Основное описание протоколов сети GSM дано в документах ETSI. Эти документы представляют собой некоторые группы, систематизированные по версиям.
| CM | Connection Management | Управление соединением |
| MM | Mobility Management | Управление мобильностью |
| RRM | Radio Resources Management | Управление радиоресурсом |
| LAPD | Link Access Protocol D | Процедура доступа к звену передачи данных по каналу D (m - обозначает воздушный интерфейс) |
| BTSM | Base Transceiver Station Management | Управление базовой приемопередающей станцией |
| BSSAP | BSS Application Part | Прикладная часть (подсистема) системы базовой станции |
| SCCP | Signaling Connection Control Part | каналов сигнализации |
| MTP | Massage Transfer Part | Подсистема передачи сообщений |
Рассмотренные выше функции (registration), (authentication), маршрутизации вызова (call routing), (handover) выполняются подсистемой сети, главным образом используя протоколы сигнализации системы мобильной связи, основанные на протоколах системы ОКС-7. Структура этих протоколов показана на рисунке.
Протоколы в GSM разделены на три уровня в зависимости от интерфейса, как показано на рисунке.
Участок «мобильная станция - базовая станция» использует следующие уровни. Уровень 1 - физический уровень, который использует структуры канала, рассмотренные выше, по «воздушному интерфейсу». Уровень 2 - уровень звена передачи данных по интерфейсу Um, уровень звена передачи данных - это модифицированная версия процедуры LAPD, применяемой в ISDN, называемая LAPDm. Уровень 3 - протокол, использующий также модифицированную версию LAPD, самостоятельно разделен на три следующих подслоя.
Управление радиоресурсами (RRM - Radio Resources Management) - управляет первоначальной установкой оконечных устройств, включением радио- и фиксированных каналов, их обслуживанием, а также обеспечивает процедуру хэндовера.
Управление передвижением (ММ - Mobility Management) - управляет обновлением местоположения и процедурами регистрации, а также защитой и аутентификацией.
Управление соединением (СМ - Connection Management) - осуществляет общий процесс управления установлением соединения и сигнализацией и управляет дополнительными услугами, а также службой передачи коротких сообщений.
При взаимодействии базовой приемопередающей станции (BTS) с контроллером базовой станции (BSC) используется интерфейс Abis, который обеспечивает управление базовой приемопередающей станцией (BTSM - Base Transceiver Station Management).
Передача сигналов между различными объектами в фиксированной части сети (интерфейс А) использует следующие протоколы: на уровне 1 - МТР (Message Transfer Part - подсистема передачи сообщений); на уровне 2 - SCCP (Signaling Connection Control Part - подсистема управления соединением канала сигнализации), принадлежащий системе сигнализации ОКС-7. На уровне 3 применяют перечисленные выше протоколы GSM - ММ и СМ.
Подсистема третьего уровня BSSAP (BSS Application Part - прикладная часть системы базовой станции) предназначена для связи контроллера базовой станции (BSS) с центром коммутации мобильной связи (MSC). Спецификация MAP весьма сложна и изложена на более чем 500 страницах, это - один из самых длинных документов в рекомендациях GSM.
Современные сети мобильно связи очень удобно использовать для прослушивания и шпионажа. На рынке появилось множество устройств, позволяющих вести дистанционное аудионаблюдение. Так, например GSM жучок с голосовой активацией , можно использовать в качестве сигнализации. Когда в радиусе действия аппарата будет зарегистрирован шум, устройство немедленно активируется и передаст сообщение владельцу.
Сформированные на уровне 3 сообщения помещаются в информационные поля кадров, не анализируемые уровнем 2. Задачи уровня 2 заключаются в переносе сообщений между пользователем и сетью с минимальными потерями и искажениями. Форматы и процедуры уровня 2 основываются на протоколе управления звеном передачи данных высокого уровня HDLC (High-level Data-Link Control procedures), первоначально определенном Международной организацией по стандартизации ISO и образующем подмножество других распространенных протоколов: LAPB, LAPV5 и др. Протокол LAPD, также входящий в подмножество HDLC, управляет потоком кадров, передаваемых по D-каналу, и предоставляет информацию, необходимую для управления потоком и исправления ошибок.
Рис. 3.8. Формат кадра
Кадры могут содержать либо команды на выполнение действий, либо ответы, сообщающие о результатах выполнения команд, что определяется специальным битом идентификации команда/ответ C/R. Общий формат кадров LAPD показан на рис. 3.8.
Каждый кадр начинается и заканчивается однобайтовым флагом. Комбинация флага (0111 1110) такая же, как в ОКС-7. Имитация флага любым другим полем кадра исключается благодаря запрещению передачи последовательности битов, состоящей из более чем пяти следующих друг за другом единиц. Это достигается с помощью специальной процедуры, называемой «бит-стаффингом» (bit-stuffing), которая перед передачей кадра вставляет ноль после любой последовательности из пяти единиц, за исключением флага. При приеме кадра любой ноль, обнаруженный следом за последовательностью из пяти единиц, изымается.
Адресное поле (байты 2 и 3) кадра на рис. 3.8 содержит идентификатор точки доступа к услуге SAPI (Service Access Point Identifier) и идентификатор терминала TEI (Terminal Equipment Identifier) и используется для маршрутизации кадра к месту его назначения. Эти идентификаторы, уже упоминавшиеся в первом параграфе данной главы, определяют соединение и терминал, к которым относится кадр.
Идентификатор пункта доступа к услуге
SAPI занимает 6 битов в адресном поле и фактически указывает, какой логический объект сетевого уровня должен анализировать содержимое информационного поля. Например, SAPI может указывать, что содержимое информационного поля относится к процедурам управления соединениями в режиме коммутации каналов или к процедурам пакетной коммутации. Рекомендацией Q.921 определены значения SAPI, приведенные в табл. 3.1.
Таблица 3.1. Значения SAPI
Идентификатор
TEI указывает терминальное оборудование, к которому относится сообщение. Код TEI=127 (1111111) указывает на вещательную (циркулярную) передачу информации всем терминалам, связанным с данной точкой доступа. Остальные значения (0-126) используются для идентификации терминалов. Диапазон значений TEI (табл. 3.2) разделяется между теми терминалами, для которых TEI назначает сеть (автоматическое назначение TEI), и теми, для которых TEI назначает пользователь (неавтоматическое назначение TEI).
Таблица 3.2. Значения TEI
При подключении УПАТС (представляющей собой функциональный блок NT2) к АТС ISDN общего пользования с использованием интерфейса PR1 в соответствии с требованиями стандартов ETSI, принятых и в России, ТЕ1==0. В этом случае процедуры назначения TEI не применяются.
Бит идентификации команды/ответа C/R (Command/Response bit) в адресном поле перенесен в DSS-1 из протокола Х.25. Этот бит устанавливается LAPD на одном конце и обрабатывается на противоположном конце звена. Значение C/R (табл.3.3) классифицирует каждый кадр как командный или как кадр ответа. Если кадр сформирован как команда, адресное поле идентифицирует получателя, а если кадр является ответом, адресное поле идентифицирует отправителя. Отправителем или получателем могут быть как сеть, так и терминальное оборудование пользователя.
Таблица 3.3. Биты C/R в поле адреса
Бит расширения адресного поля ЕА (Extended address bit) служит для гибкого увеличения длины адресного поля. Бит расширения в первом байте адреса, имеющий значение 0, указывает на то, что за ним следует другой байт. Бит расширения во втором байте, имеющий значение 1, указывает, что этот второй байт в адресном поле является последним. Именно такой вариант приведен на рис. 3.8. Если впоследствии возникнет необходимость увеличить размер адресного поля, значение бита расширения во втором байте может быть изменено на 0, что будет указывать на существование третьего байта. Третий байт в этом случае будет содержать бит расширения со значением 1, указывающим, что этот байт является последним. Увеличение размера адресного поля, таким образом, не влияет на остальную часть кадра.
Два последних байта в структуре кадра на рис. 3.8 содержат 16-битовое поле проверочной комбинации кадра PCS (Frame check sequence) и генерируются уровнем звена данных в оборудовании, передающем кадр. Это поле имеет ту же функцию, что и поле СВ (контрольные биты) в сигнальных единицах ОКС-7 (глава 10 тома 1), и позволяет LAPD обнаруживать ошибки в полученном кадре. В поле FSC передается 16-битовая последовательность, биты которой формируются как дополнение для суммы (по модулю 2), в которой: а) первым слагаемым является остаток от деления (по модулю 2) произведения х k (x 15 +x 14 +…+x+l) на образующий полином (х 16 +х 12 +х 5 +1), где k - число битов кадра между последним битом открывающего флага и первым битом проверочной комбинации, исключая биты, введенные для обеспечения прозрачности;
б) вторым слагаемым является остаток от деления (по модулю 2) на этот образующий полином произведения х16 на полином, коэффициентами которого являются биты кадра, расположенные между последним битом открывающего флага и первым битом проверочной комбинации, исключая биты, введенные для обеспечения прозрачности. Обратное преобразование выполняется уровнем звена данных в оборудовании, принимающем кадр, с тем же образующим полиномом для адресного поля, полей управления, информационного и FCS. Протокол LAPD использует соглашение, по которому остаток от деления (по модулю 2) произведения х16 на полином, коэффициентами которого являются биты перечисленных полей и FCS, всегда составляет 0001110100001111 (десятичное 7439), если на пути от передатчика к приемнику никакие биты не были искажены. Если результаты обратного преобразования соответствуют проверочным битам, кадр считается переданным без ошибок. Если же обнаружено несоответствие результатов, это означает, что при передаче кадра произошла ошибка.
Поле управления указывает тип передаваемого кадра и занимает в различных кадрах один или два байта. Существует три категории форматов, определяемых полем управления: передача информации с подтверждением (I-формат), передача команд, реализующих управляющие функции (S-формат), и передача информации без подтверждения (U-формат). Табл. 3.4, являющаяся ключевой в этом параграфе, содержит сведения об основных типах кадров протокола DSS-1.
Рассмотрим эти типы несколько подробнее.
Информационный кадр (I) сопоставим со значащей сигнальной единицей MSU в ОКС-7 (параграф 10.2 первого тома). С помощью 1-кадров организуется передача информации сетевого уровня между терминалом пользователя и сетью. Этот кадр содержит информационное поле, в котором помещается сообщение сетевого уровня. Поле управления 1-формата содержит порядковый номер передачи, который увеличивается на 1 (по модулю 128) каждый раз, когда передается кадр. При подтверждении приема 1-кадров в поле управления вводится порядковый номер приема. Процедура организации порядковых номеров рассматривается в следующем параграфе данной главы.
Управляющий кадр
(S) используется для поддержки функций управления потоком и запроса повторной передачи. S-кадры не имеют информационного поля и сравнимы с сигнальными единицами состояния звена LSSU в ОКС-7 (параграф 10.2 первого тома). Например, если сеть временно не в состоянии принимать 1-кадры, пользователю посылается S-кадр «к приему не готов» (RNR). Когда сеть снова сможет принимать 1-кадры, она передает другой S-кадр - «к приему готов» (RR). S-кадр также может использоваться для подтверждения и содержит в этом случае порядковый номер приема, а не передачи.
Таблица 3.4. Основные типы кадров LAPD
| формат | Команды | Ответы | Описание |
| Информационные кадры (I) | Информация | - | Используется в режиме с подтверждением для передачи нумерованных кадров, содержащих информационные поля с сообщениями уровня 3 |
| Управляющие | К приему готов (PR-receive ready) | К приему готов (RR-receive ready) | Используется для указания готовности встречной стороны к приему I-кадра или для подтверждения ранее полученных 1-кадров |
| кадры (S) | К приему не готов (RNR) | К приему не готов (RNR) | Используется для указания неготовности встречной стороны к приему I-кадра |
| Отказ/переспрос (REJ-reject) | Отказ/переспрос (REJ-reject) | Используется для запроса повторной передачи 1-кадра |
|
| Ненумерованная информация (UI-unnumbered information) | Используется в режиме передачи без подтверждения |
||
| Отключено (DM-disconnected mode) | |||
| Ненумерованные кадры (U) | Установка расширенного асинхронного балансного режима (SABME-set asynchronous balanced mode extended) | Используется для начальной установки режима с подтверждением |
|
| Отказ кадра (FRMR-frame reject) | |||
| Разъединение (DISC-disconnect) | Используется для прекращения режима с подтверждением |
||
| Ненумерованное подтверждение (UA-unnumbered ask) | Используется для подтверждения приема команд установки режима, например, SABME, DISC |
Управляющие кадры можно передавать или как командные, или как кадры ответа.
Ненумерованный кадр (U) не имеет аналогов в ОКС-7. В этой группе имеется кадр ненумерованной информации (UI), единственный из группы содержащий информационное поле и несущий сообщение сетевого уровня. U-кадры используются для передачи информации в режиме без подтверждения и для передачи некоторых административных директив. Чтобы транслировать сообщение ко всем ТЕ, подключенным к шине S-интерфейса, станция передает кадр UI с ТЕ1==127. Поле управления U-кадров не содержит порядковых номеров.
Как следует из вышеизложенного, информационное поле имеется в кадрах только некоторых типов и содержит информацию уровня 3, сформированную одной системой, например, терминалом пользователя, которую требуется передать другой системе, например, сети. Информационное поле может быть пропущено, если кадр не имеет отношения к конкретной коммутируемой связи (например, в управляющих кадрах, S-формат). Если кадр относится к функционированию уровня 2 и уровень 3 не участвует в его формировании, соответствующая информация включается в поле управления.
Биты P/F (poll/final) поля управления идентифицируют группу кадров (из табл. 3.4), что также заимствовано из спецификаций протокола Х.25. Путем установки в 1 бита Р в командном кадре функции LAPD на одном конце звена данных указывают функциям LAPD на противоположном конце звена на необходимость ответа управляющим или ненумерованным кадром. Кадр ответа с F== 1 указывает, что он передается в ответ на принятый командный кадр со значением Р= 1. Оставшиеся биты байта 4 идентифицируют конкретный тип кадра в пределах группы.
И в заключение данного параграфа, с учетом уже детально проанализированной структуры кадра уровня 2 протокола DSS-1, еще раз рассмотрим оба способа передачи кадров: с подтверждением и без подтверждения.
Передача с подтверждением. Этот способ используется только в соединениях звена данных, имеющих конфигурацию «точка-точка», для передачи информационных кадров. Он обеспечивает исправление ошибок путем повторной передачи и доставку не содержащих ошибок сообщений в порядке очередности. Этот способ подобен основному методу защиты от ошибок при передаче значащих сигнальных единиц MSU в системе ОКС-7.
Поле управления информационного кадра имеет подполя «номер передачи» и «номер приема» . Эти подполя сопоставимы с полями FSN, BSN в сигнальных единицах MSU системы ОКС-7 (параграф 10.2 первого тома). Протокол LAPD присваивает возрастающие порядковые номера передачи N(S) последовательно передаваемым информационным кадрам, а именно: N(S)=0, 1, 2,... 127, О, 1,... и т.д. Он также записывает передаваемые кадры в буфер повторной передачи и хранит эти кадры в буфере вплоть до получения положительного подтверждения их приема.
Рассмотрим передачу информационных кадров от терминала к сети (рис. 3.9). Все поступающие к сети кадры проверяются на наличие ошибок, а затем в свободных от ошибок информационных кадрах проверяется порядковый номер. Если величина N(S) выше (по модулю 128) на единицу, чем N(S) последнего принятого информационного кадра, новый кадр считается следующим по порядку и потому принимается, а его информационное поле пересылается конкретной функции сетевого уровня. После этого сеть подтверждает прием информационного кадра своим исходящим кадром с номером приема , значение которого на единицу больше (по модулю 128), чем значение N(S) в последнем принятом информационном кадре.
Предположим, что последний принятый информационный кадр имел номер N(S)== 11 и что информационный кадр с номером N(S)=12 передан с ошибкой, в результате которой отбракован функциями LAPD на стороне сети. Следующий информационный кадр с N(S)= 13 успешно проходит проверку на ошибки, но поступает к сети с нарушением очередности и отбрасывается ею при проверке порядка следования. Тогда сеть передает кадр отказа (REJ) с номером N(R)=12, который запрашивает повторную передачу информационных кадров из буфера повторной передачи терминала, начиная с кадра с N(S)=12. Сетевая сторона продолжает отбрасывать информационные кадры при проверке их на порядок следования, пока не примет повторно переданный кадр с номером N(S)= 12.
Два потока сообщений от терминала к сети и в обратном направлении для этого соединения «точка-точка» независимы друг от друга и от потоков сообщений в других соединениях «точка-точка» в том же D-канале. В D-канале с n соединениями типа «точка-точка» могут присутствовать 2п независимых последовательностей N(S)/N(R).
Передача неподтверждаемых сообщений. Управляющие кадры S и ненумерованные кадры U не содержат подполя N(S). Они принимаются, если получены без ошибок, и не подтверждаются. Управляющие кадры содержат поле N(R) для подтверждения принятых информационных кадров.
Ненумерованные информационные кадры UI не содержат ни поля N(S), ни поля N(R), поскольку они передаются в вещательном режиме с ТЕ1==127, а возможность координировать порядковые номера передачи и приема для групповых функций во всех терминалах, подключенных к одному S-интерфейсу, отсутствует.
ITU SR-NWT-001953 1991-06, ETS 300 102-1 1990-12, AT&T 801-802-100 1989-05
Стандарты ISDN (Integrated Services Digital Network – цифровая сеть с интеграцией услуг) описывают работу цифровых линий связи, поддерживающих передачу голоса, видео или данных с высокой скоростью через стандартные коммуникационные линии. ISDN обеспечивает единый интерфейс доступа к цифровой сети передачи данных для устройств, выполняющих широкий набор задач, с сохранением полной прозрачности сети для пользователей. Учитывая большой объем информации, передаваемой через сети ISDN, можно говорить что технология ISDN произвела революцию в деловых коммуникационных приложениях.
ISDN может использовать не только обычные телефонные сети, но также сети коммутации пакетов, телексные сети, сети CATV и т. д.
Приложения ISDN
В данной главе описаны следующие протоколы:
LAPD — Link Access Protocol — Channel D (протокол доступа к линии – канал D);
ISDN — Integrated Services Digital Network (цифровая сеть с интеграцией услуг).
ITU Q.921 (Blue Book)
LAPD (Link Access Protocol – Channel D или протокол доступа к линии – канал D) является протоколом канального уровня, описанным в стандарте CCITT Q.920/921. LAPD работает в асинхронном сбалансированном режиме (Asynchronous Balanced Mode или ABM). В данном случае термин «сбалансированный» означает отсутствие в соединениях ведущих и ведомых устройств. Каждая станция имеет возможность инициировать организацию соединения и управление этим соединением, обеспечивать исправление ошибок, а также передавать пакеты данных в любой момент времени. Для протокола LAPD понятия DTE и DCE являются эквивалентными.
На рисунке показан формат пакетов LAPD.
Структура пакета LAPD
Поле флага всегда имеет значение 0x7E и используется для разделения пакетов. Для того чтобы исключить появление такой же последовательности битов в пакетах, на передающей и принимающей стороне используется метод Bit Stuffing (вставка битов).
Первые два байта после флага содержат поле адреса. Формат этого поля показан на рисунке.
Поле адреса LAPD
EA1 Первый бит расширения адреса (всегда равен 0).
C/R Флаг Command/Response (команда/отклик). Пакеты, передаваемые пользователем с C/R=0, содержат команды, так же, как пакеты, передаваемые пользователю со стороны сети при C/R=1. Во всех остальных случаях пакеты содержат отклик на команды.
SAPI Идентификатор точки доступа к сервису (Service Access Point Identifier), который может принимать следующие значения:
0 Процедуры вызова/контроля.
1 Пакетный режим передачи с использованием процедур вызова/контроля I.451.
16 Передача пакетов в соответствии с X.25, уровень 3.
63 Процедуры управления уровня 2.
EA2 Второй бит расширения адреса (всегда равен 1).
TEI Идентификатор конечной точки (терминала), который может принимать следующие значения:
0-63 Используется пользовательским оборудованием без автоматического назначения TEI.
64-126 Используется пользовательским оборудованием с автоматическим назначением TEI.
127 Используется для широковещательный соединений со всеми терминальными устройствами.
Поле, следующее за адресом, называется полем управления и служит для идентификации типа кадра. Кроме того, в зависимости от типа сообщения, это поле может включать порядковый номер, а также функции управления и отслеживания ошибок.
Контрольная сумма (Frame Check Sequence – FCS), позволяющая обнаруживать ошибки при передаче данных. Контрольная сумма вычисляется отправителем пакета с использованием алгоритма, принимающего во внимание каждый бит передаваемого пакета. На приемной стороне пакета заново вычисляет контрольную сумму по тому же алгоритму и сравнивает полученный результат со значением, содержащимся в пакете.
LAPD поддерживает расширенный размер окна (по модулю 128), с возможностью передачи от 8 до 128 неподтвержденных кадров. Расширенный размер окна передачи обычно используется для спутниковых каналов, где задержка подтверждения пакетов может существенно превышать время передачи самих пакетов. Тип пакета, инициализирующего соединение, определяет модуль для сессии. При использовании окна расширенного размера к имени базового типа пакета добавляется суффикс “E” (SABME вместо SABM).
Протокол LAPD поддерживает несколько типов управляющих кадров (Supervisory Frame):
RR Подтверждение приема информационного пакета и индикация готовности к получению последующей информации.
REJ Запрос повторной передачи всех пакетов, начиная с указанного в пакете порядкового номера.
RNR Индикация состояния временной перегрузки станции (переполнение окна).
LAPD поддерживает несколько типов ненумерованных пакетов (Unnumbered Frame):
DISC Запрос на разрыв соединения.
UA Кадр подтверждения приема.
DM Ответ на запрос DISC, указывающий на режим разрыва соединения.
FRMR Отбрасывание пакета.
SABM Пакет, инициализирующий асинхронный сбалансированный режим.
SABME SABM в режиме расширенного окна.
UI Ненумерованная информация.
XID Обмен информацией.
Протокол LAPD использует единственный тип информационных пакетов
Info Информационный пакет.
Пример декодирования пакетов ISDN
За разработку стандартов ISDN отвечает CCITT (в настоящее время ITU-T). Первой публикацией группы, ответственной за разработку стандарта ISDN был набор рекомендаций ISDN 1984 года (Red Book — Красная Книга). Еще до выпуска Красной книги в разных регионах были разработаны местные и национальные версии ISDN. По этой причине рекомендации CCITT определяют только общие для всех стран стандарты ISDN, в дополнение к национальным стандартам.
Возможность использования специфических информационных элементов для отдельных стран обеспечивается за счет набора кодов (Codeset).
Ниже приведено описание большинства существующих национальных и региональных вариантов ISDN.
SR-NWT-001953 1991-06
Этот вариант используется компанией Bellcore в США. В рамках данного стандарта поддерживаются четыре специфических типа сообщений и не используются однобайтовые информационные элементы. В дополнение к элементам Codeset 0 данный вариант также поддерживает четыре информационных элемента Codeset 5 и пять информационных элементов Codeset 6.
SR-NWT-002361 1992-12
Основным различием между ISDN-1 и ISDN-2 является загрузка параметров с использованием компонент (субэлементы информационных элементов (Extended Facility). Компоненты используются для передачи информационных параметров между пользовательским оборудованием ISDN (например, ISDN-телефоном) и ISDN-коммутатором.
Другим отличием стандарта ISDN-2 являются дополнительные типы сообщений – SEGMENT, FACILITY и REGISTER, а также дополнительные информационные элементы – Segmented Message (сегментированное сообщение) и Extended Facility (расширенные возможности). Кроме того, изменены значения некоторых полей в пакетах и добавлено несколько дополнительных значений полей.
AT&T 801-802-100 1989-05
Этот вариант ISDN используется компанией AT&T в США. 5ESS является наиболее распространенной реализацией ISDN и поддерживает 19 специфических типов сообщений. 5ESS не содержит элементов Codeset 5, но поддерживает 18 информационных элементов Codeset 6 и расширенный управляющий информационный элемент.
ETS 300 102-1 1990-12
Этот вариант ISDN адаптирован всеми европейскими странами. В настоящий момент Euro ISDN поддерживает однооктетные типы сообщений и пять информационных элементов размером в один октет. В протоколе не используются элементы Codeset 5 и Codeset 6, но каждая страна вправе определять собственные информационные элементы.
DGPT: CSE P 22-30 A 1994-08
Данный вариант стандарта используется преимущественно во Франции. Декодирование VN3 и некоторые сообщения об ошибках переведены на французский язык. Данный протокол является подмножеством стандарта CCITT и поддерживает только однооктетные типы сообщений. Более новый стандарт VN4 не полностью совместим с VN3, однако более точно соответствует рекомендациям CCITT. В Как и VN3, новый стандарт содержит некоторое количество переводов. VN4 поддерживает однооктетные типы сообщений, пять однооктетных информационных элементов и два элемента Codeset 6.
1 TR 6 1990-08
Этот вариант стандарта распространен прежде всего в Германии. Протокол является подмножеством стандарта CCITT с незначительными изменениями. В протоколе частично используется английский язык, частично — немецкий.
BTNR 190 1992-07
Этот вариант протокола используется компанией British Telecom в дополнение к стандарту ETSI (см. выше). На уровнях 2 и 3 этот стандарт не соответствует структуре CCITT. Пакеты имеют заголовок размером в один октет, за которым может следовать информация. Большая часть информации кодируется с использованием IA5 и, следовательно, может декодироваться как ASCII.
AP IX-123-E
Этот протокол ранее использовался в Австралии, но сейчас вытесняется более новым австралийским вариантом ISDN. Протокол является подмножеством стандарта CCITT и поддерживает только однооктетные типы сообщений и однооктетные информационные элементы. В протоколе используются только элементы Codeset 5.
TS014 (Austel) 1995
Это новый стандарт ISDN PRI для Австралии, разработанный компанией Austel. Стандарт очень близок к ETSI.
INS-NET Interface and Services 1993-03
Сервис ISDN в Японии поддерживается компанией NTT и известен как INS-Net. Основными характеристиками INS-Net являются:
Поддержка интерфейса пользователь-сеть, соответствующего рекомендациям Голубой книги (Blue Book) CCITT.
Поддержка интерфейсов BRI и PRI.
Поддержка пакетного режима с использованием Case B.
Поддержка в сети сигнализации SS 7 ISDN User Part.
Поддержка подключения к телефонным сетям общего пользования.
Сегодня многие авиакомпании обеспечивают в своих самолетах телефонный сервис для пассажиров. Бортовые телефоны подключаются к сети T1 и соединения организуются через спутниковые каналы. Используемый протокол сигнализации основан на стандарте Q.931, однако имеет отличия от последнего и известен как ARINC 746. Лидирующими компаниями в данной области являются GTE и AT&T. При анализе протокола ARINC с использованием анализатора протоколов в качестве варианта LAPD должно быть установлено значение ARINC .
ARINC Characteristic 746-4 1996-04
Приложение 11 стандарта ARINC (Aeronautical Radio, INC.) описывает передачу сообщений сетевого уровня (уровень 3), необходимых для управления оборудованием и поддержки управления процедурами организации соединения между бортовым телефонным оборудованием (Cabin Telecommunications Unit или CTU) и системой SATCOM, North American Telephone System (NATS) или Terrestrial Flight Telephone System (TFTS). Механизм, описанный в Приложении 11, разработан на основе рекомендаций CCITT Q.930, Q.931 и Q.932 (управление вызовами), а также на основе стандартов ISO/OSI DIS 9595 и DIS 9596 (управление оборудованием). Описываемые сообщения сетевого уровня должны передаваться в поле данных пакета канального уровня.
ARINC Characteristic 746-4 1996-04
Приложение 17 к стандарту ARINC (Aeronautical Radio, INC.) определяет систему доступа пассажиров и экипажа самолетов к сервису, предлагаемому CTU и интеллектуальным оборудованием самолета. Распределительная часть CDS передает сигнализацию и телефонные каналы от пользовательской телефонной гарнитуры в коммуникационные модули кресел. Каждая зона в самолете имеет устройство, которое управляет и обслуживает кресла в пределах данной зоны.
NIS S208-6 Issue 1.1 1992-08
Этот вариант представляет собой реализацию National ISDN-1, разработанную компанией Northen Telecom. Стандарт обеспечивает интерфейс пользователь-сеть на уровне ISDN BRI между коммутатором Northern Telecom ISDN DMS-100 и терминальным оборудованием, разработанным для BRI DSL. Стандарт DMS 100 базируется на спецификации CCITT ISDN-1, рекомендациях Q-серии, ISDN Basic Interface Call Control Switching (управление коммутацией соединений для базового интерфейса ISDN) и требованиях к сигнализации и дополнительной поддержке Bellcore.
BTNR 188 1995-01
DPNSS1 (Digital Private Network Signaling System № 1 — система сигнализации частных цифровых сетей №1) является сигнальной системой на базе общего канала, используемой в Великобритании. Данная система позволяет расширить возможности, обычно доступные только в пределах одной телефонной станции PBX, на все станции PBX в частной сети. Основным назначением этой системы является передача информации между PBX в частных сетях с использованием временного интервала (time slot) 16 цифрового тракта 2048 Кбит/с (E1) или временного интервала 24 в системах 1544 Кбит/с (T1). Отметим, что при анализе данного протокола поле LAPD должно иметь значение DPNSS1.
PTT 840.73.2 1995-06
Вариант ISDN, используемый в Швеции компанией Swiss Telecom PTT, называется SwissNet. Протокол DSS1 для SwissNet полностью базируется на ETS. Незначительные поправки к последнему состоят лишь в определении различных опций стандарта и игнорировании некоторых требований. Шведский вариант использует также некоторые специфические условия (например, совместимость между пользовательским оборудованием и станциями сети SwissNet различных реализаций).
ISO/IEC 11572 1995
QSIG является мощной, интеллектуальной современной сигнальной системой, предназначенной для обмена сообщениями между частными станциями PABX. Стандарты QSIG определяют систему сигнализации на уровне Q, предназначенную, прежде всего, для общего канала (например, интерфейс G.703). Однако, QSIG будет работать при любом методе подключения оборудования PINX. Стек протоколов QSIG идентичен по структуре стеку DSSI (оба стека соответствуют модели ISO). Оба протокола имеют идентичные уровни 1 и 2 (LAPD), однако на третьем уровне протоколы QSIG и DSS1 различаются.
На рисунке показана общая структура кадров ISDN.
Структура кадра ISDN
Протокол, используемый для оставшейся часть уровня.
Нулевое значение для сообщений, передаваемых стороной, выделяющей значения ссылки на вызов, 1 — в остальных случаях.
Значение, присваиваемое в указанном сеансе связи между устройством, инициировавшим вызов и коммутатором ISDN. Данное значение используется устройствами для идентификации соединения.
Тип сообщения определяет назначение последнего. Поле типа может занимать один или два (для специфических сообщений) октета. В двухоктетных сообщения первый октет содержит восемь нулей. Полный перечень типов сообщений приведен ниже в параграфе «Типы сообщений ISDN».
В ISDN существует два типа информационных элементов — элементы размером один октет и элементы переменной длины.
Структура однооктетного информационного элемента приведена на рисунке.
Структура однооктетного элемента
Список существующих типов однооктетных информационных элементов приведен ниже.
Ниже приведена структура информационного элемента переменной длины.
Информационный элемент переменной длины.
Идентификатор информационного элемента служит уникальным обозначением данного элемента только внутри данного Codeset. Размер информационного элемента сообщает получателю о количестве следующих за этим полем байтов информационного элемента. Ниже приведен список существующих информационных элементов переменной длины.
|
Сегментированное сообщение |
||
|
Поддержка однонаправленного режима |
||
|
Идентификация вызова |
||
|
Состояние вызова |
||
|
Идентификация канала |
||
|
Возможности |
||
|
Индикатор состояния процесса (progress) |
||
|
Специфические возможности сети |
||
|
Индикатор уведомления |
||
|
Отображение |
||
|
Дата/время |
||
|
Поддержка клавишного поля |
||
|
Переключение рычага (трубки) |
||
|
Активизация режима (feature) |
||
|
Индикация режима (feature) |
||
|
Скорость передачи информации |
||
|
Транзитная задержка сквозной передачи |
||
|
Выбор и индикация транзитной задержки |
||
|
Двоичные параметры пакетного уровня |
||
|
Размер окна для пакетного уровня |
||
|
Размер пакета |
||
|
Номер вызывающего абонента |
||
|
Подадрес вызывающего абонента |
||
|
Номер вызываемого абонента |
||
|
Субадрес вызываемого абонента |
||
|
Номер перенаправления |
||
|
Выбор транзитной сети |
||
|
Индикатор перезапуска |
||
|
Совместимость с нижележащим уровнем |
||
|
Совместимость с вышележащим уровнем |
||
|
Пользователь-пользователь |
||
|
Отмена использования расширения |
||
|
Другие значения |
Зарезервированы |
|
Ниже приведены возможные типы сообщений ISDN.
|
Предупреждение |
|
|
Обработка вызова |
|
|
В процессе |
|
|
Установка (соединения) |
|
|
Соединение |
|
|
Подтверждение установки (соединения) |
|
|
Подтверждение соединения |
|
Пользовательская информация |
|
|
Отказ от временной приостановки |
|
|
Отказ от возобновления передачи данных |
|
|
Остановить |
|
|
Временно приостановить |
|
|
Возобновить |
|
|
Подтверждение остановки |
|
|
Подтверждение временной остановки |
|
|
Подтверждение возобновления |
|
|
Отказ от остановки |
|
|
Восстановление |
|
|
Подтверждение восстановления |
|
|
Отказ от восстановления |
|
Разъединение |
|
|
Освободить |
|
|
Подтверждение рестарта |
|
|
Завершение освобождения |
Базовый интерфейс (Basic Rate Interface) является одним из двух видов сервиса, предоставляемых ISDN в настоящее время. Канал BRI состоит из двух B-каналов и одного канала типа D (2B + D). B-каналы работают на скорости 64 Кбит/с, а канал D поддерживает скорость 16 Кбит/с. Интерфейс BRI используется в основном для настольных приложений (например, организация доступа в Internet для небольшой компании).
Команда/отклик (Command/Response). Флаг C/R занимает один бит в поле адреса и позволяет идентифицировать пакет как команду или отклик на переданную ранее команду.
Существует три основных набора кодов (Codeset). В каждом кодовом наборе раздел информационных элементов определяется в соответствии со связанным вариантом протокола.
Codeset 0 кодовый набор, используемый по умолчанию, содержит набор информационных элементов, соответствующий рекомендациям CCITT.
Codeset 5 специфический для страны кодовый набор.
Codeset 6 специфический для сети кодовый набор.
Одна и та же величина может иметь разное значение в различных наборах Codeset. Большинство элементов могут появляться в кадре только один раз.
Для изменения кодового наборов могут использоваться два метода:
Пользовательское оборудование (Customer Premises Equipment или CPE) включает оборудование ISDN, размещаемое у пользователя и применяемое для подключения к сети ISDN. Такими устройствами могут быть телефон, компьютер, телекс, телефакс и так далее. Исключением являются устройства с интерфейсом NT1 в трактовке FCC и CCITT. Правила FCC рассматривают модули NT1 как оборудование CPE, поскольку NT1 устанавливается у пользователя, однако CCITT считает NT1 частью сети. Следовательно, граница между пользователем и сетью определяется в зависимости от принятого варианта.
ISDN поддерживает три типа логических цифровых коммуникационных каналов, которые выполняют следующие функции:
B-канал используется для передачи информации (данные, видео и голос).
D-канал используется для передачи сигнализации и пакетов данных между пользовательским оборудованием и сетью.
H-канал выполняет те же самые функции, что и D-канал, однако работает при скорости, превышающей DS-0 (64 Кбит/с).
Устройства, служащие для соединения CPE и сети. Кроме факсов, телефонов, компьютеров могут использоваться следующие устройства:
TA Терминальный адаптер (Terminal Adapter). TA используется для подключения не-ISDN устройств к сети ISDN.
LE Local Exchange (локальная станция). Используется в телефонной станции (Central Office — CO). LE работает с протоколом ISDN и является частью сети.
LT Local Termination — LT (Локальное окончание). Используется для обозначения LE, служащих для работы с Local Loop (абонентский шлейф).
ET Exchange Termination (завершение станции). Используется для обозначения LE, отвечающих за функции коммутации.
NT Network Termination — NT (оборудование завершения сети). Существует два вида NT, выполняющих различные функции:
TE Terminal Equipment — TE (терминальное оборудование). Любое пользовательское устройство (например, телефон или факсимильный аппарат). Существует два типа TE:
TE1 – оборудование, не совместимое с ISDN.
Опорные точки (reference point) ISDN определяют точки связи между различными устройствами. Предполагается, что с разных сторон опорной точки могут использоваться различные протоколы. Основные опорные точки перечислены ниже:
R связь между оборудованием TE, не совместимым с ISDN, и TA.
S связь между TE или TA и оборудованием NT.
T связь между коммутационным оборудованием пользователя и завершением абонентского шлейфа.
U Узловая точка между оборудованием NT и LE. Эта точка может определяться как граница сети в случае использования определения FCC для терминала сети.
На рисунке показаны функциональные узлы ISDN и опорные точки.
Link Access Protocol – Channel D (протокол доступа к линии – Канал D) представляет собой протокол канального уровня, работающий с битовыми потоками (бит-ориентированный протокол). Основной задачей этого протокола является безошибочная передача последовательности битов на физическом уровне (уровень 1).
ISDN PRI (Primary Rate Interface — основной интерфейс) является одним из двух видов сервиса, предоставляемых в современных сетях ISDN. Реализация PRI зависит от принятого стандарта и может отличаться в разных странах. В Северной Америке PRI поддерживает 23 B-канала и один канал D (23B + D), а в Европе — 30 каналов типа B и один D-канал (30B + D).
В Америке каналы B и D работают со скоростью 64Кбит/с. Следовательно, если D-канал в некоторых случаях не используется в качестве канала управления, он может служить как дополнительный B-канал. PRI 23B + D работает с заданной CCITT скоростью 1544 Кб/с.
Европейский вариант PRI содержит 30 каналов B и один D-канал (30B + D). Так же как и в американском стандарте, все каналы работают на скорости 64Кбит/с. PRI 30B + D работает с заданной CCITT скоростью 2048 Кбит/с.
Идентификатор точки доступа к сервису (Service access point identifier — SAPI) — первая часть адреса каждого пакета.
Идентификатор оконечного терминала (Terminal End Point Identifier) — вторая часть адреса каждого пакета.
ISDN - это попытка стандартизации услуг абонента, интерфейса пользователь/сеть и сетевых и межсетевых возможностей. Стандартизация услуг абонента производится для создания гарантированного уровня международной совместимости. Стандартизация ин пользователь/сеть стимулирует производителей к разработке данного интерфейса. Стандартизация сетевых и межсетевых возможностей помогает достичь цели построения глобальной мировой сети и обеспечивает гарантии, что сети ISDN смогут легко друг с другом связываться. Пользовательская оснастка ISDN включает приложения высокоскоростной обработки изображений (такие как факсими- ле Группы IV), дополнительные телефонные линиидля обеспечения телекоммутирующей индустрии, высокоскоростную передачу файлов, средства видеоконференций, средства передачи голосовой информации. Многие электронные почтовые службы начинают уже предлагать услуги ISDN по тарифу.
Компонентами ISDN являются терминалы, терминальные адаптеры, сетевые терминаторные устройства, терминаторное оборудование линии и терминаторное оборудование обмена. Терминалы ISDN имеются двух типов. Специализированные терминалы ISDN относят минальному оборудованию типа 1 (TE1). Терминалы не ISDN, такие как DTE, относятся к терминальному оборудованию типа 2 (ТЕ2). ТЕ1 подключаются к сети ISDN посредством четырехжильной скрученной пары. ТЕ2 подключаются к сети ISDN через терминальный адаптер. Терминальный адаптер ISDN может быть как отдельным устройством, так и платой в ТЕ2. Если ТЕ2 не имеет внутри себя платы терминального адаптера, то он подключается к ней посредством стандартного интерфейса физического уровня (например, EIA-232-C, V.24 или V.35).
За ТE1 и TE2 располагается следующая точка соединения в сети ISDN - сетевое терминаторное устройство типа 1 (network termination type 1 - NT1) или сетевое терминаторное устройство типа 2 (network termination type 2 -NT2). Эти устройства подк при помощи четырех проводов со стандартной двухпроводной петлей. В северной Америке NT1 используется в качестве оборудования заказчика (получателя). В других частях земного шара NT1 используется почтальоном (носителем). NT2 - это более сложное устройство, в основном используемое для секретного цифрового обмена.
Оно обеспечивает функции уровня протокола 2 и уровня протокола 3, а также услуги концентрации. Существуют также устройства NT1/2; они обеспечивают в одном устройстве функции NT1 и NT2. В ISDN специфицируется ряд ссылочных точек. Эти ссылочные точки определяют логический интерфейс между функциональными группами TA и NT1. Ссылочные точки ISDN включают R (ссылочные точки между оборудованием не ISDN и TA), S (ссылочные точки между пользовательскими терминалами и NT2), T (ссылочные точки между устройствами NT1 и NT2) и U (ссылочные точки между устройствами NT1 и терминаторным оборудованием линий в несущей сети). Ссылочные точки U релевантны только в Северной Америке, где функции NT несущей сетью не обеспечиваются.
Интерфейс ISDN с базовой скоростью передачи (ISDN Basic Rate Interface - BRI) предлагает два В-канала и один D-канал (2B+D). В-канал BRI осуществляет передачу на скорости 64 kbps и предназначен для переноса данных пользователя. D-канал осуществялет передачу на скорости 16 kbps, что означает передачу управляющей и сигнальной информации, хотя при определенных обстоятельствах может обеспечиваться передача данных пользователя. Сигнальный протокол D-канала включает уровни 1-3 модели OSI. BRI также беспечивает управление пакетами и другие возможности, что повышает скорость передачи до 192 kbps. Спецификация физического уровня BRI - CCITT I.430. Интерфейс ISDN сосновной скоростью передачи (ISDN Primary Rate Interface - PRI) предлагает 23 В-канала и один D-канал с общей скоростью передачи 1.544 Mbps (D-канал PRI имеет скорость передачи 64 kbps). ISDN PRI в Европе, Австралии и других земного шара имеет 30 В-каналов плюс один D-канал (64-kbps) с общей скоростью передачи 2.048 Mbps. Спецификация физического уровня PRI - CCITT I.431.
Форматы пакета физического уровня (уровня 1) ISDN различаются в зависимости от того, является ли пакет исходящим (от терминала к сети) или входящим (от сети к терминалу). Оба интерфейса физического уровня представлены на следующей иллюстрации имеет длину в 48 бит, 36 бит из которых представляют данные. F-биты обеспечивают синхронизацию. L-биты регулируют среднее значение бит. Е-биты используются для обеспечения возможности конкуренции, когда несколько терминалов, расположенных на пассивной шине, состязаются за доступ к каналу. А-биты активизируют устройства. S-биты еще не определены. B1, B2 и D-биты - это биты данных пользователя.
К одной схеме физически может быть подключено несколько пользовательских устройств ISDN. При такой конфигурации в случае, если два терминала одновременно осуществляют передачу, могут возникнуть конфликты. ISDN, следовательно, обеспечивает воз определения конкуренции за право доступа к каналу. Когда NT получает от ТЕ D-бит, он отсылает назад эхо-бит в позиции Е-бита. ТЕ ожидает следующий Е-бит тем же самым, что и последний переданный им D-бит.
Терминалы не могут начинать передачу до тех пор, пока они не обнаружат специфическое число единиц (индицирующее "нет сигнала"), соответствующее ранее установленному приоритету. Если ТЕ определяет, что эхо-бит (Е) отличается от его D-бита, он емедленно прекратить передачу. В этом заключается простейшая техника, гарантирующая, что передавать D-сообщения в каждый момент времени может только один терминал. После успешной передачи D-сообщения приоритет терминала уменьшается, что, в свою очередь, требует от него перед началом новой передачи определения большего количества следующих друг за другом единиц. Терминалы могут не увеличивать свой приоритет до тех пор, пока все остальные устройства на той же самой линии имеют возможность передавать D-сообщения. Телефонные соединения имеют наивысший по сравнению с другими услугами приоритет. Сигнальная информация имеет наивысший приоритет по сравнению с несигнальной информацией.
Уровень 2 сигнального протокола ISDN - это процедура доступа к каналу (Link Access Procedure), D-канал, также известный как LAPD. LAPD похож на протокол высокого уровня управления каналом передачи данных (High-Level Data Link Control - HDLC). спользуется акроним LAPD, это означает, что по D-каналу гарантированно передается управляющая и сигнальная информация. Формат пакета LAPD очень похож на HDLC и подобно тому, как это делается в HDLC, в LAPD используются управляющие, информационные и н нумированные пакеты. Протокол LAPD специфицирован в CCITT Q.920 и CCITT Q.921.
Флаги и управляющие поля LAPD идентичны их аналогам из HDLC. Адресное поле LAPD может иметь длину один или два байта. Если бит расширения первого байта адреса установлен, то адрес имеет длину один байт; если бит не установлен, адрес имеет дли айта. Первый адресный байт содержит идентификатор точки получения услуг (service access point identifier - SAPI), обнародующий портал, на котором обеспечиваются услуги LAPD уровня 3. Бит C/R идентифицирует - содержит ли пакет команду или ответ. Поле онцевого терминала (terminal end-point identifier - TEI) идентифицирует единичный терминал или множество терминалов.
Две спецификации уровня 3 используются для определения в ISDN передачи сигналов: CCITT I.450 (также известная как CCITT Q.930) и CCITT I.451 (также известная как CCITT Q.931). Оба эти протокола поддерживают соединения типа пользователь-пользо с коммутацией каналов. В них специфицированы различные вызовы установления связи, прекращения связи, информационные и другие сообщения, включая SETUP, CONNECT, RELEASE, USER INFORMATION, CANCEL, STATUS и DISCONNECT. Эти сообщения функционально схожи с аналогичными сообщениями из протокола X.25.
