АБОНЕНТСКАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ DSS1

Введение.
1.Цифровой абонентский доступ.
2.Абонентская сигнализация.
3.Уровень 1 протокола ЕDSS1.
4.Уровень 2 протокола ЕDSS1.
5.Уровень 3 протокола ЕDSS1.
6.Процесс установления соединения.

ВВЕДЕНИЕ

Основной предпосылкой создания сети ISDN является организация цифрового абонентского доступа. В настоящее время, в ряде стран существуют различные протоколы сигнализации на абонентском доступе. Это связано с тем, что разработка их проводилась различнымы фирмами при отсутствии единого стандарта. В 1990 году были разработаны стандарты, регламентирующие систему сигнализации на абонентском участке сети ISDN. Эта система сигнализации была названа EDSS1 (Европейская цифровая система сигнализации №1), которая является единственной системой сигнализации используемой на сети общего пользования Росси на абонентском участке сети ISDN. Данная система сигнализации применяется как для базового, так и для первичного доступа. С помощью ЕDSS1 осуществляется установление соединение и происходит разъединение, производится заказ услуг пользователями, передача информации между абонентами. Все эти функции реализуются с помощью специальных аппаратно - программных средств, входящих в состав терминалов ISDN, сетевых окончаний и оборудования систем коммутации. Далее подробно рассматривается построение цифрового абонентского доступа и протоколы EDSS1.

1.ЦИФРОВОЙ АБОНЕНТСКИЙ ДОСТУП

Цифровой абонентский доступ характеризуется физическими параметрами интерфейса пользователь - сеть и абонентской сигнализацией. Основная конфигурация абонентского доступа приведена на рисунке 1. Несколько абонентских устройств (ТЕ) подключаются к одному устройству сетевого окончания (NT), при этом оконечные устройства могут быть либо однотипными, либо разнотипными (устройства для передачи текста, данных, речи). Сетевое окончание предназначено для подключения абонентской установки к абонентской линии и для обеспечения совместного использования одной абонентской линии несколькими абонентскими установками. В связи с этим блок NT разделяется на два блока NT1 и NT2 (Рис. 1).

Рис. 1 Основная конфигурация абонентской линии.

Между функциональными блоками определяются контрольные точки (интерфейсы обмена информацией): точка S, точка Т и точка U (в протоколе EDSS1 эти точки обозначаются как S0, T, Uk0 соответственно). В этих точках образован стандартизованный физический стык.

NT1 - Блок сетевого окончания NT1 осуществляет прямое и обратное преобразование сигналов получаемых со стороны контрольной точки Т в сигналы, соответствующие передаче по абонентской линии.

NT2 - Данный блок необходим для обеспечения совместного использования одного сетевого окончания несколькими оконечными устройствами. Если функции NT2 не требуются, блок может отсутствовать. Примером NT2 может служить учрежденческая станция.

2.АБОНЕНТСКАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ

Задачей абонентской сигнализации является обеспечение взаимодействия между оборудованием пользователя и сетью (сигнализация пользователь - сеть). На сети ISDN допускается также в ограниченном объёме обмен информацией между двумя устройствами пользователя по D - каналу (сигнализация пользователь - пользователь). Протоколы абонентской сигнализации описываются в соответствии с семиуровневой моделью Взаимодействия Открытых Систем (ВОС). Согласно модели ВОС процедуры, выполняемые при установлении соединения распределяются по семи уровням, располагающимся друг над другом. Сигнализация пользователь - сеть находится в пределах трёх нижних уровней ВОС и выполняет следующие функции (Рис. 2):

- уровень передачи данных (физический уровень, 1 уровень) обеспечивает синхронизируемую сетью передачу информации по каналам одновременно в обоих направлениях и регулирует одновременный доступ нескольких оконечных устройств к совместно используемому D - каналу;

- уровень защиты D - канала (уровень звена передачи данных, 2 уровень) обеспечивает защищённую от ошибок передачу сигнальной информации для 3 уровня и передачу пакетов данных, передаваемых в D - канале, в обоих направлениях между сетью и устройством пользователя;

- уровень коммутации D - канала (сетевой уровень, 3 уровень) обеспечивает установление и управление соединением на участке пользователь - сеть. Третьим уровнем заканчивается сигнализация пользователь - сеть.

Рис. 2 Модель ВОС для организации сигнализации и передачи информации на участке пользователь - сеть.

3.УРОВЕНЬ 1

3.Уровень 1 рассматривается на примере основного доступа.

S0 интерфейс - Представляет собой четырёх-проводную шину и обеспечивает передачу информации в двух направлениях: от NT до терминального оборудования и от терминального оборудования до NT. В каждом из направлений информация передаётся со скоростью 192 кбит/с. Информация передаётся в виде фрейма длиной 48 бит, частота посылки фрейма 4000 раз в секунду, что и составляет 192 кбит/с.

• 48 бит организуются следующим образом:
• 16 бит на каждый В - канал;
• 4 бита на D - канал;

12 бит на синхронизацию и эхоподавление. Таким образом, функции S0 интерфейса заключаются в организации двух стандартных пользовательских каналов (В - каналов) со скоростью 64 кбит/с в каждом направлении и канала сигнализации (D - канала) со скоростью 16 кбит/с. Канал синхронизации требуется для передачи каналов в режиме временного уплотнения. С помощью синхронизации определяется расположение битов В и D каналов. По шине S0 осуществляется питание пользовательского оборудования.

Uк0 интерфейс - Абонентская линия как в разных странах, так и внутри одной страны может существенно различаться (по протяжённости, по характеристикам кабелей), поэтому МККТТ не определяет стандарты на способ передачи сигналов по абонентской линии (контрольная точка U не стандартизирована). Выбор интерфейса обмена производится с учётом национальных требований. Наиболее часто используется интерфейс называемый Uk0, описание его проводится ниже. Основная проблема возникающая при передачи на основном доступе состоит в использовании существующих медных проводов для двухсторонней цифровой передачи. Причиной данной проблемы являются:

• -необходимость обеспечения высокой скорости при двухсторонней передачи по проводу а/b;
• -провода а/b не обеспечивают скорости 160 кбит/с при использовании линейного псевдотроичного кода.

Для решения первой проблемы используется цифровой эхокомпенсатор, гарантирующий вероятность битовой ошибки менее 10-7 при расстоянии 8 км и диаметре поперечного сечения 0.6 мм. Для решения второй проблемы используются коды 2B/1Q или 4B/3T. 2В1Q означает, что два бита информации кодируются одним импульсом определённой полярности и амплитуды. Так как возможны четыре случая сочетаний двух бит, то значит импульс принимает четыре различных значения и называется четверичным символом (Таблица 1, Рис.3).

Таблица 1.

Рис. 3 Кодировка по принципу 2В1Q.

4.УРОВЕНЬ 2

Протокол используемый для уровня 2 в D канале при выполнении процедуры установления соединения называется LAPD (Link Access Procedure on the D channel). Данный протокол основывается на протоколе LAPB (рекомендация МККТТ Х.25). Однако особенности LAPD дают ему ряд важных преимуществ. Прежде всего, это мультиплексирование пакетов имеющих собственные адреса 2 уровня, позволяющее существовать множеству процедур доступа на одном физическом соединении. Это позволяет нескольким терминалам (до 8) делить сигнальный канал между собой. Формат D - канального сообщения второго уровня представлен на рисунке 4.

Рис. 4 Формат D - канального сообщения второго уровня.

FlagКаждая сигнальная единица начинается и заканчивается флагом, он отмечает начало сигнальной единицы и её конец. Флаг - это последовательность битов: 01111110. Флаг предшествующий адресному полю называется открывающим флагом, флаг следующий за полем FCS называется закрывающим флагом. AddressАдресное поле состоит из двух байт. В нём определяется получатель управляющей сигнальной единицы и передатчик посланной единицы. Формат адресного поля представлен на рисунке 5.

Рис. 5 Формат адресного поля.

В адресное поле входят бит расширения (ЕА), индикатор команда/ответ (C/R), идентификатор пункта обеспечивающего услуги звена передачи данных (второго уровня) - SAPI, индикатор терминального окончания (TEI).

Бит расширения адресного поля (ЕА) - 1 указывает на то, что байт последний в адресном поле.

Индикатор команда/ответ (C/R) - Индикатор указывает является ли данный пакет командой, или ответом на команду. Если пользователь посылает команду, то C/R установлен в 0, если ответ в 1. Со стороны сети наоборот, команда обозначается 1, ответ 0.

Идентификатор пункта обеспечивающего услуги звена передачи данных (SAPI) - Указывает класс передаваемой информации. Эти классы информации используются для распознавания сигнальной информации, административной информации уровня 2 и пакетов пользовательской информации. Например, цифровые телефоны и терминалы Х.25 могут быть подключены к одному стыку S0. Разные типы терминалов имеют разные типы доступа и могут иметь выход на различные сети. Пакеты передаваемые разными типами терминалов (работающими по разным протоколам) идентифицируются с помощью индикатора SAPI. Шесть бит адресного поля отведённые под SAPI могут определить 64 класса информации, от 0 до 63 (Табл. 2).

Таблица 2.

все другие зарезервировано для будущей стандартизации

Индикатор терминального окончания (TEI) - В виду того, что к одному блоку сетевого окончания может быть подключено несколько пользовательских установок, станция ISDN присваивает каждой из них уникальный номер, который называется TEI. Т.о. ТЕI предназначен для идентификации терминального оборудования. Комбинация SAPI и TEI идентифицирует процедуры звена передачи данных и обеспечивает уникальность адреса для уровня 2. Терминал будет использовать этот адрес во всех передаваемых им пакетах и принимать только те пакеты, которые имеют соответствующий ему адрес. Например, пакет несущий информацию от процедур управления телефонным вызовом помечается SAPI как принадлежащий телефонии и всё телефонное оборудование пользователя будет проверять его, но только то терминальное оборудование чей адрес (TEI) указан в данном пакете примет его для обработки вторым и третьим уровнем. Не должно существовать двух одинаковых TEI. Для этого сеть осуществляет специальное управление распределением TEI и следит за их правильным использованием. Семь бит адресного поля, используемые для TEI позволяют назначить 128 идентификаторов терминальных окончаний:

Не автоматически присваемые TEI выбираются и распределяются пользователем. Автоматически присваемые TEI выбираются и распределяются сетью. Общие TEI всегда распределены и обычно называются как TEI для общего оповещения. Терминалам которые используют TEI из диапазона от 0 до 63 нет необходимости обмениваться информацией с сетью до начала установления соединения вторым уровнем. Однако правило, что все терминалы пользователя должны иметь различные TEI действует и по отношению к ним. Пользователь должен сам следить, чтобы не было двух терминалов с одинаковыми не автоматически присваемыми TEI. Терминалы использующие TEI из диапазона от 64 до 126 не могут установить соединение второго уровня до того как запросят у сети TEI. В этом случае обязанность сети распределять TEI так, чтобы не было повторений. Общие TEI используются для оповещения всех терминалов с одинаковыми SAPI. Например, оповещение всех телефонов о пришедшем вызове.

Control field (поле управления) - Поле управления определяет тип D - канального сообщения, которое может быть командой, или ответом на команду. Поле управления может состоять из одного или двух байтов, размер его зависит от формата. Существует три типа форматов поля управления: передача информации о номере пакета (I формат), функции надзора (S формат), неномерованная информация и функции управления (U формат). Форматы поля управления представлены в таблице 3.

Таблица 3.

N(S) - номер посланного сообщения;

N(R) - номер принятого сообщения;

P- указывает на подтверждение приёма пакета уровнем 2 (Р=1 - пакет принят);

S- бит функции супервизора;

M - бит модификации;

P/F - Р используется как указатель подтверждения приёма в командах, F используется как указатель передачи пакета в откликах (ответах);

X - зарезервирован и установлен в 0.

Information transfer (I) format - I формат используется при передачи информации между третьими уровнями.

Supervisory (S) format - S формат используется для выполнения функций управления звеном передачи данных, таких как обозначение готовности звена передачи данных к приёму пакета I формата, подтверждение получения пакета I формата, запрос на повтор пакетов I формата (начиная с номера N(R)), запрос на временное прекращение посылки пакетов I формата.

Unnumbered (U) format - U формат используется для обеспечения дополнительных функций контроля за звеном передачи данных и для передачи информации не требующей подтверждения. Различные комбинации значений битов S и M определяют различные типы сообщений формата S и U.

Information (информационное поле) - Информационное поле может и не присутствовать в пакете (в этом случае пакет не несёт в себе информацию третьего уровня, а используется вторым уровнем, например, для управления звеном передачи данных), если оно присутствует, то находится за полем управления. Размер информационного поля может достигать 260 байт.

FCS (поле контрольных бит) - В виду того, что при передачи по сети пакеты могут искажаться шумами на первом уровне, в каждом из них присутствует поле контрольных битов (Frame Check Sequence field), оно состоит из 16 проверочных битов и используется для проверки ошибок в принимаемом пакете. Если пакет принят с неправильной последовательностью проверочных битов, то он сбрасывается.

5.УРОВЕНЬ 3

Уровень 3 отвечает за установление и управление соединением. Он готовит сообщения для передачи их вторым уровнем, подготовленная информация помещается в информационное поле D - канального сообщения. Сообщения 3 уровня - это сообщения передаваемые между терминалами пользователя и станцией и наоборот. Третий уровень содержит процедуры для управления вызовами в режиме коммутации каналов, а также процедуры позволяющие использовать ISDN для осуществления вызовов в режиме коммутации пакетов по D - каналу. Структура сигнального сообщения 3 уровня представлена на рисунке 6.

Рис. 6 Организация сигнального сообщения третьего уровня.

Идентификатор протокола - Цель идентификатора протокола состоит в отделении сообщений управления вызовом на участке пользователь - сеть от других сообщений. Идентификатор протокола - первая часть каждого сообщения 3 уровня, значения кодов идентификатора протокола представлены в таблице 4.

Таблица 4.

Идентификатор вызова - Является третьим байтом сигнального сообщения 3 уровня и используется для определения того вызова, к которому относится данное сообщение. Таким образом, вызов может быть идентифицирован независимо от канала передачи в котором он поддерживается. Это важно для идентификации информации относящейся к разным вызовам одного терминала.

Тип сообщения - Предназначен для определения функции, которую выполняет посланное сообщение. В таблицах 5,6,7,8 приведены основные типы сообщений и обозначены их коды.

Таблица 5.

Таблица 6.

Таблица 7.

Таблица 8.

ALERTING - Данное сообщение посылается вызываемым пользователем сети и сетью вызывающему пользователю и сообщает о том, что вызываемый пользователь снял трубку (активировал соединение).

CALL PROCEEDING - Данное сообщение посылает вызываемый пользователь сети или сеть вызывающему пользователю для обозначения того, что запрос установления соединения был инициирован и никакая информация об установлении соединения больше приниматься не будет.

CONNECT - Данное сообщение посылает вызываемый пользователь сети или сеть вызывающему пользователю для обозначения того, что вызов принят вызываемым пользователем.

CONNECT ACKNOWLEDGE - Данное сообщение посылается сетью вызываемому пользователю для сообщения о том, что соединение установлено. Сообщение может также посылаться вызывающим пользователем сети для того, чтобы обеспечить симметричность процедур управления вызовом.

PROGRESS - Данное сообщение посылает пользователь или сеть для обозначения процесса прохождения вызова в случаях межсетевого взаимодействия или в связи с обеспечением посылки тональных сигналов.

SETUP - Данное сообщение посылает вызывающий пользователь сети и сеть вызываемому пользователю для инициализации процесса установления соединения.

SETUP ACKNOWLEDGE - Данное сообщение посылает сеть вызывающему пользователю или вызываемый пользователь сети для обозначения того, что процесс установления соединения был инициализирован.

RESUME - Это сообщение посылает пользователь для запроса сети о возобновлении отложенного вызова.

RESUME ACKNOWLEDGE - Данное сообщение посылает сеть пользователю для обозначения завершения запроса на возобновление отложенного вызова.

RESUME REJECT - Данное сообщение посылает сеть пользователю для обозначения отклонения запроса на возобновление отложенного вызова.

SUSPEND - Это сообщение посылает пользователь для запроса сети об откладывании вызова.

SUSPEND ACKNOWLEDGE - Данное сообщение посылает сеть пользователю для обозначения завершения запроса на откладывание вызова.

SUSPEND REJECT - Данное сообщение посылает сеть пользователю для обозначения отклонения запроса на откладывание вызова.

USER INFORMATION - Это сообщение посылается пользователем сети для дальнейшей передачи его другому пользователю. Это сообщение посылается сетью пользователю для передачи информации от другого пользователя. Данное сообщение используется, например, для реализации услуги "User-To-User Signalling".

DISCONNECT - Данное сообщение посылается пользователем для запроса сети на освобождение соединения из конца в конец, или посылается сетью пользователю для обозначения того, что соединение из конца в конец освобождено.

RELEASE - Данное сообщение посылает пользователь или сеть для обозначения того, что оборудование посылающее сообщение отключено от канала и готово освободить канал и что принимающее оборудование должно осуществить освобождение канала после посылки сообщения RELEASE COMPLETE.

RELEASE COMPLETE - Данное сообщение посылает пользователь или сеть для обозначения того, что оборудование посылающее сообщение освободило канал и что принимающее оборудование сейчас начнёт освобождение канала.

CONGESTION CONTROL - Данное сообщение посылает пользователь или сеть для указания начала или окончания передачи сообщений типа USER INFORMATION.

INFORMATION - Данное сообщение посылается пользователем или сетью для предоставления дополнительной информации. Это сообщение может быть использовано для предоставления информации процессам установления соединения (например, посылка и получение цифр с перекрытием) или для предоставления дополнительной информации связанной с вызовом.

NOTIFY - Данное сообщение посылается пользователем или сетью для указания информации относящейся к вызову, такой как откладывание вызова.

STATUS - Данное сообщение посылается пользователем или сетью в ответ на сообщение STATUS ENQUIRY или в любой момент во время вызова для оповещения о некоторых ошибках.

STATUS ENQUIRY - Данное сообщение посылается пользователем или сетью в любое время для получения сообщения STATUS от 3 уровня. Посылка сообщения STATUS в ответ на сообщение STATUS ENQUIRY обязательна.

Каждое из передаваемых сообщений содержит идентификатор протокола, идентификатор вызова и поле типа сообщения. Данная информация заносится в соответствующие поля сигнального сообщения третьего уровня. Поле, отведённое для других информационных элементов, заполняется информацией, необходимой каждому конкретному типу сообщения. В таблице 9 приводятся информационные элементы сообщения SETUP, данное сообщение наиболее содержательное из перечисленных выше.

Sending complete - Проставляется в сообщении если пользователь или сеть указывают, что вся информация необходимая для установления вызова присутствует в сообщении SETUP.

Channel identification - Обязателен в сообщении от сети к пользователю. Может присутствовать в сообщении от пользователя к сети, если пользователь хочет указать канал передачи. Отсутствие данного элемента в сообщении интерпретируется как "любой подходящий канал".

Facility - Используется для дополнительных услуг.

Progress indicator - Используется для указания взаимодействия с абонентом, оборудованием или сетью не ISDN.

Network specific facilities - Используется для указания сети используемой для установления соединения.

Display - Включается в сообщение, если сеть предоставляет пользователю какую - либо информацию.

Calling party number - Проставляется вызывающим пользователем или сетью для идентификации вызывающей стороны.

Calling party subaddress - Включается в сообщение от пользователя к сети, если вызывающий пользователь хочет указать свой подадрес. Включается в сообщение от сети к пользователю, если вызывающий пользователь включил данный информационный элемент в сообщение SETUP.

Called party number - Включается в сообщение от пользователя к сети и от сети к пользователю.

Таблица 9.

Called party subaddress - Включается в сообщение от пользователя к сети, если вызывающий пользователь хочет указать подадрес вызываемой стороны. Включается в сообщение от сети к пользователю, если вызывающий пользователь включил данный информационный элемент в сообщение SETUP.

Transit network selection - Используется для указания транзитной сети.

Low layer compatibility - Включается в сообщение от пользователя к сети, если вызывающий пользователь хочет передать данную информацию вызываемой стороне. Включается в сообщение от сети к пользователю, если вызывающий пользователь включил данный информационный элемент в сообщение SETUP.

High layer compatibility - Включается в сообщение от пользователя к сети, если вызывающий пользователь хочет передать данную информацию вызываемой стороне. Включается в сообщение от сети к пользователю, если вызывающий пользователь включил данный информационный элемент в сообщение SETUP.

User-user - Включается в сообщение от пользователя к сети, если вызывающий пользователь хочет передать какую - либо пользовательскую информацию вызываемой стороне. Включается в сообщение от сети к пользователю, если вызывающий пользователь включил данный информационный элемент в сообщение SETUP.

6.ПРОЦЕСС УСТАНОВЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИЯ.

Рассмотрим процесс установления соединения для схемы представленной ниже.

Последовательность сообщений для установления вызова показана на рисунке 7. При запросе на установление вызова вызывающий пользователь должен послать сети всю информацию необходимую для установления соединения (например, номер вызываемой стороны, запрос дополнительных услуг). Более того, пользователь должен определить тип услуги по передачи информации (bearer service) соответствующей данному вызову (например, speech, unrestricted или 3.1 kHz audio) и всю информацию по совместимости терминалов (high layer compatibility), которая проверяется на месте назначения. Информация о низкоуровневой совместимости (low layer compatibility) используется для определения низкоуровневых характеристик терминала, таких как скорость передачи данных. Если используются услуги телесервиса, то вызов специфицируется информационным элементом высокоуровневой совместимости (например, Group. 4 Fax, Teletex, Videotex). Запрос на установление исходящего вызова может производиться блоком или с перекрытием. Если используется процедура установления соединения с перекрытием, то в сообщении SETUP может только запрашиваться услуга по передачи информации (bearer service), а информация об особенностях запроса и вызываемый номер передаются последовательностью сообщений INFORMATION. Кроме того, если запрашивается услуга SPEECH и в сообщении SETUP не содержится информации о вызове, то сеть будет посылать тональный сигнал пользователю до тех пор, пока не будет получено первое сообщение INFORMATION с недостающими атрибутами вызова.

Рис. 7 Обмен сообщениями при установлении содинения и разъединении.

Следующим шагом сеть возвращает пользователю сообщение CALL PROCEEDING для обозначения того, что производится попытка установить соединение с вызываемой стороной. Вызываемой стороне приходит сообщение SETUP для оповещения её о входящем вызове. Все терминалы присоединённые к NT1 со стороны вызываемого пользователя проверяют сообщение SETUP для определения своей совместимости с вызывающей стороной. Эта совместимость выявляется при анализе поля описывающего запрошенную услугу по передачи информации (bearer capability) и поля описывающего низкоуровневую совместимость (low layer compatibility). Кроме того, запрос услуги (например, факс гр. 4, телетекс) передаётся в поле описывающем высокоуровневую совместимость (high layer compatibility), если он был обеспечен вызывающей стороной. В данном примере (Рис. *) два терминала определили свою совместимость с вызывающим пользователем (терминалы с TEI =4 и 8) и послали сообщение ALERTING сети. В этот момент терминалы сигнализируют пользователю о пришедшем вызове (например, телефонный звонок). Когда терминал вызываемого пользователя определяет, что получен ответ на вызов (например, снята телефонная трубка), посылается сообщение CONNECT в сторону сети. Сеть размещает вызов на первом терминале пославшем ей сообщение CONNECT, назначает ему В - канал и оповещает его об этом в сообщение CONNECT ASKnowledge, содержащем идентификатор В - канала. Все другие терминалы ответившие на входящий вызов получат от сети сообщение RELEASE, обозначающее, что они освобождаются и возвращаются в исходное состояние. Вслед за приёмом сообщения CONNECT от терминала вызываемого пользователя, сеть уведомляет сообщением CONNECT вызывающего пользователя о том, что на вызов получен ответ. С этого момента начинается тарификация. Пользователь может прекратить соединение в любой момент времени. При этом сеть и пользователь последовательно обмениваются тремя сообщениями: DISConnect, RELease, RELease COMPlete. Вся информация, передаваемая в сообщениях D - канала, преобразуется в сообщения подсистемы ISUP, или в сигналы других систем сигнализации, используемых на сети. Однако следует отметить, что при использовании других систем сигнализации, все преимущества и услуги, присущие абонентам ISDN не могут быть реализованы.

 наверх...