Компьютерные сети

□ терминальное оборудование (Terminal Equipment, ТЕ) пользователя (компьютер с соответствующим адаптером, маршрутизатор, телефонный аппарат);
□ сетевое окончание (Network Termination, NT), которое представляет собой устройство, завершающее линию связи с ближайшим коммутатором ISDN.
Пользовательский интерфейс основан на каналах трех типов: В, D и Н.

Каналы типа В обеспечивают передачу пользовательских данных (оцифрованного голоса, компьютерных данных или смеси голоса и данных) с более низкими скоростями, чем 64 Кбит/с. Разделение данных выполняется с помощью техники TDM. Разделением канала В на подканалы в этом, случае должно заниматься пользовательское оборудование, сеть ISDN всегда коммутирует целые каналы типа В. Каналы типа В могут соединять пользователей с помощью техники коммутации каналов друг с другом, а также образовывать так называемые полупостоянные соединения, которые эквиваленты соединениям выделенных каналов обычной телефонной сети. Канал типа В может также подключать пользователя к коммутатору сети Х.25.

Канал типа D является каналом доступа к служебной сети с коммутацией пакетов, передающей сигнальную информацию со скоростью 16 или 64 Кбит/с. Передача адресной информации, на основе которой осуществляется коммутация каналов типа В в коммутаторах сети, является основной функцией канала D. Другой его функцией является поддержание сервиса низкоскоростной сети с коммутацией пакетов для пользовательских данных. Обычно этот сервис выполняется сетью в то время, когда каналы типа D свободны от выполнения основной функции.

Каналы типа Н предоставляют пользователям возможности высокоскоростной передачи данных со скоростью 384 Кбит/с (НО), 1536 Кбит/с (НИ) или 1920 Кбит/с (Н12). На них могут работать службы высокоскоростной передачи факсов, видеоинформации, качественного воспроизведения звука.

Пользовательский интерфейс ISDN представляет собой набор каналов определенного типа и с определенными скоростями. Сеть ISDN поддерживает два вида пользовательского интерфейса с начальной (Basic Rate Interface, BRI) и основной (Primay Rate Interface, PRI) скоростями передачи данных.

Начальный интерфейс ISDN предоставляет пользователю два канала по 64 Кбит/с для передачи данных (каналы типа В) и один канал с пропускной способностью 16 Кбит/с для передачи управляющей информации (канал типа D). Все каналы работают в дуплексном режиме. В результате суммарная скорость интерфейса BRI для пользовательских данных составляет 144 Кбит/с по каждому направлению, а с учетом служебной информации — 192 Кбит/с. Различные каналы пользовательского интерфейса разделяют один и тот же физический двухпроводный кабель по технологии TDM, то есть являются логическими, а не физическими каналами. Данные по интерфейсу BRI передаются кадрами, состоящими из 48 бит. Каждый кадр содержит по 2 байта каждого из двух каналов В, а также 4 бита канала D. Передача кадра длится 250 мс, что обеспечивает скорость передачи данных 64 Кбит/с для каналов В и 16 Кбит/с — для канала D. Помимо битов данных кадр содержит служебные биты для синхронизации кадров, а также обеспечения нулевой постоянной составляющей электрического сигнала. Интерфейс BRI может поддерживать не только схему 2В + D, но и В + D и просто D.

Начальный интерфейс стандартизован в рекомендации 1.430.

Основной интерфейс ISDN предназначен для пользователей с повышенными требованиями к пропускной способности сети. Интерфейс PRI поддерживает либо схему ЗОВ + D, либо схему 23В + D. В обеих схемах канал D обеспечивает скорость 64 Кбит/с. Первый вариант предназначен для Европы, второй — для Северной Америки и Японии. Ввиду большой популярности скорости цифровых каналов 2,048 Мбит/с в Европе и скорости 1,544 Мбит/с в остальных регионах привести стандарт на интерфейс PRI к общему варианту не удалось.

Возможны варианты интерфейса PRI с меньшим количеством каналов типа В, например 20В + D. Каналы типа В могут объединяться в один логический высокоскоростной канал с общей скоростью до 1920 Кбит/с. При установке у пользователя нескольких интерфейсов PRI все они могут иметь один канал типа D, при этом количество каналов В в том интерфейсе, который не имеет канала D, может увеличиваться до 24 или 31.

Основной интерфейс может быть также основан на каналах типа Н. При этом общая пропускная способность интерфейса все равно не должна превышать 2,048 или 1,544 Мбит/с. Для каналов НО возможны интерфейсы ЗНО + D для американского варианта и 5Н0 + D для европейского. Для каналов Н1 возможен интерфейс, состоящий только из одного канала Н11 (1,536 Мбит/с) для американского варианта и^и одного канала Н12 (1,920 Мбит/с) и одного канала D для европейского варианта. Кадры интерфейса PRI имеют структуру кадров DS-1 для каналов Т1 или Е1.

Основной интерфейс PRI стандартизован в рекомендации 1.431.
ВНИМАНИЕ-
Как каналы В, так и каналы D являются логическими каналами абонентского окончания, которое физически представляет собой одну витую пару. Каналы D и В'образуются путем применения техники TDM к физической среде, образуемой этой витой парой.
Стек протоколов ISDN
В сети ISDN существует два стека протоколов: стек каналов типа D и стек каналов типа В (рис. 22.7).
Q.931Q.9211.430/431
Рис. 22.7. Структура сети ISDN

Сеть каналов типа D внутри сети ISDN служит транспортной системой с коммутацией пакетов, применяемой для передачи сообщений сигнализации. Прообразом этой сети послужила технология сетей Х.25. Для сети каналов D определены три уровня протоколов:
□ физический протокол определяется стандартом 1.430/431;
□ канальный протокол LAP-D определяется стандартом Q.921;

□ на сетевом уровне может использоваться протокол сигнализации Q.931, с помощью которого выполняется маршрутизация вызова абонента службы с коммутацией каналов.
Каналы типа В образуют сеть с коммутацией каналов, которая передает данные абонентов, то есть оцифрованный голос. В терминах модели OSI на каналах типа В в коммутаторах

сети ISDN определен только протокол физического уровня - протокол 1.430/431. Коммутация каналов типа В происходит по указаниям, полученным по каналу D. Когда кадры протокола Q.931 маршрутизируются коммутатором, происходит одновременная коммутация очередной части составного канала от исходного абонента к конечному.

Протокол LAP-D принадлежит к семейству HDLC. Протокол LAP-D обладает всеми «родовыми чертами» этого семейства, но имеет и некоторые особенности. Адрес кадра LAP-D состоит из двух байтов — один байт определяет код службы, которой пересылаются вложенные в кадр пакеты, а второй требуется для адресации одного из терминалов, если у пользователя к абонентскому окончанию подключено несколько терминалов. Терминальное устройство ISDN может поддерживать разные услуги: установление соединения по протоколу Q.931, коммутация пакетов Х.25, мониторинг сети и т. п. Протокол LAP-D обеспечивает два режима работы: с установлением соединения и без установления соединения. Последний режим используется, например, для мониторинга сети.

Протокол Q.931 является сигнальным протоколом ISDN для участка пользователь-сеть, то есть протоколом типа UNI. Он переносит в своих пакетах ISDN-адрес вызываемого абонента, на основании которого и происходит настройка коммутаторов на поддержку составного канала типа В. Процедуру установления соединения по протоколу Q.931 иллюстрирует рис. 22.8.
После того как пользователь снял Tnv6tcv и /
фонный аппарат ISDN формиоует JS? Z /
Р Номер
вызываемого абонента, теле-

тсглхт * РУ^т пакет вызова (set ud^ и отппявлярт pro по кянэлу D ком-
„у*ш,ру ISDN, к которому он подключен. Этот коммпЗо^щ^пндшГабон:™
пакетом обработки вызова, с ппиуплл,, коммутатор отвечает аппарату абонента
гудки. Одновременно коммутатор запоминает*
31111
^
1 начинает
генерировать длинные и передает принятое сообщение слелуюптемГ
Ф 3аПР0Са
“ У
становление
соединения таблице, аналогичной таблице *!
УЩу комм
У
тат
°РУ. адрес которого он находит по

^^О^ТЙЗЙНИИ \Д^ТМТТ1Л1ГпптжпАтАг\гт rrnv^/t'nwr т-mr П пм

этом сообщение протокола Q.931 транслируется в сообщение начального адреса (Initial Address Message, I AM) протокола SS7 аналогичного назначения (на рисунке сообщения SS7 не детализированы). Проходя через сеть, сообщения SS7 переводят промежуточные коммутаторы в состояние готовности к установлению соединения. Выходной коммутатор сети, к которому подключен аппарат вызываемого абонента, преобразует сообщение начального адреса протокола SS7 в сообщение вызова протокола Q.931, на основании которого телефонный аппарат начинает звонить. Если абонент снимает трубку, то его аппарат генерирует сообщение соединения (connect), которое в обратном порядке проходит через все промежуточные коммутаторы (преобразованное, естественно, в соответствующее сообщение SS7). При обратном проходе коммутаторы устанавливают состояние соединения, коммутируя соответствующим образом каналы типа В.

Любое абонентское устройство ISDN должно поддерживать протокол Q.931, так что телефон ISDN намного сложнее своего аналогового коллеги. Как видно из рисунка, внутри сети сообщения Q.931 транслируются в сообщения протокола SS7, который является протоколом взаимодействия коммутатор-коммутатор (NNI), а затем снова преобразуются в сообщения Q.931 на абонентском окончании.
Использование сети ISDN для передачи данных

Несмотря на значительные отличия от аналоговых телефонных сетей, сети ISDN сегодня используются в основном так же, как аналоговые телефонные сети, то есть как сети с коммутацией каналов, но только более скоростные: интерфейс BRI дает возможность установить дуплексный режим обмена со скоростью 128 Кбит/с (логическое объединение двух каналов типа В), а интерфейс PRI — 2,048 Мбит/с. Кроме того, качество цифровых каналов гораздо выше, чем аналоговых. Это значит, что процент искаженных кадров оказывается гораздо ниже, а полезная скорость обмена данными существенно выше.

Обычно интерфейс BRI служит в коммуникационном оборудовании для подключения отдельных компьютеров или небольших локальных сетей домашних пользователей, а интерфейс PRI — для подключения сети средних размеров с помощью маршрутизатора.
Схема удаленного доступа через ISDN показана на рис. 22.9.

Подключение пользовательского оборудования к сети ISDN осуществляется в соответствии со схемой, разработанной ITU-T (рис. 22.10). Оборудование делится на функциональные группы, и в зависимости от группы различают несколько контрольных точек соединения разных групп оборудования между собой.

Терминальным оборудованием 1 (ТЕ1) может быть цифровой телефон или факс-аппарат. Контрольная тачка S соответствует точке подключения отдельного терминального устройства к устройству сетевого окончания (устройство типа NT1) или концентратору пользовательских интерфейсов (устройству типа NT2). ТЕ1 по определению поддерживает один из пользовательских интерфейсов ISDN: BRI или PRI.

Если пользовательское терминальное оборудование ТЕ1 подключено через интерфейс BRI, то цифровое абонентское окончание выполняется по 2-проводной схеме (как и обычное окончание аналоговой телефонной сети). Для кодирования данных на участке DSL до точки подключения к сети ISDN (контрольная точка U) в этом случае используется потенциальный код 2B1Q. Дуплексный режим DSL образован путем одновременной передачи сигналов по одной витой паре в обоих направлениях с эхо-подавлением и вычитанием своего сигнала из суммарного. Максимальная длина абонентского окончания для этого кяпиянтя гогтаиляет 5.5 км

Рис. 22.9. Удаленный доступ с использованием ISDN
S т и
Рис. 22.10. Подключение пользовательского оборудования ISDN
При использовании терминальным оборудованием ТЕ1 интерфейса PRI цифровое абонентское окончание должно представлять собой канал Т1 или Е1, то есть 4-проводную
линию с максимальной длиной около 1800 м. Соответственно на участке DSL до точки U применяется код HDB3 (Европа) или B8ZS (Америка).

Терминальное оборудование 2 (ТЕ2) в отличие от ТЕ1 не поддерживает интерфейсы BRI и PRI. Таким оборудованием может быть компьютер или маршрутизатор с последовательными интерфейсами, не относящимися к ISDN, например RS-232C, Х.21 или V.35. Для подключения подобного оборудования к сети ISDN необходимо использовать терминальный адаптер. Терминальный адаптер (Terminal Adaptor, ТА) согласует интерфейс ТЕ2 с интерфейсом PRI или BRI. Для компьютеров терминальные адаптеры выпускаются в формате сетевых адаптеров. Контрольная точка R соответствует точке подключения терминального оборудования ТЕ2 к ТА. Тип абонентского окончания не зависит от того, работает терминальное оборудование через ТА или непосредственно.

Устройства сетевого окончания 2 (NT2) представляют собой устройства канального или сетевого уровня, которые выполняют функции концентрации пользовательских интерфейсов и их мультиплексирования. Например, к этому типу оборудования относятся: офисная АТС, коммутирующая несколько интерфейсов BRI, маршрутизатор, работающий в режиме коммутации пакетов (например, по каналу D), простой мультиплексор TDM, который мультиплексирует несколько низкоскоростных каналов в один канал типа В. Точка подключения оборудования типа NT2 к абонентскому сетевому окончанию (устройству \NT1) называется контрольной точкой Т. Поскольку наличие данного типа оборудования не является обязательным (в отличие от NT1), то контрольные точки S и Т объединяются и обозначаются как контрольная точка S/Т. Физически интерфейс в точке S/Т представляет собой 4-проводную линию. Для интерфейса BRI в качестве метода кодирования выбран биполярный метод AMI, причем логическая единица кодируется нулевым потенциалом, а логический ноль — чередованием потенциалов противоположной полярности. Для интерфейса PRI используются другие коды — те же, что и для интерфейсов Т1 и Е1, то есть соответственно B8ZS и HDB3.

Устройства сетевого окончания 1 (NT1) — это устройство физического уровня, которое согласует интерфейс BPR или PRI с цифровым абонентским Ькончанием (DSL), соединяющим пользовательское оборудование с сетью ISDN. Фактически NT1 представляет собой устройство типа CSU, которое согласует методы кодирования, количество используемых линий и параметры электрических сигналов. Контрольная точка U соответствует точке подключения устройства NT1 к сети.
ПРИМЕЧАНИЕ-

Устройство NT 1 может принадлежать оператору сети или пользователю (хотя всегда устанавливается в помещении пользователя). В Европе принято считать устройство NT1 частью сетевого оборудования, поэтому пользовательское оборудование (например, маршрутизатор с интерфейсом ISDN) выпускается без встроенного устройства NT1. В Северной Америке принято считать устройство NT1 принадлежностью пользовательского оборудования, поэтому пользовательское оборудование часто выпускается со встроенным устройством NT1.

Таким образом, для удаленного доступа необходимо оснастить компьютеры пользователей терминальными адаптерами, а в POP установить маршрутизатор, имеющий один или несколько интерфейсов PRI. В этом случае максимальная скорость доступа для отдельного пользователя будет равна скорости передачи двух каналов типа В, то есть 128 Кбит/с. Драйверы терминальных адаптеров ISDN умеют объединять два отдельных физических канала типа В в один логический канал. Для этого служит расширение протокола РРР — многоканальный протокол РРР (RFC 1990).

Если пользователь удаленного доступа согласен ограничиться скоростью 64 Кбит/с, он может задействовать второй канал типа В своего интерфейса BRI для параллельной работы телефона ISDN, что невозможно сделать при применении аналогового коммутируемого модема.
Технология ADSL

Технология асимметричного цифрового абонентского окончания (Assymetric Digital Subscriber Line, ADSL) была разработана для обеспечения скоростного доступа в Интернет массовых индивидуальных пользователей, квартиры которых оснащены обычными абонентскими телефонными окончаниями. Появление технологии ADSL можно считать революционным событием для массовых пользователей Интернета, потому что для них оно означало повышение скорости доступа в десятки раз (а то и более) без какого бы то ни было изменения кабельной проводки в квартире и доме.

Для доступа через ADSL, так же как и для аналогового коммутируемого доступа, нужны телефонные абонентские ркончаййя имодРмы. Однако принципиальным отличием доступа через ADSL от коммутируемого доступа йвляетрй то, ч¥о ADSL-модемы работают только в пределах абонентского скончания,/в то время как коммутируемые модемы используют возможности телефонной сети, устанавливая в ней соеданение «из конца в конец», которое проходит через несколько транзитных коммутаторов.

Поэтому если традиционные телефонные модемы (например, V.34, V.90) должны обеспечивать передачу данных на канале с полосой пропускания в 3100 Гц, то ADSL-модемы получают в свое распоряжение полосу порядка 1 МГц — эта величина зависит от длины кабеля, проложенного между помещением пользователя и POP, и сечения проводов этого кабеля.

Схема доступа через ADSL показана на рис. 22.11. Эта схема близка к общей схеме использования универсального абонентского окончания (см. рис. 22.2) за исключение того, что при доступе через ADSL факт наличия телевизоров у пользователей игнорируется, а доступ для телефонов и компьютеров является совместным.

ADSL-модемы, подключаемые к обоим концам короткой линии между абонентом и POP, образуют три канала: высокоскоростной нисходящий канал передачи данных из сети в компьютер, менее скоростной восходящий канал передачи данных из компьютера в сеть и канал телефонной связи, по которому передаются обычные телефонные разговоры. Передача данных в канале от сети к абоненту в стандарте ADSL 1998 года происходит со скоростью от 1,5 до 8 Мбит/с, а в канале от абонента к сети — от 16 Кбит/с до 1 Мбит/с; для телефона оставлена традиционная полоса в 4 кГц (рис. 22.12).

Для асимметрии нисходящей и восходящей скоростей полоса пропускания абонентского окончания делится между каналами также асимметрично. На рис. 22.12 показано распределение полосы между каналами, при этом приведенные значения для восходящей и нисходящей полосы являются максимальными значениями, которые модем в каждом конкретном сеансе может использовать полностью или же частично.
ADSL-распределитель ADSL-распределитель “
11
*
^ ^ ADSL-распределитель
\.
ADSL-распределитель

Рис. 22.11. Отличия условий работы ADSL-модемов от обычных модемов
ADSL-распределитель /ADSL-модем
Частота (кГц)Рис. 22.12. Распределение полосы пропускания абонентского окончания между каналами ADSL

Неопределенность используемых полос частот объясняется тем, модем постоянно тестирует качество сигнала и выбирает только те части выделенного для передачи спектра, в которых соотношение сигнал/шум является приемлемым для устойчивой передачи дискретных данных. Заранее сказать, в каких частях выделенного спектра это соотношение окажется приемлемым, невозможно, так как это зависит от длины абонентского окончания, от сечения провода, от качества витой пары в целом, от помех, которые наводятся на провода

абонентского окончания. ADSL-модемы умеют адаптироваться к качеству абонентского окончания и выбирать максимально возможную на данный момент скорость передачи данных.
В помещении клиента устанавливается распределитель, который выполняет разделение частот между ADSL-модемом и обычным аналоговым телефоном, обеспечивая их совместное сосуществование.

В POP устанавливается так называемый мультиплексор доступа к цифровому абонентскому окончанию (Digital Subscriber Line Access Multiplexer, DSLAM). Он принимает компьютерные данные, отделенные распределителями на дальнем конце абонентских окончаний от голосовых сигналов. DSLAM-мультиплексор должен иметь столько ADSL-модемов, сколько пользователей удаленного доступа обслуживает поставщик услуг с помощью телефонных абонентских окончаний.

После преобразования модулированных сигналов в дискретную форму DSLAM отправляет данные на IP-маршрутизатор, который также обычно находится в помещении POP. Далее данные поступают в магистраль передачи данных поставщика услуг и доставляются в соответствии с IP-адресами назначения на публичный сайт Интернета или в корпоративную сеть пользователя. Отделенные распределителем голосовые сигналы передаются на телефонный коммутатор, который обрабатывает их так, как если бы абонентское окончание пользователя было непосредственно к нему подключено.

Все материалы, размещенные в боте и канале, получены из открытых источников сети Интернет, либо присланы пользователями  бота. 
Все права на тексты книг принадлежат их авторам и владельцам. Тексты книг предоставлены исключительно для ознакомления. Администрация бота не несет ответственности за материалы, расположенные здесь