Еще один аргумент в пользу ISDN - наиболее прямой и естественный путь к организации реальных видеоконференций. Правда, число участников не должно превышать четырех, однако рабочие совещания двух-трех человек можно проводить в режиме реального времени.
В определенной степени на рост интереса к ISDN оказывает влияние развитие систем мультимедиа. Так, многие коммерческие радиостанции на Западе используют ISDN для передачи стереозвука с высоким качеством. Кроме того, сейчас на рынке появились охранные системы и системы видео наблюдения, работа которых основана на использовании принципов ISDN.
Факсы нового поколения.
Если вы не хотите простаивать перед факсами часами в ожидании необходимого документа и не желаете повторять передачу несколько раз, из-за того, что переданный текст не читаем, Вам необходимо перейти на факсимильные аппараты нового поколения.
Одно из главных преимуществ использования цифровых технологи в связи, это дополнительные услуги, которые последнее время становятся популярны среди пользователей учрежденческих мини-АТС. Назовем самые известные из них:
· различные виды переадресации вызовов;
· перехват вызова;
· автодозвон после освобождения занятой линии;
· предоставление отдельного номера для каждого устройства, подключенного к линии ISDN;
· определение номера, с которого осуществляется входящий вызов (АОН);
· запрет как входящего, так и исходящего вызовов;
· наведение справки во время разговора (удержание вызова);
· конференцсвязь;
· организация закрытой группы абонентов;
· будильник;
· вызов по определенному номеру;
· идентификация следующего вызова во время разговора ("ожидание вызова");
· прямой вызов абонента под добавочным номером, минуя оператора мини-АТС;
· голосовая почта;
· соединение с абонентом, звонившим во время разговора или при отсутствии вызываемого, т.е. после очередного поднятия трубки.
Все эти услуги интегрированы в технологию ISDN и доступны любому абоненту ISDN. Так же существует много дополнительных услуг, которые обрабатываются на уровне ISDN оборудования и не требуют поддержки со станции.
1.4 Преимущества ISDN
Прежде чем переходить к описанию общих достоинств ISDN, хочу привести несколько частных примеров. Например, многие руководители имеют специальную кнопку на своих телефонах, с помощью которой они могут мгновенно связаться с секретаршей (нулевое время установления связи). ISDN-телефоны обеспечивают моментальную связь с одним из нескольких наперед заданных абонентов в любой точке мира по нажатию всего одной кнопки. Еще одна возможность - отображение телефонного номера, имени и адреса звонящего на дисплее в момент звонка. В более сложном варианте, когда телефон подключен к компьютеру, монитор ПК может отображать соответствующую запись о звонящем из базы данных. В случае BRI оба B-канала могут быть объединены, например, для обеспечения более быстрого доступа к провайдеру Internet, а при поступлении входящего вызова один канал B тут же освобождается; по завершении разговора канал B автоматически подключается к передаче данных.
Общие же достоинства ISDN состоят в следующем.
Во-первых, ISDN поднимает по сравнению с модемами порог в 56 Кбит/с для скорости обмена данными между компьютерами по обычной телефонной сети. ISDN позволяет оперировать одновременно несколькими цифровыми каналами по одной телефонной проводке, и таким образом использовать ее для передачи цифрового, а не аналогового сигнала. С помощью протоколов объединения каналов типа BONDING или многоканального PPP базовый интерфейс обмена позволяет достичь скорости передачи несжатых данных в 128 кбит/с. Кроме того, задержка, т. е. время от отправки вызова до установления связи, для линий ISDN меньше в несколько раз.
Во-вторых, ранее каждому устройству была необходима отдельная телефонная линия, если они должны были работать одновременно. Например, отдельная линия была нужна для телефона, факса, модема, моста/маршрутизатора и системы видеоконференций. В случае ISDN сигналы от нескольких источников можно комбинировать для передачи по одной линии, причем ISDN предоставляет единый интерфейс для всех источников.
В-третьих, вместо отправки вызова по основному каналу абонента в случае обычной телефонной системы ISDN посылает цифровой пакет по отдельному внешнему каналу. С одной стороны, этот сигнал никак не влияет на уже установленные соединения, с другой - установление связи происходит очень быстро. Сигнализация позволяет также определить, кто звонит, а телефонное оборудование ISDN может автоматически принимать решение, куда перенаправить звонок.
1.5. Концепция ISDN
Определив в общих чертах сферу применения ISDN и рассмотрев ее основные возможности, перейдем теперь к рассмотрению технологических особенностей одной из самых перспективных телекоммуникационных систем современности.
Основные принципы ISDN
Как уже говорилось выше, технология ISDN имеет концептуальные отличия от принципов, используемых в аналоговой телефонии. Каковы же эти отличия?
Основной отличительной особенностью сети ISDN от обычной аналоговой телефонной сети является то, что ISDN-станции обеспечивают коммутацию цифровых, а не аналоговых, потоков. Следует заметить, что в последнее время появилось много аналоговых АТС, использующих цифровую коммутацию аналоговых сигналов. В отличие от таких станций, коммутаторы ISDN коммутируют именно цифровые потоки. Преобразование аналоговых сигналов в цифровые происходит на уровне ISDN-терминалов (т.е. на оборудовании конечных пользователей), в связи с чем ISDN-станция имеет возможность коммутировать однородные цифровые потоки, "не зная", что же именно в данный момент передается по каналу.
Второй особенностью ISDN является реализация принципа единой распределенной телефонной станции. Согласно данному принципу, все станции в рамках одной ISDN-сети логически объединены в единую большую станцию и абонентами могут рассматриваться в качестве цельного ISDN-комплекса. Использование указанного принципа позволяет оптимизировать нагрузку на каналы связи (например, минимизируя маршруты соединения между абонентами), а также предоставляет ряд услуг, не принятых в аналоговой телефонии (например, введение единого плана номеров).
Нельзя обойти вниманием и такую важную особенность, отличающую ISDN от аналоговых сетей, как практически мгновенное установления соединения. Максимальная задержка в ISDN-сети не превышает 30 мс на каждый узел связи.
Четвертой отличительной особенностью новой технологии является способность ISDN-станций осуществлять автоматическую маршрутизацию соединений, что особенно важно в случаях, когда между станциями имеется несколько альтернативных путей соединения и необходимо выбрать наиболее оптимальный.
2. Описание технологии ISDN
Технология ISDN различает две основных разновидности логических транспортных каналов.
PRI (Primary Rate Interface) обеспечивает пропускную способность 2 Мбит и используется в основном как магистральный канал связи между телефонными узлами и/или потребителями.
BRI (Basic Rate Interface) инкапсулирует два B (bearer) канала данных, каждый пропускной способностью 64 Кбит, и один канал D (delta), используемый для сигнализации. Часто интерфейс BRI называют поэтому "2B+D". Общая пропускная способность BRI составляет 144 Кбит, однако для передачи данных может использоваться один или два B-канала, что дает в итоге пропускную способность 64/128 Кбит.
Абонентские точки ISDN, как правило, подключаются с использованием BRI. Преимуществом здесь является то, что организовать ISDN-точку достаточно легко и относительно дешево.
Благодаря тому, что BRI содержит два различных канала данных, ISDN-линию одновременно может использовать два абонента - либо для двух телефонных разговоров, либо для телефонного разговора и передачи данных, в том числе Интернет. Вообще же к ISDN-линии можно подключить до 8 различных устройств, каждое из которых получит собственный идентификационный номер.
2.1. Интерфейсы ISDN: BRI и PRI
Одним из основных элементов любой коммуникационной системы являются линии связи и принципы, положенные в основу их функционирования. Что касается ISDN, то исторические реалии развития и внедрения этой технологии неизбежно привели к использованию в рамках ISDN одновременно нескольких принципиально различных типов соединительных линий, или интерфейсов. В первую очередь это связано с тем, что "смена вех" в истории телефонии происходит не скачкообразно, а постепенно, как бы плавно "перетекая" из одного (аналогового) состояния в другое (цифровое). Наступление эпохи ISDN происходит безболезненно для пользователей традиционных телефонных услуг, с постепенным вытеснением принципов аналоговой телефонии. Именно поэтому полноценная цифровая АТС должна поддерживать, помимо специфических ISDN-интерфейсов, и все типы соединительных линий, существующих в аналоговой телефонии.
Первоначально все телефонные станции являлись аналоговыми, и связь между ними (а также между ними и абонентами) осуществлялась посредством аналоговых соединительных линий. Однако рост нагрузки на линии связи, связанный с интенсификацией информационных потоков и расширением круга проблем, возлагаемых на телефонную связь, привел к необходимости выбора: либо увеличивать кабельную емкость через увеличение количества линий связи (что вело к значительному увеличению стоимости телефонных услуг), либо искать принципиально новые решения. В результате появились цифровые линии связи - Digital Trunk Interface (DTI), позволившие увеличить количество каналов при сохранении или даже уменьшении числа соединительных проводов.
Появившиеся в середине семидесятых первые ISDN-станции разрабатывались с учетом возможности работы с аналоговыми линиями связи и DTI, поэтому никакого диссонанса в индустрию телефонных услуг они не внесли. Подавляющее большинство абонентов продолжало пользоваться обычными аналоговыми телефонами, и ISDN-станция должна была обеспечить поддержку одновременно и цифровых ISDN-терминалов, и обычных аналоговых аппаратов.
Дальнейшее развитие цифровых принципов связи привело к увеличению численности ISDN-станций, что, в свою очередь, привело к необходимости создания специфического ISDN-интерфейса, обеспечивающего связь между ISDN-станциями. При этом физическая совместимость нового ISDN-интерфейса с DTI позволяет абонентам ISDN-станций наряду с ISDN-терминалами по-прежнему использовать аналоговые телефонные аппараты, модемы и факсы.
В ISDN-сетях используются два специфических типа интерфейсов: интерфейс базового уровня BRI (Basic Rate Interface), регламентирующий соединение ISDN-станции с абонентом, и интерфейс первичного уровня PRI (Primary Rate Interface), обеспечивающий связь между ISDN-станциями.
Логически BRI представляет собой особым образом структурированный цифровой поток, разделенный на три канала: два информационных канала типа В с пропускной способностью 64 Кбит/с каждый и один служебный канал типа D с пропускной способностью 16 Кбит/с. Именно поэтому BRI имеет еще одно наименование - 2В+D. При использовании BRI в качестве связующего звена между ISDN-станцией и цифровым телефонным аппаратом по В-каналам передается оцифрованные речевые сигналы, при организации же удаленного доступа к ПК и ЛВС или выхода в Internet В-каналы используются для обмена данными. При этом по одной линии BRI могут передаваться два независимых потока сообщений - по числу В-каналов. D-канал, как уже говорилось выше, выполняет служебные функции.
В числе основных функций можно назвать следующие: передача служебной информации (сигналы вызова, маршрут звонка, номера вызываемого и вызывающего абонентов и т.д.), одновременное обслуживание нескольких В-каналов, осуществление контроля занятости В-каналов, присвоение каждому абоненту определенного имени (при включении данного абонента в базу данных на ISDN-станции), вывод номера и имени звонящего абонента на экран дисплея ISDN-терминала и многое другое. Физически BRI реализуется либо в виде U-интерфейса, либо в виде S/T-интерфейса. U-интерфейс предназначен для работы с удаленными пользователями (до 4-7 километров) и представляет собой витую пару. Функционирование U-интерфейса основано на использовании дуплексного режима (full-duplex), т.е. передачи потока по линии связи в обоих направлениях одновременно. Посредством же S/T-интерфейса осуществляется разводка внутри офиса компании либо квартиры с помощью двухпарного кабеля; при этом обеспечивается параллельное подключение до восьми устройств. Для согласования U- и S/T-интерфейсов обычно используются сетевые оконечные блоки Network Terminator (NT1), т.к. изначально предполагалось, что все ISDN-устройства, телефоны и т.д. будут работать только с S/T-интерфейсом. Однако сейчас выпускаются устройства, которые могут работать напрямую с U-интерфейсом, поскольку имеют встроенный блок NT1; в этом случае необходимость в автономном блоке NT1 отпадает. ISDN-станции, в которые стекаются BRI-интерфейсы, соединяются между собой широкополосными магистралями, поддерживающими интерфейс первичного уровня PRI.
Логическое строение коммутируемого соединения ISDN BRI начального уровня, не зависимо от кабельного исполнения, выглядит так:
· U-кабель – обычный двухпроводный кабель, использующийся для аналоговых телефонов
· Сетевое окончание – небольшой модуль, необходимый для согласования ISDN устройств клиента.
· ST – кабельная проводка клиента, с возможностью разводки по розеткам.
Логически PRI построен по тому же принципу, что и BRI-интерфейс: определенное количество В-каналов и один D-канал. Иными словами, PRI можно представить в виде формулы nB+D (23В+D в США и Японии, где действует стандарт Т-1, и 30В+D в Европе, где действует стандарт Е-1). При этом следует помнить, что D-каналы в PRI и BRI отличаются пропускной способностью: если в BRI быстродействие D-канала равно 16 Кбит/с, то в PRI - 64 Кбит/с.
Соединение межстанционного уровня или для организации высокоскоростного соединения ISDN PRI. Выполняется либо на коаксиальном или на оптическом кабеле. Строение ISDN PRI выглядит так:
2.2. Уровни обмена сигналами
2.2.1. Уровень 1
Форматы блока данных физическoго уровня (Уровень 1) ISDN различаются в зависимости от того, является блок данных отправляемым за пределы терминала (из терминала в сеть) или входящим в пределы терминала (из сети в терминал). Оба вида блока данных физического уровня показаны на Рис. 11-2 "Форматы блоков данных физического уровня ISDN". Длина блоков данных равна 48 битам, из которых 36 бит представляют информацию. Биты "F" обеспечивают синхронизацию. Биты "L" регулируют среднее значение бита. Биты "Е" используются для решения конфликтной ситуации, когда несколько терминалов на какой- нибудь пассивной шине претендуют на один канал. Бит "А"" активирует усройства. Биты "S" ещe не получили назначения. Биты "В1", "В2" и "D" предназначены для данных пользователя.
Физически к одной цепи может быть подключено множество устройств пользователей ISDN. Для такой конфигурации столкновения могут быть результатом одновременной передачи двух терминалов. Поэтому ISDN предусматривает средства для определения конфликтов в канале связи. При получении устройством NT бита D из ТЕ оно отражает этот бит эхо-сигналом обратно в соседнюю позицию Е-бита. ТЕ ожидает, что соседний Е бит должен быть тем же самым, что и бит D, который он передал в последней передаче.
Терминалы не могут передавать в D-канал до тех пор, пока они не распознают специфичное число единиц (указывающих на "отсутствие сигнала"), соответствующее заранее установленному приоритету. Если устройство ТЕ обнаруживает какой-либо бит в канале с эхо-сигналом (Е), отличающимся от его битов D, oнo должно немедленно прекратить передачу. Этот простой прием является гарантией того, что одновременно только один терминал может передавать свои D-сообщения. После успешной передачи D-сообщения приоритет этого терминала становится более низким, что обеспечивается путем пред'явления ему требования до передачи детектировать большее число последовательных единиц. Приоретет у терминалов может не повыситься до тех пор, пока все другие устройства на этой линии не получат возможность отправить D-сообщение. Телефонные связи имеют более высокий приоритет, чем все другие службы, а информация обмена сигналами имеет более высокий приоритет, чем несигнализирующая информация.
2.2.2. Уровень 2
Уровнем 2 протокола обмена сигналами ISDN является Link Access Procedure, D channel (Процедура доступа к каналу связи, D-канал), известная также как LAРD. LAPD аналогична "Управлению каналом передачи данных высокого уровня" (HDLC) и "Процедуре доступа к каналу связи, сбалансированной" (LAPB) (смотри Главу 12 "SDLC и его производные" и Главу 13 "Х.25", где дается более подробная информация об этих протоколах). Как видно из раскрытия его акронима, LAPD используется в D-канале для того, чтобы обеспечить поток и соответствующий прием управляющей и сигнализирующей информации. Формат блока данных LAPD (смотри Рис. 11-3) очень похож на формат HDLC; также, как НDLC, LAPD использует блок данных супервизора, информационный и и непронумерованный блоки данных. Протокол LAPD формально определен в CCITT Q.920 и SSITT Q.921.
Поля "флаг" (flag) и "управление" (control) LAPD идентичны этим полям у HDLC. Длина поля "адрес" LAPD может составлять один или два байта. Если в первом байте задан бит расширенного адреса (ЕА), то адрес состоит из одного байта; если он не задан, то адрес состоит из двух байтов. Первый байт адресного поля содержит servise access point identifier (SAPI) (идентификатор точки доступа к услугам), который идентифицирует главный вход, в котором услуги LAPD обеспечиваются Уровню 3. Бит C/R указывает, содержит ли блок данных команду или ответный сигнал. Поле "идентификатора конечной точки терминала" (terminal end-point identifier) (TEI) указывает, является ли терминал единственным или их много. Этот идентификатор является единственным из перечисленных выше, который указывает на широковещание.
2.2.3. Уровень 3
Для передачи сигналов ISDN используются две спецификации Уровня 3: CCITT 1.450 (известная также как CCITT Q.930) и CCITT 1.451 (известная также как SSITT Q.931). Вместе оба этих протокола обеспечивают соединения пользователь-пользователь, соединения с коммутацией каналов и с коммутацией пакетов. В них определены разнообразные сообщения по организации и завершению обращения, информационные и смешанные сообщения, в том числе SETUP (УСТАНОВКА), CONNECT (ПОДКЛЮЧАТЬ), RELEASE (ОТКЛЮЧЕНИЕ), USER INFORMATION (ИНФОРМАЦИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ), CANCEL (ОТМЕНА), STATUS (СОСТОЯНИЕ) и DISCONNECT (РАЗ'ЕДИНЯТЬ). Эти сообщения функционально схожи с сообщениями, которые обеспечивает протокол Х.25 (более подробно смотри в Главе 13 "Х.25"). На рис.11-4, взятом из спецификации CCITT 1.451, показаны типичные стадии обращения с коммутацией каналов ISDN.
3. Средства связи подключения к ISDN
В условиях развитого рынка услуг связи, например такого, как в Европейских странах, терминалы ISDN можно купить в обычных магазинах или специализированных фирмах, предоставляющих также и консалтинговые услуги. Естественно, терминалы соответствуют национальным стандартам страны, где они и продаются. Тем не менее анализ мирового опыта развития услуг ISDN показывает, что при массовом внедрении их возникает проблема совместимости терминального оборудования при соединении типа «из конца в конец». И тот факт, что эта проблема все еще не решена, приводит к росту жалоб пользователей ISDN на операторов ТфОП и регулирующие органы и даже к конфликтам между самими операторами.
На сегодняшний день в России продается в основном импортное терминальное оборудование ISDN. К сожалению, зарубежные фирмы-производители недостаточно знакомы с российскими стандартами, в том числе с Законом о связи Российской Федерации и требованиями Госкомсвязи РФ к оборудованию связи, подключаемому к ТфОП. Это приводит к поступлению на наш рынок оборудования, поддерживающего национальные стандарты других стран и не имеющего сертификата соответствия Госкомсвязи РФ.
Положение усугубляется еще и тем, что некоторые операторы не уделяют должного внимания процессу внедрения услуг ISDN на своей территории, и перепоручили его другим фирмам. В результате уже имеются первые жалобы абонентов на нестыковку оборудования и несовместимость услуг. Следовательно, распространение несертифицированного ISDN-оборудования приводит к замедлению процесса внедрения и даже к дискредитации услуг, предоставляемых сетью ISDN. И хотя ответственность операторов сети общего пользования за качество связи заканчивается на участке АТС — сетевое окончание (Network termination — NT), на первом этапе внедрения услуг ISDN целесообразно держать под жестким контролем Госкомсвязи РФ и операторов процесс использования абонентами только сертифицированного терминального оборудования.
3.1. Компоненты ISDN
Согласно принятому Госкомсвязи РФ определению, средства связи для подключения к станциям с услугами ISDN (Далее для краткости будем называть их средствами связи подключения к ISDN.) подразделяются на терминальное оборудование, терминальные адаптеры и средства доступа.
Классификация средств связи подключения к ISDN
на примере BRI
3.1.1. Терминальное оборудование
В соответствии со стандартами ETSI к терминальному оборудованию (terminal equipment — TE) относятся цифровые речевые терминалы ISDN, реализующие услуги телефонии в полосах 3,1 и 7 кГц, видеотерминалы, системы видеоконференц-связи, многофункциональные терминалы ISDN, телефаксы 4-й группы, терминалы телетекса. Кроме этого терминального оборудования, эталонная схема подключения к ISDN предусматривает также использование в качестве терминалов ISDN учрежденческо-производственных АТС (УПАТС).
С помощью такого оборудования пользователи могут подключиться к сети ISDN по базовому (BRI) или первичному (PRI) доступу и получать один из следующих видов услуг связи: телефонию в полосе 3,1 или 7 кГц, передачу данных, телетекс, видеотекс, видеотелефонию. Некоторые виды терминального оборудования ориентированы на поддержку нескольких услуг (например, видеотелефоны ISDN на базе ПК обеспечивают еще и прием/передачу данных). Среди терминального ISDN-оборудования выделяются терминалы со встроенным интерфейсом V.24. Это комбинированные устройства, выполняющие функции и телефона ISDN, и «цифрового модема» для передачи данных через один B-канал со скоростью до 64 Кбит/с. Подключение к компьютеру осуществляется через стык V.24 (RS-232C) при использовании тандартных средств работы с модемами.