

Современное состояние ТИСС:

Высокий уровень информатизации и революция в области развития и внедрения ПК стимулировали в последние 10-15 лет бурный прогресс в области ТИС, особенно он коснулся сетей передачи данных. Эволюцию технологий можно представить в виде волновой - WDM, которая способна предоставить широкий спектр услуг и новых скоростей передачи данных. На современном этапе развития телекоммуникаций только ISDN и Frame Relay являются наиболее эффективными технологиями цифровой связи. Пик развития сетей ISDN и Frame Relay достигнут в 1996-1997 годах, на смену узкополосной ISDN приходит широкополосная ISDN, это случилось в следствии сопутствующего, интеграционного развития технологии ATM (пик развития 2004-2005 годы). Современные, интегрированные широкополосные сети ISDN осуществляют высокоскоростную передачу данных, передачей видеоизображения, кабельного телевидения и т.д. Характеризуя современный этап развития сетей передачи данных, следует отметить широкомасштабное внедрение протокола Frame Relay, в то время, как протокол X.25 по-прежнему может и должен использоваться в сетях с низкими параметрами к-ва цифровых каналов перед. сист. спутник. связи. Формир-ние прот-лов АТМ и WDM в наст. врем. наход-ся на опытном этапе.

2. Обобщённая структура телекоммуникационной сети

Телекоммуникационная сеть - комплекс технических средств, обеспечивающих перенос информации, и использующая различные виды электромагнитных сигналов и среду их распространения.

Функции телекоммуникационной сети:

1. обеспечение доступа сети;

2. коммутация;

3. транспортная;

4. информационная;

Коммутация - организация канала связи на время передачи сообщения между двумя и более узлами по установленному в сети адресу и номеру узлов (телефонный номер, IP адрес). Коммутация осуществляется при помощи разнообразных коммутаторов. Каждый коммутатор имеет несколько портов и делятся они: на пользовательские и сетевые (узел связи, АТС и т.д.)

Основные элементы сети:

1. терминальное(оконечное) оборудование;

2. сети доступа;

3. магистральные сети;

4. информационные центры (бывают 2ух типов: пользовательские, вспомогательные)

Реальная структура телекоммуникационной сети представляет собой систему, которая подчинена определенной иерархии. Структура сети:

Согласно такой иерархической структуре существуют: сети

доступа, магистральные сети и информационные центры, которые делятся на:

пользовательские и вспомогательные: центр аутентифик., авториз, биллинг.

3.Классификация телекоммуникационно-информационных сетей. Характеристики сетей операторов и корпоративных сетей

Классификация сетей:

1) по типу услуг, предоставляемых сетями (телефонные, компьютерные);

2) по территориальному признаку (межнациональная, национальная, региональная, локальная, узлы связи);

3) по сфере использования (сети операторов связи, корпоративные сети).

Операторы имеют также и магистальные сети, которые реализуются на базе транспортных сетей.

Корпоративная сеть: - сети отделов;

- сети зданий и кампусов;

- сети масштабов предприятий.

Сети операторов связи: предлагают услуги абонентам, предприятиям, владеют городскими и сельскими сетями, раньше влдаели магистральными (транспортными) сетями.

Провайдер услуг - владение транспортной сетью+предоставление услуг связи. VPN - наряду с обществ. выделяют часть каналов, кот.будут защищёнными.

По территориальному признаку: - межнациональные;

- национальные;

- региональные;

- локальные;

- узлы связи(конечные АТС).

4. Классификация телефонных сетей. Структура и основные элементы телефонных сетей

Телефонная сеть - совокупность АТС, коммутаторных узлов, ЛС, КС, оконечных абонентских устройств для обеспечения потребности населения, предприятий и организации сетей связи.

Бывает: общегосударственная, ведомственная, частная телефонная сеть общего пользования ТфОП.

Классификация телефонных сетей (ТС). Сети связи создаются для передачи информации между абонентами и бывают коммутируемыми и некоммутируемыми. Сеть коммутируемая, когда тракт передачи информации создается по запросу абонента на время передачи сообщения, и некоммутируемая, когда тракт передачи информации обеспечивается постоянным соединением между определенными абонентами и нет необходимости в коммутации. Телефонные сети являются коммутируемыми. Общегосударственная телефонная сеть состоит из: междугородной ТС и зоновых ТС. Междугородная ТС обеспечивает соединение автоматических междугород-ных телефонных станций (АМТС) различных зон.

Зоновая ТС состоит из местных ТС, расположенных на территории зоны и внутризоновой телефонной сети. Местные телефонные сети разделяются на: 1) городские, обслуживающие город и ближайшие пригороды (ГАТС); 2) сельские (СТС), обеспечивающие связь в пределах сельского административного района; 3) районные ТС - РАТС, обслуживающие район в пределах его административных границ.

Учрежденческо-производственная телефонная сеть (УПТС) служит для внутренней связи предприятий, учреждений, организаций и может быть соединена с сетью общего пользования либо быть автономной.

5. Принципы построения сельских и городских телефонных сетей.

Городская телефонная сеть состоит из: комплекса сооружений (станционное оборудование, здание, линейные сооружения, абонентские устройства и др.), обеспечивающих телефонной связью абонентов города и прилегающих к нему пригородов. Стоимость линейных сооружений в значительной степени зависит от принципа построения ГТС и её ёмкости.

По принципу построения ГТС делятся на: нерайонированные и районированные. Районированные телефонные сети, в свою очередь, подразделяются на 1) ГТС без узлов, 2) ГТС с узлами входящего сообщения (УВС), 3) с узлами исходящего (УИС) сообщений.

Простейшей является нерайонированная телефонная сеть, имеющая одну АТС, линейные сооружения которой состоят только из абонентских линий.

На нерайонированной сети могут быть соединительные линии (СЛ, СЛМ, ЗСЛ), необходимые для связи АТС с учрежденческо-производственной телефонной станцией УПАТС и междугородней автоматической телефонной станцией АМТС.

Основная транспортная топология (SDH) городской сети: ”кольцо”,“радиально-кольцевая”

6. Принципы построения зоновых, междугородних телефонных сетей

Структура зоновой сети:

- УК/(УАК) - узел (автоматической) коммутации - узлы верхних уровней;

- АМТС - автоматич.междугород.телеф.с-ция - узлы нижних уровней.

Сеть связи страны состоит из магистральной и зоновых сетей.

Зоновая сеть - организуется в пределах одной-двух областей. Она подразделяется на внутризоновую и местную. Внутризоновая связь соединяет областной центр с районами. Местная связь - вкл сельскую связь и городскую связь. Абоненты зоны охватываются единой семизначной нумерацией, и => в зоне может быть до 10 миллионов телефонов. Магистральная сеть - соединяет столицу с центрами зон, а также зоны между собой. Внутриобластная (внутризоновая) сеть является сетью областного значения. Эта сеть обеспечивает связью областной центр со своими городами и районными центрами и последние между собой, а также выход их на магистральную сеть.

Сеть строится на основе территориально-сетевых и сетевых узлов.

Кроме того, сеть связи страны подразделяется на первичную и вторичную:

Первичная сеть - это совокупность всех каналов без подразделения их по назначению и видам связи, в её состав входят линии и каналообразующая аппаратура. Первичная сеть является единой для всех потребителей каналов и представляет собой базу для вторичных.

Вторичная сеть - состоит из каналов одного назначения (телефонных, телеграфных, передачи данных, телевидения и др.), образуемых на базе первичной сети. Вторичная сеть вкл. коммутационные узлы, оконечные пункты и каналы, выделенные на первичной сети. Вторичные междугородные сети подключаются к первичной сети с пом. соединительных линий между оконечными станциями первичной и вторичных сетей.

7. Классификация АТС по типу и сфере использования. Обобщённая схема, назначение основных элементов АТС ЦЭ



Упрощённая структурная схема телефонной сети:

АУ - абонентские установки;

ОС, УС и ЦС - оконечная, узловая и центральная станции сельской сети (строятся по радиально-узловому принципу ёмкость 50-200 ном.);

УАТС - учрежденческая автоматическая телефонная станция;

РАТС - районная автоматическая телефонная станция городской сети (соеденены по принципу “каждая с каждой”, имеют выход на АМТС);

УВС и УИС - узлы входящ. и исходящ. сообщен.прим для уплот ЛСкАМТС;

УАК 1 и УАК 2 - узлы автоматической коммутации 1-го и 2-го классов; АМТС - автоматическая междугородная телефонная станция;

МАМТС - международная АМТС.

Сплошными тонкими линиями показаны линии связи местной сети, двойными -- внутризоновой сети,

сплошными жирными -- междугородной сети,

штрихпунктирными -- международной сети,

пунктирными -- поперечные линии связи.

АТС ЦЭ - на примере 5ESS: Электронная цифровая система коммутации 5ESS, разработанная фирмой АТ&Т, имеет гибкую распределенную структуру оборудования и программного обеспечения (ПО) и является универсальной по возможностям использования на существующих и перспективных сетях связи. Архитектура 5ESS базир. на трёх главн. эл-тах: коммутац. мод-ях SM, мод. связи СМ и модуле управл. и эксплуатации АМ.

8. Сети ISDN. Общая характеристика, услуги, типы каналов, типы, характеристика и структура интерфейсов

ISDN (Integrated Services Digital Network) - цифровая сеть с интегральным обслуживанием (ЦСИО) и цифровая сеть с интегральным сервисом (ЦСИС). Позволяет совместить услуги телефонной связи и обмена данными.

Назначение: Основное назначение ISDN - передача данных со скоростью до 64 кбит/с по 4кГц проводной линии и обеспечение интегрированных телекоммуникационных услуг (телефон, факс, и пр.). Использование для этой цели телефонных проводов имеет два преимущества: они уже существуют и могут использоваться для подачи питания на терминальное оборудование. Принцип работы: Для объединения в сети ISDN различных видов трафика используется технология TDM (англ. Time Division Multiplexing, мультиплексирование по времени). Для каждого типа данных выделяется отдельная полоса, называющаяся элементарным каналом (или стандартным каналом). Для этой полосы гарантируется фиксированная, согласованная доля полосы пропускания. Выделение полосы происходит после подачи сигнала CALL по отдельному каналу, называющемуся каналом внеканальной сигнализации.

Задачи:

1) Построение цифровой абонентской сети на базе существ. аналоговой;

2) Интегральное обслуживание (передача данных).

Ф-ции сети ISDN:

1. Цифровая телефония и передача факсимильных сообщений;

2. Видеотелефония, видеоконференции;

3. Коммутируемый и выделенный доступ в сети передачи данных (Интернет, локальные сети);

4. Большое кол-во дополнительных видов обслуживания (ДВО);

Типы каналов ISDN:

А - Аналоговая телефонная линия, 4кГц;

В - информационный пользовательский канал (основной цифровой канал) частота дискретизации f=8кГц, 125 мкс, 8 бит, 64 кбит/с;

С - канал передачи данных ( 8 или 16 кбит/с);

D - служебный канал для передачи служебной информации.

Из указанных типов каналов формируются интерфейсы, наибольшее распространение получили следующие типы:

1) BRI (Basic Rate Interface) - интерфейс базового доступа; 2) PRI (Primary Rate Interface) - интерф. перв. доступа; (продолж. ВRI и PRI - на обр. стор)

9. Структура базового доступа ISDN. Интерфейс S. Варианты построения. Схема питания

Структура ISDN включает базовый доступ и первичный доступ. Базовый доступ (Basic Rate Interface - BRI) предусматривает предоставление пользователю двух каналов по 64 кбит/с (каналов В) и одного канала D 16 кбит/с для передачи сигнализации. Первичный доступ предусматривает предоставление пользователю 30 каналов по 64 кбит/с и одного канала сигнализации D 64 кбит/с (соответственно BRI (2B+D) и PRI (30B+D)).

Доведение цифрового потока до пользователя в ISDN реализуется посредством существующего абонентского (обычно электрического двухпроводного) кабеля.

Подключение к этому кабелю осуществляется в так называемой стандартной точке или интерфейсе U. В случае, если затухание сигнала в интерфейсе U превышает нормы, отвечающие требованиям использования этого канала в ISDN, для усиления сигнала вводятся специальные устройства регенераторы (RGEN), а сетевое окончание (NT) соединяет канал U с аппаратурой пользователя (ТЕ) через шину S (рис.).

Понятие шины вводится, поскольку в общем случае в интерфейсе S могут подключаться до восьми ТЕ. Для сопряжения с цифровой аппаратурой пользователя используются терминальные адаптеры (ТА), подключаемые к интерфейсу S и обеспечивающие взаимодействие с аппаратурой по интерфейсу R, который совпадает с различными интерфейсами каналов передачи данных (V.24, Х.21, V.35, RS449 и т.д.).

Варианты построения шины S: - (рис.а) приведена схема короткой пассивной шины S (short passive S bus); - отдельный терминал (рис. б) может подключаться к NT по схеме шины S типа "точка-точка" на расстоянии до 1 км.; - (рис. в) используется схема расширенной пассивной шины S (extended passive S bus).

9. Структура базового доступа ISDN. Интерфейс S. Варианты построения. Схема питания. (обратная сторона)

В качестве розетки и коннектора используют RJ-45, реже RJ-11.

Схема питания интерфейса S:

Схема питания:



1 (цепь1 ист.1) известна как фантомное питание, поскольку использует 4-проводный интерфейс приемопередачи. Вторая схема (цепь 2 ист.2) является дополнением к цепи приемопередачи и создает независимую цепь питания, что в ряде случаев является эффективным техническим решением. Организация питания предусматрив. нормальный режим работы в штатных условиях и ограниченный режим работы при неисправности в основной цепи питания. По стандартизации ETSI используют номинал питания - 40 В, по стандарту ANSI - 48 В.

8. Сети ISDN. Общая характеристика, услуги, типы каналов, типы, характеристика и структура интерфейсов. (обратная сторона)

1. BRI (Базовый доступ) [2*B+D] - интерфейс базового уровня (англ. Basic Rate Interface, BRI) -- предоставляет для связи аппаратуры абонента и ISDN-станции два B-канала и один D-канал. Интерфейс базового уровня описывается формулой 2B+D. В стандартном режиме работы BRI могут быть одновременно использованы оба B-канала

2. PRI (Первичный доступ) [30*B+D(64 кбит/с)] - стандартный интерфейс сети ISDN, определяющий порядок подключения станций ISDN к широкополосным магистралям, связывающим местные и центральные АТС или сетевые коммутаторы. Интерфейс первичного уровня объединяет 30 В-каналов 64 кбит/с и один D-канал 64кбит/с.

ISDN технология использ. три основных типа интерфейса BRI: U, S/T, R.

1) U - одна витая пара, проложенная от коммутатора до абонента, работающая в полном или полудуплексе. К U-интерфейсу можно подключить только 1 устройство, называемое сетевым окончанием (англ. Network Termination, NT-1 или NT-2).

2) S/T интерфейс (S0). Используются две витые пары, передача и приём. Может быть обжата как в RJ-45 так и в RJ-11 гнездо/кабель. К гнезду S/T интерфейса можно подключить одним кабелем (шлейфом) по принципу шины до 8 ISDN устройств - телефонов, модемов, факсов. Каждое устройство слушает запросы в шине и отвечает на привязанный к нему MSN.

3) R интерфейс - подкл. нестандартного оборудования: ПК, периферия.

4) NT-1, NT-2 - Network Termination, сетевое окончание. Преобразовывает одну пару U в один (NT-1) или два (NT-2) 2-х парных S/T интерфейса (с раздельными парами для приёма и передачи.

Интерфейс первичного уровня (англ. Primary Rate Interface, PRI) - стандартный интерфейс сети ISDN, определяющий порядок подключения станций ISDN к широкополосным магистралям, связывающим местные и центральные АТС или сетевые коммутаторы. Интерфейс первичного уровня объединяет 30*В(64 кбит/с) - каналов и один D(64 кбит/с). В этом доступе используются те же самые интерфейсы,что и в BRI, но в отличии от интерфейсов U и S в BRI, для PRI используются интерфейсы U_k2 и S_2m. Интерфейс U_k2 не стандартиз., он соответств. физическим и канальным характеристикам стандартного канала E1, а интерфейс S_2m - стандартизирован, Uпит=20..57В, больше U по ур-ню стандартного сигнала ИКМ-30 (2,3..3) В. Физ. ур-нь U_k2 исп. ср. пер.на: 1)витой паре; 2)ВОЛС, 3)коакс. каб., 4)РРЛ.

7. Классификация АТС по типу и сфере использования. Обобщённая схема, назначение основных элементов АТС ЦЭ. (обратная сторона)

Коммутационный модуль SM основная единица наращения емкости системы. Только к SM подключаются абонентские (АЛ) и внешние относительно 5ESS соединительные линии (СЛ) и SM выполняет большинство функций по обслуживанию создаваемых ими вызовов, обеспечивая как коммутацию каналов, так, в случае необходимости, и коммутацию пакетов. Модуль связи СМ необходим для соединений абонентов разных SM, коммутации управляющих сообщений между процессорами SM или SM и АМ, а также для загрузки программ и данных из модуля управления и технической эксплуатации АМ в коммутационные модули SM во время запуска системы.

Модуль управления и эксплуатации АМ обеспечивает: централизованные функции управления, доступ процессоров всех модулей к внешним накопителям на магнитных дисках (НМД) и ленте (НМЛ), а также доступ персонала к оборудованию системы.

Универсальность 5ESS позволяет применять ее оборудование в качестве: опорной (ОПС), транзитной (ТС) или опорно-транзитной (ОПТС) станции городской телефонной сети (ГТС); междугородной или международной АТС; центра коммутации сотовой сети радиотелефонной связи с подвижными объектами; а также “шлюзовой” (gateway) станции для взаимодействия с разными специализированными сетями передачи данных с коммут-ей каналов или пакетов, локальными вычислительными и другими.

10. Структура базового доступа ISDN. Интерфейс U. Основные типы протоколов базового доступа.

Структура ISDN включает базовый доступ и первичный доступ. Базовый доступ (Basic Rate Interface - BRI) предусматривает предоставление пользователю двух каналов по 64 кбит/с (каналов В) и одного канала D 16 кбит/с для передачи сигнализации.

Доведение цифрового потока до пользователя в ISDN реализуется посредством существующего абонентского (обычно электрического двухпроводного) кабеля. Подключение к этому кабелю осуществляется в так называемой стандартной точке или интерфейсе U. В случае, если затухание сигнала в интерфейсе U превышает нормы, отвечающие требованиям использования этого канала в ISDN, для усиления сигнала вводятся специальные устройства регенераторы (RGEN), а сетевое окончание (NT) соединяет канал U с аппаратурой пользователя (ТЕ) через шину S (рис.). Понятие шины вводится, поскольку в общем случае в интерфейсе S могут подключаться до восьми ТЕ. Для сопряжения с цифровой аппаратурой пользователя используются терминальные адаптеры (ТА), подключаемые к интерфейсу S и обеспечивающие взаимодействие с аппаратурой по интерфейсу R, который совпадает с различными интерфейсами каналов передачи данных (V.24, Х.21, V.35, RS449 и т.д.).

Интерфейс U: это интерфейс между станцией и сетевым окончанием полбзователя. Это двухпроводный интерфейс. Интерфейс U встречаеться 3 разновидностей. Это связано с:

1. В Европе питание со стороны комут системы а в Америке автономное

2. Сущ реализации разновидности кодов: а) в основном 2B1Q; б) способ кодир Up0 (Siemens); в) 4В3Т - встречаеться редко.

Питание подаеться от 90 до 120 В.

11. Цикловая структура в интерфейсе S. Процедура активации/деакти-вации интерфейса S

Передача данных по шине S осуществляется со скоростью 192 кбит/с в виде бинарного линейного кода и структурой цикла:



F - цикловий бит, L - бит баланса, D - бит канала D, E - ехо бит канала D

FA - вспомогательный бит цикловый бит, N -бит, обратный к FA

B1 - бит канала В1, B2 - бит канала В2, A - бит, используемый для активации

S - бит канала S, M - бит сверхцикловой структуры

Процедура активации\деактивации

12. Структура протокола ISDN. Сообщения второго уровня протокола

Особенностью ISDN является использование на абонентских участках внеканальной сигнализации. Структура протокола ISDN включает протоколы обмена сигнальными сообщениями второго и третьего уровней модели OSI (соответственно рек. Q.921 и рек. Q.931). Протокол 2-го уровня сигнального канала D (LAP-D) определяет структуру цикла, в котором передается сигнальная информация по каналу D (рис.). В стр-ре цикла предусматривается использов. флага в виде последовательности 01111110 или в 16-ричном представлении 7Е, а также контрольной суммы CRC-16 для оценки параметра ошибки канала. Кроме того, цикл имеет адресное поле, контрольное поле и информационное поле. Как следует из рисунка, содержимое контрольного и адресного поля, стр-ра флага и проц.-ра CRC-16 относятся ко 2 уровню протокола и описыв. рек. Q.921. Информационное поле относится к сетев. ур-ню протокола и описыв. рек. Q.931.

Сообщения второго уровня протокола.

Флаг служит для разделения циклов и поддержки цикловой синхронизации. Дальше распололжено адресное поле, содержащее информацию о начале и конце информационного сообщения, адресе вызываемого и вызывающего устройств, индикации статуса соединения и режиме предоставления услуги. Любые нарушения в структуре адресного поля, приводят к нарушениям маршрутизации трафика.

Контрольное поле идентифицирует тип цикла и предназначено для передачи и приема информации о номере сообщения (соответственно N(S) и N(R)). Предусмотрены три типа циклов управления с разной структурой контрольного поля. Информационные циклы (Information frames) используются для передачи сигнальной информации третьего уровня. Эти циклы обеспечивают сигнальный обмен между абонентом и сетью и от абонента до абонента "из конца в конец". Контрольные циклы (Supervisory frames) используются для выполнения таких функций управления, как подтверждение приема информационных циклов и управление трафиковыми потоками с целью упрощения управления “проскальзываниями”. Ненумерованные циклы (Unnumbered frames) используются для передачи информации и дополнительных функций управления второго уровня протокола. Они обеспечивают начало и окончание процесса предоставления услуги по заданному каналу.



13. Структура протокола ISDN. Сообщения третьего уровня протокола

Особенностью ISDN является использование на абонентских участках внеканальной сигнализации. Структура протокола ISDN включает протоколы обмена сигнальными сообщениями второго и третьего уровней модели OSI (соответственно рек. Q.921 и рек. Q.931). Протокол второго уровня сигнального канала D (LAP-D) определяет структуру цикла, в котором передается сигнальная информация по каналу D (рис.). В структуре цикла предусматривается использование флага в виде последовательности 01111110 или в 16-ричном представлении 7Е, а также контрольной суммы CRC-16 для оценки параметра ошибки канала. Кроме того, цикл имеет адресное поле, контрольное поле и информационное поле. Как следует из рисунка, содержимое контрольного и адресного поля, структура флага и процедура CRC-16 относятся ко второму уровню протокола и описываются рек. Q.921. Информационное поле относится к третьему (сетевому) уровню протокола и описывается рек. Q.931.

Сообщения третьего уровня протокола.

При установлении соединений важную роль играют не только сообщения третьего уровня, но и информационные элементы, определяющие информац. нагрузку сообщений. Стандартом предусмотрено 2 типа информационных элементов:фиксиров. длины (1 октет) и переменной длины.

Дискриптор протокола, идентифицирующий протокол третьего уровня no Q.931 (национальная версия, стандартная версия или передача данных в стандарте Х.25). Номер вызова CRV (Call Reference Value) для идентификации любого вызова интерфейсом пользователь-сеть.

Тип сообщения определ. хар-тер информации 3-го уровня, передаваемой в информационном кадре 2-ого уровня (напр., сообщения установки соединения, SETUP, CONNECT, СONN.ANCNOWLADGE, DISCONNECT.). В основном, существует 4 класса сообщений: установл. соединения, передачи информации, разрушения и разные сообщения. Обязательные и дополнительные информационные элементы определяются типом сообщ.

14. Основные типы протоколов базового доступа

Описанная структура протокола по Q.921/Q.931 является основой для протоколов сигнализации, обеспечивающих поддержку следующих услуг:

* основных услуг базового доступа, к которым относятся вызов по телефонии или передачи данных (основное отличие заключается в значении информационного элемента);

* дополнительных услуг базового доступа, к которым относятся такие услуги, как поддержка факса групп 2, 3 и 4, телетекста, видеотекста и т.д. (основное отличие заключается в значении информационного эл-та HLC).

* дополнительных видов обслуживания (ДВО), определяющих сервисные

услуги в сети ISDN (функции переадресации, вызова третьего и др.).

Все протоколы BRI поддерживают основные услуги базового вызова, в то время как спецификация дополнительных услуг базового вызова для каждого протокола своя. При этом часть информационных элементов в различных протоколах может существенно различаться (например, информационный элемент CAUSE). Вопрос о внедрении ДВО на сети и на каждой конкретной АТС с функциями ISDN выносится на усмотрение оператора, поэтому спецификация ДВО не является в полной мере характеристикой протокола несмотря на то, что она для каждого протокола существует.

Основные типы протоколов, созданных на основе Q.921/Q.931, представлены в табл. Как видно из таблицы, европейский рынок протоколов ISDN на 90 % представлен протоколом евро-ISDN (другие названия EDSS1, ETS1). Другие протоколы базового доступа, за исключением протоколов семейства CorNet (T и N), которые поставляются фирмой Siemens для ведомственных сетей, построенных на основе АТС Hicom-300, практически не встречаются.

15. Виртуальные каналы, их место в методах продвижения пакетов. Типы, принцип создания виртуальных каналов в сетях Frame Relay

Виртуальный канал (ВК) - используется в сетях с пакетной коммутацией. Процедура обработки определяется не для каждого пакета, как в дейтаграмных сетях, а для всего множества пакетов, передаваемых в рамках одного соединения. Обслуживание пакетов, принадлежащим разным соединениям - сеть присваивает каждому соединению идентификатор, определяющий фиксированный маршрут и параметры соединения.

Различают виртуальные каналы:

- PVC (Permanent Virtual Circuit) - постоянный виртуальный канал закреплённый между пользователями, существует в течении длительного времени, даже в отстутствии данных для передачи (PVC устанавливается вручную администратором).

- SVC (Switching Virtual Circuit) - коммутируемый виртуальный канал, который создаётся между пользователями на время передачи информации и разрывается после окончания сеанса связи. (SVC назначается маршрутиза-тором /коммутатором автоматически на время сеанса передачи информации).



Логика работы вирт. канала похожа на логику работы коммутации каналов.

Комутация каналов (КК): | Коммутация пакетов (КП):

В плане адресации:

- использ. адрес - телефонный номер;

- использ. адрес сети и адрес узла

В плане передачи информации:

- для передачи информации используется канал с фиксированными пара метрами им, могут пользоваться только два абонента.

- данные по КП могут передавать одновременно несколько абонентов.

16. Структура первичного доступа. Услуги PRI. Типы протоколов PRI

Структура первичного доступа:

Схема установления соединения PRI в АТС с функциями ISDN

SETUP - использ. для инициализации процесса установления соединения;

CALL PROceeding - установление соединения (вызов принят);

ALERTING - запрос сос-ния готовности;

CONNECT - подтверждение о том, что вызов принят (сообщение посылается вызывающей стороне);

CONNECT ACKNOWLEDGE - подтверждение установления соединения (посылается вызываемым абонентом).

Первичный доступ PRI применяется в крупных предприятиях;

Главное отличие первичного доступа PRI (Primary Rate Interface) от базового BRI, состоит в том, что PRI использует информационные 30В каналов и один служебный канал D₆₄ для синхронизации. PRI=30В+D₆₄. Вместо интерфейсов BRI: U и S, для PRI используются интерфейсы U_k2 и S_2m. Интерфейс U_k2 не стандартизирован, он соответствует физическим и канальным характеристикам стандартного канала E1, а интерфейс S_2m - стандартизирован, напряжение питания для него U=20..57В, больше напряжения по уровню стандартного сигнала ИКМ-30 (2,3..3)В.

Физический уровень интерфейса U_k2 позволяет использовать среду передачи на: 1) витой паре; 2) отоволокне, 3) коаксиальном кабеле, 4) радиорелейной линии. Отличия PRI от BRI состоят в следующем:

- соединение для PRI возможно только в режиме “точка-точка”;

- физический уровень PRI постоянно активен, процедуры деактивации нет;

- питание PRI не м.б. фантомным, оно обеспечивается отдельным каналом питания либо независимым источником питания;

- для организации обмена управляющей и служебной информацией используется выделенный D канал (64 кбит/с).

17. Общие характеристики и структура Frame Relay

Общая характеристика сети:

Сеть Frame Relay (ретрансляция кадров) - является сетью с коммутацией кадров или сетью с ретрансляцией кадров, ориентированной на использование цифровых линий связи. Максимальная скорость, допускаемая протоколом 34,368 Мбит/с (потоки E3). Коммутация: “точка-точка”. Предшественник сети Frame Relay - сеть X.25, которая практически не используется (низкая скорость передачи и функциональность). Первоначально технология Frame Relay была стандартизирована как служба в сетях ISDN со скоростью передачи данных до 2 Мбит/с. В качестве физической среды передачи сигнала обеспечивают - медные провода и ВОЛС. Frame Relay поддерживает физический и канальный уровни OSI. Технология Frame Relay использует для передачи данных технику виртуальных соединений (коммутируемых и постоянных). В дальнейшем эта технология получила самостоятельное развитие. С точки зрения использова-ния взаимодействия кадров и обмена информацией - используется транс-портный протокол TCP/IP. Основные требования к технологии Frame Relay:

- высокая скорость;

- низкие задержки;

- разделение портов и полосы пропускания на основе виртуальных каналов.

Организация передачи пакетов:

- дейтаграмная (IP) (всё передаваемое сообщение разбивается на пакеты, каждому пакету назначается адрес и идёт обработка);

- установление логического соединения;

- виртуальные каналы:

1) PVC (Permanent Virtual Circuit) - постоянный виртуальный канал закреплённый между пользователями, существует в течении длительного времени, даже в отстутствии данных для передачи (PVC устанавливается вручную администратором, использует протоколы 1 и 2 уровня модели OSI - физический и канальный);

2) SVC (Switching Virtual Circuit) - коммутируемый виртуальный канал, который создаётся между пользователями на время передачи информации и разрывается после окончания сеанса связи. (SVC назначается маршрутиза-тором /коммутатором автоматически на время сеанса передачи информации, использует физический обмен 1, 2 и 3 уровня модели OSI).

Сети Frame Relay широко используется в корпоративных и территориальных сетях Украины в качестве: 1) каналов для обмена данными между удаленными локальными сетями (в корпоративных сетях); 2) каналов для обмена данными между локальными и территориальными (глобальными) сетями.

18. Виды услуг, интерфейсы и протоколы Frame Relay

Сеть Frame Relay используется как транспортная сеть передачи информации.

Виды базовых услуг в сети Frame Relay (FR):

- двунаправленная передача данных;

- сохранность порядка данных кадра;

- определение ошибок передачи, коммутации и формата;

- прозрачная передача данных пользователем;

- отсутствие процесса квитирования.

Квитирование - это подтверждение узлом приёма о правильности передачи.

Приложения верхних уровней, которые могут работать в сети FR:

1. Приложения передающие интерактивный трафик в реальном времени (голос, видео). 2. Передача любого типа файлов любого размера. 3. Мультиплексирование низкоскоростных приложений, вводимых в высокоскоростной канал.

Архитектура услуг представлена протоколами:

- С-план (Сontrol), осуществляет управление сетью, обеспечивает функции контроля соединения, администрирование, обслуживания (исполь. D-канал по рекомендациям ITU-T: Q.931, Q.921,Q.922;

- U-план (User), обрабатывает пользовательскую информацию В,D,H кана-лов, (H-канал - высокоскоростной канал передачи данных 384кбит/с) + U-план осуществляет функцию контроля перегрузки по трафику.



Основные интерфейсы:

- UNI (User-to-Network Interface) это интерфейс между пользователем и сетью, который обеспечивает передачу данных от ближайшего узла сети пользователю и от пользователя ближайшему узлу сети;

- NNI (Network-to-Network Interface) это интерфейс “сеть-сеть” между коммутаторами сетей;

19. Процедура активации /деактивации интерфейса S. (обрат. сторона)

Особенностью интерфейса S является наличие строгой процедуры активации/деактивации. В этой процедуре используются 5 стандартных сигналов: INFO0, INFO1, INFO2, INFO3 и INFO4, которые представлены на рисунке и взаимосвязаны с цикловой структурой сигнала. Перед установлением соединения, происходит активация интерфейса S, после чего начинают передаваться сообщения протокола установления и отбоя соединения. Сигналы INFO используются для синхронизации, восстановления таймерной информации.

Сигнал INFO0 - используется для индикации отсутствия работающих устройств в канале перед активацией интерфейса, этот сигнал передается обычно перед активацией интерфейса со стороны NT. При необходимости активации интерфейса со стороны TE, передается сигнал INFO1. В ответ на который NT генерирует сигнал INFO2, который непосредственно связан с цикловой структурой сигнала. Все биты B и D цикловой структуры, а также биты F, M и S передаются нулями. Биты E и L вычисляются в соответствии со стандартными правилами. Для индикации активации интерфейса используется бит А, который передается нулем на этапе начала активации и единицей после начала активации. Кроме того сигнал INF02 содержит биты V1 и V2, которые тоже используются для синхронизации. Сигнал INFO2 обеспечивает информацию, необходимую TE для вхождения в режим цикловой синхронизации. По достижению ее TE генерирует сигнал INFO3, в ответ на который NT генерирует сигнал INFO4 в качестве подтверждения конца процесса активации интерфейса. Эта процедура описывает активацию интерфейса со стороны TE, однако интерфейс может активироваться по инициативе NT при входящем вызове.

На рисунке показаны 4 типовые схемы активации / деактивации интерфейса S. Рис. а соответствует схеме активации интер-фейса со стороны ТЕ (аппаратура пользо-вателя), (Рис. б) - схеме активации со стороны NT (сетевое окончание). Схема деактивации интер-фейса определена только со стороны NT (Рис. в). Потеря цикловой синхро-низации ТЕ вызывает процесс ее восстановления с подтвержд. активности интерфейса S в соотв. с (Рис. г). В интерфейс S м. подкл. до 8-ми ТЕ. Для сопряжения с цифр. аппар-рой польз-теля использ. терминальн. адаптеры (ТА), подключаемые к интерфейсу S и обеспечив. взаимод. с аппаратурой по интерфейсу R, котор. совпад. с разл. интерф-ами. каналов перед. данных.

20. Структура базового доступа ISDN. Интерфейс U. Основные типы протоколов базового доступа. (обратная сторона)

Интерфейс U, использующий существующие абонентские кабели (в первую очередь витую пару), не является полностью стандартизированным. Процедуры активации/деактивации интерфейса U во многом аналогичны процедурам активации/деактивации интерфейса S.

Основные типы протоколов:

1. Осн услуги баз доступа: а) - цифровая телефония, б) - передача данных

2. Доп услуги: поддержка факса(2, 3 и 4 группа факсим связи); передача видеотекста; телетекста

3. Различн виды дополн. обслуживания

Основные типы протоколов на основе Q.921/Q.931:

Протокол	С кот АТС работает	распространение в мире	Распростр_в Рос_и Украин
EDSS1	Со всеми	Широко в Европе	Нац стандарт
CorNet-T	Siemens	Широко в Европе	На ведомственных сетях
CorNet-N	Siemens	Широко в Европе	На ведомственных сетях
NI-1,2	Lucent Tech Harris, Nortel	В Америке и Канаде	нет

Виртуальные каналы, их место в методах продвижения пакетов. Типы, принцип созд. ВКлов в сетях Frame Relay. (обратная сторона).

Важно! Эффективность использования линий ВК выше по сравнению с КК.

В виртуальном канале требуется предварительное установление соединения, что вносит дополнительную задержку перед передачей данных. При передачи данных накладные расходы меньше, чем в дейтаграмной сети.

1) В пользовательском пакете есть служебная информация (адрес назначения) - комбинация из десятичных цифр. Адрес кадров в сети Frame Relay (FR), состоит из:

- адреса сети: 15 десятичных цифр; к назначается только

- адреса узла: 40 цифр. J первому кадру передачи данных

10..12 бит - идентификатор

2) Таблицы коммутации в узлах-коммутаторах меньше, следовательно обработка кадров информации будет быстрее.

В дейтаграммном режиме: быстрая обработка небольших файлов и кратковременная передача инф-ции. В виртуальных каналах происходит быстрая обработка длинных файлов, но длительная передача информации

Формирование SVC и PVC:

Процедура установления соединения в ВК SVC (схожа с сетью ISDN):

В коммутаторах FR имеются таблицы маршрутизации схожи с табл. IP.

В табл. маршрутизации определены всевозможные адреса данной сети с указанием порта, на который отсылается пакет с соответств. адресом назначения. Табл. маршрутиз. содержит: адрес назначения и номер порта.

1) Узел Switch 1 отсылает запрос Call setup, в нём нахо-тся адрес на рис.слева

VCI - начальный идентиф. ВК, он выбир. из диапазона разрешённых адресов - первый свободный. При продвижении пакета ч-з коммутатор, идентиф. ВК может изменяться, т.е идентиф. носит локальный характер. Одновременно коммутатор заполн. табл. коммутации, используя её на канальном уровне.

2) Терминал, получив сообщение Call Setup, может подтвердить его обратным сообщением Connect (это на сетевом уровне). И создаётся ВК после отправки терминалом сообщения Connect. После создания ВК, дальнейшее взаимодействие терминалов осуществляется не на 3-ем (сетевом) уровне, а на 2-ом (канальном) - исп. только таблица коммутации.

Каналы PVC: В случае необходимости создать централизированную сис-му управления администратор вручную составляет таблицу маршрутизации коммутаторов FR (фиксируя прохождение пакетов по заданному маршруту

Виды услуг, интерфейсы и протоколы Frame Relay. (обратная сторона).

Пользователь выходит в сеть Frame Relay с помощью специального оборудования доступа в сеть Frame Relay - устройства FRAD (Frame Relay Access Device). NNI обеспечивает взаимодействие только между соседними сетями. NNI определяется для соединений PVC. На рис. показано соединение PVC, образованное тремя сегментами PVC через три сети Frame Relay.

Протоколы Frame Relay:

1.LAP-D Link Access Procedure, D channel (Процедура доступа к каналу связи, D-канал) - протокол надёжной передачи кадров данных между узлами сети (стандарт Q.921 ITU-T циклов стр-ра,форм,алг). LAP-D используется:

- на канальном уровне PVC (Permanent Virtual Circuit) - постоянный виртуальный канал закреплённый между пользователями;

- с коммутируемым канальным уровнем SVC (Switching Virtual Circuit) коммутируемый виртуальный канал, который создаётся между пользователями на время передачи информации и разрывается после окончания сеанса связи. Адресация в сети возм. только на канальном уровне по номеру идентификатора канала передачи данных (Data Link Connection Identifier-DLCI). Отсутствие сквозной адресации>DLCI передачи и приема м.б. различными:



Структура и архитектура сети Frame Relay:

Технология Frame Relay (FR) в основном используется для маршрутизации протоколов локальных сетей через общие (публичные) коммуникационные сети. Frame Relay обеспечивает передачу данных с коммутацией пакетов через интерфейс между оконечными устройствами пользователя DTE (маршрутизаторами, мостами, ПК) и оконечным оборудованием канала передачи данных DCE (коммутаторами сети типа "облако").

На рисунке представлена структурная схема сети Frame Relay, где изображены основные элементы:

? DTE (data terminal equipment) - аппаратура передачи данных (маршрутизаторы, мосты, ПК).

? DCE (data circuit-terminating equipment) - оконечное оборудование канала передачи данных (телекоммуникационное оборудование, обеспечивающее доступ к сети).

DTE объединяются по спецификациям протокола FR UNI (FR User-to-Network Interface) это интерфейс между пользователем и сетью, который обеспечивает передачу данных от ближайшего узла сети пользователю и от пользователя ближайшему узлу сети. Адресация в сети возможна только на канальном уровне по номеру идентификатора канала передачи данных (Data Link Connection Identifier - DLCI). Архитектура сети выглядит таким образом:

Услуги PRI: Появление протоколов сигнализации по выделенному каналу, обеспечило переход к резкому увеличению ёмкости каналов сигнализации, что привело к построению выделенных сетей сигнализации. 1) Операторы сетей общего пользования были заинтересованы в расширении услуг сетевого управления и контролем за состоянием сети; 2) Расширение услуг ДВО (дополн. видов обслуж.) например: вызов третьего абонента (конференц-связь); переадресация вызова; автодозвон и т.д.

Типы протоколов PRI: 1) Протоколы сигнализации по выделенному каналу основаны на протоколе PRI, и первый стандартизированный протокол повсеместного использования в межстанционной сигнализации цифровых телефонных сетях общего пользования - это OКС-7. 2) Несимметричный протокол абонентского доступа EDSS1 - для взаимодействия и обеспечения работы ведомственной сети с сетями общего пользования. (недостаток такого несимметричного протокола - неэффективность создания ведомственных сетей ISDN при равноправном соединении УПАТС друг с другом). 3) Qsig - симметричный протокол межстанционной сигнализации ведомственных ISDN.

Передача информации в сети Frame Relay осуществляется кадрами, представляющими собой модификацию кадров протокола HDLC. Вообще, структура протокола HDLC используется в той или иной мере всеми современными протоколами телекоммуникаций (например, протоколом ISDN). Основное отличие кадра Frame Relay состоит в отсутствии контрольного поля. Кадр содержит только пять полей: два поля отводятся под флаги, выполняющие роль разграничителей между двумя кадрами, 2 октета - под адресное поле, 2 октета - под контрольную сумму FCS (аналог CRC), информационное поле может быть произвольной длины. Таким образом, размер кадра Frame Relay является переменным (рис.) отсутствие контрольного поля между адресным и информационным полями частично компенсируется информацией адресного поля.

Для разделения кадров используются флаги в виде последовательности 01111110 или в 16-ричном представлении 7Е. В случае, если в информационном поле встречается последовательность пяти единиц, после нее автоматически вставляется 0, чтобы предотвратить неправильную идентификацию флага. Контрольная сумма FCS аналогична сумме CRC, известной из технологии ИКМ и ISDN. В Frame Relay используется полином CRC-16 для оценки параметра ошибки канала.

Адресное поле (рис.выш) содержит адресную информацию и контрольные параметры кадра. По умолчанию размер адресного поля составляет 2 октета, хотя стандартом допускаются трех- и четырех- октетные адресные поля (рис.2.6 обр стор). Адресное поле состоит из пяти областей: DLCI, бита команды/отклика C/R (Command/Response), бита расширения адресного поля ЕА (Address Field Ехtension), сигналов явного обнаружения перегрузки в прямом и обратном направлении: FECN (Forward Explicit Congestion Notification) и BECN (Backward Explicit Congestion Notification), а также бита приоритета при дискартинге DE (Discard Eligibility).

Как видно из рис.выше, для передачи информации о DLCI отводится 10 бит, что означает возможность передачи до 1024 значений DLCI, имеющих номера от 0 до 1023. В зависимости от принятого стандарта, некоторые из этих номеров зарезервированы для специального использования (табл. 2.6). Бит C/R используется верхними уровнями протокола для определения статуса сообщения - команда или ответ на команду. Бит ЕА используется для идентификации типа адресного поля как 2-, 3- или 4-октетного.

Информационное поле содержит информацию, которая передается по сети Frame Relay и используется приложениями и протоколами высших уровней. Однако ряд процедур: процедуры установления соединения, управления соединением, также используют информационное поле протокола. Таким образом, существует два вида информационных полей, которые представлены на рис.

В сетях Frame Relay распространены четыре категории сигнальных сообщений:

* сообщения LMI;

* сообщения стандарта Т1.607 приложение D;

* сообщения CLLM;

* сообщения SVC.

Все перечисленные сообщения связаны с процедурами управления соединением или анализом перегрузок в сети и будут рассмотрены более подробно ниже. Все четыре категории сигнальных сообщений используют формат заголовка сообщений рек. Q.931 (рис.ниже).

В состав заголовка сообщения входят:

Дискриминатор протокола, идентифицирующий протокол третьего уровня по Q.931 как протокол сигнализации Frame Relay. Стандарт ANSI T1.607 использует значение дискриминатора 08 в 16-ричном представлении или 00010000 в двоичном. Консорциум использует значение 09 или 10010000 соответственно.

21. Сигнальные сообщения интерфейса LMI и T1.617. в сети Frame Relay

Протокол сообщений LMI (Local Management Interface) был разработан консорциумом в 1990 г. В настоящее время этот стандарт вошел в состав стандарта Т1.617. Приложение D и в качестве приложения А рек. Q.933. Однако между этими тремя стандартами существуют значительные различия, приведшие к их взаимной несовместимости (например, в части используемых DLCI и форматов сообщений), так что о стандарте LMI можно говорить отдельно. LMI представляет собой протокол управления между FRAD и сетью, обеспечивающий FRAD информацией о PVC и статусе интерфейса.

Стандарт Т1.617 определяет четыре задачи протокола LMI:

* передача информации о добавленных PVC;

* обнаружение удаления PVC;

* передача информации о доступных и недоступных из сконфигурированных PVC;

* проверка связности канала интерфейса UNI.

Процедура протокола LMI является асимметричной: FRAD периодически посылает сообщение STATUS ENQUIRY (запрос статуса интерфейса), сеть в ответ посылает сообщение STATUS (рис. ниже).



LMI выполняет следующие функции:

* позволяет сети информировать FRAD об активных DLCI;

* позволяет сети информировать FRAD об удаленных, отмененных или неисправных DLCI;

* дает возможность сети контролировать связность участка "FRAD-сеть" в режиме реального времени.

Стандарт LMI определяет два сообщения: STATUS ENQUIRY и STATUS. Оба сообщения посылаются в формате кадра HDLC UI со значением U1=03 (здесь и далее все значения приводятся в шестнадцатеричном виде). Заголовок сообщения LMI имеет длину три октета. Значение дискриминатора протокола устанавливается равным 09, CRV=00 (установленное стандартом фиктивное значение). Сообщение STATUS ENQUIRY кодируется значением 75, сообщение STATUS - значением 7D. Вслед за заголовком LMI идут информационные элементы сообщения.

...