Абонентские линии ISDN

Тема 5. Принципы технологий ISDN и хDSL

Хотя передача цифровой информации по существующим аналоговым абонентским линиям начала применяться уже дав­но, например, при факсимильной связи, возможности передаю­щей среды использовались далеко не полностью. Факсимильное сообщение передавалось на частотах разговорного канала, а ско­рость передачи, в лучшем случае, составляла 28.8 Кбит/с, при­чем для большинства абонентских линий были доступны только 9.6 Кбит/с.

Цифровая абонентская линия может обеспечить гораздо 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. Справедливо­сти ради следует отметить и некоторые 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.

Сам термин ISDN (Integrated Services Digital Network) возник в 70-х годах в Bell Telephone Laboratories и впервые был упомянут в списке терминов Оранжевой книги МККТТ. В следующих цвет­ных книгах МККТТ, а затем ITU-T опубликованы рекомендации серии I, структура которых представлена на рис. 5.1. Рекоменда­ции описывают концепцию, сетевые и пользовательские аспекты, интерфейсы и услуги ISDN. Основная работа по стандартизации ISDN выполнена Исследовательской комиссией 18 МККТТ, во­просы сигнализации и коммутации ISDN разрабатывались Иссле­довательской комиссией 11, а аспекты передачи данных ISDN в свете общей проблематики сетей передачи данных рассматрива­лись Исследовательской комиссией 7.

Рис.5.1. Структура рекомендаций ITU-T серии I

На русском языке наиболее удачным эквивалентом термина ISDN является цифровая сеть с интеграцией служб (ЦСИС.

ITU-T произвольно определил следующие функциональные груп­пы абонентских устройств ISDN (рис. 5.2):

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.

Рис.5.2. 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 Т Е-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 УЗ 5 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-410 и т.д. 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 не рассматриваются, но являются весьма важными элементами цифровой АТС.

5.2. ИНТЕРФЕЙСЫ В ОПОРНЫХ ТОЧКАХ

Представленная на рис. 5.2 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.

Номер	Сторона пользователя ТЕ	Сторона сети NT	Полярность
	Резерв
	Резерв
	Передача	Прием	+
	Прием	Передача	+
	Прием	Передача	-
	Передача	Прием	-
	Резерв
	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, 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 рис. 5.4.

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/О.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).

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 (F_a) 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 стороныТЕ.

Интерфейс в точке T. Связывает оборудование пользовате­ля с находящимся в помещении пользователя сетевым оконча­нием NT1.

Интерфейсы в точках Т и S являются источником некоторой путаницы. Строго говоря, S и Т обозначают не интерфейсы, а опор­ные точки. Точка S является точкой подключения терминалов и адаптеров кNT2, 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. 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;

• 2В 1 Q, четырехуровневый код с 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 передачи (пинг-понг) и линейной скоростью передачи символов 320 Кбод;

• двоичный двухфазный код, с использованием эхокомпенсации с линейной скоростью передачи символов 160 Кбод;

• SU 32, 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 2В 1Q, 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-интерфейса нормируется применение кода 2В 1Q.. В общем виде тех­ническая проблема заключалась в достижении двухсторонней пе­редачи почти по любым существующим физическим парам. Эта проблема в настоящее время успешно решена; более того — суще­ствуют три подхода к ее решению. Два из них основаны на хорошо известном методе разделения направлений передачи и приема либо по времени, либо по частоте, а третий — на использовании дифсистем в сочетании со средствами компенсации эха.

Резюмируя вышеизложенное, можно отметить, что цифро­вая передача, обеспечивающая базовый доступ ISDN, возможна почти на всех существующих парах медных проводов сети абонент­ского доступа.

Основным параметром является расстояние от телефонной станции до терминала абонента. Если терминал расположен отно­сительно близко к коммутационному оборудованию ISDN, вме­сто U-интерфейса можно применить S-интерфейс. Он является 4-проводным и не требует сетевого окончания. Максимальная дли­на абонентской проводки, когда в точке S или Т подключается толь­ко один терминал ТЕ1 или терминальный адаптер ТА, составляет приблизительно 1 км. К короткой пассивной шине длиной до 100-200 м могут подключаться до 8 терминалов. В случае, если рас­стояние между самими терминалами ограничено величиной по­рядка 25-50 м, терминалы могут группироваться на конце длин­ной пассивной шины (до 1 км). Пассивная шина может использо­ваться для соединения «точка—точка» или «точка—группа точек» (соединение NT и нескольких ТЕ в вещательном режиме), но не может обеспечить более одного соединения «точка—точка» одно­временно.

При расстоянии между телефонной станцией и абонентским оборудованием менее 3 км применяется U-интерфейс с использо­ванием метода «пинг-понг», а при расстоянии до 8 км — U-интер­фейс с эхокомпенсацией.

Опорная точка V была определена относительно недавно и в настоящий момент все еще остается предметом стан­дартизации. Эта точка находится между оборудованием линейно­го окончания (LT) на станционном конце абонентской линии и станционным окончанием (ЕТ). Цель введения стандарта в этой точке — предоставление возможности совместного использования коммутационное оборудование разных производителей с различ­ными системами абонентского доступа, включая беспроводные линии связи, а также оптико-волоконные линии и кабели с мед­ными жилами.

Дата добавления: 2015-05-10