Цифровая связь ISDN

5) ISDN и Internet такие сервисы, как WWW (World Wide Web), обеспечивают доступ абонента практически к любой интересующей его информации, предоставляют возможность "поделиться" ею с широким кругом абонентов, а также позволяют создавать постоянно действующие каналы для технической поддержки пользователей. Подобный набор услуг предполагает обмен по сети Internet самого широкого спектра сообщений, включая графику, звук, текст и цифровые данные, что, в свою очередь, предъявляет весьма жесткие требования к пропускной способности сетей. Существующие сегодня способы установления соединений по аналоговым телефонным линиям с помощью модемов не способны обеспечить требуемой производительности, за исключением выделенных каналов доступа в Internet, что как правило значительно дороже, чем коммутируемое подключение, а также накладывают ряд ограничений на использование сервисных функций, крайне важных для организации современного бизнеса.

6) ISDN и видеоконференции 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.

7) 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.

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.

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).

Четвертой отличительной  особенностью новой технологии является способность ISDN-станций осуществлять автоматическую маршрутизацию соединений, между станциями имеется несколько альтернативных путей соединения и необходимо выбрать наиболее оптимальный вариант.

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.

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:

• 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.

2.2  Уровни обмена  сигналами

Существует три уровня обмена сигналами:

1) Форматы блока данных физического 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 устройства. Биты "S" еще не получили назначения. Биты "В1", "В2" и "D" предназначены для данных пользователя.