System ISDN.doc

POLITECHNIKA  OPOLSKA

1.Wyjasnienie pojęcia ISDN

 Cyfrowa sieć zintegrowana usługowo ISDN (Integrated Services Digital Network) zapewnia możliwość świadczenia szerszego zestawu usług, które do tej pory były realizowane przez wydzielone, specjalizowane sieci. Integracja usług oznacza więc wykorzystanie wspólnego medium oraz urządzeń teletransmisyjnych do przenoszenia wielu rodzajów informacji oraz służy ułatwieniu abonentowi korzystania z nich.

System ISDN oferuje przepustowość podstawowego cyfrowego kanału transmisyjnego wynoszącą 64 kbit/s, która wynika z obowiązującego powszechnie standardu modulacji impulsowo-kodowej PCM (Pulse Code Modulation), dotyczącego zasad kodowania i transmisji sygnałów akustycznych o paśmie 3,1 kHz. Użytkownikowi sieci ISDN oddano do dyspozycji nie jeden, lecz kilka kanałów podstawowych 64 kbit/s, które mogą być używane całkowicie niezależnie, a ich liczba jest określona rodzajem dostępu do sieci ISDN. Kanały te przesyłają sygnały użytkownika i oznaczono je symbolem B. W sieci ISDN wyodrębniono także dodatkowy kanał D w celu rozdzielenia i uniezależnienia transmisji danych użytkownika i informacji sygnalizacyjnej. Przenoszenie wiadomości za pośrednictwem tego kanału odbywa się wyłącznie na zasadach komutacji pakietów. W sieci ISDN dostęp do kanału sygnalizacyjnego D uzyskał również abonent.

 Typy dostępu do sieci ISDN określa liczba i rodzaj kanałów oddanych do dyspozycji pojedynczemu abonentowi. W sieci ISDN wyodrębnione są dwa typy dostępu :

dostęp podstawowy BRA (Basic Rate Access), którego strukturę tworzą dwa kanały B (2x 64 kbit/s) oraz kanał D o przepustowości 16 kbit/s (D16), stąd też dostęp ten często oznaczany jest symbolem 2B+D. Kanały B pracują w trybie komutacji łączy i są przeznaczone do zestawiania połączenia między parą lub większą grupą komunikujących się abonentów oraz do zdalnego korzystania ze wszystkiego rodzaju automatycznych systemów informacyjnych, jakimi są publiczne lub prywatne bazy danych. Zaletą kanałów B jest izochroniczny charakter zestawianych za ich pośrednictwem połączeń (czyli wartość opóżnienia transmisji jest dla przesyłanych nimi danych stała i na ogół niewielka, co umożliwia wymienianie danych między połączonymi terminalami w czasie rzeczywistym). Kanały B mogą przenosić strumienie danych w postaci ciągu słów kodowych reprezentujących wartość chwilową sygnału żródłowego oraz transmitować dane w trybie komutacji pakietów, który jest stosowany w przypadku dostępu do systemów pracujących zgodnie z protokołem X.25. Kanał D umożliwia transmisję danych wyłącznie w trybie komutacji pakietów, jego głównym przeznaczeniem jest przesyłanie wiadomości sygnalizacyjnych między terminalami abonenckimi a odpowiednim wyposażeniem centrali sieci publicznej. Całkowita przepustowość kanałów dostępu podstawowego do sieci ISDN wynosi 144 kbit/s (2x 64 kbit/s + 16 kbit/s) i została ograniczona do podanych rozmiarów w celu umożliwienia wykorzystania istniejących łączy abonenckich (nieekranowana skrętka przewodów) do przenoszenia informacji w postaci cyfrowej.

2. dostęp pierwotny PRA (Primary Rate Access), którego format transmisji danych w łączu abonenckim odpowiada strukturze ramki podstawowej systemu PCM 30/32. Jego główną część tworzy 30 kanałów B o właściwościach identycznych jak analogowe kanały dostępu podstawowego. Szczelina 16 jest zajmowana przez sygnalizacyjny kanał pakietowy D, którego przepustowość została powiększona do 64 kbit/s (D64), co jest podyktowane obsługą większej liczby połączeń. Szczelina 0 jest wykorzystywana do synchronizacji ramki i jest niedostępna dla abonenta. Dostęp pierwotny daje abonentowi znacznie szersze pasmo transmisyjne i większą liczbę zestawianych jednocześnie połączeń z maksymalną przepustowością 2048 Kbit/s. Użytkownik może wykorzystywać poszczególne kanały B całkowicie niezależnie lub też łączyć je w struktury o większej przepustowości. Proces łączenia kanałów w grupy nie może być wykonywany w sposób dowolny lecz podlega ścisłym regułom. Określają one zasady tworzenia kanałów pochodnych , zawierających kilka, kilkanaście lub pełną liczbę kanałów podstawowych B

2.Styki sieci cyfrowej R, S, T, U, V

W strukturze dostępowej sieci cyfrowej ISDN wyróżnia się pięć punktów odniesienia R, S, T, U, V, z których tylko trzy styki R, S, T są objęte standaryzacją międzynarodową, a pozostałe związane z rodzajem linii i typem centrali komutacyjnej pozostają w gestii operatora sieci lub producenta centrali.

Funkcjonowanie styku R jest związane z niestandardowym interfejsem dołączanego urządzenia analogowego (np. RS 232, V.34, X.21/24), innego niż interfejs instalowany w terminalach cyfrowych ISDN. Urządzenia takie wymagają stosowania specjalizowanych adapterów TA (Terminal Adapter) spełniających trzy funkcje: konwersję interfejsu urządzenia do jednego ze styków ISDN (S lub T), adaptację szybkości do przepływności podkładowej 16/64 kb/s i zapewnienia synchronizacji współpracujących urządzeń.

Integralną część standardu ISDN stanowi styk S - będący właściwą magistralą użytkownika umożliwiającą fizyczne przyłączanie maksymalnie do 8 terminali lokalnych - i przystosowany do prowadzenia komunikacji typu punkt-punkt bądź punkt-wielopunkt. Istnieją trzy odmiany styku S. Wersja podstawowa S0 jest określona przez konfigurację kanałów 2B+D16, dwie pozostałe są przystosowane do szerokopasmowych infrastruktur regionalnych: S1 w konfiguracji 23B+D64 dla USA i Japonii oraz S2 (30B+D64) dla Europy.

Uproszczona wersja styku S przeznaczona wyłącznie do transmisji typu punkt-punkt jest oznaczana jako styk T (T0, T1, T2) i stanowi umowną granicę między siecią operatora, a częścią prywatną u użytkownika. Za wyjątkiem maksymalnej przepływności (poszerzonej o fragmenty pasma dla utrzymania, ramkowania i zapewnienia dwukierunkowości przekazów), wszystkie pozostałe własności styku takie jak: sposób tworzenia ramek, wielkość przepływności użytkowych czy kody transmisyjne są identyczne jak w styku S.

Dokładnie znormalizowana pod względem elektrycznym i funkcjonalnym czteroprzewodowa prywatna magistrala abonencka styku S, wyposażona w odpowiednie układy dopasowujące TR (Terminators) zezwala na jednoczesną pracę do 8 terminali abonenckich rozmieszczonych w odległości do 500 m. W konfiguracji najprostszej z pojedynczym terminalem TE (Terminal Equipment) maks. długość magistrali abonenckiej typu S/T wynosi 1000 m. Magistrala fizycznie reprezentuje dwie symetryczne, zrównoważone i dopasowane falowo (w zakresie 75-150 Ω ) zakończone terminatorami TR pary przewodów, z których każda realizuje transmisję jednokierunkowo. Na poziomie styku S (S/T) stosuje się zmodyfikowany (a nie standardowy ) kod AMI (Alternate Mark Inversion).

Za pomocą styku U, zlokalizowanego na odcinku linii abonenckiej łączącej użytkownika sieci ISDN z jego centralą, dokonuje się transmisja sygnałów cyfrowych przez dwuprzewodową linię telefoniczną. Styk U nie podlega standaryzacji międzynarodowej. Przepływność kanałowa (przepustowość) w jednym kierunku na styku U winna wynosić nie mniej niż 160 kb/s; składają się na nią:

·  dwa kanały informacyjne B po 64 kb/s o łącznej szybkości 128 kb/s;

·  jeden kanał sygnalizacyjny D o szybkości 16 kb/s;

·  kanał utrzymaniowy M (Maitanance) zajmujący 4 kb/s;

·  sygnały synchronizacji ramki wymagające przepływności 12 kb/s.

Dla zapewnienie dwukierunkowości przekazów przez jedną linię transmisyjną na styku U stosuje się dwie metody: starszą, znaną jako ping-pong wymagającą podwojenia pasma przenoszenia (320 kb/s) lub bardziej nowoczesną z kasowaniem echa za pomocą procesorów sygnałowych, dającą narzut dwukierunkowości tylko 32 kb/s. Powszechnie stosowana jest metoda z kasowaniem echa, zawężająca łączną przepływność kanałową dla dupleksowej transmisji do 192 kb/s.
 

3.Rodzaje terminali i urządzeń pośredniczących

   W standardach ISDN przewiduje się sprzęganie z siecią zupełnie nowych, cyfrowych terminali TE 1 (Terminal Equipment type 1) oraz włączanie istniejących analogowych terminali TE 2 (Terminal Equipment type 2) przez specjalizowane adaptery TA (Terminal Adapter). Połączeń z siecią ISDN dokonuje się przez zakończenie sieciowe NT, przyjmujące różne postaci (NT, NT1, NT1+TA i in.).

Urządzenia końcowe zaliczane do grupy TE1 (cyfrowe, wyłącznie dla ISDN) można podzielić ze względu na złożoność i stopień integracji funkcji na trzy grupy:

·  terminale jednofunkcyjne (proste) - przeznaczone do realizacji wybranej usługi ISDN. Typowymi przykładami są: telefon cyfrowy ISDN wyposażony w wyświetlacz z klawiaturą oraz usługi dodatkowe, urządzenie faksowe grupy 4, terminal ekranowy z klawiaturą itp.;

·  terminale mieszane (niefoniczne) - integrujące wiele rodzajów usług transmisyjnych (drukarki, skanery, pamięci masowe różnego rodzaju) w celu realizacji usług nowego typu: prezentacji i korekty tekstów, przetwarzania obrazów graficznych, aktualizacji przeglądanych zbiorów, edycji i archiwowania;

·  terminale wielofunkcyjne (złożone) - spełniające proste funkcje stacji roboczej sieci ISDN przez łączenie usług obliczeniowych z telekomunikacyjnymi i obejmujące również terminale wideokonferencyjne.

Rodzaje urządzeń pośredniczących

Standard ISDN przewiduje wyposażenie istniejącej sieci publicznej po stronie abonenta w zakończenie sieciowe NT (Network Termination) ze stykami S i U lub zakończenie sieciowe NT 1 ze stykami T i U zapewniającymi dopasowanie elektryczne i falowe dwuprzewodowej zewnętrznej linii telefonicznej (styk U) z czteroprzewodową, dwuparową wewnętrzną magistralą abonenta (styk S lub S/T). Adaptacja niestandardowych interfejsów typu R obejmuje nie tylko konwersję sygnałów elektrycznych (prądy, poziomy napięć, złącza, styki), ale przede wszystkim adaptację programową (kody transmisyjne, algorytmy pracy, rodzaje transmisji, konwersję szybkości, sygnalizację) w odniesieniu zarówno do kanałów przesyłających informację (B), jak i kanałów sygnalizacyjnych (D).

Konstrukcja urządzeń pośredniczących typu NT zwykle zapewnia kilka typów interfejsów, dostosowanych do wielu niestandardowych urządzeń końcowych

4.Usługi ISDN

Usługi w sieci ISDN można podzielić na:

·  usługi przenoszenia (bearer services), czyli usługi transportowe dotyczące sposobu transmisji sygnałów cyfrowych między terminalami użytkowników, definiowane na styku terminal-sieć. Usługi te określają możliwości sieci ISDN w zakresie trybu transmisji, wielkości przepływności i stosowanych protokołów transmisyjnych. Nie jest istotne, jakiego rodzaju dane są przesyłane ani do czego służą, ponieważ sieć nie zajmuje się obróbką informacji;

·  teleusługi (teleservices), zawierające oprócz odpowiednich usług przenoszenia sposoby sterowania urządzeniami końcowymi, stosowne do odpowiednich usług w sieci cyfrowej ISDN.

Do najważniejszych usług przenoszenia w trybie komutacji kanałów należą:

·  usługi o szybkości transmisji 64 kb/s umożliwiające przesyłanie nieograniczonej (dowolnej) informacji;

·  usługi przenoszenia o szybkości transmisji 64 kb/s do przesyłania sygnałów fonicznych w pasmie 3,1 kHz;

·  usługi przenoszenia do przekazu sygnałów mowy.

W sieci ISDN działającej w trybie komutacji pakietów najczęściej stosowane są następujące sposoby dostępu:

·  dostęp od strony użytkowników do sieci X.25 przez kanał D;

·  dostęp od strony użytkowników do sieci X.25 przez kanał B;

·  dostęp dla usługodawców sieci X.25, oferujących swe usługi pakietowe w sieci ISDN.

Teleusługi określają konkretne funkcje usługowe dostarczane za pomocą cyfrowej sieci ISDN. Do najważniejszych obecnie udostępnianych teleusług w sieci ISDN należą:

·  telefonia cyfrowa, zapewniająca zestawianie połączeń fonicznych wyłącznie za pomocą przekazu cyfrowego z jednoczesnym uaktywnieniem sygnalizacji abonenckiej typu DSS nr 1 przez kanał sygnalizacyjny D16. Usługa ta w sieci ISDN zapewnia standardowe pasmo przenoszenia (4 kHz), poszerzone pasmo (7 kHz), sygnały stereofoniczne (dla wideokonferencji), połączenia trójstronne lub konferencyjne;

·  teleteks, umożliwiający transmisję tekstów o znacznie rozszerzonym zbiorze znaków alfanumerycznych, również dokumentów formatu A4 przy pełnym zachowaniu ich formy i treści;

·  telefaks, polegający na przekazywaniu zarówno tekstu, jak i grafiki, dzięki analizie pikslowej oryginału wraz z rozróżnianiem kolorów;

·  wideoteks, prezentujący na ekranie monitora obrazy i informacje w trybie tekstowym, semigraficznym lub graficznym. Usługa ta akceptuje przesyłanie obrazów w postaci skompresowanej, zgodnie z zaleceniami kompresji H.261;

·  wideofonia, zapewniająca równoczesną transmisję sygnału mowy i obrazu wolnozmiennego z szybkością kilku lub kilkunastu zmian ekranu na sekundę, o charakterze rozgłoszeniowym (broadcasting) lub grupowym (multicasting) za pomocą terminali H.320;

·  poczta elektroniczna, umożliwiająca przekazywanie i przechowywanie wiadomości dla wybranego abonenta w wyodrębnionym obszarze sieci ISDN;

·  transmisja danych, przeznaczona do realizacji połączeń pomiędzy komputerami dwóch abonentów lub dostępu do wybranej sieci komputerowej. Może być realizowana w trybie komutacji kanałów lub komutacji pakietów. W jednym kanale B dostępu podstawowego BRA o szybkości podkładowej 64 kb/s można prowadzić równocześnie do 8 niezależnych transmisji danych o różnych przepływnościach (600 b/s, 1200 b/s itd.), przy czym maksymalna przepływność kanału nie może przekroczyć 57,6 kb/s.

Usługi teleakcji stanowią odrębną grupą usług sieci ISDN, dla których wspólną cechą jest przekazywanie krótkich komunikatów, zwykle wymagających małych szybkości transmisji (do 9600 b/s). Usługi te są realizowane wyłącznie w trybie transmisji pakietowej przez kanał sygnalizacyjny D16. Do tej pory zdefiniowane usługi teleakcji obejmują:

·  telealarm - zapewniający przekazywanie komunikatów o alarmie z czujników zainstalowanych u abonenta, do odpowiednich centrów dyżurnych sieci;

·  telealert - zapewniający przesyłanie komunikatów rozsiewczych (broadcasting) w przeciwnym kierunku niż telealarm, tzn. z centrum nadzorującego do poszczególnych lub wybranych terminali użytkownika;

·  telekomenda - umożliwiająca zdalne sterowanie urządzeniami abonenta wg uzgodnionego algorytmu lub diagramu czasowego przez odpowiednie systemy zarządzające. Usługa ta jest stosowana przy uaktywnianiu wielu prostych automatycznych czynności polegających na: automatycznym załączaniu i wyłączaniu źródeł energii, regulacji centralnego ogrzewania, oświetleniu obiektów, ulic, również nawadnianiu terenów, zmianie reklam i zdalnej rejestracji przekazów telewizyjnych;

·  telemetria - zapewniająca zdalny odczyt parametrów urządzeń pomiarowych zainstalowanych u abonenta sieci ISDN i przekazywanie ich do właściwego centrum rozliczeniowego (automatyczny odczyt liczników wody, gazu, energii elektrycznej, temperatury, wilgotności itp.).

5.Standard Euro-ISDN

Podjęte w ramach Unii Europejskiej działania mające na celu stworzenie ogólnoeuropejskiej sieci telekomunikacyjnej ISDN doprowadziły do podpisania w kwietniu 1989 r. porozumienia (przez 26 operatorów z 20 krajów) zwanego MoU (Memorandum of Understanding on the Implementation of European ISDN Service). Zbiór tych zaleceń i norm nazwano Euro-ISDN, a tej samej nazwy użyto wobec ogólnoeuropejskiej sieci cyfrowej ISDN. Zakres norm i zaleceń Euro-ISDN obowiązujących od 1992 r. obejmuje:

·  normalizację styków dostępu użytkownik-sieć. Dotyczy ona podstawowego (2B+D) i pierwotnego (30B+D) dostępu do kanałów zarówno od strony fizycznej (parametry elektryczne), jak i logicznej (protokoły sygnalizacyjne);

·  standaryzację styku między sieciami ISDN w płaszczyźnie międzynarodowej, w tym wymagań na ISUP (ISDN User Part) dla systemu sygnalizacyjnego SS7;

·  ustalenie obowiązkowych usług przenoszenia (bearer services), zwanych inaczej transportowymi i obejmujących: 64 kb/s nieograniczone, 64 kb/s w pasmie akustycznym 3,1 kHz, 64 kb/s dla sygnałów mowy;

W standardach sieci Euro-ISDN ujęto ponadto usługi nie zawarte początkowo w zaleceniach MoU, a obejmujące: przekazywanie mowy między abonentami ISDN - 64 kb/s, transmisję pakietową danych w kanale B z szybkością do 64 kb/s, transmisję pakietową w kanale D z szybkością do 9600 b/s.
 

6.Podsumowanie

Podstawowe cechy ISDN
Cechy charakterystyczne transmisji cyfrowej przez sieci ISDN obejmują:

·  przekaz cyfrowy z gwarantowaną przepływnością 64 kb/s bez względu
na odległość dzielącą abonentów, z możliwością zastosowania dwóch kanałów typu B udostępniających gwarantowaną przepływność 128 kb/s;

·  krótki czas zestawiania połączeń (routery) i możliwość ich likwidacji natychmiast po zrealizowaniu sesji komunikacyjnej;

·  szeroki zakres usług z równoczesnym przekazem głosu i danych (wideotelefonia);

·  transmisja z komutacją obwodów oraz pakietów;

·  deklarowana szerokość pasma (Nx64 kb/s), agregowanie kanałów;

·  sygnalizacja pozapasmowa (kanał D), nowoczesny system sygnalizacji SS7;

·  automatyczna identyfikacja numeru (ANI);

·  identyfikacja abonenta wywołującego (CLI);

·  współdziałanie z innymi sieciami (X.25, Frame Relay, SMDS, ATM i in.);

·  korzystanie ze standardowych (istniejących i komutowanych) linii telefonicznych dla dostępu podstawowego;

·  identyczna lub zbliżona taryfikacja jak dla usług podstawowych POTS.

Obecnie można stwierdzić, że ISDN jest w pełni dojrzałą techniką, z bogatą ofertą produktów, rozwiązań i usług z zakresu od 64 kb/s do 2 Mb/s. Główne zalety sieci ISDN z punktu widzenia użytkownika to:

·         bezpośredni dostęp cyfrowy do sieci (eliminacja konwersji C/A i A/C oraz modemów);

·         możliwość utworzenia trzech jednoczesnych połączeń: transmisja danych (B1), przesyłanie faksów (B2), przesłanie miniwiadomości (D);

·         możliwość agregacji przepustowości kanałów B (wideofonia - 2B);

·         jednolita obsługa różnych postaci informacji (proste funkcje sterowania połączeniami i korzystania z usług);

·         szeroki zestaw usług dodatkowych (większy niż w wielu PABX);

·         normalizacja systemu (obecnie realizuje się pełną standaryzację na szczeblu międzynarodowym);

·         uniwersalne interfejsy;

·         dostęp do Internetu na skalę masową.

Literatura:

1.„Vademecum Teleinformatyka”- Net World

2.Czasopismo Net World

3.”Wstęp do telekomunikacji”; A.Jajszczyk

...